Технология цифровой связи (стр. 10 из 14)
Рисунок 9.3 -Структурная схема резонансного устройства поэлементной синхронизации
Замкнутые устройства поэлементной синхронизации. Замкнутые устройства синхронизации широко используются в низко- и среднескоростных системах связи.
Замкнутые устройства синхронизации разделяются на два подкласса: с непосредственным воздействием на задающий генератор синхроимпульсов и с косвенным воздействием.
Упрощенная структурная схема замкнутого устройства синхронизации изображена на рисунке 9.4.
Рисунок 9.4 - Структурная схема замкнутого устройства синхронизации
Фазовое рассогласование. В фазовом дискриминаторе ФД осуществляется сравнение по фазе значащих моментов ЗМ принимаемого сигнала с тактовыми импульсами (ТИ), вырабатываемыми ЗГ. При расхождении по фазе вырабатывается управляющий сигнал, меняющий частоту ЗГ. При этом если ТИ появляются позже ЗМ (ЗГ «отстает»), то частота ЗГ увеличивается. Если ТИ появляются раньше ЗМ (ЗГ «спешит»), то частота ЗГ уменьшается.
Устройствасинхронизации с непосредственным воздействием на частоту генераторов по способу управления делится на две группы:
Устройство с дискретным (релейным) управлением, в которых управляющее устройство дискретно изменяет управляющий сигнал время от времени. В интервалах между подстройками управляющий сигнал остается постоянным и зависит от величины расхождения по фазе;
Структурная схема устройства синхронизации с дискретным управлением приведена на рисунке 9.5, а его временная диаграмма – на рис. 9.6. На фазовый дискриминатор, содержащий формирователь фронтов ФФ, инвертор и логические схемы И1, И2, поступают одновременно два сигнала: информационные сигналы в виде ЗМ и тактовые импульсы. Задающий генератор с помощью преобразователя сигнала, который преобразует гармонический сигнал с выхода генератора в прямоугольный сигнал, вырабатывает серию тактовых импульсов (рисунок 9.6, в).
Рисунок 9.5 - Структурная схема устройства синхронизации с дискретным управлением
Рисунок 9.6 - Временная диаграмма работы резонансного устройства поэлементной синхронизации
10 Лекция №10. Методы и устройства помехоустойчивого кодирования
Цель лекции: изучение принципов помехоустойчивого кодирования
Содержание:
а) основные принципы обнаружения и исправления ошибок;
б) кодовое расстояние и корректирующая способность кода;
в)классификация корректирующих кодов.
10.1Основные принципы обнаружения и исправления ошибок
Рассмотрим два основных метода использования избыточности для защиты от ошибок. В первом методе, обнаружение ошибок и повторная передача, для проверки на наличие ошибки используется контрольный бит четности (дополнительный бит, присоединяемый к данным). При этом приемное оконечное устройство не предпринимает попыток исправить ошибку, оно просто посылает передатчику запрос на повторную передачу данных. Следует заметить, что для такого диалога между передатчиком и приемником необходима двухсторонняя связь. Второй метод, прямое исправление, требует лишь односторонней линии связи, поскольку в этом случае контрольный бит четности служит как для обнаружения, так и исправления ошибок. Далее мы увидим, что не все комбинации ошибок можно исправить, так что коды коррекции классифицируются в соответствии с их возможностями исправления ошибок.
Принцип обнаружения и исправления ошибок кодами хорошо иллюстрируется с помощью геометрических моделей. Любой n- элементный двоичный код можно представить n – мерным кубом, в котором каждая вершина отображает кодовую комбинацию, а длина ребра куба соответствует одной единице. В таком кубе расстояние между вершинами измеряется минимальным количеством ребер, находящихся между ними, обозначается d и называется кодовым расстоянием.
10.2Кодовое расстояние и корректирующая способность кода
Кодовое расстояние – это минимальное число элементов, в которых любая кодовая комбинация отличается от другой ( по всем парам кодовых слов). Например, код состоит из комбинаций 1011, 1101, 1000, и 1100. Сравнивая первые две комбинации, путем сложения их по модулю 2 находим, что d=2. Наибольшее значение d=3 получается при сравнении первой и четвертой комбинации, а наименьшее d=1 – второй и четвертой, третьей и четвертой комбинации. Выберем в трехмерном кубе такие вершины, кодовые обозначения которых отличались бы друг от друга на d=3. Такие вершины расположены на концах пространственных диагоналей куба. Их может быть только четыре пары: 000 и 111, 001 и 110, 100 и 011, 010 и 101. Код, образованный по такому правилу, может исправить одиночную ошибку или обнаружить две одиночные ошибки.
