Možnosti kódového zabezpečení stanic s kmitočtovým skákáním
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Doktorská práce se zabývá problematikou návrhu kódového zabezpečení pro stanice s kmitočtovým skákáním v pásmu s intenzivním rušením. U digitálních modulací dochází vlivem rušení k chybnému určení modulačního stavu na straně přijímače. Důsledkem jsou chybně přenesené symboly zprávy. Vzniklé chyby během přenosu je možné eliminovat za použití zabezpečovacích kódů. Zároveň je také možné těmto chybám předcházet pomocí algoritmů (technik) frekvenčního skákání, které provádí výběr vhodného komunikačního kanálu. Vhodným komunikačním kanálem se rozumí kanál s nižší pravděpodobností vzniku chybných symbolů ve zprávě. Hlavní přínos této práce spočívá v návrhu nové techniky frekvenčního skákání s předcházením kolizí (FH/CA). Stanice s technikou FH/CA provádí před každým skokem měření úrovně signálu v několika uvažovaných kanálech. Na základě provedených měření je pak vybrán nejvhodnější kanál, tj. kanál s nejnižší naměřenou hodnotou úrovně signálu. S vyšší pravděpodobností tak dochází ke skoku na kanál neobsazený nějakým přenosem. Pomocí matematického modelu byla porovnána výkonnost nově navržené techniky FH/CA se současně užívanými technikami FH a AFH. Porovnávacím kritériem byla pravděpodobnost kolize mezi komunikačním systémem FH/CA a statickými rušiči (zařízení vysílající nepřetržitě na stálém kmitočtu) nebo dynamickými rušiči (tj. jinými FH nebo AFH systémy). Porovnáním hodnot pravděpodobnosti rušeného přenosu byly zjištěny nesporné teoretické výhody nové techniky FH/CA oproti současně užívaným technikám FH a AFH. Technika FH/CA vždy dosahuje lepších nebo stejných výsledků v porovnání s technikou FH v případě rušení jak statickými tak i dynamickými rušiči. Technika FH/CA je většinově výhodnější než technika AFH v pásmu se statickými a dynamickými rušiči. Významný přínos techniky FH/CA je vidět zejména v oblasti dynamických rušičů. Naopak v oblasti statických rušičů je technika FH/CA oproti technice AFH v určitých situacích horší. Správnost matematických modelů byla ověřena simulačním modelem, který byl vytvořen v rámci řešení této doktorské práce v prostředí MATLAB. Na základě získaných dat z modelu byl následně proveden návrh kódového zabezpečení pro stanice s kmitočtovým skákáním s novou technikou frekvenčního skákání FH/CA, které jsou určeny pro přenos dat o malém objemu v pásmu s intenzivním rušením.
The doctoral thesis deals with design of coding for frequency hopping stations in band with intensive jamming. In digital modulations erroneous determination of the modulation state occurs due to jam at the receiver side. The result is erroneously transferred symbols of the message. Errors created during the transmission can be eliminated by using error control systems. It is also possible to prevent these errors by using algorithms (techniques) of frequency hopping which select the appropriate channel. Appropriate communication channel is a channel with a lower probability of erroneous symbol in the message. The main contribution of this thesis is to design a new frequency hopping technique with collision avoidance (FH/CA). The station with FH/CA technique measures signal levels in the considered several channels before every jump. Based on the measurements the most appropriate channel with the lowest value of measured signal level is selected. Therefore, it is more probable that a jump to an unoccupied channel with a transmission will occur. Using a mathematical model, the performance of the newly proposed FH/CA technique is compared with the currently used techniques FH and AFH. Comparison criteria are the probability of a collision between an FH/CA communication system and a static (device transmitting continuously at a fixed frequency) or dynamic jammer (i.e. other FH or AFH systems). By comparing the values of the probability of jammed transmission, indisputable theoretical advantages of the new FH/CA technique were found, compared to the currently used FH and AFH techniques. The FH/CA technique always has better or equal results compared with the FH technique in the case of interference by static and dynamic jammers. The FH/CA technique in a band with static and dynamic jammers usually has better results than the AFH technique. A significant contribution of the FH/CA technique can be seen in the case of dynamic jammers. On the other hand, in the case of static jammers the FH/CA technique is in certain situations worse than the AFH technique. The accuracy of the mathematical models were successfully verified on a simulation model that was created as a part of this thesis in the MATLAB environment. Based on the obtained data from the model there was designed coding for frequency hopping stations with the new technique of frequency hopping FH/CA which is designed for small-volume data transfer in a band with intensive jamming.
The doctoral thesis deals with design of coding for frequency hopping stations in band with intensive jamming. In digital modulations erroneous determination of the modulation state occurs due to jam at the receiver side. The result is erroneously transferred symbols of the message. Errors created during the transmission can be eliminated by using error control systems. It is also possible to prevent these errors by using algorithms (techniques) of frequency hopping which select the appropriate channel. Appropriate communication channel is a channel with a lower probability of erroneous symbol in the message. The main contribution of this thesis is to design a new frequency hopping technique with collision avoidance (FH/CA). The station with FH/CA technique measures signal levels in the considered several channels before every jump. Based on the measurements the most appropriate channel with the lowest value of measured signal level is selected. Therefore, it is more probable that a jump to an unoccupied channel with a transmission will occur. Using a mathematical model, the performance of the newly proposed FH/CA technique is compared with the currently used techniques FH and AFH. Comparison criteria are the probability of a collision between an FH/CA communication system and a static (device transmitting continuously at a fixed frequency) or dynamic jammer (i.e. other FH or AFH systems). By comparing the values of the probability of jammed transmission, indisputable theoretical advantages of the new FH/CA technique were found, compared to the currently used FH and AFH techniques. The FH/CA technique always has better or equal results compared with the FH technique in the case of interference by static and dynamic jammers. The FH/CA technique in a band with static and dynamic jammers usually has better results than the AFH technique. A significant contribution of the FH/CA technique can be seen in the case of dynamic jammers. On the other hand, in the case of static jammers the FH/CA technique is in certain situations worse than the AFH technique. The accuracy of the mathematical models were successfully verified on a simulation model that was created as a part of this thesis in the MATLAB environment. Based on the obtained data from the model there was designed coding for frequency hopping stations with the new technique of frequency hopping FH/CA which is designed for small-volume data transfer in a band with intensive jamming.
Description
Keywords
frekvenční skákání, adaptivní frekvenční skákání, frekvenční skákání s předcházením kolizí, statický rušič, dynamický rušič, Reed-Solomonovy kódy, kódové zabezpečení, FH, AFH, FH/CA, Frequency Hopping, Adaptive Frequency Hopping, Frequency Hopping with Collision Avoidance, static jammer, dynamic jammer, Reed-Solomon codes, error control coding, FH, AFH, FH/CA
Citation
PUST, R. Možnosti kódového zabezpečení stanic s kmitočtovým skákáním [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Teleinformatika
Comittee
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (předseda)
prof. Ing. Eva Gescheidtová, CSc. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Diviš, CSc. (člen)
prof. Ing. Boris Šimák, CSc. (člen)
doc. Ing. Jiří Sýkora, CSc. (člen)
Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář - oponent (člen)
Prof. Ing. Vladimír Wieser, Ph.D. - oponent (člen)
Date of acceptance
2012-01-05
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení