- •Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им.Проф. М.А. Бонч-Бруевича в.М. Охорзин
- •Санкт-Петербург
- •Тема 1. Основные понятия и определения в области пдс
- •1.1.Дискретность
- •Соответствующие виды сигналов:
- •1.2.Модуляция
- •1.3.Кодирование
- •1.4.Упрощенная структурная схема аппаратуры пдс.
- •Модулятор – устройство, осуществляющее модуляцию. Демодулятор осуществляет обратное преобразование. Совокупность модулятора и демодулятора образует модем.
- •1.5. Основные параметры и характеристики системы пдс
- •Тема 2. Системные характеристики систем передачи дискретных сообщений 2.1 Понятие об эталонной модели взаимодействия открытых систем
- •2.2. Понятие о телеуслугах
- •2.3 Первичные коды в системах пдс
- •2.3.1. Телеграфные коды
- •2.3.2. Коды для передачи данных
- •Тема 3. Основные характеристики уровня дискретногоканаласистем пдс
- •3.1. Понятие об искажениях дискретных сигналов
- •3.1.1. Классификация искажений
- •3.1.2.Характеристические краевые искажения
- •3.1.3 Краевые искажения типа преобладаний
- •3.1.4.Случайные искажения
- •3.2.Понятие о методах регистрации дискретных сигналов
- •3.2.1.Метод стробирования
- •3.2.2. Интегральный метод
- •Интегрирование в промежутке, меньшем длительности элементарной посылки
- •3.3 Оценка эффективности методов регистрации
- •3.3.1.Распределение краевых искажений
- •3.3.2. Распределение дроблений
- •3.3.3. Расчет вероятности ошибки при краевых искажениях
- •3.3.4.Расчет вероятности ошибки при дроблениях
- •3.4.Модели дискретных каналов
- •3.4.1.Поток ошибок в дискретном канале
- •3.4.2.Методы выявления и исследования последовательностей ошибок
- •3.4.3 Основные закономерности распределения ошибок в реальных каналах связи
- •3.4.4 Математические модели дискретных каналов с группированием ошибок
- •А. Модель неоднородного канала.
- •Б. Двухпараметрическая модель дискретного канала
- •Тема 4. Устройство синхронизации по элементам (усп).
- •4.1.Назначение и классификация
- •Основные элементы устройства , реализующего фапч:
- •4.2. Необходимость поэлементной синхронизации . Расчет времени удержания синхронизма.
- •4.3.Схема фапч с дискретным управлением.
- •4.4.Основные характеристики системы фапч.
- •Тема 5. Линейные (n,k)-коды
- •5.1. Определение помехоустойчивых кодов и их общие характеристики
- •5.1.1. Принципы построения помехоустойчивых кодов
- •5.1.2. Основные характеристики помехоустойчивых кодов
- •5.1.3 Классификация помехоустойчивых кодов
- •5.1.4.Граничные соотношения между характеристиками помехоустойчивых кодов
- •5.1.5.Задачи
- •5.2. Групповые коды и способы их описания
- •5.2.1. Основные алгебраические системы, используемые в теории кодирования
- •5.2.2. Способы представления кодовых комбинаций
- •5.2.3. Определение группового кода
- •5.2.4. Матричное описание групповых кодов
- •5.2.5. Задачи
- •5.3. Другие свойства групповых кодов
- •5.3.1. Корректирующие свойства групповых кодов
- •5.3.2. Процедуры кодирования и декодирования для группового кода
- •5.3.3. Укорочение кода
- •5.3.4. Оценка эффективности групповых кодов
- •5.3.5. Смежно-групповые коды
- •5.3.6. Задачи
- •5.4. Примеры групповых кодов
- •5.4.1. Коды с единственной проверкой на четность
- •5.4.2. Коды Хэмминга
- •5.4.3. Итеративные коды.
- •5.4.4 Задачи
- •Тема 6. Двоичные циклические (n,k) - коды
- •6.1. Основные алгебраические системы, используемые в теории кодирования.
- •6.2. Определение циклического кода
- •6.3. Построение порождающей и проверочной матриц циклических кодов.
- •6.4. Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (бчх).
