WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В подразделе 3.1 решается задача выбора параметров каналообразующей аппаратуры по заданным значениям параметров (среднее значение соотношения сигнал/шум, автокорреляция замираний, параметр рассеяния) физической среды с переменным затуханием.

Реализован оригинальный алгоритм вычисления исправляющей способности t и необходимого количества проверочных символов m: с использованием точной формулы вероятности ошибочного приема в канале с памятью решается система двух неравенств:

m+k t Pn (Ii ) = 1- (Ii ) Q(C) Pn i =1+t i =, (1) t i Cm+k 2m i =где Pn(Ii) – сумма вероятностей всех векторов ошибок (ВВО) длины n, содержащих i единиц (ошибок), Q(C) – заданная вероятность ошибочного приема кодового слова. На результат накладывается ограничение вида:

m min t max. (2) Время счета алгоритма, осуществляющего поиск решения, при большой длине вектора (n > 25) значительно (несколько часов). Это связано с тем, что формула расчета представляет собой сумму вероятностей многих векторов ошибок. Показано, что Pn (Ii) Pn(max{Ii})L, (3) i где L = Cn – число векторов длины n, содержащих по i единиц (вычисляется как число сочетаний из n по i). Если Pn(Ii) в (1) заменить на правую часть неравенства (3), то может возникнуть ситуация, когда первое неравенство системы (1) будет выполняться, хотя заданная вероятность ошибочного приема обеспечиваться не будет. Поэтому алгоритм, реализующий решение системы (1), целесообразно применять для быстрого отыскания исправляющей способности кода и необходимого количества проверочных символов по заданным k (число информационных разрядов) и Q(С). После получения этого приближенного решения логично проверить первое неравенство системы (1) перебором всех векторов ошибок.

В подразделе 3.2 для вычисления ВВО, входящих в состав системы (1), применен аппарат характеристических функций (ХФ) [В.И. Коржик, S.

Okui, N. Marinaga, T.Namekawa, В.А. Шапцев], позволяющий связать ВВО с характеристиками среды распространения сигнала. При этом реализован уточненный алгоритм вычисления ХФ. Расчеты показали, что при увеличении длины вектора ошибки (n) время счета (t) растет экспоненциально (рис. 6).

n Рис. 6. Зависимость между t и n при i [116].

Ближайшая к оси t кривая построена для i = 1, самая правая – для i = 16.

i – число единиц в векторе ошибки.

Решена задача прогноза времени счета. В частности получено, что время счета t в наиболее трудоемких случаях (i = 1) связано с длиной вектора n зависимостью:

t = 0.641+ 9.38110-6 e1.052n. (4) Время расчета ВВО, содержащего одну единицу и имеющего длину n=16, составило 193 секунды. Это нельзя считать приемлемым для реализации алгоритма во ВСИИП. Поэтому для каналов с хорошими условиями распространения сигнала разработаны два алгоритма ускорения вычислений за счет уменьшения точности.

Алгоритм №1 использует выявленное в процессе вычислений свойство промежуточных значений характеристических функций: эти значения образуют знакопеременный убывающий ряд относительно искомой вероятности. По признаку Лейбница – он сходящийся, а остаток имеет знак первого отбрасываемого члена и меньше его по абсолютному t, сек.

значению. Замеченное свойство позволяет ускорить расчет ВВО с заданной точностью. В частности, зависимость времени счета t от n при = 10% (i=1) стала следующей:

t = 0.07 + 9.38110-6 e0.79n. (5) Существенно изменился в меньшую сторону постоянный член и на 21,5% уменьшился показатель экспоненты. С ростом n это приводит к существенному ускорению вычислений. Хотя в целом сложность задачи осталась экспоненциальной. Так, время счета вероятности 16-ти разрядного вектора ошибки, в котором одна единица, уменьшено до 3.секунд против 193 секунд в случае точного расчета. Учитывая, что остальные векторы (состоящие из большего числа единиц) считаются за время порядка 0,010.73 секунды каждый, заключаем, что общее время счета для использования алгоритма в рамках ВСИИП является приемлемым.

Алгоритм №2 использует другую замеченную закономерность: с увеличением числа ненулевых аргументов ХФ значения необходимых для расчета промежуточных слагаемых уменьшаются предположительно экспоненциально (рис.7а).

Кривые, построенные в логарифмическом масштабе (рис. 7б), хорошо аппроксимируются полиномами второй степени. Предложено в процессе счета оценивать параметры параболы, аппроксимирующей кривые, подобные изображенным на рис. 7б, по трем точкам; по полученным результатам вычислять необходимые для счета ВВО промежуточные слагаемые. Этот алгоритм обеспечивает вычисление ВВО для каналов с хорошими условиями распространения сигнала с точностью до двух значащих знаков. При этом время счета во всех случаях постоянно и составляет 0.03 секунды. Точность и время счета проверены для векторов ошибок размерности до 16 включительно.

Число ненулевых аргументов ХФ Число ненулевых аргументов ХФ а) б) Значение функции Значение функции Рис. 7. Суммы значений ХФ в зависимости от числа ненулевых аргументов ХФ. Масштаб: а) линейный; б) логарифмический.

Замечено, что эти алгоритмы не применимы для каналов с плохими условиями связи (большими вероятностями ошибок). В этом случае зависимости значений сумм ХФ от числа ненулевых аргументов имеют экстремум (рис. 8).

