- •Федеральное агентство связи
- •«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
- •Системы и сети передачи дискретных сообщений
- •1. Принципы построения и основные характеристики систем передачи дискретных сообщений
- •1.1. Основные понятия: информация, сообщение, сигнал
- •1.2. Первичное кодирование дискретных сообщений
- •1.3. Основные преобразования в системе пдс
- •1.4. Структурная схема системы пдс
- •1.5. Стыки в системах пдс
- •1.6. Способы передачи и обработки сигналов в системах пдс
- •1.7. Внешние и внутренние параметры систем пдс
- •2. Характеристики каналов систем передачи дискретных сообщений
- •2.1. Непрерывные каналы связи
- •2.2. Дискретный канал непрерывного времени и искажения единичных
- •2.2.1. Аналитическое описание краевых искажений
- •2.2.2. Аналитическое описание дроблений
- •2.3. Методы регистрации единичных элементов.
- •2.3.1. Регистрация методом стробирования
- •2.3.2. Интегральный метод регистрации
- •2.3.3. Комбинированный метод регистрации
- •2.3.4. Регистрация со стиранием
- •2.4. Классификация и основные характеристики дискретных каналов
- •2.4.1. Пропускная способность дискретного канала
- •2.5.Основные аналитические модели дискретных каналов
- •2.5.1 Модель канала с независимыми ошибками
- •2.5.2. Модель неоднородного канала
- •2.5.3. Двухпараметрическая модель(модель вкас, модель Пуртова)
- •3.Методы сопряжения источников дискретных сообщений с дискретными каналами
- •3.1 Основы эффективного кодирования
- •3.2. Метод Шеннона-Фано
- •3.3. Метод Хаффмена
- •3.4.Особенности сопряжения источников дискретных сообщений с асинхронными и синхронными дискретными каналами
- •3.4.1. Сопряжение синхронного оу с синхронным дк
- •3.4.2. Сопряжение стартстопных оу с синхронным дк (метод наложения)
- •3.4.3. Сопряжение стартстопных оу с синхронными дк (метод скользящего индекса)
- •1 Зоне – 00
- •2 Зоне – 01
- •3 Зоне – 10
- •4 Зоне – 11
- •4.Принципы построения и техническая реализация корректирующих кодов
- •4.1 Основные характеристики спдс
- •4.2. Классификация методов повышения верности
- •4.3 Системы пдс без ос с многократным повторением
- •4.4. Системы пдс без ос с корректирующими кодами
- •Для биномиальной модели дискретного канала
- •4.3.1. Декорреляция ошибок в системах пдс
- •4.4. Принципы помехоустойчивого кодирования
- •4.5. Основные характеристики помехоустойчивых кодов
- •4.6. Классификация помехоустойчивых кодов
- •4.7. Коды Хемминга
- •4.8. Матричное представление кодов с поэлементным формированием проверочных разрядов
- •4.10 Техническая реализация кодов Хэмминга
- •1 Dc 1
- •1 2 3 4 5 6 7 8 9
- •4.11. Циклические коды
- •4.12. Выбор образующего полинома
- •4.13. Определение места ошибки в кк циклического кода
- •4.14 Матричное представление кодов с формированием проверочных элементов в целом
- •4.15 Техническая реализация циклических кодов
- •4.16. Итеративные коды
- •5. Адаптация в системах передачи дискретных сообщений
- •5.1. Принципы адаптации. Классификация систем пдс с ос
- •5.2 Основные параметры систем с ос.
- •5.3 Система пдс с рос – ож. Алгоритм работы.
- •5.4. Структурная схема системы пдс с рос – ож.
- •5.5 Основные параметры системы рос-ож
- •5.6. Система пдс с рос-пп (нп)
- •5.7. Алгоритмы работы систем пдс с рос-пПбл
- •5.8. Структурная схема системы рос-пПбл
- •5.9. Параметры системы рос-пПбл
- •5.10. Системы пдс с рос и накоплением правильно принятых комбинаций
- •5.11. Система пдс с рос и адресным переспросом ( рос – ап)
- •5.12. Сравнение методов повышения верности в системах пдс
- •6. Методы и устройства синхронизации и фазирования
- •6.1. Задачи синхронизации и фазирования в системах пдс
- •6.2. Классификация методов реализации утс
- •6.3. Резонансные утс
- •6.4. Замкнутые утс с непосредственным воздействием на задающий генератор (зг)
- •6.5. Замкнутые утс без непосредственного воздействия на зг
- •6.6. Влияние погрешности тактовой синхронизации на достоверность приема
- •6.8. Системы фазирования по циклам. Предъявляемые требования
- •6.9. Классификация уцф.
4.3.1. Декорреляция ошибок в системах пдс
Рассмотрим влияние предположения о независимости ошибок в канале связи.
Изобразим качественную зависимость вероятности появления ошибки кратности m от этой величины.
