ТРИСТАНОВА МАРКОВСЬКА МОДЕЛЬ КАНАЛУ ЗВ'ЯЗКУ З АКТИВНИМ РАДІОЕЛЕКТРОННИМ ГЛУШЕННЯМ ДЛЯ ОЦІНКИ ЗАВАДОСТІЙКОСТІ АДАПТИВНИХ ПРОТОКОЛІВ

Анотація

У статті запропоновано тристанову марковську модель безпровідного каналу зв'язку, яка враховує наявність активного радіоелектронного глушення. Класичні моделі каналів Гілберта–Елліота й Фрічмана описують імпульсні завади, але не відтворюють тривалих періодичних «провалів», що характерні для широкосмугового радіоелектронного глушення (Electronic Warfare, EW), і тому не придатні для оцінки роботи протоколів у зонах активного придушення. Запропонована модель Gilbert–Elliott–Jamming (GEJ) додає до класичної двостанової схеми третій стан із майже одиничною ймовірністю втрати пакета та власним підграфом переходів і при цьому залишається аналітично трактовною. Виведено замкнуті аналітичні вирази для стаціонарного розподілу як головного лівого власного вектора матриці переходів, для середнього часу повернення у стан глушення, а також для очікуваної тривалості «провалу» у каналі. Модель калібрується на публічно доступних безпровідних трасах CRAWDAD/MERLIN-WiFi за допомогою критерію Колмогорова–Смирнова: похибка апроксимації GEJ становить 0,07 проти 0,21 для класичної моделі Гілберта–Елліота без стану глушення, тобто триразове зменшення похибки апроксимації, що підтверджує тезу про необхідність явного стану глушення для моделювання каналів в умовах активного придушення. Проведено порівняльний аналіз GEJ із моделями Гілберта–Елліота, Фрічмана та прихованою марковською моделлю (HMM), визначено сферу застосування кожної з них і встановлено, що GEJ займає корисну точку дизайн-простору, поєднуючи здатність відтворювати «провали» з аналітичною трактовністю замкнутої форми. Практична придатність моделі демонструється виведенням меж застосовності кодів Ріда–Соломона RS(255, 231) та RS(255, 191) для чотирьох типових сценаріїв експлуатації – стабільне Wi-Fi, мобільне 4G, тактичний канал, активне глушення. Наведено аналіз чутливості стаціонарного розподілу до ймовірностей міжстанових переходів, що корисно для інженерів-практиків при калібруванні моделі під конкретний фізичний канал.

Ключові слова: активне глушення, моделювання каналу, радіоелектронна боротьба, модель Гілберта–Елліота, ланцюг Маркова, стаціонарний розподіл, безпровідний зв'язок