книги из ГПНТБ / Теория и техника передачи данных и телеграфия учебник

ционной последовательности, связанные с повышением достовер­ ности при передачи информации по каналам связи с помехами. Управление работой основных блоков передатчика АПД обеспе­ чивается устройством управления. Устройство фазирования по циклу необходимо для формирования и передачи сигналов цик­ лового фазирования. Двоичная последовательность с выхода пе­ редатчика АПД поступает на вход дискретного канала связи.

Выход дискретного канала связи соединен со входом дискрет­ ной части приемника АПД, которая содержит приемник устрой­ ства повышения достоверности, устройство управления с блоком циклового фазирования и блок согласования выхода АПД с при­ емником информации. Приемник устройства повышения досто­ верности обеспечивает выполнение преобразований принимаемой с выхода дискретного канала двоичной последовательности, не­ обходимых для повышения достоверности. Иногда при этом ис­ пользуются сигналы с выхода детектора качества. В блоке со­ гласования информация преобразуется к виду, наиболее удоб­ ному для выдачи в приемник информации. Наиболее часто при этом производится преобразование последовательного кода в па­ раллельный и дополнение до четности числа единиц в комбина­ циях первичного кода. Кроме этого, блок согласования обеспе­ чивает обмен служебными сигналами с приемником информа-

,! ции. Блок управления управляет работой основных блоков при­ емника. При помощи устройства фазирования по циклу выде­ ляется сигнал, необходимый для синфазного запуска приемного распределителя, и осуществляется контроль наличия фазы по циклу.

В современных СПД для повышения достоверности часто ис­ пользуется канал обратной связи. В этих случаях приемник А П Д содержит передатчик сигналов обратной связи, а передатчик АПД — приемник сигналов обратной связи. Передатчик и прием­ ник сигналов обратной связи соединены каналом обратной связи, который может быть как дискретным, так и непрерывным.

Системы передачи данных являются элементами более слож­

ника АПД вместо кодовых комбинаций могут выдаваться сиг­ налы стирания комбинаций, свидетельствующие о том, что комбинации корректирующего кода приняты с обнаруженными

Они возникают в результате воздействия помех на служебные сигналы, например на сигналы обратной связи в системах

собратной связью.

Скорость передачи информации. Абсолютная скорость пере­

дачи Ra6c есть среднее значение отношения числа двоичных элементов Н(t), поступивших с выхода системы на вход при­

емника информации за время t, к времени t, т. е.

Яй6е = М[НЦЩ дв. эл'с.

Иным образом абсолютную скорость передачи можно опре­ делить как среднее количество информационных двоичных эле­ ментов, переданных по каналу в единицу времени.

Величина R всегда меньше единицы и характеризует эф­ фективность использования дискретного канала связи.

Можно также определить относительную скорость передачи как среднее значение отношения числа информационных элемен­ тов Нивф, переданных за некоторое время, к общему числу эле­ ментов Яс,ощ, переданных за это же время по каналу (или к числу элементов, которое можно передать за это время по ка­

Время задержки сообщений. Время от момента поступления сообщения из L двоичных элементов на вход системы до момен­ та его выдачи в приемник информации назовем временем за­ держки сообщений ta(L). Если это время является случайной ве­ личиной (например, в системах с обратной связью), то для его оценки используют функцию распределения, т. е. вероятность задержки сообщения из L элементов на время, меньшее т3 :

дежности АПД и каналообразующей аппаратуры и т. д. Однако основное влияние на их значение оказывают первые три фактора. Поэтому з дальнейшем для упрощения формул ограничимся лишь учетом указанных факторов.

10.1.3. Общая классификация систем передачи данных

В настоящее время находят применение разнообразные си­ стемы передачи данных. Рассмотрим общую классификацию систем по наиболее характерным признакам. Схема классифика­ ции изображена на рис. 10.2. Слева на схеме указаны признаки, по которым производится классификация.

Рис. 10.2.