- •6.5. Выбор порождающего многочлена для кода бчх
- •6.6. Эффективность двоичных кодов бчх
- •6.6.1. Задачи
- •6.7. Кодирующие и декодирующие устройства циклических кодов
- •6.7.1 Процедура кодирования и декодирования для циклических кодов
- •6.7.2. Линейные переключательные схемы, используемые в кодирующих и декодирующих устройствах циклических кодов
- •6.7.3. Схемы кодирующих устройств циклических кодов
- •6.7.4. Декодирующие устройства циклических кодов
- •6.7.5. Задачи
- •Тема 7. Коды Рида- Соломона (рс)
- •7.1. Определение и основные свойства
- •Пример 7.1
- •Пример 7.2
- •7.1.1. Расширенные рс-коды
- •Пример 7.3
- •7.1.2. Укороченные рс-коды
- •7.1.3. Отображение рс-кодов над gf(2m) на двоичные коды
- •7.1.4. Способы кодирования и декодирования рс-кодов
- •1. Многочлен локаторов ошибок:
- •2.Синдромный многочлен
- •3. Многочлен значений ошибок
- •7.2. Быстрое декодирование кодов бчх
- •7.2.1. Ключевое уравнение
- •7.2.2. Решение ключевого уравнения
- •7.2.3. Примеры решения ключевого уравнения
- •7.3.Кодирование на основе решения ключевого уравнения
- •7.4.Задачи
- •Тема 8. Непрерывные коды
- •8.1. Сверточное кодирование
- •8.2. Представление сверточного кодера
- •8.2.1. Представление связи
- •8.2.1.1. Реакция кодера на импульсное возмущение
- •8.2.1.2. Полиномиальное представление
- •8.2.2. Представление состояния и диаграмма состояний
- •8.2.3. Древовидные диаграммы
- •8.2.4. Решетчатая диаграмма
- •8.3. Формулировка задачи сверточного декодирования
- •8.3.1. Алгоритм сверточного декодирования Витерби
- •8.3.2. Пример сверточного декодирования Витерби
- •8.4. Декодирование с мягким решением
- •8.4.1. Модель канала с абгш
- •2.1.2. Передача двоичных сигналов по каналам с абгш
- •2.1.3. Алгоритм Витерби с Евклидовой метрикой
- •8.5. Связь с блоковыми кодами
- •8.5.1. Терминированная конструкция (нулевой хвост)
- •8.5.2. Усеченная конструкция (direct truncation)
- •8.5.3. Кольцевая (циклическая или циклически замкнутая) (tail-biting) конструкция
- •8.5.4. Распределение весов
- •8.6. Модифицированный граф состояний
- •8.7. Решение задач
- •8.7.1. Задачи
- •8.7.2. Решение
- •8.3.2.1. Процедура сложения, сравнения и выбора
- •8.3.2.2. Вид процедуры сложения, сравнения и выбора на решетке
- •8.3.3. Память путей и синхронизация
- •8.4. Свойства сверточных кодов
- •8.4.1. Пространственные характеристики сверточных кодов
- •8.4.1.1. Возможности сверточного кода в коррекции ошибок
- •8.4.2. Систематические и несистематические сверточные коды
- •8.4.3. Распространение катастрофических ошибок в сверточных кодах
- •8.4.4. Границы рабочих характеристик сверточных кодов
- •8.4.5. Эффективность кодирования
- •8.4.6. Наиболее известные сверточные коды
- •8.5. Задачи
- •Тема 9. Некоторые специальные классы кодов. Составные коды
- •9.1. Коды для исправления пачек ошибок
- •9.2. Коды на основе последовательностей максимальной длины
- •9.3. Коды для асимметричных каналов
- •9.3.1. Коды с постоянным весом
- •9.3.2. Коды Бергера
- •9.4 Каскадные коды
- •9.4.1. Принципы построения каскадных кодов
- •9.4.2. Режимы использования каскадных кодов
- •9.4.3. Построение двоичных каскадных кодов на основе кодов Рида–Соломона и Боуза–Чоудхури–Хоквингема
- •Пример 9.2.
- •Пример 9.3.
