Розробка методики оптимізації параметрів блокових завадостійких кодів за критерієм максимуму середньої відносної швидкості

дипломная работа

Висновки за розділом 3

4. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

  • 4.1 Загальні питання
  • 4.2 Виробнича санітарія
  • 4.3 Охорона навколишнього середовища
  • 4.4 Індивідуальне завдання. Розрахунок природного освітлення, площі світлових прорізів аудиторії
  • 4.5 Висновки за розділом 4
  • 5. ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА
    • 5.1 Захист населення і територій у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій
    • 5.2 Принципи захисту населення і територій у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій
    • 5.3 Мета та завдання захисту населення і територій під час НС
    • 5.4 Комплекс заходів щодо захисту населення і територій під час НС
    • 5.5 Державне регулювання та контроль захисту населення і територій
    • 5.6 Висновки за розділом 5
  • ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
  • СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
  • ВСТУП

    У цей час цифрові радіосистеми передачі інформації загального користування ввійшли в повсякденне життя мільйонів людей. Важко уявити собі нашу дійсність без сотового звязку, без супутникових систем цифрового телебачення й т.д.

    Одержання, передача, обробка й зберігання інформації - це перспективні області, що найбільше динамічно розвиваються в останні десятиліття й, людської діяльності. Десятки тисяч великих, середніх і дрібних фірм в усьому світі, з річним обертом у сотні мільярдів доларів, займаються дослідженням, розробкою, виробництвом, продажем і експлуатацією різноманітних систем і пристроїв передачі інформації.

    Багато сучасних систем звязку працює при передачі самого широкого спектра повідомлень ( від телеграфу до телебачення) у цифровому виді. Через наявність перешкод у каналах звязку збій при прийманні будь-якого елемента викликає викривлення цифрових даних, що може привести до катастрофічних наслідків. У цей час по каналах звязку передаються цифрові дані з настільки високими вимогами до вірогідності переданої інформації, що задовольнити ці вимоги традиційним удосконалюванням антенно-фідерних трактів радіоліній, збільшенням випромінюваної потужності, зниженням власного шуму приймача виявляється економічно невигідним або просто неможливим.

    Інформацію, вироблювану або одержувану різними обладнаннями автоматизації, прийнято називати даними. Передача даних так само, як і телеграфний звязок, базується на дискретних видах сигналів, але відрізняється від останньої в основному більш високою швидкістю й підвищеними вимогами до вірогідності передачі інформації з каналів звязку. Існуючі канали звязку не забезпечують цих підвищених вимог по вірогідності, тому завдання вирішується шляхом застосування в кінцевої апаратурі передачі даних спеціальних способів підвищення вірогідності.

    До теперішнього часу розроблена велика кількість коригувальних кодів і різного виду систем передачі, що забезпечують підвищення вірогідності передачі інформації. Але незважаючи на це, дотепер відсутня методика оцінки їх ефективності й вибору найбільш оптимальних для реальних умов передачі інформації з існуючих каналів звязку. Основні труднощі таких розрахунків полягає в тому, що теоретична база для них визначається властивостями каналів звязку.

    Випадковість процесів при передачі дискретної інформації з канал звязку й велика кількість мінливих факторів, причини яких не завжди відомі, приводять до того, що досить важко передбачити властивості каналів звязки, використовуючи тільки теоретичні методи. Виходячи із цього, актуальними є роботи з дослідження, математичного опису й математичному моделюванню реальних каналів звязки.

    Актуальною залишається задача передачі даних з високою вірогідністю більших масивів дискретної інформації по каналам погіршеного якості (наприклад, по радіоканалам, у яких імовірність викривлення символів p0 складає 10-1-10-2). У відповідності зі специфікою режимів роботи таких систем передачі даних (ПД) необхідні способи обміну без зворотного звязку, напівдуплексний (з використанням каналу в режимі поперемінної передачі) і дуплексний.

    До теперішнього часу розроблені різні коди й алгоритми ПД, що забезпечують підвищення вірогідності переданої інформації. Для побудови систем ПД без зворотного звязку можливе застосування кодів з виправленням помилок, багаторазової передачі кодових комбінацій по декільком каналам, або комбінація зазначених методів.

    Коди з виправленням помилок повинні мати ефективні коригувальні властивості й здатністю виправляти помилки великої кратності. Найбільш підходящими для цієї мети є згортальні коди (із граничним декодуванням, декодуванням по максимум правдоподібності, або послідовним декодуванням), однак їх застосування для каналів погіршеного якості ускладнює реалізацію декодера й малоэффективно при виправленні помилок великої кратності.

