МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 004(07) З-984 ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ Методические указания к практическим занятиям Челябинск 2014 Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Безопасность информационных систем» 004(07) З-984 ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ Методические рекомендации к практическим занятиям Челябинск Издательский центр ЮУрГУ 2014 УДК 004.056.55(075.8) З-984 Одобрено учебно-методической комиссией приборостроительного факультета Рецензент О.В. Митина З-984 Теория информации: методические указания к практическим занятиям / сост. Н.Д. Зюляркина. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. – 27 с. В данном руководстве содержатся рекомендации к практическим занятиям по разделам: «Алгебраические структуры», «Коды, исправляющие ошибки». Методические рекомендации предназначены для проведения практических занятий со студентами направления подготовки бакалавров «Информационная безопасность» и специальностей «Информационная безопасность автоматизированных систем», «Безопасность информационных технологий в правоохранительной сфере», изучающими курс «Теория информации». УДК 004.056.55(075.8) © Издательский центр ЮУрГУ, 2014 Ðàçäåë 1. ÏÐÅÄÂÀÐÈÒÅËÜÍÛÅ ÑÂÅÄÅÍÈß Ïîäðîáíîå èçëîæåíèå ìàòåðèàëà ïî äàííîìó ðàçäåëó ìîæíî íàéòè â [4] Òåìà 1.1. Àëãåáðàè÷åñêèå ñòðóêòóðû Ãðóïïîé (ïîëóãðóïïîé) íàçûâàåòñÿ íåïóñòîå ìíîæåñòâî G ñ îïðåäåëåííîé íà íåì áèíàðíîé îïåðàöèåé, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ àññîöèàòèâíîé, óíèòàðíîé è ñèììåòðè÷íîé (àññîöèàòèâíîé).  àáñòðàêòíîé ãðóïïå äàííóþ îïåðàöèþ íàçûâàþò óìíîæåíèåì, åäèíè÷íûé ýëåìåíò îáîçíà÷àþò ÷åðåç e, à îáðàòíûé ýëåìåíò ê x ÷åðåç x−1 . Åñëè ãðóïïîâàÿ îïåðàöèÿ ÿâëÿåòñÿ êîììóòàòèâíîé, òî ãðóïïó íàçûâàþò àáåëåâîé, îïåðàöèþ â íåé ÷àñòî íàçûâàþò ñëîæåíèåì, åäèíè÷íûé ýëåìåíò íóëåâûì, à îáðàòíûé ýëåìåíò ïðîòèâîïîëîæíûì, ïðèìåíÿÿ ïðè ýòîì ñîîòâåòñòâóþùèå îáîçíà÷åíèÿ. Ïîðÿäêîì ãðóïïû G íàçûâàåòñÿ ìîùíîñòü ìíîæåñòâà åå ýëåìåíòîâ. Ãðóïïà íàçûâàåòñÿ êîíå÷íîé, åñëè îíà èìååò êîíå÷íûé ïîðÿäîê. Ïîðÿäîê ãðóïïû G îáîçíà÷àåòñÿ ñèìâîëîì |G|. Ãðóïïû ïåðåñòàíîâîê. Ïóñòü X ýòî íåïóñòîå ìíîæåñòâî. Òîãäà ïåðåñòàíîâêîé ìíîæåñòâà X íàçûâàåòñÿ áèåêöèÿ σ : X → X . Ìíîæåñòâî âñåõ ïåðåñòàíîâîê X îáîçíà÷èì ÷åðåç S(X). Åñëè X ýòî êîíå÷íîå ìíîæåñòâî ïîðÿäêà n, òî áåç îãðàíè÷åíèÿ îáùíîñòè ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî X = {1, 2, . . . , n}. Ìíîæåñòâî S(X) â ýòîì ñëó÷àå îáîçíà÷àåòñÿ êàê Sn . Îòìåòèì, ÷òî |Sn | = n!. Îòíîñèòåëüíî îïåðàöèè ñóïåðïîçèöèè ìíîæåñòâî S(X) îáðàçóåò ãðóïïó. Ôóíêöèî! 1 2 ... n íàëüíûì âèäîì ïåðåñòàíîâêè σ íàçûâàåòñÿ çàïèñü . σ(1) σ(2) . . . σ(n) Ìíîæåñòâî ýëåìåíòîâ èç X , äëÿ êîòîðûõ σ(x) = 6 x, íàçûâàåòñÿ íîñèòåëåì ïåðåñòàíîâêè σ . Åñëè íîñèòåëü σ ñîñòîèò èç ýëåìåíòîâ x1 , x2 , . . ., xk , òàêèõ ÷òî σ(x1 ) = x2 , σ(x2 ) = x3 , . . ., σ(xk ) = x1 , òî σ íàçûâàåòñÿ öèêëîì äëèíû k è çàïèñûâàåòñÿ â âèäå (x1 , x2 , . . . , xk ). Òîæäåñòâåííàÿ ïåðåñòàíîâêà îäíîýëåìåíòíîãî ìíîæåñòâà {x} ñ÷èòàåòñÿ öèêëîì äëèíû 1 è çàïèñûâàåòñÿ êàê (x). Èçâåñòíî, ÷òî ëþáóþ ïåðåñòàíîâêó êîíå÷íîãî ìíîæåñòâà ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ïðîèçâåäåíèÿ íåçàâèñèìûõ öèêëîâ. Ýòî ïðåäñòàâëåíèå íàçûâàåòñÿ öèêëè÷åñêîé ôîðìîé çàïèñè ïåðåñòàíîâêè. Öèêëû äëèíû 1 êàê ïðàâèëî íå èíôîðìàòèâíû, è èõ ìîæíî íå âêëþ÷àòü â ýòî ïðîèçâåäåíèå. Ïðèìåð 1.1.1. Çàïèñàòü â öèêëè÷åñêîì âèäå ïåðåñòàíîâêó ! 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 σ= . 5 10 8 9 2 6 4 3 7 1 Ðåøåíèå. Âûïèñûâàòü íåçàâèñèìûå öèêëû íà÷íåì ñ íàèìåíüøåãî ýëåìåíòà, â íèõ âõîäÿùåãî (ýòî äåëàåòñÿ äëÿ îäíîçíà÷íîñòè).  ðåçóëüòàòå ïîëó÷èì, ÷òî σ = (1, 5, 2, 10)(3, 8)(4, 9, 7)(6)= (1, 5, 2, 10)(3, 8)(4, 9, 7). Ïîðÿäîê ýëåìåíòà â ãðóïïå. Ïîðÿäêîì ýëåìåíòà x ãðóïïû G íàçûâàåòñÿ íàèìåíüøåå íàòóðàëüíîå ÷èñëî n, òàêîå, ÷òî xn = e. Åñëè òàêîãî n íå ñóùåñòâóåò, òî ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî x èìååò áåñêîíå÷íûé ïîðÿäîê. Åñëè ãðóïïà G êîíå÷íà, òî âñå åå ýëåìåíòû èìåþò êîíå÷íûå ïîðÿäêè, ÿâëÿþùèåñÿ äåëèòåëÿ3 ìè |G|. Ïîðÿäîê ýëåìåíòà x îáîçíà÷àåòñÿ êàê |x|. Ñëåäóþùåå óòâåðæäåíèå ïîëåçíî ïðè îïðåäåëåíèè ïîðÿäêà çàäàííîãî ýëåìåíòà è ïðè íàõîæäåíèè ýëåìåíòà çàäàííîãî ïîðÿäêà. Óòâåðæäåíèå (î ñâîéñòâàõ ïîðÿäêà). Ïóñòü G ãðóïïà, x ∈ G è |x| = n. Òîãäà áóäóò ñïðàâåäëèâû ñëåäóþùèå óòâåðæäåíèÿ: (1) xm = e òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà m äåëèòñÿ íà n, (2) åñëè n = km, ãäå k è m íàòóðàëüíûå ÷èñëà, òî |xk | = m. Êîëüöîì íàçûâàåòñÿ íåïóñòîå ìíîæåñòâî K ñ îïðåäåëåííûìè íà íåì áèíàðíûìè îïåðàöèÿìè + è · , òàêèìè, ÷òî (K, +) ýòî àáåëåâà ãðóïïà, (K, ·) ïîëóãðóïïà, è îïåðàöèè + è · ñâÿçàíû çàêîíàìè äèñòðèáóòèâíîñòè. Åñëè îïåðàöèÿ óìíîæåíèÿ â K êîììóòàòèâíà, òî K íàçûâàåòñÿ êîììóòàòèâíûì êîëüöîì, à åñëè îïåðàöèÿ óìíîæåíèÿ â K óíèòàðíà, òî K íàçûâàåòñÿ êîëüöîì ñ åäèíèöåé. Íåéòðàëüíûé ýëåìåíò ïî ñëîæåíèþ è åäèíè÷íûé ýëåìåíò ïî óìíîæåíèþ (åñëè îí ñóùåñòâóåò) â K îáîçíà÷àþò ñèìâîëàìè 0 è 1. ×èñëîâûå êîëüöà. Îòíîñèòåëüíî îáû÷íûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ è óìíîæåíèÿ êîëüöàìè áóäóò Z , Q, R è C . Êîëüöà âû÷åòîâ. Ïóñòü n ýòî íàòóðàëüíîå ÷èñëî. Òîãäà êîëüöîì âû÷åòîâ Zn áóäåì íàçûâàòü ìíîæåñòâî, ñîñòîÿùåå èç âñåõ ðàçëè÷íûõ îñòàòêîâ îò äåëåíèÿ öåëûõ ÷èñåë íà n, íà êîòîðîì îïðåäåëåíû îïåðàöèè ñëîæåíèÿ è óìíîæåíèÿ ïî ìîäóëþ n. Ñíà÷àëà ýëåìåíòû ñêëàäûâàþòñÿ èëè óìíîæàþòñÿ êàê îáû÷íûå ÷èñëà, à çàòåì ïîëó÷åííîå ÷èñëî äåëèòñÿ ñ îñòàòêîì íà n. Ýòîò îñòàòîê è ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì îïåðàöèè. Ïðèìåð 1.1.2. Ñîñòàâèì òàáëèöó ñëîæåíèÿ è óìíîæåíèÿ â êîëüöå Z3 : X 0 0 0 1 1 1 2 2 2 Y 0 1 2 0 1 2 0 1 2 X+Y 0 1 2 1 2 0 2 0 1 XY 0 0 0 0 1 2 0 2 1 Ïóñòü K ýòî êîëüöî ñ åäèíèöåé. Ýëåìåíò a èç K íàçûâàåòñÿ îáðàòèìûì, åñëè ñóùåñòâóåò òàêîé ýëåìåíò a−1 êîëüöà K , ÷òî âûïîëíÿåòñÿ ðàâåíñòâî: 1=a−1 a = aa−1 . Ìíîæåñòâî îáðàòèìûõ ýëåìåíòîâ êîëüöà K îáðàçóåò ãðóïïó îòíîñèòåëüíî îïåðàöèè óìíîæåíèÿ. Ýòà ãðóïïà íàçûâàåòñÿ ìóëüòèïëèêàòèâíîé ãðóïïîé êîëüöà K è îáîçíà÷àåòñÿ êàê K ∗ . Óòâåðæäåíèå (êðèòåðèé îáðàòèìîñòè â êîëüöå âû÷åòîâ).Ýëåìåíò m îáðàòèì â êîëüöå Zn òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà ÍÎÄ(m,n)=1. Ïðèìåð 1.1.3. Íàéòè ãðóïïó îáðàòèìûõ ýëåìåíòîâ êîëüöà Z14 . Ðåøåíèå. Âîñïîëüçóåìñÿ êðèòåðèåì îáðàòèìîñòè â Zn . Ýëåìåíò m áóäåò îáðàòèì â Z14 òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà ÍÎÄ(m,14)=1. Ñëåäîâàòåëüíî, îáðàòèìûìè ýëåìåíòàìè â Z14 áóäóò 1, 3, 5, 9, 11 è 13. 4 Ïîëåì íàçûâàåòñÿ êîììóòàòèâíîå êîëüöî ñ åäèíèöåé, îòëè÷íîé îò 0, â êîòîðîì êàæäûé íåíóëåâîé ýëåìåíò îáðàòèì. ×èñëîâûå ïîëÿ. Îòíîñèòåëüíî îáû÷íûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ è óìíîæåíèÿ ïîëÿìè áóäóò Q, R è C . Ïîëÿ âû÷åòîâ. Êîëüöî Zp áóäåò ïîëåì òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà p - ýòî ïðîñòîå ÷èñëî. Êîíå÷íûå ïîëÿ. Ïîëå íàçûâàåòñÿ êîíå÷íûì, åñëè â íåì ñîäåðæèòñÿ êîíå÷íîå ÷èñëî ýëåìåíòîâ. Îñíîâíàÿ òåîðåìà î êîíå÷íûõ ïîëÿõ. (1) Åñëè P ýòî êîíå÷íîå ïîëå, òî |P | = pn , ãäå p ïðîñòîå ÷èñëî, à n íàòóðàëüíîå ÷èñëî. (2) Äëÿ ëþáîãî ïðîñòîãî ÷èñëà p è äëÿ ëþáîãî íàòóðàëüíîãî ÷èñëà n ñóùåñòâóåò êîíå÷íîå ïîëå P , äëÿ êîòîðîãî |P | = pn . (3) Åñëè P1 è P2 êîíå÷íûå ïîëÿ îäèíàêîâîãî ïîðÿäêà, òî îíè èçîìîðôíû. Ââèäó äàííîé òåîðåìû êîíå÷íîå ïîëå îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåòñÿ ñâîèì ïîðÿäêîì, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ïðèìàðíûì ÷èñëîì. Äëÿ êîíå÷íîãî ïîëÿ ïîðÿäêà q ïðèíÿòî îáîçíà÷åíèå Fq èëè GF (q). Àëãîðèòì ïîñòðîåíèÿ êîíå÷íîãî ïîëÿ. Ïóñòü òðåáóåòñÿ ïîñòðîèòü ïîëå GF (q), q = pn , ãäå p ïðîñòîå ÷èñëî, à n íàòóðàëüíîå ÷èñëî. 1) Íàõîäèòñÿ íåïðèâîäèìûé ìíîãî÷ëåí f (x) ñ êîýôôèöèåíòàìè èç Zp ñòåïåíè n. 2) Ýëåìåíòû ïîëÿ GF (q) çàïèñûâàþòñÿ â âèäå ìíîãî÷ëåíîâ îò ïåðåìåííîé α ñòåïåíè íå áîëüøåé ÷åì n − 1. 3) Óìíîæåíèå è ñëîæåíèå ìíîãî÷ëåíîâ èç 2) îïðåäåëÿåòñÿ ïî ìîäóëþ f (x). Ïðèìåð 1.1.4. Ïîñòðîèòü ïîëå F9 . Ðåøåíèå. Òàê êàê 9 = 32 , òî p = 3, n = 2. 1)  êà÷åñòâå òðåáóåìîãî ìíîãî÷ëåíà âîçüìåì f (x) = x2 +1. Îí íåïðèâîäèì, òàê íå èìååò êîðíåé â Z3 . 2) F9 = {0, 1, 2, α, α + 1, α + 2, 2α, 2α + 1, 2α + 2} 3)  ïîñòðîåííîì ïîëå f (α) = 0, ÷òî âëå÷åò α2 = 2. Ñòðîåíèå ìóëüòèïëèêàòèâíîé ãðóïïû êîíå÷íîãî ïîëÿ. Äëÿ êîíå÷íûõ ïîëåé ñïðàâåäëèâà ñëåäóþùàÿ òåîðåìà î ñòðîåíèè ìóëüòèïëèêàòèâíîé ãðóïïû: Òåîðåìà. Ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà êîíå÷íîãî ïîëÿ ÿâëÿåòñÿ öèêëè÷åñêîé. Äàííàÿ òåîðåìà ãîâîðèò î òîì, ÷òî â êîíå÷íîì ïîëå ñóùåñòâóåò òàêîé ýëåìåíò β , íàçûâàåìûé ïðèìèòèâíûì, ñòåïåíÿìè êîòîðîãî èñ÷åðïûâàþòñÿ âñå íåíóëåâûå ýëåìåíòû äàííîãî ïîëÿ. Åñëè èñõîäíîå ïîëå èìåëî ïîðÿäîê q , òî β áóäåò ïðèìèòèâíûì òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà |β| = q − 1 â ãðóïïå Fq∗ . 5 Åñëè β ÿâëÿåòñÿ ïðèìèòèâíûì, òî β k áóäåò ïðèìèòèâíûì òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà ÍÎÄ(k,q-1)=1 Ïðèìåð 1.1.5.  ïîëå F9 íàéòè âñå ïðèìèòèâíûå ýëåìåíòû. Ðåøåíèå. Ðàññìîòðèì ïîëå F9 , ïîñòðîåííîå â ïðåäûäóùåì ïðèìåðå. Ïóñòü β = α + 1. Òîãäà, âû÷èñëÿÿ ñòåïåíè β , ìû ïîëó÷èì: β 2 = (α + 1)2 = 2α, β 3 = 2α(α + 1) = 2α + 1, β 4 = (2α)2 = 2, β 5 = 2(α + 1) = 2α + 2, β 6 = 2α · 2 = α, β 7 = 2(2α + 1) = α + 2, β 8 = 22 = 1. Èç äàííûõ âû÷èñëåíèé âèäíî, ÷òî |β| = 8 è β ÿâëÿåòñÿ ïðèìèòèâíûì. Êðîìå β ïðèìèòèâíûìè áóäóò β 3 = 2α + 1, β 5 = 2α + 2 è β 7 = α + 2. Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Ïîñòðîèòü ïîëÿ F4 , F8 , F16 , F27 . 2. Íàéòè âñå ïðèìèòèâíûå ýëåìåíòû ïîëåé èç çàäà÷è 1. 3. Ïîëå F25 ïîñòðîåíî ñ ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 2, α êîðåíü äàííîãî ìíîãî÷ëåíà. Âû÷èñëèòü â ýòîì ïîëå: (3α + 2)−1 (α + 4) ∗ . Ïîëå F25 ïîñòðîåíî ñ 4. Îïðåäåëèòü ïîðÿäîê ýëåìåíòà 2α + 3 â ãðóïïå F25 2 ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x + 3, α êîðåíü äàííîãî ìíîãî÷ëåíà. ∗ 5.  ãðóïïå F25 íàéòè ýëåìåíò ïîðÿäêà 6. Òåìà 1.2. Âåêòîðíûå ïðîñòðàíñòâà è ëèíåéíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ Âåêòîðíûì ïðîñòðàíñòâîì íàä ïîëåì P íàçûâàåòñÿ íåïóñòîå ìíîæåñòâî V , íà êîòîðîì îïðåäåëåíà áèíàðíàÿ îïåðàöèÿ +, äëÿ ëþáîãî α ∈ P è äëÿ ëþáîãî v ∈ V îïðåäåëåí ýëåìåíò αv ∈ V , è âûïîëíÿþòñÿ ñëåäóþùèå àêñèîìû: (1) (V, +) àáåëåâà ãðóïïà, (2) (α + β)v = αv + βv äëÿ ëþáûõ α, β ∈ P , v ∈ V , (3) (αβ)v = α(βv) äëÿ ëþáûõ α, β ∈ P , v ∈ V , (4) α(v + w) = αv + αw äëÿ ëþáûõ α ∈ P , v, w ∈ V , (5) 1v = v äëÿ ëþáîãî v ∈ V . Ýëåìåíòû èç V íàçûâàþò âåêòîðàìè, à ýëåìåíòû èç P ñêàëÿðàìè. Íóëåâîé ýëåìåíò ãðóïïû (V, +) íàçûâàþò íóëåâûì âåêòîðîì è îáîçíà÷àþò êàê ~0. Ïðîñòðàíñòâî âåêòîð-ñòðîê Ïóñòü P ïîëå. Ðàññìîòðèì ìíîæåñòâî P n = {(a1 , . . . , an )|ai ∈ P }. Îïåðàöèþ ñëîæåíèÿ îïðåäåëèì ïî ïðàâèëó : (a1 , . . . , an ) + (b1 , . . . , bn ) = (a1 + b1 , . . . , an + bn ), à îïåðàöèþ óìíîæåíèÿ íà ñêàëÿð ïî ïðàâèëó: α(a1 , . . . , an ) = (αa1 , . . . , αan ). 6 Íåïîñðåäñòâåííàÿ ïðîâåðêà ïîêàçûâàåò, ÷òî P n áóäåò âåêòîðíûì ïðîñòðàíñòâîì íàä P îòíîñèòåëüíî äàííûõ îïåðàöèé. Áóäåì íàçûâàòü ýòî ïðîñòðàíñòâî ïðîñòðàíñòâîì âåêòîð-ñòðîê äëèíû n íàä P . Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ìîæíî îïðåäåëèòü ïðñòðàíñòâî âåêòîð-ñòîëáöîâ âûñîòû n íàä P . Ëèíåéíàÿ íåçàâèñèìîñòü. Ïóñòü v1 , . . . vm ñèñòåìà âåêòîðîâ èç V , C1 , . . . Cm ýëåìåíòû ïîëÿ P . Òîãäà âåêòîð C1 v1 + . . . + Cm vm íàçûâàåòñÿ ëèíåéíîé êîìáèíàöèåé âåêòîðîâ v1 , . . . vm ñ êîýôôèöèåíòàìè C1 , . . . Cm . Ñèñòåìà âåêòîðîâ v1 , . . . vm èç V íàçûâàåòñÿ ëèíåéíî íåçàâèñèìîé, åñëè ðàâåíñòâî C1 v1 + . . . + Cm vm = ~0 âûïîëíÿòñÿ òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà C1 = . . . = Cm = 0. Áåñêîíå÷íàÿ ñèñòåìà âåêòîðîâ íàçûâàåòñÿ ëèíåéíî íåçàâèñèìîé, åñëè ëèíåéíî íåçàâèñèìà ëþáàÿ åå êîíå÷íàÿ ïîäñèñòåìà. Áàçèñ. Ðàçìåðíîñòü. Êîîðäèíàòû âåêòîðà â áàçèñå. Ñèñòåìà âåêòîðîâ èç V íàçûâàåòñÿ ïîëíîé, åñëè ëþáîé âåêòîð èç V ïðåäñòàâèì â âèäå ëèíåéíîé êîìáèíàöèè âåêòîðîâ èç äàííîé ñèñòåìû. Ïîëíàÿ ëèíåéíî íåçàâèñèìàÿ ñèñòåìà âåêòîðîâ èç V íàçûâàåòñÿ áàçèñîì. Âåêòîðû áàçèñà, êàê ïðàâèëî, óïîðÿäî÷èâàþò îïðåäåëåííûì îáðàçîì, è â äàëüíåéøåì ìû áóäåì ñ÷èòàòü áàçèñ óïîðÿäî÷åííîé ñèñòåìîé âåêòîðîâ. Òåîðåìà Åñëè â ïðîñòðàíñòâå V ñóùåñòâóåò êîíå÷íûé áàçèñ, òî ëþáîé áàçèñ V êîíå÷åí, è âñå áàçèñû ñîäåðæàò îäíî è òî æå ÷èñëî âåêòîðîâ. Ïðîñòðàíñòâî, èìåþùåå êîíå÷íûé áàçèñ, íàçûâàåòñÿ êîíå÷íîìåðíûì, à êîëè÷åñòâî âåêòîðîâ â åãî áàçèñå íàçûâàåòñÿ ðàçìåðíîñòüþ äàííîãî ïðîñòðàíñòâà. Çàìå÷àíèå. Ïðîñòðàíñòâî, ñîäåðæàùåå òîëüêî íóëåâîé âåêòîð, òàêæå êîíå÷íîìåðíî, à åãî ðàçìåðíîñòü ñ÷èòàåòñÿ ðàâíîé 0. Ðàçìåðíîñòü ïðîñòðàíñòâà V îáîçíà÷àåòñÿ ñèìâîëîì dim V . Ïðèìåð 1.2.1. Ðàçìåðíîñòü ïðîñòðàíñòâà P n ðàâíà n. Ñòàíäàðòíûì áàçèñîì P n áóäåò ñèñòåìà [e1 , . . . en ], ãäå e1 = (1, 0, . . . , 0), e2 = (0, 1, . . . , 0), ... en = (0, 0, . . . , 1). Ïóñòü [e1 , . . . en ] áàçèñ ïðîñòðàíñòâà V íàä P , x ∈ V . Òîãäà êîîðäèíàòàìè âåêòîðà x â áàçèñå [e1 , . . . en ] íàçûâàåòñÿ íàáîð (x1 , . . . xn ) ýëåìåíòîâ èç P , òàêîé ÷òî x = x1 e1 + . . . + xn en . Çàìåòèì, ÷òî êîîðäèíàòû âåêòîðà â áàçèñå îïðåäåëÿþòñÿ îäíîçíà÷íî. Ïðè ñëîæåíèè âåêòîðîâ èõ êîîðäèíàòû ñêëàäûâàþòñÿ, à ïðè óìíîæåíèè âåêòîðà íà ñêàëÿð åãî êîîðäèíàòû óìíîæàþòñÿ íà ýòîò ñêàëÿð. 