книги из ГПНТБ / Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов

Формирование квитанций может осуществляться различными способами. Если каждой принятой кодовой комбинации соответ­

довых комбинаций может быть применен корректирующий код, при­ чем по прямому каналу может передаваться только информацион­ ная часть (т. е. фактически простым кодом), а по обратному — соответствующие принятой информации 'Проверочные разряды. При этом обычно r<k и соответственно число квитанций 2Г меньше чис­

ной ИОС является вариант полной ИОС, когда передаваемая по обратному каналу связи квитанция является повторением приня­ той информационной комбинации. Этот вариант полной ИОС на­ зывается ретрансляционной обратной связью.

Рассматривая работу систем с ИОС, можно прийти к выводу, что необнаруженные ошибки на приеме появляются в следующих случаях:

— при действии ошибок только в прямом канале, когда кви­ танции, соответствующие искаженной и неискаженной информа­ ционным комбинациям, совпадают (укороченная ИОС) . При сов­ падении квитанций в передатчике невозможно обнаружить факт ошибочного приема. Легко видеть, что в системах с полной ИОС ошибки, действующие только в прямом канале, не могут привести

кобразованию необнаруженных ошибок;

—при действии ошибок и в прямом, и в обратном каналах. Приемник посылает квитанцию, соответствующую принятой иска­ женной информационной комбинации. Посланная квитанция под действием ошибок в обратном канале превращается в квитанцию,

соответствующую неискаженной информационной комбинации. В этом случае обнаружение на передатчике ошибочного приема также невозможно. Этот источник необнаруженных ошибок ока­ зывает наиболее заметное влияние в системах с сильно укорочен­ ной ИОС, а наименее заметное — в системах с полной ИОС.

Более подробный анализ систем с ИОС показывает, что боль­ шое значение для обеспечения помехоустойчивости работы имеет безыскаженная передача сигнала «стирание». Для этого в алго­ ритм ИОС вводят дополнительные усложнения, способствующие повышению верности передачи сигнала «стирание» и повышаю­ щие верность системы в целом.

Таким образом, можно прийти к выводу, что необходимым ус­ ловием высокой верности передачи информации в системе с ИОС являются надежная передача сигнала «стирание» и использова­ ние полной (или мало укороченной) ИОС. Последнее обстоятель­ ство является важнейшим недостатком систем с ИОС и обуслов­ ливает их сравнительно невысокую по сравнению с системами

с РОС скорость передачи полезной информации (разумеется, при прочих равных условиях). Это объясняется тем, что в системах ИОС для передачи квитанций требуется обратный канал с такой же, как и у прямого канала, скоростью работы.

С И С Т Е М Ы с Р Е Ш А Ю Щ Е Й О Б Р А Т Н О Й С В Я З Ь Ю

Как уже указывалось выше, в системах передачи дискретной информации с РОС необходимость повторения передачи устанав­ ливается приемником на основании анализа принимаемой комби­ нации. При обнаружении ошибок на передатчик по каналу обрат­ ной связи посылается сигнал «запрос», при получении которого передатчик повторяет передачу искаженной информации. Обнару­ жение ошибок осуществляется путем использования корректирую­ щего кода, а также детекторов качества сигнала.

Легко видеть, что в системах с РОС по обратному каналу пе­ редаются только два служебных сигнала, один из которых соот­ ветствует правильному приему кодовой комбинации, а другой — обнаружению ошибки в ней. Практически часто ограничиваются (в дуплексных системах) только передачей сигнала, соответствую­ щего обнаружению ошибок, т. е. сигнала «запрос». При этом не­ получение сигнала «запрос» свидетельствует о безошибочном при­ еме на приемной станции. Таким образом, по каналу обратной связи в системах с РОС передаются очень сжатые сведения, что позволяет использовать в качестве обратного канала канал с ма­ лой скоростью работы. С другой стороны, обязательное использо­ вание корректирующего кода приводит к уменьшению скорости передачи полезной информации по прямому каналу. Тем не менее суммарная скорость передачи полезной информации в обоих на­ правлениях, как правило, в системах с РОС существенно выше, чем в системах с ИОС, так как избыточность, вносимая в пере­ даваемую в прямом канале информацию, обычно невелика.