Число ненулевых аргументов ХФ Рис. 8. Суммы ХФ от числа ненулевых аргументов для каналов с плохими условиями распространения сигнала.

Вычисления производились для наиболее трудоемких векторов при различных длинах векторов ошибок n. Числа на линиях характеризуют длину векторов ошибок, для которых построены соответствующие кривые.

Попытка аппроксимации кривых, изображенных на рис. 8, известными функциями оказалась безуспешной. Исследованы свойства этих кривых и сформулирована задача отыскания кривой нового типа.

В подразделе 3.3 на базе алгоритмов и результатов, полученных в пп.

3.1-3.2, разработан комплекс программ для анализа цифрового канала связи. В частности, для целей мониторинга ТП НГК необходима достоверность передачи информационного блока бит (k = 11) с вероятностью искажения не хуже 10-6 [Советов]. Для этого необходимо дополнительно использовать 31 проверочный символ, что позволяет исправлять до 10 ошибок, если используется линейный блочный код. При увеличении скорость передачи в два раза, понадобиться 47 контрольных разрядов, которые смогут исправить до 16 ошибок.

Этот комплекс стал частью базы моделирования ВСИИП.

степени ) показаны только ( в лог.

масштабе – Значение функции В ЗАКЛЮЧЕНИИ перечислены основные результаты, полученные в диссертационной работе. А именно:

1. Разработана обобщенная модель информационного процесса, позволившая обозначить базовый перечень объектов, которыми оперируют инженеры НГК, обеспечивающие функционирование канальных модулей системы мониторинга ТП НГК. В ОМИП обозначены интеллектуальные компоненты и компоненты жизнеобеспечения.

2. Выявлены ограничения существующих средств проведения компьютерных экспериментов, затрудняющие их непосредственное использование специалистами НГК.

3. Разработана архитектура среды синтеза программного обеспечения (ВСИИП) для поддержки функционирования канальных модулей систем мониторинга технологических процессов. Создан макет этой среды.

4. Показано, что макет ВСИИП адекватен сформулированным требованиям. С его помощью решены две научно-технические задачи по передаче данных по КВ-каналу в системе мониторинга техпроцессов НГК.

5. Разработано (в составе ВСИИП) специальное математическое обеспечение, а именно:

- машиноориентированная методика определения исправляющей способности кода t и необходимого количества проверочных символов m.

Методика использована при определении качественных характеристик цифрового канала связи;

- алгоритмы ускорения вычислений, понижающие сложность задачи определения вероятности вектора ошибки заданной конфигурации.

Результаты работы проанализированы, сделан вывод о достижении поставленной цели. Обозначена научная новизна результатов и сформулированы две гипотезы:

1. Зависимость сумм значений характеристических функций от числа ненулевых аргументов соответствующих ХФ при расчете вероятности вектора ошибки заданной конфигурации для каналов с плохими условиями распространения сигнала описывается цепной линией.

2. Для отображения динамических данных на компьютере пользователя необходима технология, основанная на протоколе X11.

Даны рекомендации по использованию полученных результатов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Руденко М.В. Требования к инструментарию для создания компьютерных средств сопровождения учебного процесса // Матер. обл.

науч.-метод. конф. «Информационные технологии в образовательном процессе» (Тюмень, 5 апр. 2002г.). – Тюмень: Изд-во «Вектор Бук», 2002. – С.199-201.

2. Руденко М.В. Сравнительный анализ современных средств компьютерного моделирования информационных процессов // Вестник кибернетики. Вып. 1. – Тюмень: ИПОС СО РАН, 2002. – С.23-33.

3. Руденко М.В. Алгебра кронекеровских произведений в системе MATLAB /М.В.Руденко, В.А. Шапцев // Тез. докл. III междунар. науч.

конф. «Компьютерная математика в фундаментальных и прикладных исследованиях и образовании» (Минск, 24-28 сент. 2002г.). – Минск: БГУ, 2002. – С.54.

4. Руденко М.В. Архитектура виртуальной лаборатории «Информационные процессы» // Матер. регион. межвуз. науч.-метод.

конф. «Роль информационных технологий в обучении: проблемы, перспективы, решения» (Тюмень, 28 марта 2003г.). – Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. – С.103-105.

5. Руденко М.В. Тестирование знаний с помощью виртуальных лабораторий // Тр. IV междунар. науч.-техн. конф. «Компьютерное моделирование 2003» (СПб, 24-28 июня 2003г.). – СПб: Нестор, 2003. – С.457-458.

6. Руденко М.В. Информационные процессы как объект изучения в вузе нефтегазового профиля (исследование) / М.В. Руденко, В.А. Шапцев // Матер. междунар. науч.-техн. конф. «Новые информационные технологии в нефтегазовой промышленности и энергетике» (Тюмень, 7-9 окт. 2003г.).

– Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. – С.54-56.

7. Руденко М.В. Виртуальная среда для исследования информационных процессов в НГК / М.В.Руденко, В.А. Шапцев // Тез. докл. регион. науч.практич. конф. «Информационные технологии в образовании» (20 мая 2004г.) – Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. – С.41.

8. Руденко М.В. Проблема вычислимости вероятности вектора ошибки в задаче синтеза помехоустойчивого кодека / М.В. Руденко, В.А. Шапцев // Вестник кибернетики. Вып. 3. – Тюмень: ИПОС СО РАН, 2004. – С.27-36.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»