Рис. 4.4
Отсюда видно, что при независимых ошибках вероятность появления ошибок высокой кратности быстро падает. В реальных же каналах этого явления не происходит, т.е. возникают ошибки высокой кратности – пакеты ошибок.
Для борьбы с этим явлением применяют различные методы рассредоточения е. э. с последующим их группированием на приёмной стороне. Рассмотрим один из методов декорреляции, обладающий максимальной наследностью.
Перед передачей в канал элементы кодовой комбинации записываются в табличном виде:
В данном случае i+1 – число столбцов;
j – число строк. Как правило j=1.
Передача в канал производится по строкам:
и т.д.
На приёме производится обратное преобразование и декодирование производится по столбцам.
В результате пакет ошибок, поражающий кодовую комбинацию, оказывается распределённым, т.е. ошибки разнесены не менее, чем на j единичных элементов.
Существенным недостатком данного способа выступает необходимость ЗУ достаточно большой ёмкости как на передаче, так и на приёме.
Другим методом декорреляции ошибок является использование псевдослучайных последовательностей, т.е. скремблирования. На передаче псевдослучайная комбинация накидывается на передаваемую комбинацию, на приёме происходит обратное преобразование с использованием той же псевдослучайной последовательности. В результате происходят те же процессы, что мы рассматривали в предыдущем методе.
Основным преимуществом данного метода выступает возможность последовательного выполнения процесса декорреляции.
Существуют и другие методы декорреляции ошибок. Применение рассмотренных методов позволяет более эффективно использовать исправляющую способность кодов и, в конечном счёте, повысить эффективность работы систем ПДС без ОС.
4.4. Принципы помехоустойчивого кодирования
Основы теории кодирования были заложены К. Шенноном, соответствующая теорема рассмотрена в 3.1. Однако теорема справедлива лишь для каналов без шума. Рассмотрим основные принципы, положенные в основу помехоустойчивого кодирования.
В первичных (простых, примитивных) кодах используются все N кодовых комбинаций (КК), которые можно получить при построении кода длиной n. Например, если необходимо передать 32 буквы алфавита двоичным кодом (т.е. кодом с основанием m=2), то необходимая длина КК (число разрядов) определяется как:
Любая из 5-ти элементных КК представляет собой какой-то знак алфавита. Если в процессе передачи такой КК произойдет одна ошибка, то принятая КК будет восприниматься приёмником как КК соответствующая другому знаку. Например, буква “Я” – 11101 при искажении 1-го разряда будет принята как буква “У” – 11100.
Таким образом, при передаче сообщений примитивным кодом обнаружение и восстановление ошибочно принятых единичных элеметов невозможно.
Обнаружить ошибку в данном случае может только получатель, за счёт смысловой избыточности текстового сообщения. Кстати, это является одной из причин, по которым на телеграфных сетях общего пользования не применяется помехоустойчивое кодирование, т.к. получатель в данном случае является “оптимальным” декодером.
Коды, у которых все КК разрешены к передаче называются простыми или примитивными первичными.
При избыточном кодировании всё множество КК () разбивается на 2 подмножества:
подмножество разрешённых КК, обладающих определёнными свойствами–признаками;
подмножество запрещённых КК , этими признаками не обладающих.
В дискретный канал передаются только разрешённых КК. Если в результате искажений переданная КК переходит в подмножество запрещённых КК, то на приёме ошибка будет обнаружена. Однако, если совокупность ошибок в дискретном канале превращает данную КК в другую разрешённую КК, то в этом случае ошибки не могут быть обнаружены.
Таким образом, идея помехоустойчивого кодирования заключается в том, что в передаваемую КК необходимо внести по определённым правилам избыточность – признаки разрешённой КК. Правила внесения избыточности (признаки) должны быть известны как на передаче, так и на приёме.
Исправление ошибок можно пояснить следующим образом. Множество запрещённых КК разбивается нанепересекающихся подмножеств. (Непересекающимися множествами называются множества, не имеющие ни одного общего элемента).
Каждому из подмножеств ставится в соответствии одна из передаваемых, разрешённых. Способ приёма заключается в следующем. Если принята КК, приписанной, то считается, что передана.
Рассмотрим геометрическую интерпретацию (рис. 4.5).
Здесь - - множество разрешённых (передаваемых) КК;
- множество всех возможных запрещённых КК, в которые могут перейти разрешённые КК из множества ;
-подмножества, на
которые разбиты запрещённые КК.
Рис. 4.5
Способ приёма состоит в следующем. Если приняты КК - ,или(принадлежащие к), то считается, что передавалась КК -. Если действительно КК -,илиобразовалась из, то ошибка исправлена. Если принятая КК переходит в другое подмножество, например,, то принимается ошибочное решение, что передавалась КК -.
Очевидно, что способность исправлять ошибки зависит от способа разбиения на подмножества , т.е. от способа кодирования и декодирования. В свою очередь способ кодирования зависит от характера ошибок в дискретном канале связи.