1.3 Классификация адаптивных систем передачи данных с обратной связью

Системы связи с обратной связью можно классифицировать по типу обратной связи, способу кодирования, методу проверки принимаемых сигналов, величине коэффициента повторения, емко­сти памяти решающего устройства и способу повторения рабочих сигналов. В зависимости от того, где принимается решение – на пере­дающей или на приемной стороне, – различают адаптивные системы ПД с информационной(ИОС),решающей(РОС) икомбинированной(КОС)обратной связью.

В системах с ИОС решение производится на передающем конце, для чего по обратному каналу посылается квитанция сигнала , принятого в прямом канале. Решающее устройство сравнивает по­лученную квитанцию с фактически переданным сигналом; при их совпаденииспециальной командой подтверждается правильность приема и затем передается очередной рабочий сиг­нал; при несовпадениипосылается команда, отрицающая правильность приема, и сигналповторяется. Системы с ИОС позволяют получить высокое качество связи при малой избыточ­ности передачи (малом значении), если уровень помех в об­ратном канале низкий. В противном случае искажение квитанции даже при безошибочном приеме рабочих сигналов будет вызывать дублирование сообщений. Кроме того, в обратном канале возможны искажения типа “cдвига” (зеркальные ошибки), когда искажения квитанции соответствуют неискаженным рабочим сигналам, что вызывает ошибочную команду подтверждения. Пусть, например, посла­на кодограмма 10101, которая исказилась и принята в виде 11101, квитанция 11101 под действием помех трансформи­ровалась в 10101, т. е. соответствует. Эти особенности системы ПД с ИОС снижают их технические показатели по сравнению с другими системами с обратным каналом.

В системах ПД с РОС решение производится на приемной стороне и по обратному каналу посылается не квитанция, а команда запро­са на повторение (принятый сигнал признан недостоверным) или на передачу следующей кодограммы (принятый сигнал признан достоверным). Такие системы характеризуются значительно мень­шей загрузкой обратного канала, по которому необходимо посы­лать только два сигнала – “переспрос” и “подтверждение”. Это облегча­ет их помехоустойчивое кодирование и позволяет осуществлять режим работы систем с РОС по имеющимся дуплексным каналам при сравнительно небольшом усложнении оборудования.

В системах ПД с КОС в зависимости от степени искажения сигна­лов решение может приниматься на обеих сторонах; при этом приемное РУ отвергает наименее достоверные сигналы и требует их повторения, а на остальные сигналы посылает квитанцию, и решение о их достоверности выносится приемным РУ. Такие системы исследованы значительно меньше, чем системы ПД с РОС, хотя в ряде случаев они представляют интерес.

Системы ПД с РОС обладают более высокими техническими показателями, чем системы с ИОС, и получили более широкое распространение. Обратный канал в системах с РОС может использоваться двояко:

– только для передачи командных сигналов; в этом случае, несмотря на наличие двух каналов, система с РОС является симплексной;

– для передачи командных и рабочих сигналов; в этом случае система ПД с РОС обеспечивает дуплексную связь между корреспондентами. Дуплексные системы с РОС экономически более выгодны, чем симплексные, и в наземных системах связи и управления получи­ли преимущественное распространение. Если в системах связи одностороннего действия с помехоустойчивыми кодами борьба с искажениями осуществляется за счет постоянной избыточности этих кодов, то в системах с РОС избыточность переменная и зависит от характера помех. Это досто­инство систем с РОС, так как позволяет применять обнаруживающие коды, что повышает среднюю скорость передачи информации. Кроме того, системы ПД с РОС более эффективны при группировании ошибок в дискретном канале.

В адаптивных системах ПД с обратной связью (ОС) переспросу и повторению могут подвергаться отдельные кодовые символы, кодограммы и, наконец, группы кодо­грамм. В соответствии с этим различают системы с посимвольной, позначной и групповой проверкой. Посимвольная проверка целесообразна лишь в каналах очень высокого качества и малой протяженности, поэто­му такие системы представляют меньший интерес, чем остальные. Наиболее широкое распространение получили системы с позначной проверкой, допускающие использование обнаруживающих и корректирующих кодов. Групповая проверка может применяться в каналах низкого качества; система при этом усложняется, но средняя ско­рость передачи информации может быть сделана более высокой, чем в предыдущих случаях.