- •9.5. Задачи
- •Тема 10. Цикловая синхронизация
- •10.1 Назначение и классификация способов цикловой синхронизации
- •10.2. Способ установки фазы приемного распределителя путем сдвига.
- •10.3. Способ мгновенной установки фазы
- •10.3.1. Маркерный способ цикловой синхронизации на основе синхронизирующих кодовых последовательностей
- •10.4 . Способ выделения сигнала фазового запуска по зачетному отрезку
- •Тема 11. Системные методы защиты от ошибок без обратной связи
- •11.1. Классификация и основные характеристики систем повышения достоверности
- •11.1.1. Теоретические основы системных методов защиты от ошибок
- •11.1.2. Классификация системных методов защиты от ошибок
- •11.1.3 .Основные параметры и характеристики систем повышения достоверности
- •11.2. Методы повышения достоверности в однонаправленных системах
- •11.2.1.Однонаправленные системы с многократным повторением сообщений
- •11.2.2.Однонаправленные системы с исправляющим ошибки кодом
- •11.2.3.Однонаправленные системы с исправлением стираний
- •11.3. Задачи
- •Тема 12. Системные методы защиты от ошибок с обратной связью
- •12.1. Системы повышения достоверности с решающей обратной связью с непрерывной последовательной передачей сообщений и блокировкой (рос-пПбл).Общие положения
- •12.2. Описание работы системы рос-пПбл
- •12.3. Режим переспроса
- •12.4. Расчет параметров системы рос-пПбл Относительная скорость передачи
- •Расчет вероятности ошибок на выходе системы
- •12.5. Рекомендации по выбору оптимального кода
- •Охарактеризуем поток ошибок, пропущенных в приемник сообщений средней вероятностью ошибки на бит, равной и показателем группирования ошибок.
- •12.6. Выбор порождающего многочлена
- •12.7. Задачи
- •Приложение 1. Коды бчх
- •Приложение 4
- •Список использованных источников
- •Предметный указатель
- •Тема 1. Основные понятия и определения в области пдс………………..……....2
- •Тема 2. Системные характеристики систем передачи дискретных сообще……...11
- •Тема 3. Основные характеристики уровня дискретного канала пдс…………………21
- •Тема 4. Устройство синхронизации по элементам (усп)…………………………...50
- •Тема 5. Линейные (n,k)-коды…….………………………………………………………..54
- •Тема 6. Двоичные циклические (n,k) – коды…………………………………… …….105
- •Тема 7. Коды Рида- Соломона (рс)…………………………………………..………..165
- •7.1.3. Отображение рс-кодов над gf(2m) на двоичные коды…………………….170
- •Тема 8. Непрерывные коды……………………………………………..………………..185
- •Тема 9. Некоторые специальные классы кодов. Составные коды………………..……210
- •9.4.1. Принципы построения каскадных кодов…………………………………………………215
- •9.4.2. Режимы использования каскадных кодов……………………………………………….218
- •9.4.3. Построение двоичных каскадных кодов на основе кодов Рида–Соломона и Боуза–Чоудхури–Хоквингема………………..……………………………………………….…219
- •Тема 11. Системные методы защиты от ошибок без обратной связи………………..……234
- •Тема 12. Системные методы защиты от ошибок с обратной связью…..…………….244
12.4. Расчет параметров системы рос-пПбл Относительная скорость передачи
Обозначим N – число кодовых комбинаций, переданных по каналу связи за некоторое время t; Nпр – число комбинаций, поступивших на выход системы к приемнику сообщений за то же время; h – емкость накопителя-повторителя системы, равная числу повторно передаваемых по запросу комбинаций; – общее число переспросов за время передачи N комбинаций. Будем искать выражение для относительной скорости в виде
,
где – скорость передачи кода, а– коэффициент, учитывающий снижение скорости передачи за счет переспросов.
При введенных обозначениях относительная скорость передачи в случае односторонней передачи подсчитывается как
.
Выражение , равное общему числу повторяемых по запросам комбинаций (h из накопителя-повторителя и комбинация «запрос»), определяет отличие между N и Nпр. Выражение можно трактовать как вероятность запроса –Рзапр, т.е.
