Мазурков Михайло Іванович. Теоретичні основи і методи синтезу повних класів шумоподібних сигналів на базі алгебраїчних конструкцій для підвищення завадозахищеності радіосистем : Дис... д-ра наук: 05.12.13 - 2008.
Анотація до роботи:
Мазурков М.І. Теоретичні основи і методи синтезу повних класів шумоподібних сигналів на базі алгебраїчних конструкцій для підвищення завадозахищеності радіосистем. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.13 – Радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2008.
Дисертацію присвячено вирішенню проблеми синтезу повних класів, лінійних і нелінійних, шумоподібних сигналів для підвищення завадозахищеності радіосистем, що завжди діють в умовах природних та штучних завад. Запропоновані нові регулярні правила побудови повних класів оптимальних, композиційних та великих систем дискретних частотних ДЧ-сигналів як на основі повних форм арифметичних таблиць множення у полях Галуа, так і на основі методу власної децимації, що дало змогу суттєво підвищити завадостійкість та структурну (параметричну) скритність роботи радіосистем.
Вперше набула свого вирішення проблема синтезу великих систем ДЧ-сигналів, показано, що великі системи дають енергетичний виграш у 3 дБ, порівняно з оптимальними системами.
Вперше створено базові елементи алгебраїчної теорії досконалих двійкових решіток (ДДР), побудовано ансамблі мінімаксних та системи ортогональних бінарних фазоманіпульованих БФМ-сигналів на основі ДДР, з практично привабливими структурними властивостями, що дало змогу розробити економічні схеми декодерів ковзного кореляційного декодування.
На основі запропонованого принципу максимально правдоподібного шляху розроблено конструктивне правило побудови компактних та гранично компактних ЧЧМ-сигналів, що кодовані частотно-часовими матрицями, з властивістю не більш одного збігу, а також з властивістю щільної упаковки рівноважних та нерівноважних парціальних сигналів. Ці класи сигналів (кодів) дозволяють вести боротьбу з пакетними помилками, а також дозволяють реалізувати технології з нерівним захистом символів, що досить актуально при передачі мовних повідомлень і результатів телеметричних вимірів.
У дисертаційній роботі вирішена важлива науково-технічна проблема народногосподарського значення, яка полягає в підвищені завадозахищеності радіосистем шляхом розроблених теоретичних основ синтезу різноманітних повних класів лінійних і нелінійних дискретних шумоподібних сигналів на базі нових алгебраїчних конструкцій, і реалізації концепції оперативної зміни робочих систем сигналів.
Вирішення сформульованої проблеми полягає у наступному:
1. Вперше одержала конструктивне вирішення проблема синтезу великих систем ДЧ-сигналів, для яких об'єм системи набагато більше бази сигналу . В основу вирішення цієї проблеми покладений принцип об'єднання композиційних систем ДЧ-сигналів. Показано, що коефіцієнт завадостійкості побудованих великих систем ДЧ-сигналів перевищує в 1,5 рази аналогічний показник оптимальних систем ДЧ-сигналів. Це приводить до енергетичного виграшу великих систем, що складає 3 дБ, при цьому швидкість передачі інформації також підвищується не менш як у три рази. Ціна такого підвищення полягає в ускладнені технічної реалізації модемів великих систем ДЧ-сигналів за лінійним законом.
2. Доведено загальну теорему про існування мінімаксних композиційних систем ДЧ-сигналів над довільним полем . Розроблено нові регулярні правила синтезу повних класів лінійних і нелінійних оптимальних і композиційних систем ДЧ-сигналів як на основі повних форм арифметичних таблиць множення в простих і розширених полях Галуа, так і на основі методу власної децимації. Об'єм повних класів оптимальних систем ДЧ-сигналів над полем складає , об'єм лінійних класів оптимальних систем ДЧ-сигналів визначається функцією Ейлера , тому повні класи забезпечують підвищення завадозахищеності (структурної і параметричної скритності роботи) у разів.
3. Одержала подальший розвиток теорія радіолокаційних ДЧ-сигналів Костаса з оптимальними функціями невизначеності в координатах «дальність – доплерівська частота». Запропоновано низку регулярних правил перетворень симетрії, знайдено нові властивості трикутних різницевих матриць оптимальних кодувальних послідовностей і на цій основі розроблено конструктивні методи синтезу повних класів (лінійних і нелінійних) оптимальних радіолокаційних ДЧ-сигналів довільної довжини . Повні класи зондувальних радіолокаційних сигналів дозволяють істотно підвищити завадозахищеність (енергетичну і параметричну скритність) систем добування інформації. Наприклад, вперше знайдено, що повний клас сигналів Костаса довжини має об'єм , лінійний клас має об'єм . Тоді при переході на повний клас ДЧ-сигналів Костаса можна збільшити структурну і параметричну скритність роботи радіолокаційних систем пропорційно величині .
4. Вперше створено базові елементи алгебраїчної теорії досконалих двійкових решіток, що полягають у такому: для кожної ДДР порядку, представленої в 4-блоковій формі , знайдено строгий аналітичний зв'язок блоків з опорним блоком ; установлено, що кожна ДДР із необхідністю володіє одним із трьох видів умовної симетрії: горизонтальної, вертикальної і діагональної; на цій основі створена загальна методологія розробки регулярних правил синтезу повного класу ДДР довільного порядку ; для кожної ДДР визначені бінарні кодувальні матриці , що аналітично зв'язують блоки з блоком ; знайдені властивості кодувальних матриць і показано, що бінарні кодувальні матриці являють собою підклас коректувальних кодів постійної ваги (КПВ), або, по-іншому, кодів на одне сполучення , де . Побудовано на основі регулярних та конструктивних правил синтезу повні класи ДДР порядків . Розроблену методологію синтезу ДДР на основі кодувальних матриць зі застосуванням методу обмеженого перебору в рамках опорних блоків можна поширити на інші випадки синтезу ДДР більших порядків.
5. Одержала подальший розвиток теорія БФМ-сигналів на основі ДДР. Це дозволило побудувати ансамблі мінімаксних БФМ-сигналів. Побудовано системи ортогональних БФМ-сигналів на основі ДДР для CDMA-технологій і показано, що основні параметри цих систем ( дисперсія і ексцес) завжди не гірші, а в ряді випадків кращі, ніж у похідних систем на основі ортогональних функцій Уолша. Побудовані ортогональні системи БФМ-сигналів мають винятково привабливу для практики властивість двопетлевого циклічного зсуву. Жодна з відомих раніше ортогональних систем БФМ-сигналів таку властивість не має.
6. Вперше створена методологія побудови швидких алгоритмів та економічних схем прямого обчислення у часовій площині кругових згорток (кореляцій) на основі урахування структурних властивостей часової і частотної циклічності та інформаційної надлишковості дискретних шумоподібних сигналів. Розроблений рекурентний алгоритм ковзного обчислення кругових згорток (кореляцій) і побудовані економічні схеми ковзного кореляційного декодування (ККД) довільних класів циклічних кодів. Показано, що апаратурна складність ККД-декодера біциклічних кодів БЧХ максимальної довжини досягає мінімально можливих значень питомих (відносних) коефіцієнтів складності: і , де і кількість суматорів і комірок пам'яті, необхідних для реалізації декодера, об'єм коду максимальної довжини. Для порівняння відзначимо, що декодер ортогональних кодів довжини на основі алгоритму швидкого перетворення Уолша має гірші значення коефіцієнтів питомої складності: , .
7. Розроблений рекурентний алгоритм ковзного обчислення кругових згорток (кореляцій) і побудовані економічні схеми ККД-декодерів запропонованих ортогональних -кодів на основі ДДР, що мають властивість двопетлевого циклічного зсуву. Показано, що питомі коефіцієнти апаратурної складності побудованого СКД-декодера також мають менші значення ніж у декодера на основі ШПУ і дорівнюють: , . При цьому в схему ККД-декодера необхідно ввести додатково ключів для комутації результатів проміжних обчислень.
8. Одержали подальший розвиток конструктивні методи синтезу компактних і гранично-компактних ЧЧМ-сигналів з пасивними паузами на основі запропонованого принципу максимального-правдоподібного шляху перебору числових трикутників. Це дозволило побудувати нові системи компактних і гранично компактних ЧЧМ-сигналів, а в ряді випадків поліпшити параметри відомих ЧЧМ-сигналів (зменшити часову базу). Ці класи сигналів широко застосовують для побудови асинхронних адресних систем зв'язку з кодовим розділенням каналів.
