(44-6) 16 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Построение помехоустойчивого кода на базе голографического представления произвольной цифровой информации
А.Л. Тимофеев 1, А.Х. Султанов 1

1 1Уфимский государственный авиационный технический университет,
440008, Россия, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12

 PDF, 845 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-739

Страницы: 978-984.

Аннотация:
В статье рассматривается метод помехоустойчивого кодирования, основанный на голографическом представлении цифрового сигнала. Процесс кодирования сообщения представляет собой математическое моделирование голограммы, создаваемой в виртуальном пространстве волной от источника входного сигнала. Кодовое слово – это голограмма точки, она же одномерная зонная линейка, несущая информацию о входном блоке данных в виде n-разрядного кода координаты центра зон Френеля. Показано, что голографическое представление сигнала обладает существенно большей помехоустойчивостью и позволяет восстановить исходную цифровую комбинацию при потере большей части кодового сообщения и при искажении кодированного сигнала шумом, в несколько раз превосходящим уровень сигнала. Для оценки помехоустойчивости проведено сравнение надежности передачи информации по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом при использовании кода Рида–Соломона, кода Рида–Маллера, мажоритарного кода и голографического кода. Рассмотрена сравнительная эффективность кодов при наличии пакетных ошибок, вызванных эффектом замирания вследствие многолучевого распространения в радиоканалах. Показано, что голографическое кодирование обеспечивает исправление пакетных ошибок независимо от длины пакета и его позиции в кодовом слове. Высокая эффективность достигается также при поступлении на вход декодера смеси случайных и пакетных ошибок. Голографический код представляет интерес для передачи информации по каналам с низким отношением сигнал/шум (космическая связь и оптические системы связи, использующие свободное пространство в качестве канала передачи, наземная, в том числе мобильная радиосвязь), а также для хранения информации в системах, подверженных воздействию ионизирующего излучения.

Ключевые слова:
цифровая голография, компьютерная голография, дифракционная оптика, помехоустойчивое кодирование.

Благодарности
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 18-19-00123) в частях «Алгоритм декодирования» и «Апробация голографического кодирования на имитационной модели», а также Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФГБОУ ВО УГАТУ # FEUE-2020-0007 по теме «Теоретические основы моделирования и семантического анализа процессов преобразования вихревых электромагнитных полей в инфокоммуникационных системах» в части «Алгоритма кодирования».

Цитирование:
Тимофеев, А.Л.  Построение помехоустойчивого кода на базе голографического представления произвольной цифровой информации / А.Л. Тимофеев, А.Х. Султанов // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 6. – С. 978-984. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-739.

Citation:
Timofeev AL, Sultanov AKh. Building a noise-tolerant code based on a holographic representation of arbitrary digital information. Computer Optics 2020; 44(6): 978-984. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-739.

Литература:
  1. Оптическая голография / Р. Кольер, К. Беркхарт, Л. Лин. – М.: Мир, 1973.
  2. Чапурский, В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решёток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением / В.В. Чапурский // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. – 2011. – № 4(85). – С. 72-91.
  3. Семенчик, В.Г. Радиоголографическая система формирования многочастотных изображений / В.Г. Семенчик, В.А. Пахомов // Электроника. – 2004. – № 1. – С. 50-51.
  4. Pahomov, V. Reconstructing reflecting object images using born approximation / V. Pahomov, V. Semenchik, S. Kurilo // Proceedings of the 35th European Microwave Conference. – 2005. – P. 1375-1378.
  5. Шойдин, С.А. Синтез голограмм на приёмном конце канала связи с объектом голографирования / С.А. Шойдин, // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 4. – С. 547-551. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-694.
  6. Тимофеев, А.Л. Использование голографического кодирования для повышения помехоустойчивости каналов связи [Электронный ресурс] / А.Л. Тимофеев // ИТпортал. – 2018. – Т. 18, № 2. – URL: http://itportal.ru/science/tech/ispolzovanie-golograficheskogo-kodi/ (дата обращения 28.09.2020).
  7. Голунов, В.А. Обоснование возможности получения радиоизображений объектов методом одномерных голограмм / В.А. Голунов, В.А. Коротков, К.В. Коротков // Радиотехника и электроника. – 2019. – Т. 64, № 1. – С. 38-43. – DOI: 10.1134/S0033849419010066.
  8. Timofeev, A.L. Holographic method of error-correcting coding / A.L. Timofeev, A.Kh. Sultanov // Proceedings of SPIE. – 2019. – Vol. 11146. – 111461A. – DOI: 10.1117/12.2526922.
  9. Основы теории кодирования / Б.Д. Кудряшов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2016.
  10. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. / Б. Скляр. – М.: Вильямс, 2007.
  11. Теория кодов, исправляющих ошибки / Ф.Дж. Мак-Вильямс, Н.Дж.А. Слоэн. – М.: Связь, 1979.
  12. Timofeev, A.L. Holographic method for storage of digital information / A.L. Timofeev, A.Kh. Sultanov, P.E. Filatov // Proceedings of SPIE. – 2020. – Vol. 11516. – 1151604. – DOI: 10.1117/12.2566329.
    .

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20