Adatvesztési modellek vizsgálata idő- és frekvenciatartományban
Világunkban egyre növekszik a technológia szerepe, manapság az egyik fő irányvonal a minél többféle tevékenység digitalizálása, elektronikus úton való elvégzése, felügyelete, irányítása. Ezzel párhuzamosan történik a „dolgok internete” (Internet of Things, IoT) és a „minden internete” (Internet of Everything, IoE) kialakulása. Ezért egyre többet és többet kommunikálunk, mind mi emberek, mind az eszközeink.
A kommunikáció sohasem tökéletes, például egy rádióadást valamilyen elektromágneses interferencia miatt hibásan veszünk, vagy egy számítógépes hálózati kapcsolat túlterhelődik, és emiatt csomagok vesznek el. Lehetséges, hogy a hiba nem a kommunikációs csatornából adódik, szinkronizációs probléma miatt az átvitt jelet a két fél máshol mintavételezheti, kimaradhatnak, megduplázódhatnak bitek. Előfordulhat, hogy az alkalmazott algoritmus dönt úgy, hogy az adott adatot eldobja, mert nem tudná (időben) kezelni. Lehet az adatvesztés oka valamilyen külső körülmény, például egy elektromos hálózatra kapcsolt mérőeszköz esetén egy hosszabb idejű feszültségkimaradás.
A dolgozat tartalmazza az adatvesztés egy lehetséges matematikai leírását az indikátorfüggvény segítségével, illetve különféle adatvesztési modellek leírását. Közülük néhányat (véletlen független, véletlen blokkalapú, Markov-lánc alapú) a BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszékén is vizsgáltak. Ezeken felül bemutatok és megvizsgálok egy összetettebb modellt, a Gilbert-Elliot-modellt, mely egy rejtett Markov-modell. Bemutatom a Gilbert-Elliot-modell egyszerűsített változatait. Ismertetem az említett modellek alapvető tulajdonságait, a közöttük lévő kapcsolatokat.
Egy olyan alkalmazás esetén, ahol a kommunikációt jeltovábbításra használjuk, és a hasznos információ a jel spektruma, már egy minta elvesztése is jelentősen rontja a kiszámított spektrum pontosságát, az átvitel minőségét. Ez esetben a jel spektruma konvolválódik az indikátorfüggvény spektrumával, tehát az adatvesztés frekvenciatartománybeli vizsgálatához szükséges az indikátorfüggvény spektruma. A dolgozat bemutatja a Gilbert-Elliot-modell teljesítménysűrűség-spektrumának levezetését, továbbá a többi modell spektrumát is ismerteti. A levezetések helyességét Matlab-szimulációkkal is alátámasztom.
Egy adott adatvesztési modellre jellemző indikátorfüggvény szimulálása triviális, az inverz probléma viszont lényegesen bonyolultabb: meghatározandó, hogy egy adott adatvesztési jelenséget milyen modell ír le a legjobban, és annak mik a paraméterei. Ez az inverz feladat az identifikáció, amely történhet idő- és/vagy frekvenciatartománybeli információk felhasználásával. A dolgozatban áttekintem a vizsgált modellek identifikációs lehetőségeit.
A levezetéseket, szimulációkat mérések egészítik ki. Különböző kommunikációs lehetőségek esetén végeztem méréseket, a dolgozatban ezzel szemléltetem, hogy az adatvesztési modellek hogyan érvényesülnek a gyakorlatban.
szerző
-
Palkó András
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Sujbert László
docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék