Экзамен Курс делится на две части: Теоретическая (стр. 8 из 10)

- пакет ошибок – участок потока ошибок, на котором встречаются ошибочные и правильные элементы, и ошибочные элементы отделены Друг от друга не более чем l_З правильными элементами. Величина l_З называется защитным интервалом и в рекомендациях МСЭ-Т определена как l_З = 10. Длиной пакета l_З считают число элементов от первой До последней ошибки включительно.

При классификации ошибок по количеству их в группе различают следующие понятия (рис. 4.6, д):

- кратная ошибка – количество ошибок в комбинации определенной длины без учета их вида. Количественно кратная ошибка определяется параметром 1 < a._кр < n. В рассматриваемом примере комбинации №№ 2, 3 и 4 имеют ошибки следующей кратности: a._{кр 2} = 2; a._кр3 = 4; a._кр4 = 1;

- кратная транспозиция – количество пар ошибок разного вида (1 ← 0 и 0 → 1) в комбинации определенной длины. Количественно кратная транспозиция оценивается параметром a._тр. В рассматриваемом примере в комбинации № 3 имеется кратная транспозиция с параметром а = 2. В комбинации № 2 имеется одна пара ошибок, но обе они одинакового вида (1 → 0). Это не кратная транспозиция.

4.3. Измерение искажений и ошибок

Для оценки качества дискретных каналов, стандартизации и нормирования их параметров проводят плановые технологические измерения искажений и ошибок. Эти измерения имеют много общего. Они могут проводиться по схеме шлейфом (рис. 4.7, а) и схеме "точка-точка" (рис. 4.7, б). При измерении шлейфом датчик испытательных сигналов ДИС и измеритель И располагаются на одной станции, например на Ст. А. На противоположной Ст. Б прямой канал через устройство переприема включается на вход обратного канала, и сигналы вновь возвращаются на Ст. А.

Вне зависимости от схемы измерения от ДИС в измеряемый канал посылаются неискаженные испытательные сигналы с той или иной стандартной скоростью. В канале на них действуют помехи, приводящие к изменению формы сигналов, появляются искажения. Если искажения превышают некоторый предел, измеритель фиксирует ошибки.

Рис. 4.4

Датчик испытательных сигналов может вырабатывать следующие сигналы:

- сигналы с непрерывной значащей позицией нажатие "+" и нажатие "-"; симметричные сигналы с разными значащими позициями длительностью в единичный интервал, сигнал вида 1:1 или телеграфные "точки". Эти сигналы применяются для оценки симметричности канала в статическом режиме ("+" и "-") или динамическом (1:1). Последний из них может использоваться для оценки характеристических искажений;

- асимметричные сигналы, состоящие из одной значащей позиции длительностью в один единичный интервал и другой значащей позиции длительностью в несколько единичных интервалов, сигналы вида 1:7 или 7:1.

Псевдослучайные испытательные последовательности типа кодовое кольцо или смысловые.

Методика проведения измерений искажений и ошибок отличаются друг от друга.

ТЕМА 5

Методы повышения верности передачи дискретной информации

5.1. Классификация методов повышения верности передачи

При передаче дискретных сообщений всегда возникают ошибки, обусловленные несовершенством систем ПДИ, систем коммутации (мультиплексирования), каналов связи и др. Причины их могут быть самые различные, но результат оказывается один - появляющиеся ошибки снижают верность принятых сообщений. В то же время высокая верность передачи – основное требование к системам ПДИ, и ее снижение недопустимо.

Конкретные значения верности передачи информации зависят от назначения информации. Пользователи систем ПДИ для многих технологических и прикладных процессов часто выдвигают требование к вероятности ошибки в принимаемых данных не хуже 10 ^-6-10 ^-12 на бит. В то же время в реальных каналах тональной частоты проводных многоканальных систем передачи вероятность ошибки на бит составляет 10 ^-3-10 ^-2, а в радиоканалах – 10^-3-10^-2, т.е. реальные каналы связи не удовлетворяют требованиям пользователей. Поэтому возникает необходимость в повышении верности передачи на два-три порядка, а иногда и более.

Снижение вероятности ошибки достигается улучшением качественных показателей линий и каналов связи, оконечного оборудования отправителей и получателей сообщений, каналообразующей аппаратуры и др., внесением избыточности и увеличением надежности.

Рис. 5.1

Качественные показатели каналов связи значительно улучшаются также при применении в каналообразующей аппаратуре помехоустойчивых методов модуляции, рациональных уровней передачи и приема сигналов, при стабилизации частоты генераторного оборудования, введении в аппаратуру амплитудно- и фазочастотных корректоров, электронных контактов и др. В оконечных приемных устройствах для повышения верности передачи используют помехоустойчивые виды демодуляции, совершенные методы регистрации сигналов и др.

Эффективным методом повышения верности является введение в системе передачи сигнальной, информационной и структурной (аппаратурной) избыточности. Сигнальная избыточность реализуется увеличением объема сигнала V = PΔFT, т.е. увеличением мощности сигнала Р, ширины его спектра ΔF и длительности Т. Однако возможности практической реализации данного метода довольно ограниченны. Мощность сигнала лимитирована обычно свойствами линий и каналов связи. При большой амплитуде сигнала, передаваемого по линии связи, возникает опасность недопустимых влияний на соседние цепи. При передаче же дискретных сигналов по каналам тональной частоты их мощность еще больше ограничивается из-за недопустимости перегрузки групповых модуляторов, усилителей и др.

Ширина спектра сигнала также ограничивается полосой пропускания линий и каналов связи. Увеличение длительности сигнала (единичных элементов кода) позволяет значительно снизить вероятность ошибки символа, однако достигнутое при этом повышение верности передачи приводит к значительному снижению скорости передачи информации, что недопустимо.

Информационная избыточность реализуется в помехоустойчивых (корректирующих) кодах, обнаруживающих и исправляющих ошибки. В помехоустойчивом (избыточном) n-символьном коде в отличие от простого k-символьного для передачи информации применяют не все множество кодовых комбинаций S₀ = 2 ⁿ, а только его часть, образующую подмножество разрешенных комбинаций S = 2^k(k < n). Комбинации оставшегося подмножества S₃= S₀ – S_p для передачи информации не используются и являются неразрешенными (запрещенными) для данного кода.

В простых кодах все комбинации являются разрешенными и ошибки любой кратности вызывают переход одной комбинации в другую, также разрешенную, т.е. используемую для передачи информации. Поэтому ошибки в простом коде всегда приводят к неправильному приему информации. В помехоустойчивых кодах вследствие того, что для передачи информации применяют только разрешенные комбинации S_p < S₀, возможно обнаруживать и исправлять ошибки.

Помехоустойчивые коды являются эффективным методом повышения верности передачи и находят широкое применение в современных системах ПДИ.

Структурная избыточность связана с введением в систему передачи дополнительных каналов и приборов, например использование нескольких параллельных каналов для передачи одной и той же информации по каждому каналу от передатчика к приемнику или одного дополнительного канала для передачи информации в обратном направлении — от приемника к передатчику. Системы передачи с каналом обратной связи позволяют контролировать вероятность ошибок в принимаемой информации и своевременно реагировать на условия передачи. Причем контролировать можно состояние непрерывного канала связи, дискретного и канала передачи данных.

На практике для повышения верности используют все перечисленные методы. Однако улучшение качественных показателей каналов связи и повышение их надежности связаны со значительными трудностями, в том числе и материальными затратами. Поэтому чаще верность передачи информации повышают использованием в системах ПДИ помехоустойчивых способов обнаружения и исправления ошибок и применением систем с обратной связью.

Системы без обратной связи. В таких системах информация передается только в одном направлении. Для повышения верности передачи используют в основном три способа: применение кодов, исправляющих ошибки (корректирующих кодов); многократную передачу кодовых комбинаций по одному каналу; одновременную передачу кодовых комбинаций по нескольким параллельным каналам связи.

Типовая схема алгоритма процесса передачи информации в системе без обратной связи приведена на рис. 5.2. Конкретные алгоритмы защиты от ошибок определяются выбранным методом избыточного кодирования информации.

Рис. 5.2

Применение корректирующего кода позволяет достичь практически любой верности передачи с соответствующим снижением относительной скорости передачи R_от = k/n, где k - число информационных символов, п - общее число символов кодовой комбинации корректирующего кода.

Для исправления пакетов ошибок, возникающих в каналах, необходимо, чтобы длина кодовых комбинаций значительно превышала длину пакетов ошибок. Это приводит к техническим трудностям при реализации кодеров и декодеров, так как их сложность зависит от длины кодовых комбинаций. Поэтому на практике системы однократной передачи корректирующим кодом получили небольшое применение только при работе автоматизированных систем управления в реальном масштабе времени, когда допустимая задержка поступления информации от источника к потребителю ограничена очень малым промежутком времени.