7 Ïîäïðîñòðàíñòâà. Ñìåæíûå êëàññû. Ïóñòü V âåêòîðíîå ïðîñòðàí- ñòâî íàä P , L åãî íå ïóñòîå ïîäìíîæåñòâî. Òîãäà L íàçûâàåòñÿ ïîäïðîñòðàíñòâîì V , åñëè âûïîëíÿþòñÿ ñëåäóþùèå óñëîâèÿ: (1) v + w ∈ L äëÿ ëþáûõ v, w ∈ L, (2) αv ∈ L äëÿ ëþáûõ v ∈ L, α ∈ P . Çàìåòèì, ÷òî ïîäïðîñòðàíñòâî L ÿâëÿåòñÿ âåêòîðíûì ïðîñòðàíñòâîì îòíîñèòåëüíî ñóæåíèÿ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ è óìíîæåíèÿ íà ñêàëÿð. Ïðèìåð 1.2.2. Ðàññìîòðèì ñèñòåìó ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé ñ ìàòðèöåé H íàä P: 0 x1 . . H . = . . . . 0 xn Ëåãêî ïðîâåðèòü, ÷òî ìíîæåñòâî åå ðåøåíèé îáðàçóåò ïîäïðîñòðàíñòâî â n P . Áàçèñîì ýòîãî ïîäïðîñòðàíñòâà áóäåò ôóíäàìåíòàëüíàÿ ñèñòåìà ðåøåíèé äàííîé ñèñòåìû. Òåîðåìà.Ëþáîå ïîäïðîñòðàíñòâî èç P n ìîæåò áûòü çàäàíî êàê ïðîñòðàíñòâî ðåøåíèé íåêîòîðîé ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé íàä P. Îïèøåì àëãîðèòì íàõîæäåíèÿ ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé, çàäàþùèõ ïîäïðîñòðàíñòâî L â P n . 1. Íàõîäèòñÿ e1 , . . . em ïîëíàÿ ñèñòåìà âåêòîðîâ â L ( íàïðèìåð, áàçèñ L). 2. Êîîðäèíàòû âåêòðîâ e1 , . . . em çàïèñûâàþòñÿ â ìàòðèöó A. 3. Íàõîäèòñÿ ôóíäàìåíòàëüíàÿ ñèñòåìà ðåøåíèé f1 , . . . fk ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé h1 0 . . A . = . . . . hn 0 4. Êîîðäèíàòû âåêòîðîâ f1 , . . . fk çàïèñûâàþòñÿ â ñòðîêè ìàòðèöû H . x1 0 . . 5. Ñèñòåìà H . = . áóäåò èñêîìîé. . . xn 0 Ïóñòü V âåêòîðíîå ïðîñòðàíñòâî íàä P , L åãî ïîäïðîñòðàíñòâî, x ∈ V . Òîãäà ñìåæíûì êëàññîì V ïî L ñ ïðåäñòàâèòåëåì x íàçûâàåòñÿ ìíîæåñòâî L + x = {v + x|v ∈ L}. 8 Ñìåæíûå êëàññû îáëàäàþò ñëåäóþùèìè ñâîéñòâàìè: (1) äâà ñìåæíûõ êëàññà V ïî L ëèáî íå ïåðåñåêàþòñÿ, ëèáî ñîâïàäàþò, (2) L + x = L + y òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà x − y ∈ L. Óïðàæíåíèå Ïóñòü V n-ìåðíîå âåêòîðíîå ïðîñòðàíñòâî íàä Fq , L åãî k -ìåðíîå ïîäïðîñòðàíñòâî. Äîêàçàòü, ÷òî êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ñìåæíûõ êëàññîâ V ïî L áóäåò â òî÷íîñòè q n−k . Ëèíåéíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ. Ïóñòü V è W âåêòîðíûå ïðîñòðàíñòâà íàä P . Îòîáðàæåíèå ϕ : V → W íàçûâàåòñÿ ëèíåéíûì îòîáðàæåíèåì, åñëè âûïîëíÿþòñÿ óñëîâèÿ: (1) ϕ(v + w) = ϕ(v) + ϕ(w); v, w ∈ V (àääèòèâíîñòü), (2) ϕ(αv) = αϕ(v); α ∈ P , v ∈ V (îäíîðîäíîñòü). Ïóñòü ϕ : V → W ëèíåéíîå îòîáðàæåíèå, [e1 , . . . , ek ], [f1 , . . . , fn ] áàçèñû V è W . Òîãäà ìàòðèöåé îòîáðàæåíèÿ ϕ â áàçèñàõ [e1 , . . . , ek ], [f1 , . . . , fn ] íàçûâàåòñÿ ìàòðèöà [ϕ], â i-ì ñòîëáöå êîòîðîé çàïèñàíû êîîðäèíàòû âåêòîðà ϕ(ei ) â áàçèñå [f1 , . . . , fn ]. Ïóñòü ϕ : V → W ëèíåéíîå îòîáðàæåíèå, òîãäà îáðàçîì ϕ íàçûâàåòñÿ ìíîæåñòâî Im ϕ = {w ∈ W |∃v ∈ V, (, )ϕ(v) = w}, à ÿäðîì ϕ íàçûâàåòñÿ ìíîæåñòâî ker ϕ = {v ∈ V |ϕ(v) = ~0}. ßäðî è îáðàç ëèíåéíîãî îòîáðàæåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ïîäïðîñòðàíñòâàìè V è W ñîîòâåòñòâåííî. Óòâåðæäåíèå (êðèòåðèé èíúåêòèâíîñòè)Ëèíåéíîå îòîáðàæåíèå ÿâëÿåòñÿ èíúåêòèâíûì òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà îíî èìååò íóëåâîå ÿäðî. Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Íàéòè áàçèñ ïðîñòðàíñòâà ðåøåíèé ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé ñ ìàòðèöåé H íàä ïîëåì P: 1 1 0 1 0 a) H = 1 1 1 1 , P = F2 ; 0 0 1 0 1 1 2 2 1 0 b) H = 2 1 0 1 1 , P = F 3 ; 0 1 1 0 2! 2 3 4 1 2 c) H = , P = F5 ; 2 2 2 3 1 ! α+1 2 α 1 2 d) H = , 2 2α + 1 2 α + 2 2 P = F9 , α êîðåíü ìíîãî÷ëåíà f (x)!= x2 + 1; 3α + 2 2 α 2α 2 e) H = , 4 2α + 3 2 α 4 P = F25 , α êîðåíü ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 2. 1 9 2. Çàïèñàòü ñèñòåìó ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé, çàäàþùóþ ïîäïðîñòðàíñòâî L ïðîñòðàíñòâà Fq n : a) L =< (1, 0, 1, 0, 1, 1), (1, 1, 0, 0, 1, 1), (0, 1, 1, 1, 0, 0) >, q = 2; b) L =< (1, 2, 1, 2, 1, 0), (1, 1, 2, 1, 0, 1), (0, 2, 1, 1, 2, 1) >, q = 3; c) L =< (5, 3, 1, 2, 1), (6, 1, 4, 3, 1), (2, 1, 4, 1, 5) >, q = 7. 3. Âûÿñíèòü, ÿâëÿåòñÿ ëè îòîáðàæåíèå ϕ ëèíåéíûì.  ñëó÷àå ïîëîæèòåëüíîãî îòâåòà çàïèñàòü ìàòðèöó ϕ â ñòàíäàðòíûõ áàçèñàõ, íàéòè áàçèñ ÿäðà è îáðàçà. a) ϕ : F22 → F24 , ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a21 + a22 , a1 + a2 , a31 + a2 ) b) ϕ : F32 → F34 , ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a21 , a32 , a1 + a2 ) c) ϕ : F52 → F54 , ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + 3a2 , 2a1 + a2 , a1 , 4a2 ) Ðàçäåë 2. ÊÎÄÛ, ÈÑÏÐÀÂËßÞÙÈÅ ÎØÈÁÊÈ Ïîäðîáíîå èçëîæåíèå ìàòåðèàëà ïî äàííîìó ðàçäåëó ìîæíî íàéòè â [1, 2, 3, 4, 5]. Òåìà 2.1. Îáùèå õàðàêòåðèñòèêè ëèíåéíûõ êîäîâ Îñíîâíûå çàäà÷è òåîðèè êîäèðîâàíèÿ. Ðàññìîòðèì ñõåìó ïðîñòåé- øåãî êàíàëà ñâÿçè, êîòîðûé ñîñòîèò èç îòïðàâèòåëÿ èíôîðìàöèè, ïîëó÷àòåëÿ èíôîðìàöèè è èíôîðìàöèîííîãî êàíàëà. Èíôîðìàöèîííûé êàíàë ïîäâåðæåí âíåøíèì âîçäåéñòâèÿì (òàê íàçûâàåìîìó øóìó), êîòîðûå èñêàæàþò ïðîõîäÿùóþ ïî íåìó èíôîðìàöèþ. Îòïðàâèòåëü çàèíòåðåñîâàí â òîì, ÷òîáû ïåðåäàâàåìàÿ èíôîðìàöèÿ äîøëà äî ïîëó÷àòåëÿ áåç îøèáîê è ÷òîáû äëÿ ýòîãî ïîòðåáîâàëîñü êàê ìîæíî ìåíüøå âðåìåíè. Óìåíüøèòü âåðîÿòíîñòü îøèáêè ïðè ïåðåäà÷å ñîîáùåíèé ìîæíî ïóòåì ïåðåäà÷è äîïîëíèòåëüíîé èíôîðìàöèè. Ðàññìîòðèì äâà ïðèìåðà, êîòîðûå èëëþñòðèðóþò äàííûé ïîäõîä. Ïðèìåð 2.1.1. (Êîä ñ ïðîâåðêîé íà ÷åòíîñòü). Ïðåäïîëîæèì, ÷òî â êà÷åñòâå ïåðåñûëàåìûõ ñîîáùåíèé èñïîëüçóþòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èç 0 è 1. Ïðè ïåðåäà÷å ïîñëåäîâàòåëüíîñòè (a1 , a2 , . . . , an ) äîáàâèì ê íåé îäèí äîïîëíèòåëüíûé ñèìâîë b, êîòîðûé ðàâåí 0, åñëè ÷èñëî åäèíèö â èñõîäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ÷åòíî, è ðàâåí 1, åñëè ÷èñëî åäèíèö â èñõîäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íå÷åòíî. Òàêèì îáðàçîì, ïî èíôîðìàöèîííîìó êàíàëó ìû áóäåì ïåðåäàâàòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòü (a1 , a2 , . . . , an , b), êîòîðàÿ ïîä âîçäåéñòâèåì ïîìåõ ïðåîáðàçóåòñÿ ê âèäó (c1 , . . . , cn+1 ). Ýòî ñîîáùåíèå è áóäåò àíàëèçèðîâàòüñÿ ïîëó÷àòåëåì. Ëåãêî