очень сжатые сведения, позволяет резко упростить его оборудова­ ние, что в полудуплексной АПД приводит к значительному упро­ щению последней. 'В системах с ИОС оборудование обратного ка­ нала практически такое же, как и прямого, поэтому системы с ИОС по сложности оборудования часто превосходят системы с РОС.

Существует и применяется на практике большое количество систем с РОС, различающихся по тем или иным признакам. Мы ограничимся рассмотрением только некоторых из них. Наиболее простая система с РОС — это система с ожиданием. Алгоритм ра­

следующая кодовая комбинация, если же принимается сигнал «запрос», го переданная кодовая комбинация повторяется. Легко видеть, что минимальное время передачи одной кодовой комби­ нации в системе с ожиданием равно:

тде /коми — длительность кодовой комбинации; — время распро­ странения сигналов между передатчиком и приемником; toc — дли­ тельность сигнала обратной связи. Общее время передачи кодовой комбинации равно минимальному при отсутствии повторений и составляет 2Т, ЗТ и т. д. при дву-, трехкратной и т. д. передачах.

Среди систем с РОС системы с ожиданием обеспечивают наи­ меньшую при прочих равных условиях скорость передачи полезной информации. Однако при ^К омбЗ>2/р + ^0 с по скорости передачи по­ лезной информации системы с ожиданием ненамного уступают бо­ лее сложным системам с РОС, превосходя их по простоте обору­ дования. Отсюда следует, что системы с ожиданием обычно ис­ пользуются в тех случаях, когда длительность кодовой комбинации намного превышает сумму удвоенного времени распространения сигнала по прямому каналу и длительность сигнала обратной связи.

Более широкое применение получила другая разновидность си­ стемы с РОС — система с блокировкой. В этой системе передача очередной кодовой комбинации производится, не дожидаясь прие­ ма по обратному каналу сигнала обратной связи. Это позволяет существенно повысить скорость передачи полезной информации. Рассмотрим подробнее принцип работы такой системы примени­ тельно к дуплексному варианту ее построения, в которой в каче­ стве сигнала «запрос» используется кодовая комбинация приме­ ненного корректирующего кода. Такое построение дуплексной си­ стемы с блокировкой получило широкое распространение (рис. 11.8а). По сигналу запроса очередной комбинации (ЗОК) блок передаваемой информации поступает во входной накопитель, отку­ да переписывается в кодирующее устройство. С выхода кодирую­ щего устройства информация, закодированная кодом, способным обнаруживать ошибки, передается в дискретный канал связи. Од­ новременно с этим она запоминается в буферном накопителе.

На противоположной станции принимаемый блок информации поступает на вход декодирующего устройства, причем информа­ ционные разряды записываются в ячейках приемного накопителя. Если декодирующее устройство не обнаруживает ошибок в приня­ той комбинации, то информационные разряды, накопленные в при­ емном накопителе, поступают к потребителю информации. Если декодирующее устройство обнаружило ошибку, то вырабатывает­ ся сигнал «ошибка», который подается в устройство управления. Последнее, во-первых, стирает информацию, накопленную в при­ емном накопителе, и блокирует вход приемника, а во-вторых, воз­ действует на датчик комбинации «запрос», который по обратному каналу посылает на противоположную станцию запросную ком-

бинацию. При этом прекращаются выдача сигнала ЗОК, а следо­ вательно, и передача информации.

После передачи комбинации «запрос» информация, накоплен­ ная в буферном накопителе, через ключ Кл также передается в дискретный канал связи.

На противоположной станции комбинация «запрос» регистри­ руется дешифратором служебной комбинации, вырабатывающим специальный сигнал. Последний поступает на устройство управ­ ления, которое производит те же операции, что и при получении сигнала обнаруженной ошибки, т. е. повторяет передачу инфор­ мации, которая была принята противоположной станцией иска­ женной.