    Коригувальна здатність циклічного (n, k)-кода обмежується умовами n - l - 2b = z > 0, де b - довжина пакету помилок, z - міра неефективності коду, тобто на каналах погіршеної якості надмірність циклічного (n, k)-коду повинна бути досить великою.

    У цей час в системах без зворотного звязку застосовується, як правило, циклічне кодування для виявлення помилок, а виправлення помилок здійснюється повторною передачею викревлених блоків.

    Системи з зворотнім вирішальним звязком (ЗВЗ) з очікуванням сигналу розвязку або з нумерацією блоків і передачею сигналу розвязки прості в реалізації, однак мають низьку ефективну швидкість. Системи з ЗВЗ із блокуванням типу АЗО при роботі з каналів погіршеного якості мають малу ефективну швидкість ПД через великі цикли повторення при перепопитах.

    Системи з адресним перепопитом прийнятих з помилкою комбінацій, у яких здійснюється повторення тільки неприйнятих комбінацій, мають переваиа перед системами з ЗВЗ із блокуванням по ефективній швидкості, однак при ймовірності помилки в каналі порядку 10-2-5*10-3, коли оптимальна довжина кодової комбінації становить кілька десятків біт, адрессная частина буде займати значну частку в переданій послідовності.

    Жигуліним запропонована система з тимчасовими подканалами, у якій кожний подканал працює по алгоритму з очікуванням. Усе повідомлення, що надходить на вхід системи, ділиться на декілька послідовностей, які й передаються по відповідним подканалам незалежно один від одного. При реалізації цього алгоритму в системах з одним джерелом і одним одержувачем для виключення неефективного використання подканалов необхідні накопичувачі великої ємності в передавачі й приймачі. Крім того, такі системи будуть мати збільшений час доставки повідомлення.

    В алгоритмі з одним бітом у блоці, застосовуваному в якості сигналу розвязку, при безперервній двосторонній передачі виходить більша ймовірність вставок (повторних виводів блоків), які можуть зявлятися в ситуаціях з виявленими у блоках помилками.

    У сучасних системах звязку для передачі дискретної інформації широко застосовуються одноконтурні алгоритми захисту від помилок з зворотним вирішальном звязком на кожній ділянці мережі.

    Для забезпечення ймовірності невиявленої помилки 10-6-10-10 на знак при одноконтурному захисті від помилок з ЗВЗ потрібне застосування перешкодозахисних кодів з високою здатністю, що виявляє(і, отже, з великою надмірністю), що при частоті помилок 10-1-10-3 (через дії перешкод у каналах звязку, апаратних і програмних збоїв) суттєво знижує отностиельную швидкість передачі. Так, наприклад, средня відносна швидкість передачі по каналам звзку із вірогідністю помилки на біт Pош = 10-1ч10-2 у цьому випадку складае частину відсотка.. Тому на практиці часто буває переважніше реалізація багатоконтурних (багаторівневих) способів захисту від помилок, при яких невиявлені помилки у фрагментах даних одного рівня коректуються наступними рівнями контролю й виправляються за допомогою перепопиту. При проектуванні такого роду систем виникає завдання вибору як числа контурів захисту, так і параметрів фрагментів інформації, перезапитуваних у кожному контурі контролю помилок.

    При використанні для захисту від помилок систем з перепопитом, що застосовують (n, k)-коди у режимі виявлення або одночасного виявлення й виправлення помилок, імовірність невиявлених помилок Pно визначається в основному числом перевірочних розрядів. Для захищених каналів ПД багатоконтурний ЗВЗ дає істотний виграш по середній відносній швидкості на каналах низької якості в порівнянні із традиційними методами підвищення ймовірності інформації. При передачі повідомлень між двома абонентами або по розгалуженій мережі звязку метод багатоконтурного захисту від помилок з ЗВЗ є єдиним відомим способом забезпечення як завгодно малих значень Pно.

    Предметом дослідження є багатоконтурні системи з ЗВЗ, в яких контури використовуються ієрархічно, тобто безпосередньо по дискретному каналу передаються тільки блоки нижнього контуру, а при виявленні завад у блоках вищого контуру він розбивається на блоки нижнього контуру і повторюється у вигляді передачі по каналу декількох блоків нижнього контуру.

    Мета роботи - розробка методики оптимізації параметрів блокових завадостійких кодів за критерієм максимуму середньої відносної швидкості.

    Для досягнення мети необхідно вирішення наступних задач:

    1. Провести систематичний аналіз особливостей функціонування багатоконтурних систем з ЗВЗ.