9. На основі теорії досконалих різницевих множин знайдена оцінка нижньої границі максимальних бічних пелюстків кореляційних функцій складених ЧЧМ-сигналів із властивістю щільного упакування , де загальне число елементарних позицій, вага парціального кодового слова. На основі теорії алгебраїчних полів Галуа розроблений конструктивний метод синтезу ансамблів двійкових і трійкових складених сигналів із властивістю щільного упакування рівноважних та нерівноважних парціальних сигналів. Побудований клас ЧЧМ-сигналів має оптимальне значення пік-фактора , добрі взаємокореляційні властивості парціальних сигналів, є багатопараметричним.
10. На основі розробленого класу ЧЧМ-сигналів із властивістю щільного упакування запропонована нова цифрова технологія завадозахищених телекомунікацій, що дозволяє здійснити нерівний захист символів пакету від впливу завад, наприклад, старші розряди мовних пакетів передаються більшим числом активних імпульсів, тобто дозволяє виявляти і виправляти помилки в старших розрядах усіх кодових слів, і, нарешті, запропонована технологія дозволяє ефективно боротися з корельованими (пакетними) завадами. У цьому складається принципова відмінність запропонованої технології від широко відомої в літературі технології систем зв'язку типу BLADES.
Публікації автора:
Мазурков М.И. Методы синтеза полных классов ДЧ-сигналов с оптимальными функциями неопределенности // Изв. вузов Радиоэлектроника. 2007.№ 6. С. 5267.
Мазурков М.И., Кропачев С.Н. Правила построения полных классов оптимальных и квазиоптимальных систем ДЧ-сигналов над изоморфными полями Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника.2007.№ 10. С. 6671.
Мазурков М.И., Герасименко М.Ю. Быстрые ортогональные преобразования на основе совершенных двоичных решеток // Изв. вузов Радиоэлектроника. 2006. — № 9. — С. 54 — 60.
Мазурков М.И., Чечельницкий В.Я., Герасименко М.Ю. Классы минимаксных бифазных сигналов на основе совершенных двоичных решеток // Изв. вузов Радиоэлектроника. 2006. — № 10. — С. 25 — 38.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С. Регулярное правило построения полных классов оптимальных систем ДЧ-сигналов на основе метода децимации // Изв. вузов Радиоэлектроника.2005.№ 2.С. 4954.
Мазурков М.И., Конопака Е.А. Семейства линейных рекуррентных последовательностей на основе полных множеств изоморфных полей Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника. 2005.—№ 11.—С. 58—65.
Мазурков М.И., Чечельницкий В.Я. Свойства полного класса совершенных двоичных решеток на 36 элементов // Изв. вузов Радиоэлектроника. 2004. № 6. С. 5664.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С. Класс оптимальных систем ДЧ-сигналов на основе М-последовательностей в расширенных полях Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника.2004.№ 12.С. 1720.
Мазурков М.И., Онуприенко Л.А. Синтез ансамблей рациональных кодов методом максимально правдоподобного пути // Изв. вузов Радиоэлектроника. 1999. № 8. С. 2227. (Изв. вузов).
Мазурков М.И. Конструктивный способ построения первообразных полиномов над простыми полями Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника. 1999.—№ 2.—С. 41—45.
Мазурков М.И., Шеремет А.А. Класс циклических по частоте частотно-временных кодов квадратичных вычетов в расширенных полях Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника. 1998.—№ 5.—С. 26—34.
Мазурков М.И., Шеремет А.А. Класс циклических по частоте частотно-временных кодов кубичных вычетов в расширенных полях Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника. 1998.—№ 6.—С. 44—53.
Мазурков М.И. Пополненные частотно-временные коды квадратично-кубичных вычетов в простых полях Галуа // Изв. вузов Радиоэлектроника. 1998.—№ 3.—С. 76—80.
Мазурков М.И. Частотно-временные коды квадратичных вычетов в расширенных полях Галуа// Изв. вузов Радиоэлектроника. 1997.—№ 12.— С. 30—39.
Мазурков М.И. Оптимизация прямого метода вычисления круговых сверток дискретных сигналов // Радиотехника и электроника. М.: АН СССР. 1986. № 10.— С. 1983—1988.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С., Кропачев С.Н. Композиционные циклические по частоте системы дискретных частотных сигналов над изоморфными полями Галуа // Тр. Одес. политехн. ун-та. Одесса, 2007. Вып.1 (27). С. 163 168.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С, Бойко Г.И. Объем и свойства оптимальных систем ДЧ-сигналов факторизуемых длин // Труды политехн. ун-та. Одесса: ОНПУ, 2005. Вып. 1 (23). С. 137141.
Мазурков М.И., Герасименко М.Ю. Блоковые коды на основе минимаксного класса совершенных двоичных решеток // Тр. Одес. политехн. ун-та. Одесса, 2004. Вып.2 (22). С. 200 205.
Мазурков М.И. Синтез компактных ансамблей рациональных ЧВМ– сигналов на основе кодов Рида-Соломона // Тр. Одес. политехн. ун-та.—1998.— Вып. 2 (6)— С. 90—93.
Мазурков М.И. Регулярный метод построения больших систем частотно-временных кодов с двойным повторением частот // Тр. Одес. политехн. ун-та. Одесса, 1997. Вып. 2. С. 116 120.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С. Полные классы оптимальных систем ДЧ-сигналов на основе автоморфизмов расширенных полей Галуа // Праці УНДІРТ. Одеса, 2004—№ 3(39).С. 4952.
Мазурков М.И., Герасименко М.Ю. Ортогональные коды на основе совершенных двоичных решеток // Праці УНДІРТ. Одеса, 2004.№ 1(37). С. 1316.
Мазурков М.И., Поляков А.Ю. Конструктивный метод синтеза ансамблей предельно компактных рациональных кодов // Праці УНДІРТ. Одеса, 2001.—№ 4(28).—С. 3—9.
Мазурков М.И., Скугоров В.В. Структурные и корреляционные свойства производных систем сигналов на базе функций Уолша и М-кодов // Праці УНДІРТ. Одеса, 2001.—№ 4(28).—С. 14—19.
Мазурков М.И., Чечельницкий В.Я., Скугоров В.В. Алгоритмы и схемы скользящего корреляционного декодирования кодов с инверсным повторением // Праці УНДІРТ. Одеса, 2001.—№ 2(26).—С.94-97.
Мазурков М.И. Алгоритмы скользящего корреляционного декодирования ортогональных и биортогональных кодов // Праці УНДІРТ. Одеса, 1999.— № 2 (18).— С. 9—14.
Мазурков М.И. Свойства полных классов композиционных ЧВК степенных вычетов над простыми полями Галуа // Праці УНДІРТ. Одеса, 1997.— №3(11)—4(12).— С. 84—86.
Мазурков М.И., Скопа А.А. Свойства циклических по времени частотно-временных кодов кубичных вычетов над расширенными полями Галуа // Информатика и связь. Сборник научных трудов. Київ, ТЕХНІКА,1997. С. 201 209.
Мазурков М.И., Скопа А.А.,Сенько А.Н. Бондарь В.И. Чечельницкий В.Я. Метод построения помехозащищенных систем телекоммуникации // Праці УНДІРТ. Одеса,1997.— № 3(11)—4(12).— С. 87—92.
Мазурков М.И., Бондарь В.И., Чечельницкий В.Я., Волобуєв В.И. Схема модулятора системы пакетной передачи речевых сообщений на основе ЧВМ-сигналов // Праці УНДІРТ. Одеса, 1998. — № 3 (15). — C. 76 — 81.
Мазурков М.И. Класс полосно-ограниченных частотно-временных кодов на основе матриц-циркулянт с двойной симметрией // Праці УНДІРТ. Одеса, 1996.—97, № 4 (8)-1.— С. 52—56.
Мазурков М.И. Класс циклических по частоте частотно-временных кодов на основе полных систем вычетов в расширенных полях Галуа // Праці УНДІРТ. Одеса, 1996.—97, № 4 (8)-1.— С. 57—60.
Мазурков М.И. Частотно-временные коды в простых полях Галуа // Праці УНДІРТ. Одеса, 1996.—97, № 4 (8)-1.— С. 61—64.
Мазурков М.И. Новые классы нелинейных алгебраических кодов для синхронных и асинхронных систем связи // Праці УНДІРТ. Одеса, 1996. № 3 (7).— С. 61—64.
Мазурков М.И., Садченко А.В. Свойства дискретных АФМ-сигналов, инвариантных к -сдвигу // Праці УНДІРТ. Одеса, 1996. № 2 (6).— С. 18—25.
Мазурков М.И., Садченко А.В., Скопа А.А. Методы передачи информации на основе циклических АФМ и ДЧМ сигналов, инвариантных к -сдвигу // Информатика и связь. Сборник научных трудов. 1996. № 1. С. 127 142.
Мазурков М.И., Сенько А.Н. Свойства ансамблей минимаксных сигналов из полных бинарных кодов // Праці УНДІРТ. Одеса, 1995. № 4.— С. 25—32.
Мазурков М.И., Герасименко М.Ю. Правила размножения совершенных двоичных решеток заданного порядка // Труды 8-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2007. – С. 223.
Мазурков М.И., Кропачев С.Н. Свойства композиционных систем ДЧ-сигналов над расширенными полями Галуа // Труды 8-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2007. – С. 224.
Мазурков М.И., Герасименко М.Ю., Шаталова И.В. Корреляционные свойства ортогональных систем бифазных сигналов на основе совершенных двоичных решеток // Труды 8-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2007. – С. 225.
Мазурков М.И., Пьер Эль Мур. Метод защиты информации от несанкционированного доступа на основе полных классов ортогональных ППРЧ-кодов // Труды 8-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2007. – С. 227.
Мазурков М.И., Конопака Е.А. Композиционные системы ДЧ-сигналов над изоморфными полями Галуа // Труды 7-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2006. – С. 222.
Мазурков М.И., Конопака Е.А. Оптимальные системы ДЧ-сигналов над изоморфными полями Галуа // Труды 7-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2006. – С. 223.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С. Большие системы дискретных частотных сигналов на основе объединения композиционных систем // Труды 5-ой международной научно-практической конференции (СИЭТ), Одесса: ОНПУ, 2005. С. 89.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С. Свойства композиционных систем дискретно-частотных сигналов // Труды 5-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2005. – С. 88.
Мазурков М.И., Дмитренко В.С. Скользящее корреляционное декодирование -ичных циклических частотно-временных кодов // Труды 5-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2005. – С. 35.
Мазурков М.И., Чечельницкий В.Я. Классы минимаксных совершенных двоичных решеток // Труды 4-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 88.
Мазурков М.И., Поляков А.Ю. Построение ансамблей компактных и предельно компактных рациональных кодов // Труды 4-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2003. – С.86.
Мазурков М.И., Гавриленко М.Г. Спектральные характеристики кодов степенных вычетов над произвольными полями Галуа // Четвертая международная научно-техническая конференция по телекоммуникациям. НТК-Телеком-99. Одесса, 1999.С. 198201.
Мазурков М.И., Миц С.В. Классы линейных кодов на основе преобразования Виленкина-Крестенсона // Четвертая международная научно-техническая конференция по телекоммуникациям. НТК-Телеком-99.Одесса, 1999.С. 205208.
Мазурков М.И. Обобщенный алгоритм декодирования в целом частотно-временных кодов степенных вычетов // Третья международная конференция по электросвязи и звуковому вещанию. UkrTeleConf97. Одесса, 1997. С.1720.
Мазурков М.И., Сенько А.Н. Метод передачи данных на основе плотноупакованных ЧВМ-сигналов со свойством не более одного совпадения // Третья международная конференция по электросвязи и звуковому вещанию. UkrTeleConf97. Одесса, 1997. С.2124.
Мазурков М.И., Садченко А.В. Класс частотно-временных кодов инвариантных к -сдвигу // Третья международная конференция по электросвязи и звуковому вещанию. UkrTeleConf97. Одесса, 1997. С.2528.
