ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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 текст

Список литературы:

  1. Золотарев В.В. Многопороговое декодирование в недвоичных каналах // Вопросы радиоэлектроники, серия ЭВТ. М., 1984. Вып. 12.
  2. Золотарев В.В. Патент РФ №2377722. 2009.
  3. Золотарев В.В. Патент СССР №492878. 1972.
  4. Золотарев В.В. Субоптимальные алгоритмы многопорогового декодирования: дис. д-ра техн. наук. М., 1990. 278 с.
  5. Золотарев В.В., Назиров Р.Р. Блоковая модификация алгоритма Витерби // Одиннадцатая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М., 2013.
  6. Золотарев В.В., Назиров Р.Р., Чулков И.В., Овечкин Г.В. Алгоритмы МПД // Российский космос. М., 2009. № 1. С. 60–63.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник. М.: «Горячая линия – Телеком», 2004. 126 с.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Зубарев Ю.Б., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование в цифровых системах передачи данных // Электросвязь. М., 2008. № 12. С. 58–61.
  14. Овечкин Г.В. Теория каскадного декодирования линейных кодов для цифровых радиоканалов на основе многопороговых алгоритмов: дис. докт. техн. наук. Рязань, 2011. 301 с.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. Massey J. Threshold decoding. M.I.T. Press, Cambridge, Massachusetts, 1963.
  19. Sudan M. Decoding of Reed Solomon codes beyond the error-correction bound // Journal of Complexity. 1997. Vol. 13. P. 180–193.
  20. Zolotarev V.V., Averin S.V. Non-Binary Multithreshold Decoders with Almost Optimal Performance // 9-th ISCTA’07. UK, Ambleside, 2007.
  21. 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.
  22. 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.
  23. Zolotarev V.V., Zubarev Yu.B., Ovechkin G.V. Optimization Coding Theory and Multithreshold Algorithms. Published in Switzerland by ITU. March 2016. 158 p.