    2. Розробити методику вибору параметрів завадостійких кодів а кожному контурі.

    3. Обґрунтувати кількість контурів в системах передачі даних.

    4. Отримати числові значення параметрів ефективності.

    РОЗДІЛ ПЕРШИЙ

    Принципи роботи систем зі зворотнім вирішальним звязком

    Системами передачі дискретної інформації зі зворотним звязком називають системи, у яких передавач із приймачем зєднані прямим і зворотним каналами звязку й передавач при введенні надмірності використовує інформацію про стан прямого каналу, одержувану по каналу зворотного звязку.

    Класифікуються системи зі зворотним звязком по наступних ознаках.

    По призначенню каналу зворотному звязка розрізняють:

    1. Системи з вирішальної зворотним звязком (РІС), у яких приймач по сигналу, відповідному до комбінації з n елементів, ухвалює остаточне рішення на видачу комбінації в приймач інформації ПІ або на її стирання й перепопит. Формований у приймачі сигнал підтвердження приймання комбінацій або сигнал перепопиту передається по каналу зворотного звязку в передавач системи. Залежно від цього сигналу передавач або передає нову комбінацію, отриману від датчика інформації ДІ, або повторює раніше передану. Отже, основною особливістю систем ЗВЗ є те, що в них активна роль належить приймачу, а передавач лише управляється приймачем за допомогою сигналів, переданих по каналу зворотного звязку. Канал зворотного звязку використовується в цих системах для передачі рішень, прийнятих приймачем по комбінаціях, тому такий зворотній звязок і був названий вирішальним.

    2. Системи з інформаційним зворотним звязком (ІЗЗ), у яких канал зворотного звязку використовується для передачі інформації про прийняту комбінацію або про стан каналу звязки. Інформація аналізується передавачем і за результатами аналізу ухвалюється рішення на повторення раніше переданих комбінацій або передачу нових комбінацій, одержуваних від ДІ. Після цього передавач передає службові сигнали про ухвалене рішення, а потім кодові комбінації.

    3. Системи з комбінованим зворотним звязком, у яких рішення про повторну передачу або видачу комбінацій у ПІ може ухвалюватися й у приймачі й у передавачі системи, а канал зворотному звязка використовується як для передачі рішень, прийнятих приймачем системи, так і для передачі інформації про прийняту комбінацію або стан каналу звязки.

    Системи зі зворотним звязком так само діляться на системи з обмеженим числом повторень (у системах ЗВЗ більш поширена назва «системи з обмеженим перепопитом») і з необмеженим числом повторень. У системах з обмеженим числом повторень кожна комбінація може повторюватися не більш r раз, а в системах з необмеженим числом доти, поки не буде ухвалене рішення про видачу цієї комбінації в приймач інформації.

    Системи зі зворотним звязком, у яких використовується інформація, що втримується в забракованих комбінаціях, називаються системами з памяттю. Якщо ж забраковані комбінації відкидаються, то системи називають системами без памяті.

    Залежно від способу передачі сигналу зворотному звязка розрізняють:

    1. Системи зі спеціальним зворотним каналом.

    2. Системи, у яких зворотний канал виділяється методами частотного поділу.

    3. Системи, у яких зворотний канал виділяється методами тимчасового ущільнення.

    4. Системи зі структурним поділом, у яких для передачі сигналу зворотного звязка (сигналу перепопиту в системах ЗВЗ) використовується спеціальна кодова комбінація, у приймачі будь-яка розвязна комбінація ( крім виділеної для сигналу зворотного звязку) дешифрується як сигнал підтвердження, а будь-яка недозволена комбінація - як сигнал перепопиту.

    5. Системи зі структурно-тимчасовим поділом, у яких для передачі сигналів зворотному звязка (наприклад, перепопиту й підтвердження в системах РІС) виділяються спеціальні розряди серед ненадлишкових елементів комбінації коригувального коду й одночасно будь-яка недозволена комбінація, сприймається приймачем як сигнал перепопиту.

    По типу дискретних каналів розрізняють системи, призначені для роботи з дуплексних каналів, і системи працюючі по напівдуплексних каналах.

    По способу функціонування (алгоритму роботи) системи РІС діляться на наступні класи:

    1. Системи з очікуванням сигналу зворотному звязка ( ЗВЗ-ОЧ). Основна особливість цих систем полягає в тому, що передавач, передавши nуелементну кодову комбінацію, або очікує сигнал зворотного звязку або повторює раніше передану комбінацію. Наступну комбінацію він може передавати лише після приймання сигналу підтвердження по раніше переданій комбінації.

    Є два варіанти системи ЗВЗ-ОЧ. У першому варіанті ( РІСсОЖ1) спочатку проводиться однократна передача комбінацій; передача чергової або повторення раніше раніше переданої відбувається лише після приймання сигналу зворотному звязка. У другому варіанті (ЗВЗ-ОЧ) відразу проводиться iакратна передача комбінацій, а передача наступної комбінації або (i + 1)-я передача раніше переданої здійснюється після приймання відповідного сигналу зворотному звязка. Повторення триває доти, поки не буде прийнятий сигнал підтвердженняпо переданій комбінації.

    2. Системи з нагромадженням правильно прийнятих комбінацій ( ЗВЗ-НК). У цих системах h комбінацій коригувального коду обєднані в підблоки, а i таких однакових підблоків становлять єдиний блок, переданий одночасно передавачем системи. Отже, кожна комбінація передається i раз із розносом у часі, обумовленим числом h.

    У приймачі системи правильно прийняті комбінації накопичуються в накопичувачі й, якщо після приймання блоку хоча б одна з h комбінацій не буде прийнята, то формується сигнал перепопиту, єдиний на весь блок. Повторюється знову весь блок, а в приймачі системи із блоку відбираються комбінації, не прийняті при першій передачі. Перепопити проводяться доти, поки не будуть прийняті всі комбінації блоку. Після приймання всіх h комбінацій посилає сигнал підтвердження. Одержавши його, передавач передає наступний блок комбінацій. По числу i розрізняють варіанти системи ЗВЗ-НК 1, ..., ЗВЗ-НКi.

    3. Системи з адресним перепопитом ( ЗВЗ-АП). Ці системи багато в чому аналогічні системам з нагромадженням, але на відміну від останніх приймач із формує й передає складний сигнал перепопиту, у якім вказуються умовні номери (адреси) неприйнятих приймачем комбінацій блоку. Відповідно до цього сигналу передавач повторює не весь блок, як у системі з нагромадженням, а лише неприйняті комбінації.

    4. Системи з адресним перепопитом і переходом у режим нагромадження при великім числі неправильно прийнятих комбінацій у блоці (ЗВЗ-АП).

    5. Системи з послідовною передачею кодових комбінацій ( ЗВЗ-ПП). Дані системи характеризуються тим, що їх передавач передає безперервну послідовність комбінацій, причому чергові комбінації передаються в канал при відсутності сигналів зворотному звязка по h попереднім комбінаціям. Відомі різні варіанти побудови систем (ЗВЗ-ПП), основними з яких є:

    а) Системи зі зміною порядку проходження комбінацій ( ЗВЗ-ППзп). У цих системах приймач стирає лише комбінації, по яких вирішальним пристроєм ВП ухвалене рішення на стирання, і тільки по цих комбінаціях посилає на передавач сигнали перепопиту. Інші комбінації видаються в ПІ в міру їх вступу. Передавач повторює лише комбінації, по яких прийняті сигнали перепопиту, тому на прийманні порядок проходження комбінацій, що мав місце на виході ДІ, буде іншим.

    б) Системи з відновленням порядку проходження комбінацій (ЗВЗ-ППвп). Від систем ЗВЗ-ППвп дані системи відрізняються лише тим, що приймач їх містить пристрій, що відновлює порядок проходження комбінацій.

    в) Системи з тимчасовим ущільненням (ЗВЗ-ППту). Тут передавач по черзі передає комбінації з h послідовностей, причому число останніх вибирається так, щоб вчасно передачі комбінації на передавачі вже був прийнятий сигнал зворотної звязку раніше переданої комбінації цієї послідовності. Відповідно до прийнятого сигналу зворотного звязку здійснюється або повторення раніше переданої або передача чергової комбінації підпослідовності. Таким чином, порядок проходження комбінацій у кожній послідовності зберігається.

    г) Системи із блокуванням приймача на час приймання h комбінацій після виявлення помилки й повторенням при перепопиті блоку з h комбінацій (ЗВЗ-ППбл). У приймачі після послу виявлення помилки в комбінації здійснюється блокування виходу на час приймання h комбінацій ( тобто стирається не одна комбінація, а блок з h комбінацій) і посилає сигнал перепопиту, після приймання якого передавач повторює блок з h останніх переданих комбінацій. Завдяки цьому, за рахунок деякого зниження швидкості передачі, досягається проста реалізація системи зі збереженням на виході порядку проходження комбінацій.