По наличию обратной связи СПД делятся на однонаправлен­ ные системы и системы с обратной связью. В однонаправленных системах для передачи информации используют каналы связи одного направления. В системах с обратной связью для пере­ дачи информации необходимы каналы связи двух направлений.

По виду решающего устройства системы передачи данных делятся на системы с кодовыми решающими устройствами, с де­ текторами качества и с комбинированными решающими устрой­ ствами. Решающим называют устройство, в котором по посту­ пающим из канала связи сигналам, соответствующим кодовым комбинациям, принимается решение или на выдачу комбинаций в приемник информации, или на их стирание.

Кодовые решающие устройства применяются при использо­ вании корректирующих избыточных кодов, благодаря которым двоичная последовательность после кодирования имеет опреде­ ленные структурные свойства, используемые решающими устрой­ ствами. В качестве кодовых решающих устройств находят при­ менение устройства обнаружения ошибок или устройства исправ­ ления и, обнаружения ошибок корректирующих кодов. Кодовые решающие устройства подключаются к выходу дискретного ка­ нала.

Детекторы качества подключаются к выходам непрерывного канала или демодулятора и при принятии решения используют результаты анализа сигнала, соответствующего комбинации. Сигнал может анализироваться по уровню, форме огибающей, дроблениям и т. д.

Комбинированное решающее устройство содержит в своем составе кодовое решающее устройство и детектор качества. Ре­ шение в комбинированных решающих устройствах принимается в результате анализа как структуры двоичной последовательно­ сти, так и соответствующего сигнала.

Для оценки решающих устройств используют следующие ве­

кой, не обнаруженной решающим устройством. Так как собы­

выходной алфавит полностью совпадает с входным, и на систе­ мы, в которых к комбинациям входного алфавита добавляется сигнал стирания комбинации. Иногда этот сигнал называют ком­ бинацией отметки ошибок. Следует заметить, что в большинстве случаев для получателя информации прием сигнала стирания вместо некоторой комбинации является менее «вредным» собы­ тием, чем прием другой разрешенной комбинации, происходящий вследствие воздействия помех.

По реализации С П Д делятся на системы с аппаратурной реа­ лизацией, системы с программной реализацией и комбинирован­ ные системы. Системы с аппаратурной реализацией применяются в виде аппаратуры передачи данных. При программной реализа­ ции систем с целью помехозащищенной передачи информации создаются специальные программы, обеспечивающие реализа­ цию тех или иных методов повышения достоверности при исполь­ зовании специализированных или универсальных ЭВМ . В ком­ бинированных системах часть функций по повышению достовер­ ности возлагается на АПД, а часть функций реализуется при помощи Э В М .

§ 10.2. Однонаправленные системы передачи данных

системы, в которых для передачи информации в каком-либо на­ правлении используется канал (каналы) связи только данного направления. Это является несомненным достоинством ОНС. Другое достоинство данных систем —• постоянное и сравнительно малое время задержки.

В однонаправленных системах передатчик не получает ин­ формации об изменениях состояния канала связи и поэтому ра­ ботает в одном, заранее заданном режиме. При определении избыточности, необходимой для обеспечения заданной достовер­ ности, исходят из характеристик некоторого среднего состояния. Это приводит к тому, что избыточность оказывается излишней в моменты хорошего состояния канала и недостаточной в мо­ менты существенного ухудшения его состояния. Поэтому с по­ мощью ОНС оказывается затруднительным выполнить заданные требования по достоверности, а эффективность использования каналов в этих системах при применении методов повышения достоверности, как правило, низка. Поэтому однонаправленные системы для целей повышения достоверности используют лишь в тех случаях, когда отсутствует канал обратной связи или когда

Однонаправленные системы, в которых для повышения досто­ верности используется избыточность, делятся на следующие классы:

— системы с корректирующим кодом (ОНС - К);

— скстемы с повторением ( О Н С - П ) ;

— системы с декорреляцией и исправлением ошибок (ОНС - ДИ) .

Если в однонаправленных системах информация передается простым неизбыточным кодом, то достоверность передачи ин­ формации полностью определяется свойствами дискретного канала.