Временная диаграмма работы системы для случая искажения кодовой комбинации при передаче в направлении Л—кб приведена на рис. 11.86. Буква А будет принята на станции Б через время распространения сигнала Допустим, что при передаче буквы В обнаружена ошибка. Станция Б, обнаружив ошибку, прервет свою передачу и вместо очередного знака (цифра 6) пошлет в сто­ рону станции А комбинацию «запрос» (ЗК). Одновременно на вре­ мя £бл блокируется приемник станции Б. После передачи комби­ нации ЗК станция Б начинает передавать комбинации, записан­ ные во входном накопителе (1, 2, 3 и т. д.).

На станции А при получении комбинации ЗК останавливается передача и блокируется приемник на время Гбл- Затем в сторону станции Б посылается комбинация ЗК и начинается повторная передача с буферного накопителя. Емкость М буферного накопи­ теля, выраженная в числе знаков кодовой комбинации, должна

быть больше 2tv/tK0MQ, т. е. Л! = а+(2£р /^комб), г Д е а — дополнитель­ ная емкость, обеспечивающая устойчивую работу системы. Для

уменьшения времени переспроса величину а следует выбрать ми­ нимально возможной. Практикой установлено, что а = 2-+-3, поэтому

рые передавались со станции А вслед за ошибочно принятой бук­ вой В. Прием начинается с буквы В, передаваемой станцией А

сбуферного накопителя;

—на станции А не принимаются цифры 1, 2, 3, 4, 5, которые

Если комбинация «запрос», передаваемая станцией Б, иска­ зится, то приемник станции А воспримет ее как искаженную кодо­ вую комбинацию; на станцию Б при этом будет передана запрос­ ная комбинация и т. д. Процесс переспроса не изменится, и сбоя в работе не произойдет.

При одновременном искажении комбинаций в обоих направле­ ниях сигналы «запрос» посылаются и в том, и в другом направле­ ниях. В результате происходит блокировка приемников. Передат­ чики начинают передавать информацию, накопленную в буферных накопителях, после чего восстанавливается нормальная работа связи.

Рассмотрим случай, когда в комбинации «запрос» имеется не­ обнаруженная ошибка. На противоположной станции искаженная запросная комбинация воспринимается как разрешенная кодовая и продолжается передача информации. В то же время приемник станции, которая послала запросную комбинацию, заблокирован. Ясно, что при таком положении теряется М кодовых комбинаций.

Наряду с дуплексными системами РОС широко используются полудуплексные системы. В таких системах сигнал «запрос» не яв­ ляется кодовой комбинацией используемого в системе корректи­ рующего кода; признаком появления сигнала «запрос» является изменение полярности передаваемого по обратному каналу сигна­ ла. Обратный канал организуется обычно (см. гл. 8) с помощью частотного разделения используемого телефонного канала на два подканала: узкополосного обратного канала и прямого канала, ширина полосы пропускания которого лишь незначительно меньше ширины полосы пропускания канала тональной частоты. Необхо­ димость частотного разделения прямого и обратного каналов обус­ ловливается тем, что полудуплексные системы передачи дискрет­ ной информации рассчитываются обычно для работы по двухпро­ водному каналу, а не по четырехпроводному, как дуплексные си­ стемы. Работает такая система в общих чертах так же, как и описанная выше, но с той разницей, что при правильном приеме информации по обратному каналу передается сигнал одной поляр­ ности, а при обнаружении ошибки передаваемая полярность ме­ няется на обратную. Сигнал обратной связи фиксируется приемни­

канала. При появлении сигнала «запрос» передатчик прямого ка­ нала повторяет информацию, накопленную в буферном накопите­ ле. При этом часть повторяемой информации, как и раньше, не воспринимается приемником прямого канала противоположной станции, который блокируется, снимая блокировку в момент прие­ ма кодовой комбинации, ранее принятой ошибочно.