    д) Системи з контролем заблокованих комбінацій ( ЗВЗ-ППкз). У відмінності від систем ЗВЗ-ППкз у цих системах після виявлення помилки в кодовій комбінації й передачі сигналу перепопиту проводиться контроль на наявність виявлених помилок h-1 комбінацій, що випливають за комбінацією з виявленою помилкою. У випадку виявлення хоча б однієї помилки серед цих h-1 комбінацій стирається наступний блок з h комбінацій і здійснюється перепопит. Видача ж комбінацій у ПІ починається лише після приймання блоку з h комбінацій, що не містять виявляємими помилки.

    е) Системи з аналізом комбінацій методом ковзного блоку ( ЗВЗ-ППкб). Ці системи характеризуються тим, що в них для аналізу комбінацій застосований метод ковзного блоку, при якім комбінації видаються в ПІ в тому випадку, якщо правильно прийняті комбінації блоку, що полягає з h11 комбінацій, що передують аналізованої, самої аналізованої й h2 комбінацій, що випливають за аналізованою.

    6. Системи з багатоступінчастим перепопитом ( ЗВЗ-БП). У цих системах передбачається як перепопитом комбінацій, так і перепопит блоків комбінацій, тобто є кілька щаблів перепопиту.

    7. Системи, що використовують для передачі інформації кілька паралельних каналів (ЗВЗ-ПК).

    Системи з інформаційним зворотним звязком по способу функціонування діляться на: системи з очікуванням ( ІЗЗ-ОЧ); системи з послідовною передачею ( ІЗЗ-ПП) і системи з адресним перепопитом ( ІЗЗ-АП).

    Алгоритми роботи зазначених систем аналогічні алгоритмам відповідних систем РІС.

    Тому що необхідність високого рівня вірогідності переданої інформації в сучасних системах часто ставиться до передачі даних в інформаційних мережах, то завадостійкість і захист від помилок можна розглядати на рівні ланки мережі.

    Рівень ланки даних намагається забезпечити надійні дані для мережного рівня, так що, потрапляючи на цей рівень, дані будуть або правильними, або позначені як помилкові. Для виявлення помилок приймачу сигналу необхідно просто помітити, що вони були додані, а для прямого виправлення помилок існує додаткова вимога - потрібно визначити їхнє розташування в прийнятім повідомленні.

    Проектувальник коду не може контролювати помилки, але в нього є можливість визначити код таким чином, щоб для більшості виникаючих помилок повідомлення можна було відновити по прийнятім кодовім слову. Розпізнавання можливо доти, поки повідомлення досить відрізняються друг від друга, а число помилок не занадто велике. Завдання формування кодових слів, що досить різняться, можна розвязати шляхом додавання до повідомлення надлишкової інформації.

    Прикладом добавок такого роду є акустичний алфавіт, використовуваний при читанні слів по складам у радіоканалах. Багато чого букви (англійського) алфавіту, наприклад, B, C і D, мають дуже близьке звучання, яке можна переплутати при вимові по шумливому каналу. Щоб було легше відрізнити друг від друга букви алфавіту, в акустичному алфавіті для кожної букви використовують спеціальні кодові слова.

    При проектуванні коду, що виправляє помилки, надмірність, яка додається у формі додаткових символів (у двійковому коді - це двійкові символи, або біти), слід використовувати з обережністю, щоб вона була ефективною. Зокрема, надмірність повинна робити схожі кодові слова більш різними.

    Відмінність між кодовими словами можна представити у вигляді відстані між ними. Корекцію помилок слід виконувати шляхом перегляду відстаней від отриманого кодового слова до всіх можливих припустимих кодових слів, і вибору найближчого кодового слова. Якщо це зроблене, то помилки завжди можна виправити, якщо вони руйнують кодові слова на відстані, яка менше, чим половина відстані між двома найближчими кодовими словами, або можна виявити, якщо вони руйнують кодові слова на відстані, яка менше, чим мінімальна відстань між двома кодовими словами.

    Математичним аналогом відстані є метрика. Найпростіший і найбільш загальною метрикою для бінарних сигналів є відстань Хемминга. Відстань Хемминга між двома бітовими потоками визначається вираженням a - b, де a і b - це так звані ваги цих бітових потоків, які визначаються числом їх ненульових компонентів.

    Для організації двостороннього обміну даними одержала поширення напівдуплексної двосторонньої передачі даних. Специфіка напівдуплексної ПД полягає в необхідності періодичного перемикання станцій з режиму «передача» у режим «приймання» і навпаки. Інтервали часу цих перемикань повинні враховуватися при виборі довжин кодових блоків і пакетів, на які розбиваються дані що передаються.