При построении ОНС передатчик и приемник системы могут соединяться как одиночным дискретным каналом, так и несколь­

На рис. 10.3 показана структурная схема системы ОНС-К. Поступающая от датчика информации Ai-элементная комбинация подается в кодирующее устройство, выполняющее в ОНС-К функцию передатчика устройства повышения достоверности

(см. рис. 10.1). Комбинация подается в общем случае через блок согласования.

На вход блока согласования информация может поступать поэлементно, а также в виде комбинаций первичного /-элемент­ ного кода или ^-элементных комбинаций, содержащих несколько /-элементных комбинаций. С выхода блока согласования инфор­ мация чаще поступает в виде ^-элементных комбинаций. На рис. 10.3 и на других схемах для упрощения схем этот блок че показан. С выхода кодирующего устройства корректирующего

ройство, в качестве которого мопут применяться устройства ис­ правления или обнаружения ошибок. В этих устройствах в зави­ симости от используемого режима декодирования корректирую­ щего кода может производиться исправление ошибок, исправле­ ние и одновременное обнаружение ошибок или только обнару­ жение ошибок. С информационного выхода декодирующего уст­ ройства ^-элементная комбинация выдается в приемник инфор­ мации. При обнаружении ошибки с другого выхода устройства вместо комбинации выдается сигнал стирания.

Вероятности ошибочного приема комбинации d^Vi при ис­ пользовании корректирующего (/г, /г)-кода рассчитываются по формулам, полученным для оценки корректирующих кодов в главе 6. Вероятность стирания комбинации определяется следующим| образом:

устройстве, состоящем из трех схем И и схемы ИЛИ, по трем принятым элементам получают по критерию большинства пере­ данный элемент. Работа этого устройства, называемого мажори­ тарным, поясняется табл. 10.1.

С выхода схемы ИЛИ комбинации выдаются в приемник ин­ формации. При этом элементы принимаются правильно при на­ личии не более одной ошибки среди трех повторенных элементов.

В общем случае прием происходит правильно, если из v по­

взято равным числу элементов в комбинации используемого в системе первичного кода /. Однако для того, чтобы ошибки, воз­ действующие на повторяемые элементы, имели меньшую зави­ симость (т. е. для декорреляции ошибок), целесообразно брать k достаточно большим (несколько десятков и даже сотен элемен­ тов). При декорреляции ошибок для расчета вероятности оши­ бочного приема элемента, повторяемого v раз, для принятия решения по критерию большинства можно попользовать формулу биномиального распределения

формации, принимаются ошибочно, если (v-Hl)/2 и более эле­

независимых ошибок вероятность правильного приема /-эле­ ментной комбинации Q (/) = (1 — Роа)1.' Для каналов с группи­ рованием ошибок вероятность правильного приема комбинации всегда будет больше величины (1 — Р о ш ) ' . Следовательно, для любого распределения ошибок

Скорость передачи для систем ОНС-П R = 1,'v. Время за­ держки при передаче сообщения из тс ^-элементных комби­ наций

Известны также системы ОНС-П, в которых обработка при­ нятой информации по критерию большинства производится не по элементам, а по комбинациям (знакам). Например, при трех­ кратной передаче и при приеме комбинаций А, А и Б прини­ мается решение о том, что была передана комбинация А. Обра­ ботка по комбинациям менее эффективна, чем обработка по эле­ ментам, и поэтому не находит применения.

кодовых комбинаций. На приеме с помощью устройства обнару­ жения ошибок производится выбор из v принимаемых комбина­ ций одной разрешенной комбинации. В приемник информации выдаются k информационных элементов этой выбранной комби­ нации.

из v передаваемых. Состояние 1 на этом графе есть исходное со­ стояние системы, соответствующее началу передачи первой ком­

с ошибкой, не обнаруживаемой используемым (я, k) -кодом. Так как в обоих случаях принятые комбинации будут разрешенными, - то они выдаются в приемник информации. На графе это отобра-