- •Основы теории цифровой связи Часть 1 кодирование информации
- •1. Введение
- •1.1. Модель радиотехнической системы связи
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Статистическая трактовка процесса передачи информации
- •Контрольные вопросы
- •1.3. Основные понятия и элементы математического аппарата теории связи
- •1.3.1. Сигналы и помехи
- •1.3.2. Разложение сигнала по системе ортогональных функций. Спектр сигнала
- •1.3.3. Cвойства преобразования Фурье
- •1.3.4. Корреляционная функция сигнала
- •1.3.5. Связь между корреляционной функцией и спектром сигнала
- •1.3.6. Случайные сигналы и их характеристики
- •Контрольные вопросы
- •1.4. Источники информации
- •1.5. Теорема дискретизации
- •1.6. Дискретизация изображений
- •Контрольные вопросы
- •1.7. Квантование. Ошибки квантования
- •Контрольные вопросы
- •1.8. Количество информации, содержащейся в сообщении
- •1.8.1. Энтропия сложных сообщений, избыточность источника
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2. Основы экономного кодирования информации
- •2.1. Способы представления кодов
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.2. Типы систем сжатия
- •X Квантователь Xq Кодер без потерь информации b (Xq) Декодер X*
- •Методы кодирования без потерь
- •2.3.1. Понятие префиксного множества
- •2.3.2. Алгоритм кодирования Хаффмена
- •2.3.3. Алгоритм Шеннона–Фано
- •2.3.4. Блочные коды
- •2.3.5. Арифметическое кодирование
- •2.3.6. Словарное кодирование. Метод Зива–Лемпеля
- •2.3.7. Кодирование длин повторений (rle)
- •2.3.8. Дифференциальное кодирование
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.4. Методы сжатия с потерей информации
- •2.4.1. Функции “скорость–искажение” и “искажение–скорость”
- •2.5. Сжатие речевых сигналов
- •2.5.1. Кодирование формы сигнала, икм
- •2.5.2. Дифференциальная икм
- •2.5.3. Адаптивная дифференциальная икм (адикм)
- •2.5.4. Дельта-модуляция
- •2.5.5. Другие методы кодирования формы сигнала
- •2.5.6. Кодирование источника
- •2.5.7. Гибридные методы кодирования речи
- •2.5.8. Полноскоростной кодер rpe-ltp (стандарт gsm 06.10)
- •2.5.9. Кодер vselp (стандарт d-amps)
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.6. Кодирование изображений. Стандарт сжатия jpeg
- •Процедуру дкп можно записать в матричной форме:
- •2.6.1. Рекурсивный (вэйвлет) алгоритм
- •2.7. Сжатие подвижных изображений (видео)
- •3. Основы помехоустойчивого кодирования
- •3.1. Основные принципы. Типы кодов
- •3.2. Линейные блочные коды
- •3.2.1. Код с проверкой на четность
- •3.2.2. Итеративный код
- •3.2.3. Порождающая матрица линейного блочного кода
- •3.2.4. Проверочная матрица
- •3.2.5. Дуальные коды
- •3.2.6. Синдром и обнаружение ошибок
- •3.2.7. Синдромное декодирование линейных блочных кодов
- •3.2.8. Мажоритарное декодирование линейных блочных кодов
- •3.2.9. Декодирование методом максимального правдоподобия
- •Поскольку
- •Если принятый сигнал дискретизован и Si – I-й отсчет принятого сигнала.
- •3.2.10. Вес и расстояние Хемминга. Способность кодов обнаруживать и исправлять ошибки
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3.3. Полиномиальные коды
- •3.3.1. Циклические коды
- •3.3.2. Кодирование с использованием циклических кодов
- •3.3.3. Вычисление синдрома и исправление ошибок в циклических кодах
- •3.3.4. Неалгебраические методы декодирования циклических кодов
- •3.4. Сверточные коды
- •3.4.1. Кодирование с использованием сверточных кодов
- •3.4.2. Синдромное декодирование сверточных кодов
- •3.4.3. Кодовое дерево и решетчатая диаграмма
- •3.4.4. Декодирование сверточных кодов. Алгоритм Витерби
- •3.4.5. Алгоритмы поиска по решетке
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3.5. Применение корректирующего кодирования в системах связи
- •3.5.1. Каскадные коды
- •3.5.2. Кодирование с перемежением
- •Библиографический список
- •Часть 1 1
Контрольные вопросы и задачи
1. Порождающая матрица линейного блочного кода имеет вид
G = |
1 0 1 0 1 0 |
. |
0 1 0 1 0 1 |
|
Определите для данного кода H, dmin. Изобразите схему кодера и декодера.
Определите число ошибок, не исправленных данным кодом за один час работы, если Vпи = 10 кбит/с, Рош = 10 –4.
2. Схема кодера линейного блочного кода приведена ниже. Найдите для него H, G, dmin, Pно , Рни. Изобразите схему синдромного декодера.
3. Порождающая матрица блочного кода имеет вид G = | 111 |. Найдите H, dmin, Pно, Pни данного кода. Изобразите схему кодера и декодера.
4. Порождающая матрица линейного блочного кода G имеет вид
-
1
1
0
0
G =
1
0
1
0
.
1
0
0
1
Изобразите схему кодирования и декодирования с использованием данного кода. Определите время до первой не обнаруживаемой кодом ошибки, если скорость передачи составляет Vпи = 1 Мбит/с, а вероятность ошибки в канале равна Pош = 10 –7.
5. Итеративный код задан матрицей вида
m0 m1 p0
U = m2 m3 p1 .
p2 p3 p4
Запишите порождающую матрицу эквивалентного ему линейного блочного систематического (n,k)-кода. Определите исправляющую способность кода, найдите вероятность неисправления ошибки, если вероятность ошибок в канале составляет Pош = 10 –4 .
6. Рассмотрите линейный блочный код, кодовое слово которого формируется по правилу
U = (x0, x1, x2, x3, x4, x0+x1+x2+x3+x4, x0+x2+x3+x4, x0+x1+x2+x4, x0+x1+x2+x3).
Найдите проверочную матрицу кода и параметры n, k .
7. Порождающая матрица кода имеет вид
1 0 0 1 0 0 1
G = 0 1 0 0 1 0 1 .
0 0 1 0 0 1 1
Найдите проверочную матрицу кода; изобразите схемы кодирующего и декодирующего устройств; найдите минимальное кодовое расстояние кода; определите возможности кода по обнаружению и исправлению ошибок. Найти вероятность пропуска необнаруживаемой ошибки, если P ош = 10 –6.
8. Проверочная матрица кода имеет вид
1 1 1 1 1 0 0 0
1 0 1 1 0 1 0 0
Н = 1 1 0 1 0 0 1 0 .
1 1 1 0 0 0 0 1
Найдите порождающую матрицу кода; изобразите схемы кодирующего и декодирующего устройств; найдите dmin кода; определите возможности кода по обнаружению и исправлению ошибок.
9. Чем определяется способность кода обнаруживать и исправлять ошибки?
10. Как определить dmin линейного блочного кода?
11. Запишите выражение для вероятности пропуска необнаруживаемой ошибки (5,4) кодом с проверкой на четность.
12. Запишите выражение для вероятности неисправления ошибки (7,3)-кодом Хемминга.