    Для поперемінного двостороннього обміну дискретною інформацією доцільно використовувати ефективні протоколи ПД із ЗВЗ і короткими циклами повторення даних при помилках - з адресним перепопитом блоків або комбінованим перепопитом коротких пакетів. У загальному випадку сеанс переносу інформації на канальному рівні радіомережі складається з фаз обміну даними ідентифікації абонентів, циклового фазування, передачі даних і завершення сеансу звязки. Окремі фази в деяких радіосистемах можуть бути відсутні. Такий протокол напівдуплексного обміну із застосуванням алгоритму захисту від помилок реалізований в апаратурі. При роботі системи ПД середня швидкість ПД визначається формулою

    (1.6)

    де

    N - число блоків(k+r, k)-коду в пакеті даних(r - число перевірочних розрядів);

    s - число службових розрядів ( з k інформаційних), використовуваних в алгоритмі перепопиту помилкових даних;

    Nф - число розрядів у фазуючій послідовності (рекурентні);

    z = T1B, T1 - час затримки, у який входить час перемикання станції з режиму «приймання» у режим «передача» (T2) і час затримки сигналу в лініях радіозвязку й трактах АПД, T1=T2+z1+z2; B - швидкість модуляції;

    M[о] - математичне очікування числа передач фрагмента даних (його довжина визначається алгоритмом перепопиту) до приймання на нього сигналу «підтвердження».

    Величина M[о] є функцією параметрів алгорітма захисту від помилок, завадостійкого (n, k)-коду і якості дискретних каналів (у прямому й зворотному напрямках). При фіксованім числі перевірочних розрядів r оптимальна з погляду максимуму середньої відносної швидкості ПД довжина інформаційної частини кодового блоку k0 перебуває з рівняння

    (1.7)

    1.1 Одноконтурні системи з ЗВЗ

    Розглянемо в якості одноконтурної системи систему з адресним перепопитом комбінацій з виявленими помилками ЗВЗ-АП

    У системах з адресним перепопитом, як і в системах з накопиченням, комбінації блоку записуються в накопичувач і одночасно кодуються й передаються в канал звязку. На прикладі комбінації, що належать безлічі використовуваного коду ( тобто комбінації без помилок і з невиявляємими помилками), записуються в накопичувач, а комбінації, що не належать безлічі використаного коду ( тобто комбінації з виявляємими помилками), стираються. Їхньої адреси - умовні номери в блоці або номера регістрів накопичувача, на які вони повинні бути записані, - записуються в накопичувач адрес. По закінченню приймання блоку, якщо в ньому були комбінації з виявленими помилками, по каналу зворотного звязку передаються адреса комбінацій, у яких були виявлені помилки. У передавачі системи ці адреси записуються в накопичувач адрес. З накопичувача кодових комбінацій зчитуються відповідні комбінації, які кодуються й передаються в канал звязку. На прийманні комбінацій, що не містять виявляємих помилок, також записуються в накопичувач відповідно до адрес, що зберігаються в накопичувачі адрес. Процедура перепопиту повторюється доти, поки не будуть заповнені всі регістри прийомного накопичувача. При заповненні накопичувача посилає сигнал підтвердження приймання блоку. Після цього передавач запитує від ДІ новий блок і приступає до його передачі.

    Імовірність помилкового приймання комбінації при адресному перепопиті рівна, якщо враховувати тільки помилки, що є наслідком впливу перешкод в основному каналі. Однак перешкоди в каналі зворотного звязку можуть привести до помилок при прийманні адрес і сигналу підтвердження блоку, що, у свою чергу, приводить до помилок виду заміни одних комбінацій блоку іншими, а також до випадань і вставкам блоків комбінацій. Ці помилки повинні враховуватися при розрахунку конкретних варіантів систем, тому що знайти вираження для розрахунку ймовірностей у загальному виді не можна, оскільки вони визначаються обраним способом передачі адрес.

    Швидкість передачі системи з адресним перепопитом

    (1.6)

    Де tср - середній час, затрачуване на перепопити й очікування сигналу підтвердження при передачі одного блоку.

    Розглянемо різновид системи з адресним перепопитом - систему з адресно-тимчасовим перепопитом. У цій системі на прийманні й передачі формується контрольні послідовності (КП), що полягають із нулів і одиниць, за допомогою яких здійснюється зчитування потрібних комбінацій з передавального накопичувача й запис на відповідні місця приймального накопичувача. Число розрядів КП рівно m, тобто числу комбінацій у блоці. Одиниці на відповідних місцях КП на передачі позначають номери тих комбінацій, які необхідно по черзі передавати у випадкові повторення, а одиниці КП на прийманні - номера тих регістрів прийомного накопичувача, у які слід почергово записувати прийняті повторно комбінації.

