Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 212

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Определим С для случая

(п, к)-кода,

исправляющего

пакеты ошибок длиной b и меньше, т.

е. найдем число

возможных

пакетов ошибок

длины

b и

меньше.

iB пределах п-элементной кодовой комбинации пакет

ошибок из

b элементов, представляющий собой одно из

2 6 - 2

сочетаний1 ),

может

занимать

п—Ь+'l

различных

положений. 'Пакет

из (b—1)

элемента,

представляющий

собой одно

из 2 Ь _ 3

возможных сочетаний,

может зани­

мать

п—Ь+2

различных

положений

и т. д.

Наконец, па­

кет из двух элементов, состоящий .из двух единиц, мо­ жет занимать одно из п—1 возможных положений, а оди­ ночная ошибка — одно из п положений. Из сказанного следует, что

С = п+ 1 + £ 2 ' ' - 2 (n — i + 1).

1=2

Используя формулу для арифметическо-геометриче- ской прогрессии, данное выражение можно преобразо­ вать к виду

С = 2b~l Ь + 2) — 1.

Отсюда

2г^2ь-1(п

6 + 2).

Логарифмируя это выражение, получим r > ( 6 - l ) + l o g ( * - b + 2).

Таким образом, наименьшее число проверочных эле­

ментов

группового (п,

к)-кода,

исправляющего

все

па­

кеты

ошибок длиной

b и

менее, составляет

b—1

+

+ log ( п — Ь + 2 ) .

 

 

 

 

Из всех известных в настоящее время избыточных ко­ дов специально предназначенными для исправления па­ кетов ошибок являются коды Файра, которые являются циклическими и образуются посредством многочлена вида

q(x)=P(x)(xe+\),

где Р(х) — неприводимый многочлен степени г, являю­ щийся сомножителем разложения бинома х1+1 =

= х 2 - ' + 1 .

') В пакете ошибок два крайних элемента всегда единицы.

342


Длина кодовой комбинации п равна наименьшему

общему .кратному

чисел / и с, так

как

только в этом

слу­

чае q(x)

делится

на хп+Л. При

этом

необходимо,

что­

бы с не делилось на /. Число проверочных элементов

та­

кого кода

равно

с+r,

а число информационных элемен­

тов k — ii—с—\г.

 

 

 

 

 

|Коды Файра {66,

94] п о з в о л я ю т

исправить любой

оди­

ночный пакет ошибок длиной Ь и менее и одновременно

обнаружить

любой пакет ошибок длиной m^zb,

появив­

шийся в

пределах я-элементной кодовой комбинации,

при условии c^ift + m — 1 ; r^b. Если применять

эти ко­

ды только для обнаружения ошибок, то можно обнару­ жить любой одиночный пакет ошибок, длина которого

меньше

или

равна

числу

проверочных элементов

т'=

= с +'/"•

Корректирующие свойства кодов Файра обус­

ловлены

видом

образующего

многочлена q(x).

Сомно­

житель

( х ' + 1 )

позволяет

обнаружить

наличие

одиноч­

ного пакета ошибок длиной Ь, а многочлен Р(х)

— по­

ложение

внутри кодовой ' К о м б и н а ц и и .

 

 

 

Рассмотренный выше циклический код, образующий

многочлен которого

имеет

вид Р'(х)

=-(л:+'1)Р(х),

яв­

ляется частным

случаем кодов

Файра,

когда с = 1 . Такой

код исправляет пакет ошибок, состоящий из двух эле­ ментов, т. е. смежную двойную ошибку в кодовой ком­ бинации. Рассмотрим корректирующие возможности ко­

да Файра

 

для

случая,

когда

образующий

многочлен

имеет вид

q(x)

= (хв+

1 ) (х53+.\).

Здесь

с = 6; г=Ъ\

/ = 2 Г — 1 = 3 1 ,

c + 7 - = i l : l ,

/г=ЖЖ(/,

с)=НОК(3'1,6)=«186 .

Таким

образом,

 

образующий

многочлен

q(x) =

= i ( x 6 + ' l )'(х5

+ х 3 + 1 )

позволяет

построить

код

Файра

(186,175),

исправляющий

одиночные

пакеты

ошибок

длиной 3 или 2 или

1

элемент

и одновременно

обнару­

живающий

 

одиночные

пакеты

ошибок

соответственно

длиной 4 или 5 или 6 элементов. Используя этот же об­ разующий многочлен, можно построить и укороченные коды Файра с большей избыточностью, например, коды

(61,50), (86,75) и т.

п.

(Корректирующие

возможности

укороченных кодов

будут такие же, как

у

полного.

§ 6.5. Н Е П Р Е Р Ы В Н Ы Е

К О Д Ы

 

 

-Все рассмотренные

выше

избыточные

коды относятся

к числу блочных кодов, в которых кодирование на пе­ редаче '(формирование проверочных элементов) и деко-

343


дироваыие на приеме (обнаружение и исправление оши­ бок) выполняются в пределах каждой кодовой комбина­ ции (блока) в отдельности. Наряду с блочными кодами разработаны и получили распространение коды, в кото­ рых кодирование и декодирование представляют собой операции, непрерывно совершаемые над последователь­ ностями элементов без деления их на блоки. Такие ко­ ды получили название непрерывных или рекуррентных [14, '66, 94]. Принцип построения этих кодов рассмотрим на примере цепного кода [108], который является самым простым из всех известных непрерывных кодов.

