Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 16–20 ноября 2020 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XVIII.A.190

Применение технологий Оптимизационной Теории для цифровой связи вблизи границы Шеннона

Золотарёв В.В. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Завершение разработки Оптимизационной Теории (ОТ) для всех основных типов каналов связи, рассматриваемых в теории кодирования, означает отказ от сложных и медленных алгоритмов декодирования, создававшихся «прежней» алгебраической теории. В настоящее время технологии и новые парадигмы ОТ позволяют решать все задачи обеспечения высокой достоверности данных на базе обширного набора технологических средств проектирования всего разнообразия многопороговых декодеров (МПД) и различных модификаций алгоритма Витерби (АВ).
Итоговая достоверность передаваемой информации после декодирования методами ОТ на несколько порядков выше, чем в случае применения алгоритмов старого типа. Быстродействие методов ОТ также может быть лучше на 2 – 3 порядка, а иногда и больше.
В докладе рассмотрены характеристики МПД и новых версий АВ, которые запатентованы в ИКИ РАН.
Проводится сравнение предлагаемых в ОТ декодеров с алгоритмами декодирования других типов. Отдельно рассмотрены недостатки полярных кодов, данные о декодерах которых активно публикуются. Показано, что по триединому комплексному критерию «помехоустойчивость-достоверность-сложность» в настоящий момент никакие алгоритмы, не относящиеся к ОТ, не могут быть рекомендованы к применению. Причина этого состоит в том, что все параметры этого критерия, как и 60 лет назад, невозможно вычислить достаточно точно для любых алгоритмов, работающих вблизи границы Шеннона. Определить их можно только в эксперименте, проводить которые с декодерами каких-либо типов никто, кроме школы ОТ, как оказалось, не может. А это означает, что реальные возможности декодеров, не относящихся к ОТ, неизвестны или, некоторых случаях, они оказываются совершенно неудовлетворительными.
Важным дополнительным технологическим преимуществом методов ОТ является теоретически максимально возможная скорость работы алгоритмов декодирования, в частности, при использовании свёрточных кодов, что особенно ценно в системах ДЗЗ, передающих огромные массивы цифровых данных.
Отдельно рассмотрен вопрос о характеристиках алгоритмов ОТ при их применении в в недвоичных каналах. Отмечается, что и здесь их возможности выше, чем, например, у кодов Рида-Соломона (РС), открытых более полувека назад. Но никаких новых сущест-венно более эффективных алгоритмов для этих каналов «классической» прежней теорией так и не было создано.
Доклад сопровождается демонстрацией компьютерных моделей алгоритмов декодирования для различных кодов и каналов.

Ключевые слова: Оптимизационная Теория, коды РС, многопороговый декодер, алгоритм Витерби, алгебраическая теория, комплексный критерий.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Золотарёв В.В. Применение технологий Оптимизационной Теории для цифровой связи вблизи границы Шеннона // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 22. DOI 10.21046/18DZZconf-2020a

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

22