çàìåòèòü, ÷òî â îòïðàâëÿåìîì ñîîáùåíèè ÷èñëî åäèíèö âñåãäà ÷åòíî. Ïîýòîìó âñÿêîå ñîîáùåíèå ñ íå÷åòíûì ÷èñëîì åäèíèö áóäåò ïðîèíòåðïðåòèðîâàíî ïîëó÷àòåëåì êàê îøèáî÷íîå. 10 Äàííûé ñïîñîá êîäèðîâàíèÿ ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü íàëè÷èå â ïîëó÷åííîì ñîîáùåíèè îøèáêè, åñëè ÷èñëî èçìåíåííûõ ñèìâîëîâ íå÷åòíî. Ïðèìåð 2.1.2. (Êîä ñ ïîâòîðåíèÿìè). Ïóñòü ïåðåäàâàåìàÿ èíôîðìàöèÿ îïÿòü èìååò âèä ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé èç 0 è 1. Ïðè ïåðåäà÷å ïîñëåäîâàòåëüíîñòè (a1 , a2 , . . . , an ) çàïèøåì êàæäûé åå ñèìâîë òðè ðàçà. Òàêèì îáðàçîì, ïî èíôîðìàöèîííîìó êàíàëó ìû áóäåì ïåðåäàâàòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòü (a1 , a1 , a1 , a2 , a2 , a2 , . . . , an , an , an ), êîòîðàÿ ïîä âîçäåéñòâèåì ïîìåõ ïðåîáðàçóåòñÿ ê âèäó (c1 , . . . , c3n ). Ýòî ñîîáùåíèå ëîãè÷íî äåêîäèðîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì: 1) âñå ïîëó÷åííûå ñèìâîëû ðàçáèâàþòñÿ íà n ãðóïï, êàæäàÿ èç êîòîðûõ ñîñòîèò èç òðåõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ 2) êàæäàÿ ãðóïïà äåêîäèðóåòñÿ ïî ïðèíöèïó "áîëüøèíñòâà ãîëîñîâ". Ïðè òàêîì ñïîñîáå äåêîäèðîâàíèÿ ìû ïîëó÷èì èñõîäíîå ñîîáùåíèå, åñëè â êàæäîì áëîêå èõ òðåõ ýëåìåíòîâ (ñîîòâåòñòâóþùèõ îäíîìó ñèìâîëó èñõîäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè) áóäåò íå áîëåå îäíîé îøèáêè. Çàìåòèì, ÷òî êîä, îïèñàííûé â ïðèìåðå 2.1.2, ïîçâîëÿåò íå òîëüêî îáíàðóæèòü îøèáêè â ïîëó÷åííîì ñîîáùåíèè, íî è ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ èñïðàâèòü èõ. Íî ýòî äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò çíà÷èòåëüíîãî óäëèííåíèÿ îòïðàâëÿåìîãî ñîîáùåíèÿ. Ïîýòîìó, âûèãðûâàÿ â íàäåæíîñòè, ìû ïîëó÷àåì ïîòåðþ âî âðåìåíè. Îáû÷íî, ïðè ïîèñêå îïòèìàëüíîãî ñïîñîáà êîäèðîâàíèÿ íàêëàäûâàåòñÿ îãðàíè÷åíèå ëèáî íà äëèíó ïåðåäàâàåìîãî ñîîáùåíèÿ, ëèáî íà âåðîÿòíîñòü, õàðàêòåðèçóþùóþ íàäåæíîñòü ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè. Ëèíåéíûå êîäû.  äàëüíåéøåì ìû áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî ïåðåäàâàåìàÿ èíôîðìàöèÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ â âèäå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè (a1 , . . . , an ), ãäå ai ∈ Fq , Fq êîíå÷íîå ïîëå ïîðÿäêà q . Áóäåì òàêæå ïðåäïîëàãàòü, ÷òî ïðè âîçäåéñòâèè øóìà ñèìâîëû ïåðåäàâàåìîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íå èñ÷åçàþò, ê íèì íå äîáàâëÿþòñÿ íîâûå, à âîçìîæíà ëèøü çàìåíà ai íà bi ∈ Fq . Êðîìå òîãî, áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî âåðîÿòíîñòü ïðàâèëüíîé ïåðåäà÷è ñèìâîëà ïîñòîÿííà, íå çàâèñèò îò âèäà ñèìâîëà è îò åãî ïîëîæåíèÿ â ïåðåäàâàåìîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Åñëè ýòà âåðîÿòíîñòü áîëüøå 0.5, òî íàçîâåì êàíàë ñâÿçè "íàäåæíûì", è äàëåå ñòàíåì ðàññìàòðèâàòü òîëüêî òàêèå êàíàëû. Ëèíåéíûì êîäèðîâàíèåì áóäåì íàçûâàòü èíúåêòèâíîå ëèíåéíîå îòîáðàæåíèå ϕ : Fqk → Fqn , ãäå k ≤ n. Ïóñòü ϕ : Fqk → Fqn ëèíåéíîå êîäèðîâàíèå. Òîãäà îáðàç ϕ íàçûâàåòñÿ ëèíåéíûì (n, k) êîäîì. Çàìå÷àíèå. Çàìåòèì, ÷òî ëèíåéíûé êîä ÿâëÿåòñÿ ïîäïðîñòðàíñòâîì âåêòîðíîãî ïðîñòðàíñòâà Fqn ðàçìåðíîñòè k . Î÷åâèäíî è òî, ÷òî ëþáîå ïîäïðîñòðàíñòâî Fqn ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ëèíåéíûé êîä. 11 Òàêèì îáðàçîì èçó÷åíèå ëèíåéíûõ êîäîâ ñâîäèòñÿ ê èçó÷åíèþ ïîäïðîñòðàíñòâ èç Fqn . Ïóñòü ϕ : Fqk → Fqn ëèíåéíîå êîäèðîâàíèå, C ëèíåéíûé êîä, îïðåäåëÿåìûé ϕ. Òîãäà ìàòðèöà G îòîáðàæåíèÿ ϕ, çàïèñàííàÿ â ñòàíäàðòíûõ áàçèñàõ, íàçûâàåòñÿ ïîðîæäàþùåé ìàòðèöåé ëèíåéíîãî êîäà C . Èç îïðåäåëåíèÿ ïîðîæäàþùåé ìàòðèöû ñëåäóåò, ÷òî â åå ñòîëáöàõ çàïèñàíû êîîðäèíàòû îáðàçîâ áàçèñíûõ âåêòîðîâ. Ïîýòîìó ñòîëáöû ïîðîæäàþùåé ìàòðèöû îáðàçóþò áàçèñ ëèíåéíîãî êîäà. Òàê êàê ëèíåéíûé êîä ÿâëÿåòñÿ ïîäïðîñòðàíñòâîì âåêòîðíîãî ïðîñòðàíñòâà n Fq , òî åãî ýëåìåíòû ìîæíî çàäàòü êàê ìíîæåñòâî ðåøåíèé íåêîòîðîé ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé. Ïóñòü C ëèíåéíûé (n, k) êîä. Òîãäà ìàòðèöà H ðàçìåðà (n − k) × n ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé, çàäàþùèõ C , íàçûâàåòñÿ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé êîäà C . Çàìå÷àíèå. Çàìåòèì, ÷òî ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà H îïðåäåëÿåòñÿ íåîäíîçíà÷íî. Èñõîäÿ èç îïðåäåëåíèÿ G è H ìîæíî óâèäåòü, ÷òî ýòè ìàòðèöû ñâÿçàíû ñîîòíîøåíèåì HG = O (èëè Gt H t = Ot ), ãäå O íóëåâàÿ ìàòðèöà ðàçìåðà (n − k) × k . Ëåãêî ïîêàçàòü òàêæå, ÷òî ëþáàÿ ìàòðèöà H 0 ðàçìåðà (n−k)×n ðàíãà n−k ñî ñâîéñòâîì H 0 G = O áóäåò ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé êîäà C . Ïîýòîìó äëÿ íàõîæäåíèÿ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû ïî ïîðîæäàþùåé ìàòðèöå äîñòàòî÷íî íàéòè ôóíäàìåíòàëüíóþ ñèñòåìó ðåøåíèé ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé ñ ìàòðèöåé Gt , êîòîðàÿ è áóäåò ïðåäñòàâëÿòü ñòðîêè ìàòðèöû H . Åñëè æå èçâåñòíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà, òî äëÿ íàõîæäåíèÿ ïîðîæäàþùåé ìàòðèöû íàõîäÿò ôóíäàìåíòàëüíóþ ñèñòåìó ðåøåíèé ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé ñ ìàòðèöåé H , âåêòîðû êîòîðîé çàïèñûâàþò â ñòîëáöû ìàòðèöû G. Ïðèìåð 2.1.3. Òðåáóåòñÿ íàéòè ïîðîæäàþùóþ è ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöû äëÿ êîäà ñ ïîâòîðåíèÿìè èç ïðèìåðà 2.1.2 ïðè n = 2. Ðåøåíèå: Íàéäåì îáðàçû áàçèñíûõ âåêòîðîâ: ϕ(e1 ) = (1, 1, 1, 0, 0, 0), ϕ(e2 ) = (0, 0, 0, 1, 1, 1). Çíà÷èò ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà äëÿ ýòîãî êîäà áóäåò âûãëÿäåòü ñëåäóþùèì îáðàçîì: G= 1 0 0 0 . 1 1 0 1 1 1 0 0 12 Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû íàéäåì ôóíäàìåíòàëüíóþ ñèñòåìó ðåøåíèé ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé ñ ìàòðèöåé Gt : 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 h1 h 2 ! 0 h3 1 h4 h 5 0 = . 0 ! h6 Âûðàçèì áàçèñíûå ïåðåìåííûå h1 è h4 ÷åðåç ñâîáîäíûå ïåðåìåííûå h2 , h3 , h5 , h6 : h1 = h2 + h3 , h4 = h5 + h6 . Ïðèäàâàÿ ñâîáîäíûì ïåðåìåííûì ëèíåéíî-íåçàâèñèìûå çíà÷åíèÿ, ïîëó÷èì ñëåäóþùóþ ñèñòåìó ôóíäàìåíòàëüíûõ ðåøåíèé: h1 h4 h2 h3 h5 h6 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 Ñëåäîâàòåëüíî, â êà÷åñòâå ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû ìîæíî âçÿòü ìàòðèöó 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 . H= 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 Ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà ëèíåéíîãî (n, k)-êîäà C íàçûâàåòñÿ êàíîíè÷åñêîé, åñëè îíà èìååò âèä: ! Ek×k , G= A(n−k)×k ãäå Ek×k åäèíè÷íàÿ ìàòðèöà ðàçìåðíîñòè k × k , à A(n−k)×k ïðîèçâîëüíàÿ ìàòðèöà ðàçìåðíîñòè (n − k) × k . Çàìå÷àíèå. Åñëè ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà èìååò êàíîíè÷åñêèé âèä, òî êîäèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ïðàâèëó a1 a2 . . . ak → a1 a2 . . . ak b1 . . . bn−k , ãäå ñèìâîëû b1 . . . bn−k ëèíåéíî âûðàæàþòñÿ ÷åðåç a1 a2 . . . ak ñ ïîìîùüþ ìàòðèöû A.  