В цепном коде каждый проверочный элемент форми­ руется путем сложения по модулю 2 двух информацион­ ных элементов, отстоящих один от другого на t—k—i элементов, где 4 — шаг сложения:

di®ak = b.k ,

ам®ak+t

=bk>

k + t ,

 

 

ak+\ ® ak+t-\-\

~

^k+\,

А + Н - Г

 

Так как каждый информационный

элемент

участвует

в формировании двух проверочных элементов

(рис. 6.3),

а каждый проверочный элемент формируется по двум информационным, то число проверочных элементов, сформированных за время Т, будет равно числу инфор­ мационных элементов, поступивших за то же время на вход кодирующего устройства. Поэтому избыточность цепного кода равна 1/2. В канал связи передается после­ довательность импульсов, в которой за каждым инфор­ мационным следует проверочный а, Ь, а, Ь, a, b и т. д.

Рис. 6.3. Формирование провар очных элементов цепного «одя

344


(Принцип декодирования принимаемой последователь­ ности импульсов и вытекающие из него корректирующие возможности цепного кода легко уяснить, проанализиро­ вав изложенный выше принцип формирования провероч­

ных

элементов (рис. 6.3). Изменение численного значе­

ния

информационного элемента, например аи (переход

] в 0 или 0 в 1), приводит к изменению

значений

двух

связанных с ним проверочных элементов, в нашем

слу­

чае

Oft-/,/i и <bk,h+t- Такая взаимосвязь

информационных

и проверочных элементов определяет процедуру декоди­

рования принимаемой последовательности элементов:

на приеме информационные и

проверочные эле­

менты

разделяются

и регистрируются

независимо;

из принятой

последовательности

информационных

элементов а' формируются контрольные элементы с'

точно так же, как формировались проверочные элементы

на передаче {ah_t@a'k== ck_u

fe)x);

— каждый контрольный

элемент сравнивается с при­

нятым из канала связи соответствующим проверочным

элементом: c'k_t< k

с Ъ\_и k ; c'k_t+h

k + l

с bk_i+[>

А + 1 и т . д . ;

при отсутствии искажений в канале связи сравни­

ваемые контрольные и проверочные элементы

будут оди­

наковыми;

 

 

 

 

 

при ошибках в принимаемой

последовательности

и искажении

'информационного

элемента,

например,

а ь (a'k ^

а*)> c'k-t

ft и

сА + / Н Е совпадают соответственно с

K-t, -k

и К, kit •

 

 

 

 

Наличие двух

несовпадений

контрольных и провероч­

ных элементов, сдвинутых друг от друга на / элементов (7 — шаг сложения), указывает на то, что искажен ин­

формационный элемент,

общий для обоих

проверочных

элементов \(b'k_t k и b'k k

+ t ) , т. е. значение

a'k необхо­

димо изменить на обратное;

 

— при искажении только проверочного

элемента, на­

пример b'k_t

k ФЬ^-г, л, и правильном приеме информаци­

онных

элементов

(au-t 'И ЙЙ) несовпадающей окажется

только

одна

пара

элементов {c'k_t к

не совпадет с

') Информационные и проверочные элементы, принятые из ка­ нала связи, а также сформированные на приеме контрольные эле­ менты будем обозначать со штрихами (а', Ь', с').

345


b*b_i k ) - Наличие одного несовпадения контрольных й проверочных элементов указывает па ошибочный прием проверочного элемента.

 

Из рассмотренного принципа декодирова-

 

иия следует, что цепной

код является

кодом,

» и с п р а в л я ю щ и м

ошибки.

Определим

условия,

^ *

при которых обеспечивается исправление оши-

 

бочно принятых элементов. Согласно принципу

*>

формирования

проверочных элементов при

^шаге сложения t вся последовательность пе­

 

 

редаваемых в канал связи элементов

разби-

£ ^

 

вается как бы на t цепей. В каждую

из цепей

 

 

входят

информационные

и проверочные эле-

$

 

менты, связанные друг с другом

(см. рис. 6 . 4 ) .

 

 

Рассматривая каждую цепь в отдельности, что

 

 

справедливо в силу их независимости, .видим,

jE£

 

что для исправления

ошибочно

принятого ин-

j T i

 

формациоиного элемента, например щи необ-

 

^

ходимо,

чтобы

предыдущий

и

последующий

( ^

=

информационные элементы

этой

цепи {ah-t и

са*

*

aii+t), а

также

соответствующие

проверочные

'кг

а

элементы

{bh-i,h

и buji+t)

были

приняты нра-

 

2

вильно. .Кроме элемента

а/„ в данной

цепи мо-

j

S

Г ут быть искажены элементы

ап+31, «/i+6(

" т. д.,

*

3

т. е. каждый третий информационный

элемент,

г'.

g_ Это условие выполняется

полностью,

еслипро-

i £

с

должителыюсть

помехи такова,

что при шаге

 

е

сложения / искажаются

не более чем 2t под-

 

н

ряд расположенных

элементов и проверочные

сз*

|

элементы передаются

в канал связи с

задерж-

••ч кой на (314-4) элемент.

4*

1

Необходимость задержки проверочных эле-

*t

rj

ментов перед передачей их в канал

связи вы-

ез*

|

текает из самого принципа кодирования цеп-

*

g

ного кода. При наличии задержки

последова-

g

тельность элементов,

передаваемая

в канал

 

§

связи, будет иметь

вид, представленный на

^ч рис. 6.4.

v

,2

Исходя из изложенных

исправляющих воз-

*

~

можностей цепного кода в пределах

каждой

7?

2

цепи

и

учитывая их независимость,

можно

f * *

<j

сформировать следующее

основное

свойство

.

 

цепного

кода: при шаге

сложения / ч<од нс-

1 1

 

правляет пакет ошибок длиной b^Lftt

при ус­

 

 

ловии,

что каждый проверочный элемент пе-

346