Бодян Г К, Бодян Д Г, Дунай Л Ф Технічний університет Молдови вул Шт чел Маре, 168, м Кишинів, MD2012, Р Молдова тел: +37322-237505, e-mail: gbodean@mailmd

Анотація – Проведено порівняльний аналіз двох методів перешкодозахисного недвійковий кодування: широко відомого коду Ріда-Соломона і нового класу лінійних КОДІВ, а саме, матроідних Також представлені характеристики матроідних кодів і результати проектування прототипу кодер-декодера матроідного коду

I                                       Введення

Поява нових комунікаційних технологій таких, наприклад, як мобільне телебачення, предявляють підвищені і жорсткіші вимоги до надійного і якісного цифрового мовлення Європейський Інститут Телекомунікаційних стандартів (ESTI) представив в кінці 2004 року новий стандарт DBV-H мультимедійного і телевізійного мовлення для мобільних пристроїв

Сигнали в мобільному мовленні піддаються сильному загасання Для боротьби з такого роду загасаннями стандарт передбачає додатковий захист допомогою коригувальних кодів з високою помехозащищенной здатністю Так, наприклад, застосування кодів Ріда-Соломона (RS) з параметрами (204,288,16) в стандарті DBV-T дозволяє для MPEG-2 відео переданого зі швидкістю 4 Mbps і при ймовірності помилки BER = 10 ^ °, «Пропустити» один хибний символ за 42 хвилини і скорегувати більш

2 мільйонів помилок Для нового стандарту традиційно передбачається застосування RS-кодів з параметрами {п, к, t) = (255,191,64), де п – довжина кодового слова, до – число інформаційних символів, t – коригувальна здатність коду

У роботі наводиться порівняльний аналіз нового класу недвійковий лінійних кодів, а саме матроідних, як альтернатива циклічним кодами Ріда-Соломона для застосування в сучасних комунікаційних технологіях

II                              Основна частина

Матроідние (М-) коди, контролюючі помилки, були представлені в [1] Формально матроід, як алгебраїчна структура, узагальнює властивість лінійної незалежності для сімейства векторів над кінцевим векторним простором Зокрема, породжує матриця RS-коду, також є матрицею деякого матроід над розширеним полем Галуа GF порядку 2 ‘, де розмірність т – натуральне число І в цьому сенсі, RS-коди є, як би, окремим випадком М-кодів Але на відміну від RS-кодів, які є циклічними М-коди – це лінійні групові коди Дана властивість встановлює, що будь-яке кодове слово може бути представлено композицією 2-х або більше допустимих кодових слів (векторів) Крім того, формування М-кодів проводиться асинхронним (комбінаційною) пристроєм, тобто кодове слово можна згенерувати за один такт Дійсно, між вихідним вектором ν і вхідний комбінацією інформаційних символів х існує наступна лінійна залежність:

v=G-x^                                                                                    (1)

де v = , x = , G = [g: j \ – матриця матроід розмірності kxn, g: jeGF (2 )

Рівняння (1) специфікує структуру кодера, яка, по суті, є комбінаційною пристроєм Оскільки М-коди є лінійними, то можна побудувати, як це було показано в [2], однотакт-ний декодер матроідного коду, що працює за принципом мажоритарної логіки

М-коди, також як і RS-коди, відносяться до класу блокових кодів Межі існування М-кодів визначаються нерівностями:

t = (п-к) div 2 при п < 2 "^ +1 (2)

де т – розрядність символів, t – коригувальна здатність коду, виражена в символах У той час як існування RS-кодів обмежується величиною п < 2 "'-1. Звідси випливає, що при однакових умовах, тобто розрядність т і кількість до оригінальних символів у блоці, можна побудувати (в екстремумі) М-код з коригуючої здатністю t на одиницю більше ніж у RS-коду.