ñëó÷àå êàíîíè÷åñêîãî êîäèðîâàíèÿ ïåðâûå k ñèìâîëîâ êîäîâîãî ñëîâà íàçûâàþòñÿ èíôîðìàöèîííûìè, à ïîñëåäíèå n − k ïðîâåðî÷íûìè. 1 0 Òåîðåìà (Î êàíîíè÷åñêîì âèäå ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû) ! Ïóñòü G = Ek×k êàíîíè÷åñêàÿ ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà êîäà C . A(n−k)×k Òîãäà â êà÷åñòâå ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû êîäà C ìîæíî âçÿòü ìàòðèöó H = ( A(n−k)×k E(n−k)×(n−k) ) 13 Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Âûÿñíèòü, êàêèå îòáðàæåíèÿ èç F22 â F24 ÿâëÿþòñÿ ëèíåéíûìè êîäèðîâàíèÿìè è äëÿ ëèíåéíûõ êîäèðîâàíèé íàéòè ïîðîæäàþùóþ è ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó ñîîòâåòñòâóþùåãî êîäà. 1) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a41 + a32 , a1 + a22 , a1 + a2 ) 2) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a21 , a32 , a1 + a2 ) 3) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a1 + a42 , a1 , a22 ) 4) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 a2 , a21 , a32 , a1 ) 5) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a41 a2 , a1 + a2 , a1 ) 6) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a21 , a42 , a21 + a2 ) 7) ϕ(a1 , a2 ) = (a1 + a2 , a1 a22 , a1 + a2 , a1 + a2 ) 8) ϕ(a1 , a2 ) = (a31 + a2 , a21 , a31 , a1 + a2 ) 2. Íàéòè ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó êîäà íàä Zp , åñëè èçâåñòíà åãî ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà 0 4 1 5 1) , p = 7 2 5 2 3 1 7 5 2) 1 5 , p = 11 3 2 5 9 3 1 1 0 3) 4 3 , p = 5 3 2 1 4 3 1 7 10 , p = 13 4) 5 7 3 2 3 9 3. Íàéòè ïîðîæäàþùóþ ìàòðèöó êîäà íàä Fq , åñëè èçâåñòíà åãî ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà. ! 2+α 2 α 1+α 1) H = . α 2 1+α 2α Ïîëå F9 ïîñòðîåíî ñ ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 1 è f (α) = 0. 3 1 1 14 1 + 3α 4 2) H = 2α 3 Ïîëå F25 ïîñòðîåíî 5 α 6α 3) H = α 6 4α Ïîëå F49 ïîñòðîåíî α 1 + 2α . 1 + 2α 4α ñ ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 2 è f (α) = 0. ! 1 + 4α . 2+α ñ ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 1 è f (α) = 0. ! Òåìà 2.2. Ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ëèíåéíîãî êîäà Ðàññòîÿíèå è âåñ Õýììèíãà. Ïóñòü x è y ÿâëÿþòñÿ ýëåìåíòàìè Fqn . Ðàñ- ñòîÿíèå Õýììèíãà ìåæäó x è y íàçûâàåòñÿ ÷èñëî d(x, y), ðàâíîå êîëè÷åñòâó ðàçëè÷íûõ êîîðäèíàò ó x è y . Ïðèìåð 2.2.1. Ïóñòü x è y ýëåìåíòàìû F35 , x = (1, 2, 0, 1, 2), y = (2, 1, 0, 1, 1). Òîãäà d(x, y) = 3. Ñâîéñòâà ðàññòîÿíèÿ Õýììèíãà: (1) d(x, y) ≥ 0 è d(x, y) = 0 òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà x = y (ïîëîæèòåëüíàÿ îïðåäåëåííîñòü), (2) d(x, y) = d(y, x) (ñèììåòðè÷íîñòü), (3) d(x, y) + d(y, z) ≥ d(x, z) (íåðàâåíñòâî òðåóãîëüíèêà). Äàííûå ñâîéñòâà ãîâîðÿò î òîì, ÷òî ðàññòîÿíèå Õýììèíãà ÿâëÿåòñÿ ìåòðèêîé íà Fqn . Âåñîì Õýììèíãà ýëåìåíòà x íàçûâàåòñÿ ÷èñëî w(x) = d(x, ~0). Âåñ Õýììèíãà è ðàññòîÿíèå Õýììèíãà ñâÿçàíû ðàâåñòâîì d(x, y) = w(x−y). Ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå êîäà. Åñëè C ýòî êîä â Fqn , òî ìèíèìàëüíûì ðàññòîÿíèåì êîäà C íàçûâàåòñÿ ÷èñëî dmin (C) = min{d(x, y)|x, y ∈ C, x = 6 y}. Çàìåòèì, ÷òî â ñëó÷àå ëèíåéíîãî êîäà áóäåò âûïîëíÿòüñÿ ðàâåíñòâî dmin (C) = min{w(x)|x ∈ C, x 6= ~0}. Áóäåì ãîâîðèòü, ÷òî êîä îáíàðóæèâàåò t îøèáîê, åñëè ëþáîå ñîîáùåíèå, ñîäåðæàùåå m îøèáîê, 0 < m ≤ t, áóäåò èíòåðïðåòèðîâàíî ïîëó÷àòåëåì êàê íåâåðíîå. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî êîä èñïðàëÿåò t îøèáîê, åñëè ëþáîå ñîîáùåíèå, ñîäåðæàùåå m îøèáîê, 0 ≤ m ≤ t, áóäåò äåêîäèðîâàíî ïîëó÷àòåëåì ïðàâèëüíî. Ïðè äåêîäèðîâàíèè ïî ïðèíöèïó ìàêñèìàëüíîé âåðîÿòíîñòè äëÿ ïîëó÷åííîãî ñîîáùåíèÿ y íàõîäÿò êîäîâîå ñîîáùåíèå x, äëÿ êîòîðîãî âåðîÿòíîñòü îòïðàâêè áóäåò ìàêñèìàëüíîé. Ïðè äåêîäèðîâàíèè â "áëèæàéøåãî ñîñåäà" äëÿ ïîëó÷åííîãî ñîîáùåíèÿ y íàõîäÿò êîäîâîå ñîîáùåíèå x, äëÿ êîòîðîãî d(x, y) ìèíèìàëüíî. Ïðè âûïîëíåíèè îïèñàííûõ ðàíåå ñîãëàøåíèé è îäèíàêîâîé àïðèîðíîé âåðîÿòíîñòè îòïðàâêè äëÿ êîäîâûõ ñëîâ ýòè ñïîñîáû äåêîäèðîâàíèÿ áóäóò ýêâèâàëåíòíû. Òåîðåìà (î ìèíèìàëüíîì ðàññòîÿíèè).Ïóñòü C êîä â Fqn è dmin (C) = d. Òîãäà C áóäåò îáíàðóæèâàòü d − 1 è èñïðàâëÿòü [(d − 1)/2] îøèáîê. 15 Äàííàÿ òåîðåìà ïîêàçûâàåò, ÷òî ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå êîäà ÿâëÿåòñÿ õàðàêòåðèñòèêîé åãî íàäåæíîñòè. Òåîðåìà (î ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöå)Ïóñòü H ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà êîäà C â Fqn , dim C = k , dmin (C) = d. Òîãäà áóäóò ñïðàâåäëèâû ñëåäóþùèå óòâåðæäåíèÿ (1) d ≥ s + 1 ⇐⇒ ëþáûå s + 1 ñòîëáöîâ H ëèíåéíî íåçàâèñèìû, (2) d ≤ n − k + 1, (3) d = n − k + 1 ⇐⇒ ëþáûå n − k ñòîëáöîâ H ëèíåéíî íåçàâèñèìû. Äëÿ íàõîæäåíèÿ dmin (C) ñ ïîìîùüþ äàííîé òåîðåìû îïðåäåëÿþò ìàêñèìàëüíîå s, äëÿ êîòîðîãî èñòèííî óòâåðæäåíèå As ={ ëþáûå s + 1 ñòîëáöîâ H ëèíåéíî íåçàâèñèìû}. Òîãäà dmin (C) = s + 1. Òåîðåìà (Ãðàíèöà Õýììèíãà) Ïóñòü C ëèíåéíûé êîä â Fqn , èñïðàâëÿþùèé t îøèáîê, dim C = k . Òîãäà áóäåò ñïðàâåäëèâî íåðàâåíñòâî: Pt i i n−k . i=0 Cn (q − 1) ≤ q Åñëè â ãðàíèöå Õýììèíãà äëÿ êîäà C äîñòèãàåòñÿ ðàâåíñòâî, òî C íàçûâàåòñÿ ñîâåðøåííûì êîäîì. Çàìåòèì, ÷òî ñîâåðøåííûå êîäû ÿâëÿþòñÿ êîäàìè ñ îäíîçíà÷íûì äåêîäèðîâàíèåì. Èçâåñòíî, ÷òî ëþáîé ñîâåðøåííûé êîä ýêâèâàëåíòåí ëèáî êîäó Õýììèíãà, ëèáî îäíîìó èç êîäîâ Ãîëåÿ. Òåîðåìà (Ãðàíèöà Ïëîòêèíà) Ïóñòü C ëèíåéíûé êîä â Fqn , dim C = k , dmin (C) = d. Òîãäà áóäóò ñïðàâåäëèâî ñëåäóþùåå íåðàâåíñòâî: k k−1 ) d ≤ n(qqk−q . −1 Ðàâåíñòâî â Ãðàíèöå Ïëîòêèíà áóäåò äîñòèãàòüñÿ òîãäà è òîëüêî òîãäà, êîãäà âñå íåíóëåâûå êîäîâûå ñëîâà èìåþò îäèí è òîò æå âåñ, è íå ñóùåñòâóåò êîîðäèíàòû, ðàâíîé 0 äëÿ âñåõ ýëåìåíòîâ êîäà. Ïðèìåð 2.2.2. Äàíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà áèíàðíîãî ëèíåéíîãî êîäà. Íàéòè ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ýòîãî êîäà. Âûÿñíèòü, ÿâëÿåòñÿ ëè äàííûé êîä ñîâåðøåííûì è äîñòèãàåòñÿ ëè ðàâåíñòâî â ãðàíèöå Ïëîòêèíà. 1 0 1 0 1 0 1 H= 1 1 0 0 1 1 . 0 0 0 1 1 1 1 Ðåøåíèå. Áóäåì èñêàòü ìàêñèìàëüíîå s, äëÿ êîòîðîãî èñòèííî óòâåðæäåíèå As ={ ëþáûå s + 1 ñòîëáöîâ H ëèíåéíî íåçàâèñèìû}: s = 1: A1 èñòèííî, òàê êàê â ìàòðèöå H íåò íóëåâûõ ñòîëáöîâ, s = 2: A2 èñòèííî, òàê êàê â ìàòðèöå H íåò äâóõ îäèíàêîâûõ ñòîëáöîâ, s = 3: A3 ëîæíî, òàê êàê â ìàòðèöå H ïåðâûå òðè ñòîëáöà ëèíåéíî çàâèñèìû (h1 + h2 + h3 = ~0). Ïî òåîðåìå î ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöå ïîëó÷èì, ÷òî dmin (C) = 2 + 1 = 3. Äàííûé êîä èñïðàâëÿåò 1 îøèáêó. Îïðåäåëèì åãî ïàðàìåòðû: n = 7, k = n − r(H) = 7 − 3 = 4. 0 16 Âûÿñíèì, ÿâëÿåòñÿ ëè äàííûé êîä ñîâåðøåííûì. Çàïèøåì äëÿ íåãî ãðàíèöó Õýììèíãà: P1 i i=0 C7 ≤ 27−4 1 + 7 ≤ 8. Âèäèì, ÷òî â ãàíèöå Õýììèíãà äîñòèãàåòñÿ ðàâåíñòâî, ñëåäîâàòåëüíî äàííûé êîä ÿâëÿåòñÿ ñîâåðøåííûì. Ãðàíèöà Ïëîòêèíà äëÿ äàííîãî êîäà ïðèîáðåòåò âèä: 4 −23 ) 3 ≤ 7(224 −1 èëè 7·8 3 ≤ 15 . Ñëåäîâàòåëüíî â ãðàíèöå Ïëîòêèíà ðàâåíñòâî íå äîñòèãàåòñÿ. Òåîðåìà (Ãðàíèöà Ãèëüáåðòà Âàðøàìîâà) Ïóñòü n, q , k , d íàòóðàëüíûå ÷èñëà, óäîâëåòâîðÿþùèå óñëîâèÿì: (1) q ïðèìàðíîå ÷èñëî, (2) d ≤ n − k + 1, P i i n−k (3) d−2 . i=0 Cn−1 (q − 1) < q n Òîãäà â Fq ñóùåñòâóåò ëèíåéíûé êîä C , äëÿ êîòîðîãî dim C = k è dmin (C) ≥ d. Äîêàçàòåëüñòâî ýòîé òåîðåìû ÿâëÿåòñÿ êîíñòðóêòèâíûì è ïîçâîëÿåò ïîñòðîèòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó äàííîãî êîäà. Ïåðâûå n − k ñòîëáöîâ âûñîòû n−k ýòîé ìàòðèöû âûáèðàþòñÿ ïðîèçâîëüíî ñ óñëîâèåì ëèíåéíîé íåçàâèñèìîñòè (ìîæíî âçÿòü ñòîëáöû åäèíè÷íîé ìàòðèöû). Äàëåå ïðîèñõîäèò äîáàâëåíèå ñòîëáöîâ òàêèì îáðàçîì, ÷òî äîáàâëÿåìûé ñòîëáåö íå ÿâëÿåòñÿ ëèíåéíîé êîìáèíàöèåé íå áîëåå ÷åì d − 2 ñòîëáöîâ èç óæå âûáðàííûõ. Óñëîâèå (3) ãàðàíòèðóåò íàëè÷èå òàêîãî ñòîëáöà.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåòñÿ ìàòðèöà, â êîòîðîé ëþáûå d−1 ëèíåéíî íåçàâèñèìû. Ïî òåîðåìå î ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöå ïîëó÷èì, ÷òî dmin (C) ≥ d. Ïðèìåð 2.2.3. Çàäàíû ïàðàìåòðû k = 4, q = 2 è d = 4. Íàéòè ìèíèìàëüíîå n, äëÿ êîòîðîãî âûïîëíÿþòñÿ óñëîâèÿ òåîðåìû Ãðàíèöà Ãèëüáåðòà Âàðøàìîâà è ïîñòðîèòü ñîîòâåòñòâóþùèé êîä. Ðåøåíèå. Èç óñëîâèÿ d ≤ n − k + 1 ïîëó÷èì, ÷òî n ≥ 7. P i i n−k Óñëîâèå d−2 ïåðåïèøåòñÿ â âèäå i=0 Cn−1 (q − 1) < q P2 i n−4 . i=0 Cn−1 < 2 Áóäåì ïðîâåðÿòü åãî âûïîëíåíèå äëÿ n ≥ 7: n = 7: C60 + C61 + C62 = 1 + 6 + 15 < 23 = 8 ëîæíî, n = 8: C70 + C71 + C72 = 1 + 7 + 21 < 24 = 16 ëîæíî n = 9: C80 + C81 + C82 = 1 + 8 + 28 < 25 = 32 ëîæíî, n = 10: C90 + C91 + C92 = 1 + 9 + 36 < 26 = 64 èñòèííî. 17 Äëÿ ïîñòðîåíèÿ ìàòðèöû H ñíà÷àëà çàïèøåì 6 ñòîëáöîâ åäèíè÷íîé ìàòðèöû ðàçìåðà 6 × 6. Çàòåì áóäåì äîáàâëÿòü îòëè÷íûå îò íóëåâîãî ñòîëáöû, êîòîðûå íå ñîâïàäàþò ñ óæå âûáðàííûìè è íå ÿâëÿþòñÿ ñóììîé äâóõ ñòîëáöîâ èç óæå âûáðàííûõ. Òàêèì îáðàçîì ìîæíî ïîëó÷èòü ê ïðèìåðó òàêóþ ìàòðèöó: H= 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Äàíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà áèíàðíîãî ëèíåéíîãî êîäà. Íàéòè ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ýòîãî êîäà. Âûÿñíèòü, ÿâëÿåòñÿ ëè äàííûé êîä ñîâåðøåííûì è äîñòèãàåòñÿ ëè ðàâåíñòâî â ãðàíèöå Ïëîòêèíà. 0 1 1 0 0 1 1) 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 2) 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 0 3) 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 4) 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 5) 0 1 1 1 1 . 1 0 1 0 1 2. Çàäàíû ïàðàìåòðû k , q è d. Íàéòè ìèíèìàëüíîå n, äëÿ êîòîðîãî âûïîëíÿþòñÿ óñëîâèÿ òåîðåìû Ãðàíèöà Ãèëüáåðòà Âàðøàìîâà è ïîñòðîèòü ñîîòâåòñòâóþùèé êîä. 1) k = 4, q = 3, d = 4 2) k = 5, q = 5, d = 4 3) k = 4, q = 2, d = 5 4) k = 6, q = 3, d = 4 18 Òåìà 2.3. Äåêîäèðîâàíèå ëèíåéíûõ êîäîâ Ïóñòü C ëèíåéíûé êîä â Fqn ñ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé H . Äëÿ âåêòîðà y èç Fqn îïðåäåëèì ñèíäðîì s(y) êàê âåêòîð-ñòîëáåö, âû÷èñëåííûé ïî ïðàâèëó: s(y) = Hy t . Ñâîéñòâà ñèíäðîìà: (1) C + y = C + x ⇐⇒ s(y) = s(x), (2) s(αx + βy) = αs(x) + βs(y), (3) x ∈ C ⇐⇒ s(x) = ~0. Ïóñòü M íå ïóñòîå ïîäìíîæåñòâî èç Fqn . Ëèäåðîì ìíîæåñâà M íàçûâàåòñÿ ýëåìåíò äàííîãî ìíîæåñâà, èìåþùèé íàèìåíüøèé âåñ Õýììèíãà. Äåêîäèðîâàíèå ëèíåéíîãî êîäà ñ ïîìîùüþ òàáëèöû ñèíäðîìîâ è ëèäåðîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ñëåäóþùåìó àëãîðèòìó: 1.  êàæäîì ñìåæíîì êëàññå C + y îïðåäåëÿåòñÿ ëèäåð e, è âû÷èñëÿåòñÿ åãî ñèíäðîì s(e). Åñëè ëèäåðîâ íåñêîëüêî, òî âûáèðàåòñÿ îäèí èç íèõ. Ñîñòàâëÿåòñÿ òàáëèöà, ñîäåðæàùàÿ ýëåìåíòû e è s(e) äëÿ âñåõ ñìåæíûõ êëàññîâ. (Ýòè âû÷èñëåíèÿ ïðîäåëûâàþòñÿ îäèí ðàç äëÿ äàííîãî êîäà, è â äàëüíåéøåì õðàíèòñÿ òîëüêî ïîëó÷åííàÿ òàáëèöà.) 2. Äëÿ äåêîäèðóåìîãî ñîîáùåíèÿ y âû÷èñëÿåòñÿ s(y). 3. Ïî íàéäåííîìó ñèíäðîìó íàõîäèòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé åìó ëèäåð e â òàáëèöå èç ï.1. 4. Ñîîáùåíèå y äåêîäèðóåòñÿ â x = y − e. Ïðèìåð 2.3.1 Äàíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà áèíàðíîãî ëèíåéíîãî êîäà. Ñîñòàâèòü ñïèñîê ñèíäðîìîâ è ëèäåðîâ. Äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå y. 1 0 1 1 1 1 1 0 1 H= , 1 1 0 0 1 y = (1, 1, 1, 0, 1). Ðåøåíèå. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êîäîâûõ ñëîâ íàéäåì âñå ðåøåíèÿ ñèñòåìû ëèíåéíûõ îäíîðîäíûõ óðàâíåíèé ñ ìàòðèöåé H .  ðåçóëüòàòå ïîëó÷èì ìíîæåñòâî C = {(0, 0, 0, 0, 0), (0, 1, 0, 1, 1), (1, 0, 1, 1, 1), (1, 1, 1, 0, 0)}. Çàìåòèì, ÷òî |C| = 4, è êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ñìåæíûõ êëàññîâ áóäåò ðàâíî 25 /4 = 8. Âûïèøåì äàííûå êëàññû, âûáèðàÿ ïðåäñòàâèòåëåé òàê, ÷òî áû îíè íå âñòðå÷àëèñü â óæå ïåðå÷èñëåííûõ êëàññàõ: 1) C + (0, 0, 0, 0, 0) = {(0, 0, 0, 0, 0), (0, 1, 0, 1, 1), (1, 0, 1, 1, 1), (1, 1, 1, 0, 0)}, 2) C + (1, 0, 0, 0, 0) = {(1, 0, 0, 0, 0), (1, 1, 0, 1, 1), (0, 0, 1, 1, 1), (0, 1, 1, 0, 0)}, 3) C + (0, 1, 0, 0, 0) = {(0, 1, 0, 0, 0), (0, 0, 0, 1, 1), (1, 1, 1, 1, 1), (1, 0, 1, 0, 0)}, 4) C + (0, 0, 1, 0, 0) = {(0, 0, 1, 0, 0), (0, 1, 1, 1, 1), (1, 0, 0, 1, 1), (1, 1, 0, 0, 0)}, 5) C + (0, 0, 0, 1, 0) = {(0, 0, 0, 1, 0), (0, 1, 0, 0, 1), (1, 0, 1, 0, 1), (1, 1, 1, 1, 0)}, 6) C + (0, 0, 0, 0, 1) = {(0, 0, 0, 0, 1), (0, 1, 0, 1, 0), (1, 0, 1, 1, 0), (1, 1, 1, 0, 1)}, 0 19 7) C + (1, 0, 0, 0, 1) = {(1, 0, 0, 0, 1), (1, 1, 0, 1, 0), (0, 0, 1, 1, 0), (0, 1, 1, 0, 1)}, 8) C + (0, 0, 1, 0, 1) = {(0, 0, 1, 0, 1), (0, 1, 1, 1, 0), (1, 0, 0, 1, 0), (1, 1, 0, 0, 1)}.  