Здесь следует отметить, что в таких системах емкость буфер­ ного накопителя не определяется выражением (11.9), так как сиг­ налы обратной связи не передаются в цикле переспроса. Величина

емкости буферного накопителя, выражаемая в числе запоминаемых комбинаций, может быть найдена из выражения

где toc — время надежной фиксации сигнала обратной связи.

ВЫБОР МЕТОДОВ И СИСТЕМ ПОВЫШЕНИЯ ВЕРНОСТИ

При выборе метода повышения верности необходимо знать тре­ буемую верность передачи, модель ошибок в используемом кана­ ле связи, возможность организации обратного канала связи.

Если нет возможности организовать обратный канал, то вер­ ность может быть повышена или способом повторной (параллель­ ной) передачи, или применением корректирующего кода с исправ­ лением ошибок. Число повторных передач или же тип кода выби­ рается таким, чтобы иметь возможность исправить ошибки при наблюдаемом в канале связи потоке одиночных ошибок и пакетов ошибок. При этом выбранный метод должен быть наиболее эко­ номичным, т. е. обеспечивать наибольшую пропускную способность.

В общем виде вопрос о выборе наиболее экономичного метода передачи еще не решен. Поэтому рассмотрим наиболее характер­ ные частные случаи. Например, при одиночных независимых ошиб­ ках можно использовать (в системах без обратной связи) трое­ кратное повторение передачи или же код с исправлением одиноч­

где рош — вероятность искажения посылки.

Вероятность неправильного приема комбинации при использо­ вании кодов, исправляющих ошибку, определяют, исходя из соот­ ношения (10.20), показывающего вероятность наличия t ошибок в и-элементной кодовой комбинации. Если код исправляет все ошибки кратности t, то

повторная передача.

из которых четыре разряда представляют собой служебный признак блока ин­ формации и вырабатываются в устройстве повышения верности датчиком слу­ жебного признака.

Таким образом, от аппаратуры обработки данных информация должна по­ ступать блоками по 240 разрядов. Предусмотрена возможность ввода последо­ вательно-параллельным способом по 5, 6, 7 или 8 параллельным цепям.

Введенная информация поступает в кодирующее устройство (с добавлением четырех разрядов служебного признака) и далее через устройство преобразо­ вания (Сигналов — в стандартный канал тч. Одновременно информационная часть кодовой комбинации (к) запоминается в буферном накопителе, где она хранится до получения сигнала подтверждения или запроса по обратному каналу.

Принятая кодовая комбинация декодируется. При отсутствии ошибок в дат­ чике подтверждения вырабатывается комбинация подтверждения, которая по обратному каналу передается на передающую станцию. При наличии ошибки формируется комбинация запроса. Одновременно из кодовой комбинации выде­ ляется служебный признак (4 разряда), а оставшаяся часть информационной части (k — 4 разряда) поступает в приемный накопитель и далее в аппаратуру обработки информации.

Потеря верности передачи (вероятность ошибки), обеспечиваемая описанным устройством, — не хуже 10~6 при вероятности ошибки в приеме элементарных посылок 2- 10~4.

Цепи стыка УЗО с аппаратурой обработки информации были рассмотрены ранее (см. рис. 4.3 и 5.19).

В качестве аппаратуры обработки данных на передаче используется фото- считывающее устройство FS-1500 (фототрансмиттер), предназначенное для счи­ тывания информации с бумажной перфорированной ленты с 5, 6, 7 или 8 до­ рожками.

Аппаратура предназначена для работы с повышенной верностью передачи (вероятность ошибки — не хуже Ю - 6 ) по коммутируемым сетям низкоскорост­ ных каналов передачи дискретных сообщений (скорости — 50 и 100 бод]. При­ менена система с решающей обратной связью. Для передачи сигналов запроса используется тот же канал, что и для передачи основной информации.

в аппаратуре используется стартстопный принцип синхронизации, а информация передается пятиэлементными комбинациями с 7,'5-контактным делением. Все это позволяет работать по сети AT, на которой широко используется аппаратура тонального телеграфирования типа ЧВТ, позволяющая работать только старт-