Файл: Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов.pdf

Однако в модели Беннета—Фройлиха оставлен открытым во­ прос о способе формирования пакетов ошибок, т. е. порядке объ­ единения ошибок в пакеты. Известные способы объединения в па­ кеты по плотности ошибок и по защитному интервалу, который вы­ бирается так, чтобы образованные пакеты были независимы, на реальных каналах связи практически не выполняются. Поэтому рассмотренная модель также является приближенной и нуждается в дальнейшем уточнении.

МОДЕЛЬ ц н и и с

Модель ошибок, разработанная в Центральном научно-исследо­ вательском институте связи Зубовским Л. И. (16], описывает функ­ цию интервалов .между ошибками с помощью гиперэкспоненциаль­ ного распределения k-<ro порядка:

Эта модель допускает сколь угодно близкое согласование с экс­ периментальными данными. Д л я этого необходимо лишь увеличить

КІ. Иными словами, функцию распределения интервалов между ошибками можно рассматривать как сумму экспонент, каждая из которых характеризует распределение интервалов между ошибка­

Знание математических описаний (моделей ошибок) позволяет решить ряд важных теоретических и практических задач, основ­ ными из которых являются: выбор метода модуляции в канале свя­ зи, выбор типа корректирующего кода, выбор методов повышения верности и надежности связи, выбор алгоритма передачи дискрет­ ных сообщений, построение эффективной системы контроля и изме­ рения каналов связи.

и

Г Л А В А

Методы и устройства повышения верности передачи дискретной информации

11.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ВЕРНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Вероятность ошибок в реальных каналах связи такова, что тре­ буемая верность приема дискретных сообщений, как правило, не обеспечивается. Поэтому необходимо принимать меры к повыше­ нию верности передачи и приема сообщений.

Возможны два пути повышения верности. Первый путь основан на улучшении качественных показателей каналов связи и аппара­ туры передачи данных, которого достигают либо устранением са­ мих причин появления ошибок, либо включением в канал ПДИ не­ которых дополнительных устройств, позволяющих уменьшить влия­ ние помех.

Основными причинами, вызывающими появление ошибок, явля­ ются импульсные помехи и кратковременные перерывы. Импульс­ ные помехи обычно появляются при снижении защищенности меж­ ду парами в одном кабеле или проникают из цепей питания. По­ этому поддержание на должном уровне переходного затухания между парами в кабеле, улучшение фильтрации в цепях питания и применение развязывающих питающих устройств приводят к су­ щественному снижению потока импульсных помех и улучшению качественных показателей канала.

Другая причина появления импульсных помех носит эксплуата­ ционно-технический характер. Поток импульсных помех значитель­ но возрастает при проведении обслуживающим персоналом всевоз­ можных профилактических работ на магистрали во время работы связи (всякого рода переключения, подключение измерительных приборов, чистка контактов и т. д.). Устранение этих причин мо­ жет быть достигнуто только путем повышения технической куль­ туры эксплуатации связей. Значительное улучшение качества ка­ нала связи, особенно при организации связей большой протяжен­ ности или при использовании сравнительно высоких скоростей пе­ редачи, достигается путем включения в канал дополнительных устройств —регенеративных трансляций и фазовых корректоров. Это в ряде случаев приводит к значительному повышению верности приема.

Кратковременные перерывы в связи вызываются как плохими контактами в местах паяных и непаяных соединений, так и низкой квалификацией обслуживающего персонала. Практика ЦНИИС по­ казала [16], что на магистралях, специально подготовленных для передачи дискретных сообщений, после устранения ряда техничес­ ких причин возникновения помех и повышения квалификации об­ служивающего персонала, интенсивность помех значительно умень­ шается. Так, например, на одной из магистралей длиной 2000 км верность передачи возросла в 10 раз, а вероятность ошибки в прие­ ме посылок уменьшилась с 5- Ю - 5 до 5- Ю - 6 .

