2.4 Система с информационной обратной связью

Разли­чают следующие алгоритмы работы системы с информационной обратной связью: с ожиданием (ИОС-ОЖ), с непрерывной пе­редачей (ИОС-НП) и с адресным повторением (ИОС-АП). Эти алгоритмы аналогичны алгоритмам соответствующих систем с РОС, но решение о выдаче информации ПС или ее стирании и необходимости повторной передачи в системах с ИОС принима­ется передатчиком системы. Наиболее широко применяются системы с ИОС-ОЖ, которые рассматриваются ниже. Структурная схема системы с ИОС-ОЖ представлена на рис. 2.15, а ее алгоритм – на рис. 2.16.

На рис. 2.16 представлено: Al – запрос очередного кадра; А2 – запись очередного кадра (информационной части) в Н_пер; A3 – формирование комбина-ции передачи (СС плюс информационная часть); А4 – пе­редача по ПК; А5 – прием из ПК; А6 – дешифрирование СС; А7 – выдача предыдущего информационного кадра из Н_пр к ПС; A8 – запись очередного принятого информационного кадра в Н_пр; А9 – кодирование записанного в Н_пр кадра; А10 – формирование r-разрядной комбинации из прове­рочных разрядов; A11 – запре­щение выдачи кадра из Н_пер ПС; А12 – передача по обратному каналу: А13 – прием из обратного канала: А14 – срав­нение с УС; А15 – стирание предыдущего информационного кадра из Н_пер и формирование сигнала подтверждения; А16 – блоки­ровка ИС, формирование сиг­нала стирания и повторение передачи информационного кадра из Н_пер.

Рисунок 2.15 – Структурная схема системы ПД с ИОС-ОЖ (укороченная ИОС): УС – устройство сравнения; СС – служебный сигнал

Временная диаграмма работы системы ПД с ИОС-ОЖ приведена ниже на рис. 2.17.

Система работает следующим образом. По команде готовности УУ_пер ст. А ИС передает в прямой канал информационный кадр из k разрядов. Этот кадр одновременно запомина­ется в накопителе Н_пер (Al...A4).

На приеме принятый информационный кадр записывается в накопитель Н_пр и одновременно поступает в кодер для получения r провероч­ных разрядов (А6, А8, А9). Сформированная из r проверочных разрядов комбинация по сигналу УУ_пр передается по обратному каналу (А10). Принятая на ст. А по обратному каналу r-разрядная комби­нация поступает на один из входов устройства сравнивания (УС).

На второй вход УС из кодера передатчика поступает соответст­вующая r-разрядная комбинация как результат кодирования кадра, хранящегося в Н_пер. Таким образом, УС сравнивает поразрядно две r-разрядные комбинации, соответствующие одной и той же информационной k-разрядной последовательности. Если в результате сравнения окажется, что ошибка не обнаружена, то РУ_пер выдает соответствующий сигнал УУ_пер, которое, в свою оче­редь, дает команду шифратору служебного сигнала СС передать в сторону приемника сигнал подтверждения. После этого УУ_пер разрешает ИС выдать очередной информационный кадр для передачи в прямой канал и стирает предыдущий кадр в Н_пер.

Получив подтверждение с выхода дешифратора СС, УУ_пр вы­дает команду на выдачу ПС информационного кадра, хранящего­ся в Н_пр, и приступает к приему следующего информационного кадра, по­ступающего вслед за сигналом подтверждения (А7, А10, ..., А15).

Если же при сравнении в УС обнаружится ошибка, то РУ_пер даст соответствующий сигнал УУ_пер, которое выдаст команду шифратору СС на передачу в сторону приемника служебного сигнала стирания, вслед за которым из Н_пер будет повторяться передача предыдущего кадра (А16). Источнику сообщений поступает запрет на передачу очередного информационного кадра (см. пере­дачу информационного кадра 2 на рис. 2.17). Получив сигнал стирания, при­емник с помощью УУ_пр блокирует поступление информации к ПС и стирает хранящуюся в Н_пр информацию, записывая туда же информационный кадр, поступивший вторично вслед за сигналом стирания. Опять производится кодирование, формируется и передается r-разрядная комбинация по обратному каналу и т. д. И так будет продолжаться до тех пор, пока не поступит в приемник сигнал подтверждения.