êàæäîì ñìåæíîì êëàññå ïîä÷åðêíóòû ëèäåðû. Òàáëèöà ñèíäðîìîâ è ëèäåðîâ áóäåò èìåòü âèä: ëèäåð ñèíäðîì 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 (0, 0, 0, 0, 0) (1, 0, 0, 0, 0) (0, 1, 0, 0, 0) (0, 0, 1, 0, 0) (0, 0, 0, 1, 0) (0, 0, 0, 0, 1) (1, 0, 0, 0, 1) (0, 0, 1, 0, 1) 1 t Äåêîäèðóåì ñîîáùåíèå y . Âû÷èñëèì s(y) = Hy = 1 . Ñîîòâåòñòâóþ1 ùèé ëèäåð e = (0, 0, 0, 0, 1). Òàêèì îáðàçîì y äåêîäèðóåòñÿ â x = y − e = (1, 1, 1, 0, 0). Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Äàíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà áèíàðíîãî ëèíåéíîãî êîäà. Ñîñòàâèòü ñïèñîê ñèíäðîìîâ è ëèäåðîâ. Äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå y. 1) 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 20 y = (1, 1, 1, 1, 0) 0 1 1 0 0 0 1 1 2) 1 0 1 0 1 1 1 1 y = (1, 1, 1, 1, 1) 1 1 1 0 3) 0 1 1 1 1 0 1 0 y = (1, 1, 1, 1, 1) 0 1 1 0 0 1 1 1 4) 1 0 1 0 1 1 1 1 y = (1, 0, 1, 1, 1) 0 1 . 1 1 0 1 . 1 0 1 . 1 1 Òåìà 2.4. Äâîéñòâåííûé êîä. Ýêâèâàëåíòíûå êîäû Îïðåäåëèì íà Fqn "ñêàëÿðíîå" ïðîèçâåäåíèå ïî ïðàâèëó (x, y) = ni=1 xi yi . Îíî áóäåò îáëàäàòü ñëåäóþùèìè ñâîéñòâàìè: (1) (x, y) = (y, x), (2) (αx + βy, z) = α(x, z) + β(y, z). Åñëè C ëèíåéíûé êîä â Fqn , òî äâîéñòâåííûì êîäîì ê C íàçûâàåòñÿ êîä C ⊥ = {y ∈ Fqn |(x, y) = 0 äëÿ ëþáîãî x ∈ C}. Òåîðåìà (î äâîéñòâåííîì êîäå)Ïóñòü C ëèíåéíûé êîä â Fqn ñ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé H è ïîðîæäàþùåé ìàòðèöåé G. Òîãäà ìàòðèöà H t áóäåò ïîðîæäàþùåé ìàòðèöåé, à Gt ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé äëÿ äâîéñòâåííîãî êîäà. Èç äàííîé òåîðåìû âûòåêàåò, ÷òî dim C ⊥ = n − dim C . Ïóñòü C êîä â Fqn è σ ∈ Sn . Îïðåäåëèì êîä σ(C) ïî ïðàâèëó: σ(C) = {(xσ(1) , . . . , xσ(n) |x ∈ C}. Êîäû C1 è C2 â Fqn íàçûâàþòñÿ ýêâèâàëåíòíûìè åñëè ñóùåñòâóåò òàêàÿ ïåðåñòàíîâêà σ ∈ Sn , ÷òî C2 = σ(C1 ). Òåîðåìà (îá ýêâèâàëåíòíîì êîäå)Ïóñòü C ëèíåéíûé êîä â Fqn ñ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé H è ïîðîæäàþùåé ìàòðèöåé G, σ ∈ Sn è C 0 = σ(C). Òîãäà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà êîäà C 0 áóäåò ïîëó÷àòüñÿ èç H ïóòåì ïðèìåíåíèÿ ïåðåñòàíîâêè σ ê åå ñòîëáöàì, à ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà C 0 ïîëó÷èòñÿ èç G ïóòåì ïðèìåíåíèÿ ïåðåñòàíîâêè σ ê åå ñòðîêàì P Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Íàéòè ïîðîæäàþùóþ è ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó äâîéñòâåííîãî êîäà íàä F9 åñëè èçâåñòíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà H èñõîäíîãî êîäà. ! H= 1 + 2α 2α 2 2 + α . 1 + α 2α 1 2 21 Ïîëå ïîñòðîåíî ñ ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 1 è f (α) = 0. 2. Íàéòè ïîðîæäàþùóþ è ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó äâîéñòâåííîãî êîäà íàä F9 åñëè èçâåñòíà ïîðîæäàþùàÿ ìàòðèöà èñõîäíîãî êîäà. 2+α 2 α 1+α . G= α 2 1+α 2α Ïîëå ïîñòðîåíî ñ ïîìîùüþ ìíîãî÷ëåíà f (x) = x2 + 1 è f (α) = 0. 3. Äàíà ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà áèíàðíîãî ëèíåéíîãî êîäà C1 . Çàïèñàòü ïîðîæäàþùóþ è ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó êîäà C2 , ýêâèâàëåíòíîãî äàííîìó, åñëè ïåðåñòàíîâêà σ , ïåðåâîäÿùàÿ C1 â C2 èìååò âèä (1, 4, 5)(2, 3). 0 1 1 0 0 H= 0 1 1 1 1 . 1 0 1 0 1 Òåìà 2.5. Ñïåöèàëüíûå ëèíåéíûå êîäû Êîäû Õýììèíãà. Ïóñòü m ≥ 2 íàòóðàëüíîå ÷èñëî. Áèíàðíûì êîäîì Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m íàçîâåì êîä íàä F2 , ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà êîòîðîãî ñîñòîèò èç âñåõ ðàçëè÷íûõ íåíóëåâûõ áèíàðíûõ ñòîëáöîâ âûñîòû m. Çàìåòèì, ÷òî êîä Õýììèíãà îïðåäåëåí ñ òî÷íîñòüþ äî ýêâèâàëåíòíîñòè, òàê êàê ñòîëáöû ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû ìîæíî çàïèñûâàòü â ïðîèçâîëüíîì ïîðÿäêå. Ìû áóäåì ðàññìàòðèâàòü óïîðÿäî÷åííûå êîäû Õýììèíãà, ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà êîòîðûõ ñîäåðæèò â i-òîì ñòîëáöå áèíàðíóþ çàïèñü ÷èñëà i. Ðàçðÿäû ñ÷èòàþòñÿ âîçðàñòàþùèìè ñâåðõó âíèç. Ïðèìåð 2.5.1. Çàïèøåì ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó êîäà Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m = 3: 1 0 1 0 1 0 1 H= 0 1 1 0 0 1 1 . 0 0 0 1 1 1 1 Òåîðåìà (î êîäàõ Õýììèíãà).Ïóñòü Cm áèíàðíûé êîä Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m. Òîãäà áóäóò ñïðàâåäëèâû ñëåäóþùèå óòâåðæäåíèÿ: (1) Cm ÿâëÿåòñÿ (2m − 1, m) - êîäîì. Åãî ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ðàâíî 3. (2) Cm ñîâåðøåííûé êîä, èñïðàâëÿþùèé îäíó îøèáêó. Äåêîäèðîâàíèå óïîðÿäî÷åííûõ áèíàðíûõ êîäîâ Õýììèíãà î÷åíü ïðîñòîå. Îíî îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ñëåäóþùåìó àëãîðèòìó: 1. Íàõîäèòñÿ s(y). 2. Ïî íàéäåííîìó s(y) îïðåäåëÿåòñÿ ÷èñëî i, áèíàðíàÿ çàïèñü êîòîðîãî ñîäåðæèòñÿ â s(y). 3.  ñîîáùåíèè y êîîððäèíàòà yi çàìåíÿåòñÿ íà yi . 22 Ïðèìåð 2.5.2. Äàí êîä Õýììèíãà (m=3) c óïîðÿäî÷åííîé ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé. Äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå y = (1, 0, 1, 1, 1, 1, 0). Ðåøåíèå. 1. Íàéäåì s(y): 1 1 0 1 0 1 0 s(y) = 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 = 0 . 1 0 2. Íàõîäèì íîìåð êîîðäèíàòû, áèíàðíàÿ çàïèñü êîòîðîé ñîäåðæèòñÿ â s(y): i = 5. 3. Äåêîäèðóåì ñîîáùåíèå, èçìåíèâ â íåì ïÿòóþ êîîðäèíàòó: y → x = (1, 0, 1, 1, 0, 1, 0). Äâîéñòâåííûé êîä ê áèíàðíîìó êîäó Õýììèíãà íàçûâàåòñÿ áèíàðíûì ñèìïëåêñíûì êîäîì. Ïóñòü m ≥ 2 íàòóðàëüíîå ÷èñëî, q ïðèìàðíîå ÷èñëî. Îáîáùåííûì êîäîì Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m íàä Fq íàçîâåì êîä, ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà êîòîðîãî ñîñòîèò èç âñåõ ðàçëè÷íûõ íåïðîïîðöèîíàëüíûõ ñòîëáöîâ âûñîòû m ñ êîôôèöèåíòàìè íàä Fq . Ïðèìåð 2.5.3. Çàïèøåì ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó îáîáùåííîãî êîäà Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m =!2 íàä F3 : 0 1 1 1 H= . 1 0 1 2 Òåîðåìà (îá îáîáùåííûõ êîäàõ Õýììèíãà).Ïóñòü Cm îáîáùåííûé êîä Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m íàä Fq . Òîãäà áóäóò ñïðàâåäëèâû ñëåäóþùèå óòâåðæäåíèÿ: (1) Cm ÿâëÿåòñÿ ((q m −1)/(q−1), m) - êîäîì. Åãî ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ðàâíî 3. (2) Cm ñîâåðøåííûé êîä, èñïðàâëÿþùèé îäíó îøèáêó. Äåêîäèðîâàíèå îáîáùåííûõ êîäîâ Õýììèíãà òîæå ÿâëÿåòñÿ ïðîñòûì. Îíî îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ñëåäóþùåìó àëãîðèòìó: 1. Íàõîäèòñÿ s(y). 2. Ïî íàéäåííîìó s(y) îïðåäåëÿþòñÿ ÷èñëî i è ýëåìåíò ïîëÿ α, äëÿ êîòîðûõ âûïîëíÿåòñÿ ðàâåíñòâî αhi = s(y). 3.  ñîîáùåíèè y êîîðäèíàòà yi çàìåíÿåòñÿ íà yi − α. Ïðèìåð 2.5.4. Äëÿ êîäà èç ïðåäûäóùåãî ïðèìåðà äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå y = (1, 2, 2, 1). Ðåøåíèå. 1. Íàéäåì s(y): 23 1 ! ! 2 0 1 1 1 2 = . s(y) = 2 1 0 1 2 2 1 2. Íàõîäèì íîìåð i ñòîëáöà, ïðîïîðöèîíàëüíîãî s(y), è êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè α: i = 3, α = 2. 3. Äåêîäèðóåì ñîîáùåíèå, èçìåíèâ â íåì òðåòüþ êîîðäèíàòó: y → x = (1, 2, 0, 1). Á×Õ-êîäû. Ñóùåñòâóþò ðàçëè÷íûå ýêâèâàëåíòíûå îïðåäåëåíèÿ äàííîãî êëàññà êîäîâ. Ìû îïðåäåëèì èõ ÷åðåç ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó. Ïóñòü q , n, c, d íàòóðàëüíûå ÷èñëà, óäîâëåòâîðÿþùèå óñëîâèÿì: (1) q ïðèìàðíîå ÷èñëî, (2) ÍÎÄ(n, q) = 1, (3) c ∈ {1, . . . , n − 1}, (4) 1 ≤ d ≤ n. Òîãäà Á×Õ-êîäîì ñ ïàðàìåòðàìè q , n, c è êîíñòðóêòèâíûì ðàññòîÿíèåì d íàçûâàåòñÿ êîä â Fqn , ïðîâåðî÷íàÿ ìàòðèöà êîòîðîãî èìååò âèä: 1 βc β 2c ... β (n−1)c 1 β c+1 β 2(c+1) . . . β (n−1)(c+1) , ... ... ... ... ... c+d−2 2(c+d−2) (n−1)(c+d−2) 1 β β ... β ãäå β ïåðâîîáðàçíûé êîðåíü èç 1 â íåêîòîðîì ðàñøèðåíèè ïîëÿ Fq . Òåîðåìà (î Á×Õ-êîäàõ).Ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå Á×Õ-êîäà ñ êîíñòðóêòèâíûì ðàññòîÿíèåì d íå ìåíüøå ÷åì d. Åñëè ïàðàìåòð c = 1, òî ñîîòâåòñòâóþùèé Á×Õ-êîä íàçûâàþò Á×Õ-êîäîì â óçêîì ñìûñëå. Åñëè n = q − 1, òî äàííûé Á×Õ-êîä íàçûâàþò ïðèìèòèâíûì Á×Õ-êîäîì. Äëÿ íàõîæäåíèÿ ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöû Á×Õ-êîäà ïðèìåíÿþò ñëåäóþùèé àëãîðèòì: 1. Íàõîäÿò ìèíèìàëüíîå m, òàêîå ÷òî q m − 1 äåëèòñÿ íà n. 2. Ñòðîÿò ïîëå Fqm . 3.  ïîñòðîåííîì ïîëå íàõîäÿò ýëåìåíò β , èìåþøèé ïîðÿäîê n ïî óìíîæåíèþ. 4. Çàïèñûâàþò ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó. Ïðèìåð 2.5.5. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó ìàòðèöó äëÿ ïðèìèòèâíîãî Á×Õ-êîäà â óçêîì ñìûñëå ñ ïàðàìåòðàìè q = 7, d = 5. Ðåøåíèå. Òàê êàê Á×Õ-êîä ïðèìèòèâåí, òî n = 6 è ýëåìåíò β íàõîäèòñÿ â ïîëå F7 . Íåïîñðåäñòâåííàÿ ïðîâåðêà ïîêàçûâàåò, ÷òî â êà÷åñòâå β ìîæíî âçÿòü 3. Èñêîìàÿ ìàòðèöà áóäåò èìåòü âèä: 24 1 3 2 6 4 5 1 2 4 1 2 4 . H= 1 6 1 6 1 6 1 4 2 1 4 2 Äåêîäèðîâàíèå Á×Õ-êîäîâ ñâÿçàíî ñ ðåøåíèåì ñèñòåì ëèíåéíûõ óðàâíåíèé, íàõîæäåíèåì êîðíåé ìíîãî÷ëåíîâ è äèñêðåòíûì ëîãàðèôìèðîâàíèåì. Îïèøåì ñîîòâåòñòâóþùèé àëãîðèòì. Ïóñòü Á×Õ êîä èñïðàâëÿåò t = [d − 1]/2 îøèáîê. s1 . 1. Íàõîäèòñÿ s(y) = . . . sd−1 2. Íàõîäèòñÿ íàèáîëüøåå r ≤ t, òàêîå ÷òî ñèñòåìà óðàâíåíèé sj+r + τ1 sj+r−1 + . . . + τr sj = 0, 1 ≤ j ≤ r ëèíåéíî íåçàâèñèìà. 3. Ïî ðåøåíèþ ñèñòåìû (τ1 , . . . , τr ) èç ï.2 ñîñòàâëÿåòñÿ ìíîãî÷ëåí îøèáîê f (x) = 1 + τ1 x + τ2 x2 + . . . + τr xr è íàõîäÿòñÿ åãî êîðíè (x1 , . . . , xr ). 4. Íàõîäÿòñÿ ëîêàòîðû îøèáîê (ν1 , . . . , νr ), ãäå νi = x−1 i . 5. Îïðåäåëÿþòñÿ ìåñòà (m1 , . . . , mr ), ñîîòâåòñòâóþùèå íåíóëåâûì êîîðäèíàòàì â âåêòîðå îøèáîê e èñõîäÿ èç ðàâåíñòâà β mi = νi . Ìåñòà íóìåðóþòñÿ íà÷èíàÿ ñ 0. 6. Îïðåäåëÿþòñÿ çíà÷åíèÿ îøèáîê (1 , . . . , r ) èç ñèñòåìû óðàâíåíèé c1 ν1j + . . . + cr νrj = sj , 1 ≤ j ≤ r 7. Ñîñòàâëÿåòñÿ âåêòîð îøèáîê e, ó êîòîðîãî íà ìåñòå mi çàïèñûâàåòñÿ ci , à îñòàëüíûå êîîðäèíàòû îáíóëÿþòñÿ. 8. Ñîîáùåíèå y äåêîäèðóåòñÿ â x = y − e. Ïðèìåð 2.5.6. Ðàññìàòðèâàåòñÿ Á×Õ-êîä èç ïðåäûäóùåãî ïðèìåðà. Äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå y = (2, 2, 3, 2, 2, 1). Ðåøåíèå. Ïðèìåíèì îïèñàííûé âûøå àëãîðèòì. 2 1 3 2 6 4 5 2 4 1 2 4 1 2 43 0 = . 1. Âû÷èñëèì s(y) = 1 6 1 6 1 62 2 1 4 2 1 4 2 2 0 1 2. Ñîñòàâèì è ðåøèì ñèñòåìó äëÿ íàõîæäåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ìíîãî÷ëåíà îøèáîê. Çàìåòèì ÷òî â äàííîì ñëó÷àå r = 2. 2 + 0τ1 + 4τ2 = 0 0 + 2τ1 + 0τ2 = 0 25 Ïîëó÷èì τ1 = 0, τ2 = 3. 3. Ñîñòàâèì ìíîãî÷ëåí îøèáîê è íàéäåì åãî êîðíè. f (x) = 1 + 3x2 , 1 + 3x2 = 0, x1 = 3, x2 = 4. 4. Íàéäåì ëîêàòîðû îøèáîê: ν1 = 3−1 = 5, ν2 = 4−1 = 2. 5. Îïðåäåëèì ìåñòà îøèáîê: 5 = 3m1 , ÷òî âëå÷åò m1 = 5, 2 = 3m2 , ÷òî âëå÷åò m2 = 2. 6. Íàéäåì çíà÷åíèÿ îøèáîê. 5c1 + 2c2 = 4 4c1 + 4c2 = 0 Ïîëó÷àåì c1 = 6, c2 = 1. 7. Çàïèñûâàåì âåêòîð îøèáîê: e = (0, 0, 1, 0, 0, 6). 8. Äåêîäèðóåì ïîëó÷åííîå ñîîáùåíèå: y → x = y − e = (2, 2, 2, 2, 2, 2). Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ 1. Äàí êîä Õýììèíãà (m=4) c óïîðÿäî÷åííîé ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé. Äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå 100010111111100. 2. Äàí êîä Õýììèíãà (m=4) c óïîðÿäî÷åííîé ïðîâåðî÷íîé ìàòðèöåé. Äåêîäèðîâàòü ñîîáùåíèå 100111101110011. 3. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó äëÿ îáîáùåííîãî êîäà Õýììèíãà ñ ïàðàìåòðîì m = 3 íàä F3 . 4. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó äëÿ áèíàðíîãî ñèìïëåêñíîãî êîäà ñ ïàðàìåòðîì m = 3. 5. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó äëÿ áèíàðíîãî ñèìïëåêñíîãî êîäà ñ ïàðàìåòðîì m = 4. 6. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó ìàòðèöó äëÿ ïðèìèòèâíîãî Á×Õ-êîäà â óçêîì ñìûñëå ñ ïàðàìåòðàìè q = 11, d = 5. 7. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó ìàòðèöó äëÿ Á×Õ-êîäà â óçêîì ñìûñëå ñ ïàðàìåòðàìè n = 12, q = 5, d = 3. 8. Çàïèñàòü ïðîâåðî÷íóþ ìàòðèöó ìàòðèöó äëÿ Á×Õ-êîäà â óçêîì ñìûñëå ñ ïàðàìåòðàìè n = 8, q = 7, d = 5. 9. Ðàññìàòðèâàåòñÿ ïðèìèòèâíûé Á×Õ-êîä â óçêîì ñìûñëå ñ ïàðàìåòðàìè q=13, d=5. Ýëåìåíò β = 2. Íàéòè âåêòîð îøèáîê, åñëè èçâåñòåí ñèíäðîì s(y) ïîëó÷åííîãî ñîîáùåíèÿ y : 26 0 4 , a) s(y) = 4 2 9 1 , b) s(y) = 4 11 1 9 . c) s(y) = 7 5 ÁÈÁËÈÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÉ ÑÏÈÑÎÊ 1. Âåðíåð, Ì. Îñíîâû êîäèðîâàíèÿ / Ì. Âåðíåð. Ì.: Òåõíîñôåðà, 2004. 2. Ãàëëàãåð, Ð. Òåîðèÿ èíôîðìàöèè è íàäåæíàÿ ñâÿçü / Ð. Ãàëëàãåð. Ì.: Ñîâ. Ðàäèî, 1974. 3. Äóõèí, À. À. Òåîðèÿ èíôîðìàöèè: ó÷åáíîå ïîñîáèå / À. À. Äóõèí. Ì.: Ãåëèîñ ÀÐÂ, 2007. 4. Ëèäë, Ð. Êîíå÷íûå ïîëÿ / Ð. Ëèäë, Ã. Íèäåððàéòåð. Ì.: Ìèð, 1988. 5. Ìàê-Âèëüÿìñ, Ô.Äæ. Òåîðèÿ êîäîâ, èñïðàâëÿþùèõ îøèáêè / Ô. Äæ. Ìàê-Âèëüÿìñ , Í.Äæ.Ë.Ñëîýí. Ì.: Ñâÿçü, 1979 27 ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ Методические указания к практическим занятиям Техн. редактор А.В. Миних Издательский центр Южно-Уральского государственного университета Подписано в печать 30.12.2014. Формат 60×84 1/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,63. Тираж 30 экз. Заказ 793/640. Отпечатано в типографии Издательского центра ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.