    Спочатку контрольні послідовності в обох регістрах складаються з одних одиниць. Тому при першій передачі блоку по черзі передаються всі комбінації, а на прийманні комбінації, що належать безлічі використання коду, записуються в накопичувач. Одночасно в КП на цих місцях записуються нулі; у канал зворотного звязку передаються сигнали підтвердження. Відповідно до останніх записуються нулі в прийомний регістр КП. При виявленні помилки в комбінації вона стирається регістр, що відповідає, накопичувача цієї комбінації залишається вільним, на відповіднім місці регістру КП залишається 1. Отже, після закінчення передачі блоку з m комбінацій прийомному накопичувачі буде записано m1?m комбінацій і нулів у контрольних послідовностях на прийманні й передачі. При повторній передачі передаються лише комбінації блоку, відповідні до одиниць у контрольній послідовності. Повторення триває доти, поки на прийманні й передачі не будуть отримані КП, що полягають із одних нулів, після чого вони інвертуються й передається наступний блок.

    Застосування контрольних послідовностей дозволяє спростити реалізацію адресного-перепопиту.

    1.2 Багатоконтурні системи з ЗВЗ

    При використанні для захисту від помилок систем з перепопитом, що застосовують (n, k)-коди в режимі виявлення або одночасного виявлення й виправлення помилок, імовірність невиявлених помилок Pно визначається в основному числом перевірочних розрядів. Для захищених каналів ПД багатоконтурний ЗВЗ дає істотний виграш по середній щодо швидкості на каналах низької якості у порівнянні з традиційними методами підвищення вірності інформації.

    Розрахунок параметрів (n, k)-кодів, використовуваних на різних контурах захисту від помилок в j-контурній системі ПД, будемо робити з умови максимуму функції

    Формула

    (1.7)

    де - швидкість коду з урахуванням перевірочних розрядів усіх контурів захисту від перешкод,

    - середнє число повторень блоку (n, k)-коду через помилки, виявлені на i-му контурі ( ).

    Функція Rj відбиває середню відносну швидкість систем ПД при адресному перепопиті блоків на всіх контурах. Додержуюся позначень, швидкість коду представимо у вигляді

    (1.8)

    де - число перевірочних розрядів в i-му і j-му контурах відповідно;

    - кількість блоків (ni,ki)-коду, використовуваних при передачі блоку (ni+1, ki+1)-коду, .

    Потік помилок у дискретному каналі в стаціонарному стані при слабкім групуванні помилок (прикладом таких каналів можуть служити канали радіозвязку декаметрового діапазону) з достатньої для інженерних розрахунків точністю описується біномінальним законом із уведенням поправочного коефіцієнта для ймовірності викривлень по елементах. Тоді ймовірність приймання блоку без помилок

    (1.9)

    Прикладом побудова багато контурної системи з РОС можуть бути перші три рівні системи ОСІ - канальний, мережний, транспортний. Кожний їх цих рівнів представляє із себе контур РІС. Дані верхнього рівня разом зі службовими символами є «корисними» даними для рівня розташованого нижче. Нижній рівень додає до цих даних свої службові й перевірочні символи, і так на всіх рівнях поки дані не потраплять на фізичний рівень.

    На стороні приймача ці дані обробляються починаючи з канального рівня. Канальний рівень ухвалює комбінацію, перевіряє його на помилки і якщо вони не було виявлені, відправляє дані на мережний рівень і т.д. У випадку якщо була виявлена помилка, то активізується механізм перепопиту й відправляє сигнал повтору через канал зворотному звязка.

    1.3 Формати даних у багатоконтурних системах з ЗВЗ

    Передані повідомлення розбиваються на фрагменти довжиною nj,, причому n1 < .. < nj. На кожному рівні розбивки у фрагменти даних уводяться перевірочні розряди rj,, наприклад, із застосуванням блокових (n, k)-кодів, контрольних сум і ін. При цьому перевірочні розряди більш високого рівня входять в інформаційну частину фрагментів більш низьких рівнів (див. Малюнок 1.1, i =3).