Адаптивные системы ПД с ОС различаются величиной коэффициента повторения . Применение обратной связи оправдано лишь тогда, когда среднее значениеили какой-либо параметр системы, связанный с, например среднее время или средняя энергия, затрачивае­мые на передачу элемента сообщения (элементарного символа, ко­дограммы или группы кодограмм), меньше, чем значениедляMПC при одинаковом качестве связи. Так как – случайная величина, то могут быть отдельные значения, что снижает среднее значение(скорости передачи информации). Поэтому часто задаются конечным значением, при этомукрупненный сигнал , где. Та­кие адаптивные системы ПД с ОС будем называтьусеченными, в отличие от неусеченных адаптивных систем ПД с ОС, у которых значение ко­эффициента неограничено.

Если решение производится с учетом всех символов укруп­ненного сигнала , то система связи обладаетполной памятью порядка . При использовании каждый раз для решения не более последних символов, т. е. при , говорят о конечной памяти порядка для системы ПД. Если же учитывается информация только о последнем символе , а предыдущих символов отбрасываются, то адаптивная система ПД является системой без памяти. Такие системы наиболее просты, так как не содержат накопителя сигналов. Однако системы с памятью при заданном значении способны обеспечить большую верность передачи информации или достичь заданного качества связи при меньшем числе повторений при заданных вероятности ошибки в ДК и вероятности необнаруженной ошибки в ДКУ.

По способу дублирования искаженных кодограмм адаптивные системы ПД с ОС подразделяются на системы с адресным и безадресным повторением. В первом случае повторяются только те элементы сообщения, где была обнару­жена ошибка. Для этого система должна иметь накопитель боль­шой емкости, допускающий произвольную выборку информации. Это усложняет систему, вследствие чего такой метод не получил рас­пространения. При безадресном повторении появление ошибки требует дублирования элементов – от искаженного до последнего элемента сообщения, посылаемого по прямому каналу в момент прихода командного сигнала по обратному каналу. Такой режим работы иногда называютвременным запросом, так как местоположение искаженного элемента сообщения определяется на передающей стороне по моменту приема командного сигнала. Эти системы сравнительно просты и получили преимущественное распространение.

В адаптивных системах ПД с ОС могут использоваться различные помехоустойчивые коды. Для систем с ИОС возможна работа как простым, так и избыточным кодами, а для систем с РОС применяются корректирующие коды, обнаруживающие и (или) исправляющие ошибки. В первом случае сигнал запроса посылается всякий раз при искажении принятой кодограммы, во втором – только тогда, когда избыточность кода оказалась недостаточной для исправления обнаруженной ошибки. При этом необходимо учитывать свойства обоих каналов, и в первую очередь тракта обратной связи; идеализация их характеристик может привести к ошибочным рекомендациям.

Рассмотрим классификацию адаптивных систем ПД с обратной связью более подробно на простых примерах.

В системах с РОС (рис. 1.9, а) приемник, приняв кодовую ком­бинацию и проанализировав ее на наличие ошибок, принимает окончательное решение о выдаче комбинации потребителю ин­формации или о ее стирании и посылке по обратному каналу сиг­нала о повторной передаче этой кодовой комбинации (переспрос). Поэтому системы с РОС часто называют системами с переспросом, или системами с автоматическим запросом ошибок (АЗО). В случае принятия кодовой комбинации без ошибок приемник формирует и направляет в канал ОС сигнал подтверждения, по­лучив который передатчик ПК_пер передает следующую кодовую комбинацию. В ряде случаев формируется логический сигнал о правильности принятого сигнала, который в обратный канал не посылается. Тогда передатчик, не получая в течение определенного времени сигнала запроса на повторение, передает следующую кодовую комбинацию.

Таким образом, в системах с РОС активная роль принадлежит приемнику, а по обратному каналу передаются вы­рабатываемые им сигналы решения (отсюда и название – решаю­щая ОС). Передача с РОС аналогична телефонному разговору в усло­виях плохой слышимости, когда один из собеседников, плохо рас­слышав какое-либо слово или фразу, просит другого повторить их еще раз, а при хорошей слышимости или подтверждает факт получения информации, или, во всяком случае, не просит повто­рения.