,
где – снижение скорости передачи за счет переспросов. Здесьk и n параметры используемого для передачи помехоустойчивого (n, k) – кода. Для случая двухсторонней передачи скорость будет уменьшаться на величину 2 – r, так как переспросы возможны в обоих направлениях, а r учитывает снижения скорости за счет переспросов в одном направлении. Окончательно получаем
.
Вероятность запроса может быть подсчитана по приблизительной формуле:
.
Расчет вероятности ошибок на выходе системы
N и Nпр по-прежнему обозначают число кодовых комбинаций, переданных по каналу связи за некоторое время t, и число комбинаций, поступавших на выход системы (к приемнику сообщений) за то же время;
В – общее число кодовых комбинаций с необнаруженными ошибками среди N комбинаций; Bпр – число комбинаций с необнаруженными ошибками среди Nпр комбинаций; Bбл – число комбинаций с необнаруженными ошибками, поступившие к приемнику УЗО в момент блокировки системы, Bбл = В – Впр; h и v, как и ранее, – емкость накопителя-повторителя системы, равная числу повторяемых при переспросе комбинаций и число переспросов за время передачи N кодовых комбинаций; переспросе комбинаций и число переспросов за время передачи N кодовых комбинаций;
Pош(С) – вероятность поступления комбинации с необнаруженной ошибкой с выхода системы в приемник сообщений;
Pош(К) – вероятность необнаружения ошибок используемым помехоустойчивым кодом; т.е. вероятность необнаруживаемых ошибок в канале связи;
Pош(бл) – вероятность поступления комбинации c необнаруженными ошибками в момент блокировки приемника УЗО. При достаточно большом времени работы можно принять:
Установим связь между и
.
Заменяя величину наи учитывая что, где– коэффициент снижения скорости за счет переспросов, получим:
,
где величина отражает отличиеот.
Приняв и проведя преобразования, получим
.
Условие, при котором блокировки приводят к уменьшению числа необнаруживаемых ошибок на выходе системы, сводится к следующему:
или
, или
, или
.
Таким образом, система РОС-ППбл может обеспечивать дополнительное повышение достоверности за счет блокировки только в том случае, когда моменты блокировки совпадают с моментами появления комбинации с необнаруженными ошибками более частыми, чем в среднем по последовательности ошибок.
По экспериментальным данным для реальных каналов при h=5 величина в большинстве случаев равна 0,1...0,5. Окончательно имеем:
, где n и k – параметры используемого для передачи помехоустойчивого (n, k) – кода, а d – его минимальное кодовое расстояние.
Расчет времени доведения сообщений
Под временем доведения сообщения будем понимать время от начала вывода сообщения из передатчика УЗО в дискретный канал до времени начала вывода сообщения из приемника УЗО в приемник сообщения. Так как l – элементные сообщения источника передаются по каналу в составе кодовых комбинаций (n, k) – кода, время доведения сообщений совпадает с временем, прошедшим от момента начала ввода кодовой комбинации в дискретный канал с выхода кодера передающей станции до момента окончания анализа об отсутствии ошибок в принятой комбинации декодером принимающей
станции. В соответствии с логикой работы УЗО РОС-ППбл все принимаемые кодовые комбинации можно разделить на две группы:
комбинации, принятые в нормальном режиме работы;
комбинации, принятые в режиме переспроса.
Вероятность этих режимов соответственно равна 1 – Pзапр и Pзапр. Для комбинаций первой группы, а для комбинации второй группы.
Результирующее выражение для равно:,
где – среднее число повторений кодовых комбинаций.
Расчет емкости накопителя-повторителя
Для расчета емкости накопителя-повторителя по временной диаграмме рис.4 определим значения времени повторения: .
это то время, в течение которого в канале связи передается повторяемая по запросу информация из накопителя-повторителя. Из рис.12.4 видно, что это время включает два цикла :
1- й цикл-прием комбинаций с обнаруженной ошибкой (ось «прием ст. Б»),
2- й цикл-прием комбинации «запрос» (ось «прием ст. А»), а также интервал (ось «передачи ст. А»). Таким образом:
.
В синхронной системе временной интервал может иметь следующее значение:
.
Примем , значит,
, откуда находим .