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

Выше были рассмотрены помехоустойчивые коды, используемые в современных УЗО. Наряду с кодовыми методами, в современных системах ПДС применяются системные методы защиты от ошибок, реализуемые в алгоритмах работы УЗО . Защита сообщений от ошибок основывается на введении избыточности в передаваемые сигналы и сообщения.

Различают следующие способы введения избыточности:

информационная избыточность,
структурная избыточность,
параметрическая избыточность.

Введение информационной избыточности связано с введением избыточности в сигналы данных (форма и вид, скорость модуляции).

Структурная избыточность предполагает введение новых функциональных элементов в систему передачи данных, наличие которых позволяет обеспечить требования по достоверность и надёжности (параллельные каналы, накопительные устройства).

Параметрическая избыточность - это введение избыточности в параметры, характеризующие передачу данных. Кодовая избыточность - один из примеров параметрической избыточности.

Возможность повышения достоверности в системе ПДС базируется на следующих положениях:

Теорема К.Шеннона для дискретных каналов с шумами.

Если С - пропускная способность канала, R - скорость передачи информации источником ,то при R < C можно обеспечить любую сколь угодно малую вероятность ошибки на выходе канала. Эта вероятность имеет вид :

здесь:

А₀- нормирующий коэффициент,

β- функция, зависящая от вида модуляции и способа кодирования,

(C-R)- запас пропускной способности,

k -длина информационного блока Из формулы видно. что для уменьшения вероятностей ошибок необходимо:

совершенствование каналов связи,
применение оптимальных способов кодирования и модуляции.

При этом под способом кодирования подразумевается эффективное введение избыточности в передаваемое сообщение.

2. Информационный предел избыточности С.Самойленко.

С.Самойленко определил минимальное число избыточных элементов, необходимое для исправления ошибок в передаваемой кодовой комбинации длины n, которое может быть реализовано системным методом.

Пусть -А - область исправляемых ошибок системой защиты от ошибок,

-В - область неисправляемых системой ошибок.

Тогда минимальная избыточность определяется количеством информации. которой может быть описана совокупность событий, приводящих к появлению ошибок.

Здесь р_пр- вероятность правильного приема кодовой комбинации. Для большинства используемых каналов величина р_пр достаточно близка к единице, и потому вторым слагаемым в выражении для I_k можно пренебречь.

Для канала с независимыми ошибками минимальная избыточность равна: