Экспериментальное исследование корректирующей способности матричного метода равновесных столбцов защиты данных от стираний
Автор: Айдаркин Евгений Евгеньевич, Могилевская Надежда Сергеевна
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Численные методы и анализ данных
Статья в выпуске: 5 т.46, 2022 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматриваются алгебраические способы защиты данных при их передаче по стирающему каналу. Стирания в каналах рассматриваются двух видов: независимые и группирующиеся. Для организации группирующихся стираний модифицирована модель Гилберта генерации потока ошибок. В качестве методов защиты данных от стираний используются метод равновесных столбцов и его модификация, позволяющая в некоторых случаях упростить процесс декодирования. Создано программное средство, реализующее имитационную модель двоичного помехоустойчивого канала с возможностью выбора типа стираний и метода защиты. С помощью этой модели проведено экспериментальное исследование корректирующей способности рассматриваемых методов. Показано, что группирующиеся стирания уменьшают вероятность успешного декодирования для обоих методов и их различных входных параметров по сравнению с независимыми стираниями. Проанализированы преимущества и недостатки метода равновесных столбцов и его модификации. Предложен способ борьбы с группирующимися стираниями за счет использования дополнительной избыточности. Для рассматриваемых методов защиты данных в каналах с независимыми стираниями предложена теоретическая оценка неверного декодирования, основанная на векторе вероятностей успешного декодирования. Предложен способ применения этой оценки для случая группирующихся стираний.
Стирание, помехоустойчивый канал передачи данных, группирующиеся стирания, модель гилберта, метод равновесных столбцов
Короткий адрес: https://sciup.org/140296230
IDR: 140296230 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1122
Список литературы Экспериментальное исследование корректирующей способности матричного метода равновесных столбцов защиты данных от стираний
- Aydarkin EE, Deundyak VM. Construction of coding matrices with equilibrium columns for using in channels with deletion [In Russian]. Telecommunications 2020; 3: 11-17.
- Gabidulin EM, Pilipchuk NI, Bossert M. Decoding of random network codes. Probl Inf Transm 2010; 46(4): 300320. DOI: 10.1134/S0032946010040034.
- Gilbert EN. Channel throughput with error packets [In Russian]. Kiberneticheskii Sbornik 1964; 9: 109-122.
- Gligoroski D, Kralevska K. Families of optimal binary non-MDS erasure codes. 2014 IEEE Int Symposium on Information Theory 2014: 3150-3154. DOI: 10.1109/ISIT.2014.6875415.
- Koetter R, Kschischang FR. Coding for errors and erasures in random network coding. IEEE Trans Inf Theory 2008; IT-54(8): 3579-3591.
- Deundyak VM, Mayevskiy AE, Mogilevskaya NS. Methods of error-correcting data protection [In Russian]. Rostov-on-Don: SFEDU Publishing; 2014.
- Al-Shaikhi A, Ilow J. Design of packet-based block codes with shift operators. EURASIP J Wirel Commun Netw 2010; 2010: 263210. DOI: 10.1155/2010/263210.
- Pan VY. Matrix structure and loss-resilient encoding/decoding. Comput Math with Appl 2003; 46: 493-499. DOI: 10.1016/S0898-1221(03)90041-1.
- Silva D, Kschischang FR, Koetter R. A rank-metric approach to error control in random network coding. IEEE Trans Inf Theory 2008; IT-54(9): 3951-3967. DOI: 10.1109/TIT.2008.928291.
- Aydarkin EE, Deundyak VM. Channel-network cascade for packet and symbol erasures in binary linear network. J Comp Eng Math 2020; 7(2): 3-14. DOI: 10.14529/jcem200201.
- Valiska J, Hrusovsky B, Marchevsky S, Pillar S. Error models simulations in transmission channels using network simulator environment. Acta Electrotechnica et Informatica 2012; 12(2): 51-58. DOI: 10.2478/v10198-012-0019-1.
- Maltsev GN, Dzhumkov VV. A generalized model of a discrete communication channel with grouping errors [In Russian]. Information and Control Systems 2013; 1: 27-33.
- Kolesnik VD. Coding in the transmission and storage of information (Algebraic theory of block codes) [In Russian]. Moscow: "Vysshaya Shkola" Publisher; 2009.
- Evseev GS. On the complexity of decoding linear codes [In Russian]. Probl Inf Transm 1983; 19(1): 3-8.
- Trullos-Cruces O. Exact decoding probability under random linear network coding. IEEE Commun Lett 2011; 15(1): 6769. DOI: 10.1109/LC0MM.2010.110310.101480.
- Aydarkin EE, Mogilevskaya NS Program for modeling data transmission in channels with anti-erasure protection based on the equal-weight columns method [In Russian]. Certificate of State Registration of the Computer Program No. 2021611988 of March 2, 2021.
- Morelos-Zaragoza RH. The art of error correcting coding. 2nd ed. Hoboken: John Wiley and Sons Inc; 2006. ISBN: 978-0-470-01558-2.
- Barinov AY. Movement in channel coding: properties, structure, specifics applications. J Radio Electron 2019; 1. Source: (http://jre.cplire.ru/jre/jan19/13/text.pdf). DOI: 10.30898/1684-1719.2019.1.13.