Якщо при лінійному перетворенні (1) вихідні символи вектора х «переписуються» без змін до кодове слово ν, то код називається систематичним У відмінності від RS-кодів, які по суті є тільки систематичними, М-коди можуть бути як систематичними, так і несистематичними Це досягається модифікацією матриці матроід Так, напрмер, над полем GF (2 ®) до породжує примітивним поліномом р (Х) = 1 + X + X ®, маємо наступні дві матриці:

Матриця G2 має канонічний вигляд, ізоморфна матриці Gi і отримана з другими, застосовуючи стандартні правила перетворення над рядками і стовпцями матриці Використання матриці Gi в рівнянні (1) призведе до породження несистематического коду, а матриці G2 – до породження систематичного коду

Застосування в системах звязку завадостійкого несистематического кодування має подвійний ефект З одного боку, несистематические коди мають більш рівномірний розподіл вихідних символів А це, в свою чергу, як відомо з теорії інформації, означає збільшення швидкості передачі інформації по дискретному каналу звязку і наближення її до пропускної здатності каналу

З іншого боку, при несистематичний кодуванні підвищується рівень приховування інформації У цьому випадку, матриця матроід G виступає в ролі криптографічного ключа Причому рівень секретності закриття інформації при М-кодуванні визначатиметься трудомісткістю отримання лучения матриці G А як було показано в [3] пошук однорідних матроідов – це завдання поліноміальної складності Слід зазначити, що при граничному пошуку матроідов, із зростанням т, кількість однорідних матроідов різко падає і, практично, завдання стає унімодальної, тобто зводиться до пошуку одного-єдиного матроід

Для оцінки статистичних властивостей закодованих повідомлень розроблено відповідне програмне додаток Були проведені статистичні експерименти з текстами різного стилю У таблиці 1 наведені значення показників для вихідного і М-кодованого повідомлень, де р, – ймовірність /-Г0 символу, Н – ентропія повідомлення Результати експериментів переконливо показують поліпшення в кілька разів (і навіть на порядки) статистичних показників переданих повідомлень

Таблиця 1

Table 1

Вихідний

текст

Кодоване

повідомлення

Виграш,

Gain

Евклидово

відстань

Σ(ρ/-1/η)2

0,00125

0,036

28,56

Надмірність

1-Hmax/H

0,1859

0,0178

10,435

Також слід зазначити, що енергетичний виграш від матроідного кодування (який для великих комунікаційних систем звязку може становити сотні мільйонів доларів на один децибел [4]) зіставимо з виграшем від RS-кодування

У роботі представлені результати проектування реального кодер-декодера (кодека) матроідного коду, які можуть бути узагальнені і на випадок М-кодека (256,192,32) Для проектування на ПЛІС була використана CAD-система Quartus 51 Тип використовуваної мікросхеми – МАХ І, результуюча максимальна частота роботи -66 МГц

III                                   Висновок

Матроідние коди є узагальненою моделлю скоєних (щільноупакованих) недвійковий коригувальних блокових кодів Вони дозволяють генерувати як систематичні так несістематіче-се коди Таким чином, шляхом «настройки» матриці матроід можна забезпечити максимальну швидкість передачі інформації по каналах звязку Розроблені та налагоджені стерпні VHDL-опису кодера і декодера М-коду, які можуть бути адаптовані під різні проектні норми і вимоги користувачів

IV                           Список літератури

[1] Бодян Г К Про один метод перешкодозахищеність кодування В кн: 13-а Міжнародна Кримська конференція «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» (КриМіКо2003) Матеріали конференції – Севастополь: Вебер, 2003 – С 357-358

[2] Бодян Г К, Бодян Д Г, Дунай Л Ф Декодування мат-роідние кодів В кн: 14-я Міжнародна Кримська конференція «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» (КриМіКо2004) Матеріали конференції

– Севастополь: Вебер, 2004 – С312-313

[3] Бодян Г К Коригуюча здатність і межі існування матроідних кодів Там же, с310-311

[4] Золотарьов В В, Овечкін Г В Ефективні алгоритми завадостійкого кодування для цифрових систем звязку Електрозвязок, 2003, № 9

ALTERNATIVE ERROR CORRECTING CODING IN THE MOBILE TV BROADCASTING

Bodyan G C, Bodyan D G, Dunai L T

Technical University of Moldova St Cel Mare Str, 168, Kishinau, MD2012, R Moldova Ph: +37322-237505, e-mail: gbodean@mailmd

Abstract-A comparative analysis of the Reed-Solomon and matroid nonbinary error correcting codes is given Also, the parameters of matroid codes and the results of matroid coder- decoder PLD-designing are presented

I                                         Introduction

The new communication technologies, such as mobile TV, demand more high and rigid requirements to a reliable and qualitative digital video broadcasting The European Telecommunication Standards Institute at the end of 2004 has presented the new DBV-H standard for multimedia and television broadcasting of mobile devices

2   Signals in mobile broadcasting are subjected to deep fading To fight with such fading the standard provides additional protection by error correcting codes with the high ability So, for example, application of the Read-Solomon (RS) codes with parameters (n, k, t) = (204, 288, 16) in standard DBV-T allows at MPEGvideo bit rate of 4 Mbps and at bit error rate BER=10&quot’°equating to just one erroneous symbol in every 42 minutes, and in that time RS decoder will correct over 2 million errors For the new standard application of (255, 191, 64) RS-codes is traditionally supposed, where n – Code word length, к – number of information symbols, f-error correcting (cap) ability

A comparative analysis of a new class of nonbinary linear codes, namely matroid, as alternative to Read-Solomon cyclic codes for application in modern communication technologies is made in the work

II                                        Main Part

The error controlling matroid (M-) codes have been presented in [1] Matroid as the algebraic structure generalizes the property of linear independence over finite vector space, and in this sense, RS-codes are a special case of M-codes, but M- codes are linear group codes So, matroid code words v can be generated by an asynchronous (combinational) device For this purpose the equation (1) is used, where x is original sequence of informational symbols, G – matroid matrix From the relations

(2) results that, for the same conditions, it can be constructed more efficient M-code rather than RS-code

In dependence of matrix G structure the M-code can be systematic or nonsystematic Matrices G2and Giare for the systematic and nonsystematic cases respectively Application of nonsystematic M-coding has double effect in error controlling broadcasting On the one hand, such codes have more uniform distribution over code word symbols that mean the increasing of data rate in discrete channel On the other hand, such coding increase the confidence level of information and matrix G has a role (effect) of a cryptographic key A corresponding software application was elaborated to study the statistical parameters of matroid coding Table 1 shows the obtained results which convincingly prove the improvement in some times (and even on orders) statistics of transmitted messages

Also it is necessary to note, that the matroid coding gain is comparable with the same as from RS-coding In the work the results of designing of the real coder-decoder (codec) for a matroid code, which can be generalized for the case of M-codec (256, 192, 32) are presented For PLD-designing the CAD- system Quartus 51 has been used The used microcircuit is from MAX II family with maximal working frequency 66 MHz

III                                       Conclusion

Matroid codes are the generalized model of perfect nonbinary error controlling codes They allow generating as systematic so nonsystematic codes Thus, by «adjustment» of the matroid matrix it is possible to provide the maximal data rate in digital communication channels VHDL-descriptions of matroid codec are elaborated and debugged

Горбачов К Л, Козел В М, Ковальов К А Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул П Бровки, д 6, Мінськ, 220013, Республіка Білорусь Тел: +375 (17) 938 994 e-mail: niiemc@bsuireduby

Анотація – Розглянуто помехового взаємодія між радіоелектронними засобами мережі сухопутної рухомої служби стандарту UMTS і радіовисотоміру типу РВ-3

I                                       Введення

в кореневих смугах частот, визначених ITU для експлуатації мережі стільникового звязку 3-го покоління (3G) функціонують РЕЗ радіонавігаційної служби типу РВ-3 Дані РЕЗ являють собою авіаційний радіовисотомір (Радіолокаційну станцію) малих висот і призначені для візуальної індикації висоти польоту, світлової та звукової сигналізації проходу «небезпечною» висоти, видачі інформації про висоту польоту на автопілот стабілізації висоти польоту Таким чином, РЕЗ РВ-3 відносяться до радіозасобам забезпечення безпеки польоту, що необхідно враховувати при розгляді можливості функціонування цих РЕЗ з РЕМ інших радіослужб в співпадаючих смугах частот

II                              Основна частина

Основні параметри РЕЗ РВ-3, що впливають на електромагнітну сумісність, наведені в таблиці

Параметр

РВ-3

РВ-ЗМ

Потужність передавача, Вт / дбвт

05/-3

05/-3

Робоча частота, МГц

2000+15

2000+15

Ширина спектра випромінюваного сигналу, МГц

50+10

45+5

Чутливість приймача, дБ

90

90

Діапазон вимірюваних висот, м

0-300

0-600

Спільне функціонування РЕЗ стандарту UMTS в смузі частот, виділеної для радіонавігаційної служби, приводить до наступних конфліктних ситуацій:

– передавачі радіовисотоміру малих висот можуть створювати перешкоду для приймачів базових станцій мережі 3G

– передавачі абонентських станцій мережі стільникового звязку 3G можуть створювати перешкоду для приймачів радіовисотоміру малих висот

При оцінці конфліктних ситуацій необхідно взяти до уваги істотну різницю в ширині спектра сигналів, випромінюваних РЕЗ радіонавігаційної служби та РЕЗ мережі 3G Мінімальна ширина спектра радіовисотомір РВ-З/РВ-ЗМ становить 40 МГц Спектральна щільність потужності сигналу висотоміра в основній смузі частот (05 Вт/40 МГц) = 00125 Вт / МГц Потужність перешкоди, створювана висотоміром в смузі пропускання приймача РЕЗ мережі 3-го покоління (00125 Вт / МГц) х (384 МГц) = 0048 Вт = -132 дбвт З іншого боку, ширина спектра передавача РЕЗ мережі 3G становить 384 МГц, що набагато менше ширини спектра висотоміра

При висоті польоту літального апарату 600 м і ширині діаграми спрямованості антени 50 – 70 ° ділянка земної поверхні, в межах якого джерела перешкоди володіють найбільшим впливом, являє собою коло з радіусом «250-350 м, що приблизно відповідає радіусу елементарної осередку мережі стільникового звязку Отже, на приймач радіовисотомір можуть одночасно впливати безліч абонентських станцій се-TH3G

Виходячи з вищевикладеного, найбільш істотним у розглянутій конфліктної ситуації є створення перешкоди від РЕЗ мережі 3G для РЕЗ радіонавігаційної служби

Рівень потужності корисного сигналу Ргха [дбвт] на вході висотоміра залежно від висоти польоту h [м] можна визначити наступним чином (відображення сигналу від поверхні Землі прийнято дзеркальним, тобто втрати при відображенні відсутні):

де Ptxa [дбвт] – потужність сигналу на виході передавача висотоміра Ga [дБ] – коефіцієнт підсилення відносно ізотропного випромінювача передавальної і приймальні антени висотоміра Lf [дБ] – втрати в фідерному тракті висотоміра Lp [дБ] – втрати розповсюдження радіохвиль між антенами передавача і приймача висотоміра h [м] – висота польоту

Втрати поширення у виразі (1) можуть бути визначені як втрати у вільному просторі за такою формулою:

де f [МГц] – частота сигналу d [м] – відстань

Рівень потужності помехового сигналу Prxl [дбвт] на вході висотоміра залежно від висоти польоту h [м] можна за аналогією з (1) визначити наступним чином:

де Ptxi [дбвт]-потужність сигналу на виході передавача РЕЗ мережі 3G G | [дБ]-коефіцієнт підсилення відносно ізотропного випромінювача передавальної антени передавача РЕЗ мережі 3G в напрямку на приймач перешкоди, звичайно дорівнює Про дБ

Відношення сигнал / перешкода С/1а [дБ] на вході приймача висотоміра при одному передавачі перешкоди [21:

Різниця втрат поширення Lp згідно (2) не залежить від висоти і дорівнює 6 дБ Коефіцієнт передачі сигналу в антенно-фідерних тракті висотоміра (Ga – Lf) [дБ] можна визначити з чутливості висотоміра:

I

i

Остаточно відношення сигнал / перешкода C / U [дБ] на вході приймача висотоміра при одному передавачі перешкоди:

Як випливає з (6), відношення сигнал / перешкода на вході приймача висотоміра при впливі на нього одного передавача мобільної станції з потужністю 3 дБВт складе (-7) дБ, одного передавача базової станції з потужністю 13 дБВт і коефіцієнтом підсилення антени в напрямку вгору 0 .. (- 13) дБ складе (-17) .. (-4) дБ При збільшенні числа N передавачів перешкоди розглядається відношення сигнал / перешкода на вході приймача висотоміра зменшуватиметься пропорційно 10 lg (N)

III                                      Висновки

На підставі наведених вище міркувань можна зробити наступні висновки

Експлуатація РЕЗ радіонавігаційної служби типу РВ-З/РВ-ЗМ з РЕМ мережі рухомого звязку 3G в суміщених смугах частот неможлива, оскільки при цьому можуть створюватися неприпустимі перешкоди для РЕЗ радіонавігаційної служби

Виділення радіочастотного ресурсу для розгортання мережі стільникового звязку 3G повинно здійснюватися поза смуги частот, виділеної для експлуатації РЕЗ повітряної радіонавігаційної служби

IV                           Список літератури

1  Recommendation ITU-R P525-2 Calculation of free-space attenuation

2  Recommendation ITU-R SM337-4 Frequency and distance separations

THE ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY ANALYSIS OF UMTS NETWORK AND RV-3 RADIOALTIMETERS

Gorbachev KL, Kozel V М, Kovalyov KA Byelarussian State University of Informatics and Radioelectronics,

6,               P Brovka Str, Minsk – 220013, Belarus Phone: +375(17) 2938994 E-mail: nilemc@bsuireduby

Abstract – Interference interactionbi between radio-electro- nic means of overland mobile service network of UMTS standard and radio altimeters such as RV-3 are considered

I                                         Introduction

The radio navigating service equipment such as RV-3 operates in root frequency bands the determined ITU for operation of a 3G cellular network It represents the aviation radio altimeter of small height and it is intended for flight height visual indication, the light and sound signal system of &quotdangerous&quot height pass, the flight height information output on the autopilot of flight height stabilization Thus, RV-3 concerns flight safety radio means and it is necessary to take into account by consideration of a functioning opportunity of these equipment with equipment for other radio services in conterminous frequency bands

II                                        Main Part

Jointly functioning UMTS equipment in the frequency bands being allocated for radio navigating service results in the following conflict situations:

Small-height radio altimeter transmitters can create interference for base stations receivers of UMTS cellular network

Mobile station transmitters of UMTS cellular network can create interference for small-height radio altimeter receivers

The signal/interference ratio on a radio altimeter receiver input (interference source – one mobile station with power 3 dBW and antenna gain 0 dB) will be (-7) dB, (interference source – one base station transmitter with power 13 dBW and antenna gain in upwards direction 0 .. (-13) dB) will be (-17) .. (-4) dB Increase number N of interference transmitters will give decrease ofthe considered ratio proportionally 10Dlg (N)

III                                       Conclusion

Operation radio navigating equipment such as RV-3/RV-3M with UMTS mobile communication equipment in the conterminous frequency bands is impossible, as inadmissible interference for radio navigating service equipment can be created

Radio-frequency resource allocation for operation of UMTS cellular network should be outside of the frequency bands allocated for operation of air radio navigating equipment

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р