При полной ИОС в приемнике и передатчике отсутствуют ко­деры и по обратному каналу на УС поступает вся информация, принятая приемником.

Рисунок 2.16 – Алгоритм системы ПД с укороченной ИОС-ОЖ

Очевидно, что при полной ИОС обратный канал должен иметь такую же пропускную способность, что и прямой. Из рис. 2.17 видно, что минимальное время ожидания

t_ож = t_р + t_ан + t_r + t_р + t_аr = t_r + 2t_р + t_ан + t_аr,

где t_r – длительность r-разрядной комбинации, передаваемой по обратному каналу; t_ar – время анализа r-разрядной комбинации.

Рисунок 2.17 – Временная диаграмма работы системы ПД с ИОС-ОЖ

При полной ИОС t_r = t_бл, тогда

t_ож = t_бл + t_ан + 2t_р + t_ан = t_бл + 2(t_р + t_ан).

Таким образом, эффективность использования канала передачи данных в системе с ИОС-ОЖ ухудшается при увеличении длины инфор­мационного кадра (t_бл или t_r) и протяженности (времени рас­пространения) линии связи (t_p).

Для увеличения эффективности использования канала передачи данных в систе­мах с ИОС возможно использование непрерывной передачи и ад­ресного переспроса. Однако широкого практического применения эти системы не имеют.

Текущая скорость передачи в системе с полной ИОС может быть рас­считана по формуле

,

а вероятность ошибочного приема комбинации – по формуле

,

где p_пk – вероятность правильного приема информационного кадра из k эле­ментов; р_з1k – вероятность приема информационного кадра из k элементов с ошибкой, при которой b = b, b – контрольные r-разрядные последователь­ности соответственно приемника и передатчика; р_з2k – вероятность приема информа-ционного кадра из k элементов с ошибкой, при которой b  b; р_пr – вероятность правильного приема комбинации из r элементов по каналу ОС; p_з1r – вероятность приема комбинации из r элементов с ошибкой, после которой на передатчике b = b; р_з2r – вероятность приема комбинации из r элементов с ошибкой, после которой на передатчике b = b.

Выдача ПС ошибочного кадра в системе с ИОС и ретранс­ляцией происходит только в тех случаях, когда при ошибке в прямом канале в обратном происходит трансформация ошибоч­ного кадра в правильный (зеркальная ошибка). Если ошибки, вносимые каналом, не коррелированы и возникают в прямом и обратном каналах независимо с вероятностью р, то вероятность одиночной ошибки составит р². В случае значительного группиро­вания ошибок верность передачи сообщений резко увеличивает­ся, так как вероятность возникновения в одной и той же комби­нации одинаковой многократной ошибки в прямом и обратном каналах значительно меньше, чем вероятность двукратного сбоя одиночного символа.

В этом отношении система с ИОС противоположна по своим свойствам системе с РОС, где вероятность необнаруженной ошиб­ки тем выше, чем больше их корреляция. Поэтому и в случае r = k с целью повышения верности передачи в системах с ИОС це­лесообразнее в качестве контрольной последовательности исполь­зовать не информационные комбинации (b'  а), а образовывать контрольные последовательности по правилам линейных систе­матических кодов.

Применение кода позволит обнаруживать ошибки с суммарной кратностью менее кодового расстояния, в то время как в случае (b' = а) не обнаруживаются однократные зер­кальные ошибки. Ретрансляционную ИОС целесообразно исполь­зовать в системах, имеющих вероятность ошибок в каналах ОС, значительно меньшую, чем в прямом канале.