    При декодуванні інформації невиявлені помилки j-го контуру захисту є потоком помилок для (j+1)-го контуру. Помилки при їхньому виявленні коректуються шляхом перепопиту фрагментів (j+1)-го контуру. При цьому фрагменти (j+1)-го контуру, у тому числі, що перевіряються, розбиваються на фрагменти j-го контуру, фрагменти j-го контуру - на фрагменти (j-1)-го контуру й далі, а по каналу звязку передача проводиться блоками 1-го контуру. Після приймання без виявлених помилок ( з урахуванням перепопитів) усіх блоків, що становлять фрагмент 2-го контуру, здійснюється декодування цього фрагмента й при виявленні помилок фрагменти 2-го контуру перепитуються. Із прийнятих без виявлених помилок фрагментів 2гго контуру формуються фрагменти 3-го контуру й контролюються помилки в них, а із фрагментів (j-1)-го контуру формуються фрагменти j-го контуру. У випадку виявлення помилок на j-му контурі перепитується фрагмент цього контуру, а процес повторення при цьому буде полягати в повторнім формуванні фрагментів (j-1)-го контуру, що становлять фрагмент j-го контуру, фрагментів (j-2)-го контуру, з яких полягають відповідні фрагменти (j-1)-го контуру, а по каналу звязку в остаточному підсумку проводиться повторна передача блоків 1-го контуру, що входять до складу перезапитуваного фрагмента j-го контуру.

    Реалізація нижніх контурів захисту від помилок (1, 2, ...) може бути здійснена УЗО, а верхніх контурів (..., i-1,i) - в пристроях обробки інформації.

    Размещено на http://www.allbest.ru/

    1.4 Характеристики систем с РОС

    Для оцінки систем зі зворотним звязком використовують наступні характеристики:

    1. Імовірність трансформації переданої k-елементної комбінації в іншу комбінацію вхідної безлічі Pош/з (k) (імовірність помилкового приймання комбінації) і в сигнал стирання P ст/з (k). У системах з однаковими вхідними й вихідними алфавітами Pст/з = 0. Імовірністю Pош/з (k) оцінюється вірогідність, забезпечувана системою зі зворотним звязком.

    2. Час затримки, який у системах зі зворотним звязком є випадковою величиною. Тому для оцінки системи, з погляду інформації, використовують функцію розподілу часу затримки Fl(t), рівну ймовірності затримки повідомлення з l двійкових елементів на час, менше t, тобто

    Fl(t) = P {t(l) < t}

    (1.1)

    3. Швидкість передачі. У системах зі зворотним звязком число символів, що надходять на вхід системи в одиницю часу, міняється залежно від стану каналу звязки, тому розрізняють поточної й середню швидкість передачі.

    Поточна абсолютна швидкість передач Rабс/т є відношення числа двійкових символів H(t), що зробили на вхід системи від ДІ (виданих з виходу системи в ПІ) за час t, до часу t:

    Rабс/т = H(t)/t

    (1.2)

    Середня абсолютна швидкість передачі Rабс є величина, до якої сходиться по ймовірності Rабс/т при досить більших t.

    Поточна відносна швидкість передачі Rт є відношення Rабс/т до швидкості модуляції N у бодах:

    Rт = Rабс/т/N = H(t)/Nt

    (1.3)

    Середня відносна швидкість передачі R (або просто швидкість передачі) є величина, до якої сходиться по ймовірності Rт при досить більших t. Швидкість передачі R характеризує ефективність використання системою каналу звязки прямого напрямку.

    4. Коефіцієнт використання каналів звязки Rэфф. Цей параметр необхідний для оцінки ефективності використання каналів звязки як прямий, так і зворотного напрямку. Якщо інформація передається тільки в одному напрямку й N1 - швидкість модуляції в даному напрямку, а N2 - швидкість модуляції в каналі зворотного звязку, то

    (1.4)

    Якщо ж канали звязку обох напрямків використовуються для передачі інформації відповідно зі швидкостями R1 і R2, то

    (1.5)

    Імовірності вставок і випадання кодових комбінацій. Через вплив перешкод у каналі зворотного звязку сигнали зворотному звязка можуть спотворюватися. Це приводить до того, що деякі комбінації, видані ДІ, взагалі не потраплять у ПІ, а деякі комбінації можуть бути видані в ПІ двічі, тричі і т.д.. Ці події, які можуть мати місце в будь-якій системі зі зворотним звязком, надалі будемо називати випаданнями й вставками комбінацій. Вони ведуть до зрушеннями комбінацій у вихідній послідовності стосовно комбінацій вхідної послідовності. Для споживачів інформації ці зрушення не рівноцінні помилкам, повязаним з помилковим прийманням двійкових символів. Тому ймовірності випадань Pвып і Pвст комбінацій визначаються окремо і є важливими параметрами систем зі зворотним звязком.

    Делись добром ;)