|
|
Implementace samoopravných kódů pro 100 Gb/s Ethernet
Velecký, Jan ; Kučera, Jan (oponent) ; Kekely, Lukáš (vedoucí práce)
Práce se zabývá návrhem ucelené RS-FEC vrstvy pro 100Gb/s Ethernet dle standardu IEEE 802.3-2015 včetně kódovacího a dekódovacího obvodu Reed-Solomonova kódu. Text objasňuje matematický aparát konečných těles, lineárních blokových kódů, cyklických kódů a zejména samotných Reed-Solomonových kódů pro použití v návrhu. Návrh vysílací části RS-FEC vrstvy byl přizpůsoben pro implementaci v síťových kartách COMBO využívajících FPGA čipy Xilinx Virtex-7 a realizován ve VHDL. Kódovací obvod byl v několika krocích zoptimalizován - co se týče požadavků na zdroje FPGA a délky trvání syntézy VHDL kódu. Snížení nároků na zdroje se docílilo zejména využitím vlastností cyklických kódů umožňující zřetězení. Doba syntézy pak vytvořením logiky kódovacího obvodu na úrovni hradel ve vlastní režii. Výsledná implementace byla testována v simulaci a je dostatečně zoptimalizována, aby mohla být použita při implementaci Ethernetu na FPGA čipu. Jak návrh, tak implementaci je možné modifikovat pro 400Gb/s Ethernet - v době návrhu ještě oficiálně neexistujícího.
|
|
|
Možnosti kódového zabezpečení stanic s kmitočtovým skákáním
Pust, Radim ; Kovář, Pavel (oponent) ; Wieser,, Vladimír (oponent) ; Burda, Karel (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Řetězové zlomky v teorii kódů
Fišer, Jan ; Šťovíček, Jan (vedoucí práce) ; Holub, Štěpán (oponent)
Tato práce nás nejprve seznamuje s Reed-Solomonovy kódy, způsoby jejich konstrukce a kódování. Zároveň uvádíme důkazy jejich nejvýznamnějších vlastností s příslušným teoretickým základem. Ve druhé kapitole zavádíme pojem řetězových zlomků nad tělesem a zkoumáme jejich strukturu. Ap- likací provedených obecných pozorování na konkrétní případ Laurentových formálních řad se pak dostáváme k účinnému dekódovacímu algoritmu Reed- Solomonových kódů. Bez kompletních důkazů uvádíme ještě další dva dekó- dovací algoritmy, které jsou také založeny na řešení klíčové rovnice, a to Berlekampův-Masseyův a Eukleidův. V závěru práce ukazujeme ekvivalenci těchto tří algoritmů.
|
|
|
Implementace samoopravných kódů pro 100 Gb/s Ethernet
Velecký, Jan ; Kučera, Jan (oponent) ; Kekely, Lukáš (vedoucí práce)
Práce se zabývá návrhem ucelené RS-FEC vrstvy pro 100Gb/s Ethernet dle standardu IEEE 802.3-2015 včetně kódovacího a dekódovacího obvodu Reed-Solomonova kódu. Text objasňuje matematický aparát konečných těles, lineárních blokových kódů, cyklických kódů a zejména samotných Reed-Solomonových kódů pro použití v návrhu. Návrh vysílací části RS-FEC vrstvy byl přizpůsoben pro implementaci v síťových kartách COMBO využívajících FPGA čipy Xilinx Virtex-7 a realizován ve VHDL. Kódovací obvod byl v několika krocích zoptimalizován - co se týče požadavků na zdroje FPGA a délky trvání syntézy VHDL kódu. Snížení nároků na zdroje se docílilo zejména využitím vlastností cyklických kódů umožňující zřetězení. Doba syntézy pak vytvořením logiky kódovacího obvodu na úrovni hradel ve vlastní režii. Výsledná implementace byla testována v simulaci a je dostatečně zoptimalizována, aby mohla být použita při implementaci Ethernetu na FPGA čipu. Jak návrh, tak implementaci je možné modifikovat pro 400Gb/s Ethernet - v době návrhu ještě oficiálně neexistujícího.
|
|
|
Řetězové zlomky v teorii kódů
Fišer, Jan ; Šťovíček, Jan (vedoucí práce) ; Holub, Štěpán (oponent)
Tato práce nás nejprve seznamuje s Reed-Solomonovy kódy, způsoby jejich konstrukce a kódování. Zároveň uvádíme důkazy jejich nejvýznamnějších vlastností s příslušným teoretickým základem. Ve druhé kapitole zavádíme pojem řetězových zlomků nad tělesem a zkoumáme jejich strukturu. Ap- likací provedených obecných pozorování na konkrétní případ Laurentových formálních řad se pak dostáváme k účinnému dekódovacímu algoritmu Reed- Solomonových kódů. Bez kompletních důkazů uvádíme ještě další dva dekó- dovací algoritmy, které jsou také založeny na řešení klíčové rovnice, a to Berlekampův-Masseyův a Eukleidův. V závěru práce ukazujeme ekvivalenci těchto tří algoritmů.
|
|
|
Možnosti kódového zabezpečení stanic s kmitočtovým skákáním
Pust, Radim ; Kovář, Pavel (oponent) ; Wieser,, Vladimír (oponent) ; Burda, Karel (vedoucí práce)
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.
|
host ::
RSS.