Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 1. С. 9-24
Обзор достижений оптимизационной теории для спутниковых каналов и систем ДЗЗ: 25 лет развития
В.В. Золотарев
1 , Г.В. Овечкин
2 , И.В. Чулков
1 , П.В. Овечкин
2 , С.В. Аверин
3 , Д.Ж. Сатыбалдина
4 , В.Т. Као
5 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Рязанский государственный радиотехнический университет, Рязань, Россия
3 Объединенные радиоэлектронные технологии, Москва, Россия
4 Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астана, Республика Казахстан
5 Технологический институт, Ханой, Вьетнам
Одобрена к печати: 08.02.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-1-9-24
Представлены результаты двадцатипятилетнего развития оптимизационной теории (ОТ) помехоустойчивого кодирования и методов многопорогового декодирования (МПД) самоортогональных кодов, созданных на ее основе. Данные итеративные алгоритмы при каждом изменении декодируемого символа всегда обеспечивают переход к более правдоподобному решению и могут достичь решения оптимального декодера, что обычно требует выполнения полного перебора всех возможных кодовых слов. Представлены результаты исследования эффективности МПД и других методов коррекции ошибок для двоичных и недвоичных кодов, используемых при передаче сообщений по каналам с битовыми, символьными ошибками и стираниями. Показано, что МПД легко декодируют даже очень длинные коды, которые только и способны обеспечить эффективное исправление ошибок при большом уровне шума в канале связи. Анализ вычислительной сложности показал, что МПД оказываются много проще в терминах числа операций на декодируемый бит сопоставимых по эффективности других методов исправления ошибок. Рассмотрены возможности символьных кодов, открытых авторами, и соответствующих символьных МПД, которые оказываются проще для реализации и одновременно эффективнее других методов декодирования недвоичных кодов. Обсуждается методологический базис ОТ и новые парадигмы для успешных исследований в теории и прикладных вопросах помехоустойчивого кодирования. Сформулированы основные выводы и указаны направления дальнейшего развития МПД.
Ключевые слова: помехоустойчивое кодирование, многопороговое декодирование, символьные коды, самоортогональные коды, алгоритм Витерби, флеш-память, системы дистанционного зондирования Земли, высокодостоверное хранение данных, оптические каналы связи, коды с прямым контролем метрики, дивергентное кодирование
Полный текстСписок литературы:
- Золотарев В.В. Многопороговое декодирование в недвоичных каналах // Вопросы радиоэлектроники, серия ЭВТ. М., 1984. Вып. 12.
- Золотарев В.В. Патент РФ №2377722. 2009.
- Золотарев В.В. Патент СССР №492878. 1972.
- Золотарев В.В. Субоптимальные алгоритмы многопорогового декодирования: дис. д-ра техн. наук. М., 1990. 278 с.
- Золотарев В.В., Назиров Р.Р. Блоковая модификация алгоритма Витерби // Одиннадцатая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М., 2013.
- Золотарев В.В., Назиров Р.Р., Чулков И.В., Овечкин Г.В. Алгоритмы МПД // Российский космос. М., 2009. № 1. С. 60–63.
- Золотарев В.В., Зубарев Ю.Б., Овечкин Г.В. Обзор методов помехоустойчивого кодирования с использованием многопороговых алгоритмов // Цифровая обработка сигналов. М., 2008. № 1. С. 2–11.
- Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Дивергентное кодирование сверточных кодов // Материалы 13-й Международной научно-технической конференции «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций». Рязань, 2015. С. 27–32.
- Золотарев В.В., Овечкин Г.В. О сопоставлении новых методов помехоустойчивого кодирования // 18 Международная конференция «Цифровая обработка сигналов и ее применение». М., 2016. Т. 1. С. 59–65.
- Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник. М.: «Горячая линия – Телеком», 2004. 126 с.
- Золотарев В.В., Овечкин Г.В., Федиов В.С. Повышение достоверности хранения цифровых данных на флеш-памяти // Материалы 6-й Международной научно-технической конференции «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика». Рязань, 2013. С. 201–203.
- Золотарев В.В., Овечкин Г.В., Шевляков Д.А. Улучшение эффективности многопороговых декодеров в каналах связи со стираниями // Фундаментальные исследования. М., 2015. № 8 (часть 3). С. 486–490.
- Зубарев Ю.Б., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование в цифровых системах передачи данных // Электросвязь. М., 2008. № 12. С. 58–61.
- Овечкин Г.В. Теория каскадного декодирования линейных кодов для цифровых радиоканалов на основе многопороговых алгоритмов: дис. докт. техн. наук. Рязань, 2011. 301 с.
- Овечкин Г.В., Чикин А.В. Помехоустойчивость приемника спутниковых сигналов DVB-S2 // 11-я межд. конф. и выст. «Цифровая обработка сигналов и ее применение». М., 2009. С. 578–580.
- Овечкин П.В. Разработка алгоритмов повышения эффективности недвоичных многопороговых декодеров в системах передачи и хранения больших объемов информации: дис. канд. техн. наук. Рязань, 2009. 131 с.
- Arikan E. Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels // IEEE Transactions on Information Theory, 2009. Vol. 55. No. 7. P. 3051–3073.
- Massey J. Threshold decoding. M.I.T. Press, Cambridge, Massachusetts, 1963.
- Sudan M. Decoding of Reed Solomon codes beyond the error-correction bound // Journal of Complexity. 1997. Vol. 13. P. 180–193.
- Zolotarev V.V., Averin S.V. Non-Binary Multithreshold Decoders with Almost Optimal Performance // 9-th ISCTA’07. UK, Ambleside, 2007.
- Zolotarev V.V., Ovechkin G.V. Efficient Multithreshold Decoding of Non-binary Codes. Journal of Communications Technology and Electronics. 2010. Vol. 55. No. 3. P. 302–306.
- Zolotarev V., Ovechkin G., Satybaldina D., Tashatov N., Adamova A., Mishin V. Efficiency multithreshold decoders for self-orthogonal block codes for optical channels // International Journal of Circuits, Systems and Signal Processing. 2014. Vol. 8. P. 487–495.
- Zolotarev V.V., Zubarev Yu.B., Ovechkin G.V. Optimization Coding Theory and Multithreshold Algorithms. Published in Switzerland by ITU. March 2016. 158 p.