Лекция 5 Методы повышения верности передачи дискретных данных

В реальных условиях прием двоичных символов всегда проис­ходит с ошибками. Ошибки возникают:

1. Из-за по­мех, действующих в канале связи (особенно помех импульсного характера).

2. Из-за изменения за время передачи характеристик канала (снижения уровня передачи, нестабильности амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик канала).

3. Кратковременных перерывов связи;

4. Ремонтно-профилактических работ на линии во время сеанса свя­зи. Часть указанных причин носит эксплуатационный характер и в принципе может быть устранена такими мерами, как повыше­ние качественных показателей аппаратуры связи, особенно ком­мутационной техники, повышение технической культуры обслужи­вающего персонала и др.

Не­смотря на эти меры, при работе по современному дискретно­му каналу вероятность ошибки (на единичный элемент) составляет не меньше 10^-3—10^-4, однако при передаче данных допускается, что­бы вероятность ошибки не превышала 10^-6. Причем появление ошибок обычно носит слу­чайный характер и, как правило, является следствием совокупно­сти мешающих факторов, часть которых может быть вообще неиз­вестна.

Для обеспечения требуемых норм улучшения только качественных показателей канала может оказаться недостаточно. Поэтому основной мерой повышения верности передачи является применение специальных мето­дов. Эти методы можно разбить на две груп­пы:

1. Методы увеличения помехоустойчи­вости приема единичных элементов, связанные с выбором уровня сигнала, отношения сигнал/помеха, ширины полосы канала, стати­стикой ошибок в канале связи и т. п.

2. Методы обнаружения и исправления ошибок, основанные на искус­ственном введении избыточности в передаваемое сообщение.

Избыточность сигналов дискретной информации

Понятие «избыточность» определяется средним количеством информации, содержащемся в передаваемом сообщении. При двоичном кодировании, если вероятность появления передаваемых двоичных символов «0» и «1» одинакова, каждый кодовый элемент содер­жит максимальное количество информации:

I_max=log₂R = log₂2= 1 бит,

где R=2 - основание кода.

Если же двоичные символы «0» и «1» поступают в канал с разными вероятностями, то один кодовый элемент переносит меньшее количество

информации. В этом случае говорят, что в сигнале есть избыточность.

Избыточность можно оце­нить как отношение

Поскольку пропускная способ­ность канала определяется соотношением:

где t₀ - длительность пере­даваемого единичного элемента, то систему передачи надо строить так, чтобы I_ср было максимальным, т.к. это обеспечивает максимальную пропускную способность канала. Но отсюда следует, что должно выполняться условие

Это условие действительно выполняется, если в передаваемых кодовых комбинациях отсутствует избыточность, т.е. любая комбинация двоичных символов пред­ставляет собой возможное передаваемое сообщение. При таких условиях обнаружить ошибки в принятой кодовой комбинации невозможно.

Чтобы обнаружить ошибку и даже определить место ошибочно принятого кодового элемента, необходимо увеличить объем сигнала, представляющего кодовую комбинацию.

Так как объем сигнала

где Р - мощность сигна­ла, Вт;

ΔF - ширина спектра сигнала, Гц;

Т — время передачи сигна­ла, с,

то увеличение объема сигнала возможно за счет увеличения Р или ΔF, или Т.

Реально увеличение избыточности кодовой комбинации за счет мощности сигнала и ширины его спектра в системах передачи дискрет­ных данных по стандартным каналам существенно ограничено. По­этому основное развитие получили методы повышения избыточности, основанные на увеличении времени передачи.

Эти мето­ды реализуются системами без обратной связи и системами с об­ратной связью.