Улучшение качественных характеристик каналов с целью повы­ шения верности приема всегда связано с определенными мате­ риальными затратами, которые в ряде случаев могут оказаться весьма высокими. Поэтому наряду с первым путем повышения вер­ ности широко используют другой путь, который основан на внесе­ нии в передаваемый сигнал избыточности. Избыточность налагает на сигнал определенные дополнительные условия, проверка соблю­ дения которых на приеме позволяет обнаружить факт искажения сигнала, а также отождествить принятый искаженный сигнал с со­ ответствующим неискаженным. Любые методы внесения избыточ­ ности в передаваехмый сигнал связаны с увеличением так называе­ мого объема сигнала, т. е. с увеличением либо мощности сигнала, либо ширины спектра, либо времени передачи. Возможности по­ вышения верности приема путем увеличения мощности и ширины спектра при передаче дискретной информации по стандартным ка­ налам связи довольно ограничены, поэтому преимущественное при­ менение получил метод введения избыточности путем увеличения времени передачи сигнала. Этот метод может быть реализован пу­ тем использования для передачи дискретной информации скорости, пониженной по отношению к номинальному значению, или же пу­ тем применения корректирующих кодов. Использование понижен­ ной скорости при работе по каналам невысокого качества получило широкое применение. Так, во многих типах АПД, работающей по телефонным каналам, предусматриваются две и более скорости пе­ редачи (например, 600 и 1200 бод), причем меньшая скорость обыч­ но используется при работе на большие расстояния.

Другим эффективным средством повышения верности передачи является использование детекторов качества сигналов. С одним из детекторов качества читатель уже знакомился при изучении мето­ дов регистрации посылок со стиранием (см. разд. 5.4). Оценка ка­ чества посылки там производилась по величине краевых искажений на выходе двоичного приемного устройства. Качество сигнала мож­ но анализировать до детектора или после него до двоичного уст­ ройства. На рис. 11.1 показан принцип работы одного из типов де­ тектора качества. Если огибающая принятых посылок не пересе­ кает контура контрольной посылки, то качество принятой посылки считается удовлетворительным. Изменение формы огибающей по­ сылки (уменьшение амплитуды или длительности) свыше контроль-

ной нормы приводит IK «стиранию» посылки. По сигналу стирания знак, содержащий стертую посылку, переспрашивается. Время, за­ трачиваемое на переспросы, приводит к снижению скорости пере­ дачи информации.

Применение корректирующих кодов является более эффектив­ ным методом повышения верности, чем использование пониженной

'контрольное по­ дтирание ш I С6шки.

Рис. 11.1. К принципу действия детектора качест­ ва принимаемых посылок

скорости. Заметим, что оба этих метода повышения верности не следует противопоставлять друг другу. Использование корректи­ рующих кодов является методом более общим, а использование пониженной скорости передачи можно считать частным случаем применения корректирующего кода.

11.2.КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КОДЫ

КЛАССИФИКАЦИЯ КОДОВ

Теория корректирующих кодов излагается в курсе «Теория пе­ редачи сигналов» (21], поэтому здесь будут рассмотрены лишь те коды и реализующие их устройства, которые нашли наибольшее применение в технике передачи дискретных сообщений.

приводит к замене одной кодовой комбинации другой и, следова­ тельно, к неправильному приему сообщения в целом.

Корректирующие (избыточные, помехоустойчивые) коды строят таким образом, что для передачи информации используется лишь

комбинации для передачи не используются и относятся к числу

ной кодовой комбинации неразрешенной, что позволяет обнаружить

ошибку. При достаточно большом отличии разрешенных комбинаций друг от друга возможно обнаружение дву-, трехкратной и т. д. ошибки, поскольку они будут приводить к образованию неразре­ шенных комбинаций, а переход одной разрешенной комбинации в другую будет происходить под действием ошибок более высокой кратности, являющихся результатом наиболее интенсивных помех.

Подберем далее четырехразрядные комбинации, отличающиеся всеми четырь­ мя разрядами. Таких комбинаций две: ООП и 1100. Легко убедиться, что при ис­ пользовании этих комбинаций обеспечивается обнаружение одно-, дву- и трех­

решенной комбинации ООП одним разрядом, а от другой разрешенной 1100 —

Легко видеть, что повышенная помехоустойчивость двух рас­ смотренных кодов связана с имеющейся в них избыточностью. Если