Корректирующая способность кода зависит от кодового расстояния: а) при d=1 ошибка не обнаруживается; б) при d=2 обнаруживаются одиночные ошибки; в) при d=3 исправляются одиночные ошибки или обнаруживаются двойные ошибки. В общем случае
(10.1)
где d- минимальное кодовое расстояние, r- число обнаруживаемых ошибок, s- число исправляемых ошибок. При этом обязательным условием является r≥s.
10.3Классификация корректирующих кодов
Корректирующими называются коды, позволяющие обнаружить и исправить ошибки в кодовых комбинациях. Они делятся на две группы: 1) коды с обнаружением ошибок; 2) коды с обнаружением и исправлением ошибок.
1) Особенность кодов собнаружением ошибок состоит в том, что кодовые комбинации, входящие в их состав, отличаются друг от друга не менее, чем на d=2. Их можно условно разделить на две группы:
а) коды, построенные путем уменьшения числа используемых комбинаций.
Код с постоянным числом единиц и нулей в комбинациях (код с постоянным весом).
(10.2)
где l– число единиц в слове длиной n.
Распределительный код 
Это также разновидность кода с постоянным весом, равным единице. В любой кодовой комбинации содержится только одна единица. Число кодовых комбинаций в распределительном коде
(10.3)
Кодовые комбинации при n=6 можно записать в виде 000001,000010,000100,001000,010000,100000. Сложение по модулю 2 двух комбинаций показывает, что они отличаются друг от друга на кодовое расстояние d=2.
Т а б л и ц а 10.1 - Код с постоянным числом единиц и нулей
Код  | Код  |
| 11000 1001001010 00011 01100 0100100101 1000100110 10100 | 10101000101010111000000001111001001 |
б) коды, в которых используются все комбинации но к каждой из них по определенному правилу добавляются контрольные символы m - символы.
Код с проверкой на четность. Такой код образуется путем добавления к передаваемой комбинации, состоящей из к информационных символов неизбыточного кода, одного контрольного символов m (0 или 1), так, чтобы общее число единиц в передаваемой комбинации было четным. В общем случае
(10.4)
Т а б л и ц а 10.2 - Код с проверкой на четность
| Информационные символы к | Контрольные символы m | Полная кодовая комбинацияn=k+m |
| 1 | 2 | 3 |
| 110111010100010110001111011111 | 011001 | 110110101011000101110000111100111111 |
Общее число комбинаций N=2n-1
Код с числом единиц, кратным трем. Этот код образуется добавлением к к информационным символам двух дополнительных контрольных символов (m=2), имеющих такие значения, чтобы сумма единиц, посылаемых в линию кодовых комбинаций, была кратной трем
Т а б л и ц а 10.3
| Информационные символы к | Контрольные символы m | Полная кодовая комбинация |
| 000110100011101011 | 100011 | 000110101000110010101111 |
2) Особенность кодов с обнаружением ошибок в том, что они образуют корректирующий код, который позволяет не только обнаруживать, но и исправлять ошибки. Составление корректирующих кодов производят по следующему правилу: сначала определяют количество контрольных символов, которое следует добавить к данной кодовой комбинации, состоящей из информационных символов. Далее устанавливают место, где эти контрольные символы должны быть расположены и их состав. На приеме обычно делают проверку на четность определенной части разрядов.
Коды Хемминга. Коды Хэмминга (Hammingcodes) — это простой класс блочных кодов, которые имеют следующую структуру:
(10.4)
где m= 2,3,..Минимальное расстояние этих кодов равно 3, поэтому они способны исправлять вес однобитовые ошибки или определять все ошибочные комбинации из двух или менее ошибок в блоке. Декодирование с помощью синдромов особенно хорошо подходит к кодам Хэмминга. Фактически синдром можно превратить в двоичный указатель местоположения ошибки. Хотя коды Хэмминга не являются слишком мощными, они принадлежат к очень ограниченному классу блочных кодов, называемых совершенными.