Лекции по «Основы передачи данных»

    Недостатком без маркерного  способа является то, что после  любого нарушения цикловой фазы  приходится прекращать передачу  полезной информации а передатчике и переводить систему в режиме фазирования. При этом должна быть снята блокировка с управляющей схемы. Другим недостатком является отсутствие постоянного контроля за правильностью цикловой фазы во время передачи информации. Расхождение фазы приходится обнаруживать по появлению большого числа ошибок, т.е. со значительным запаздыванием.

     Устройство  маркерного фазирования по циклам показано на рис(13.2.) как и на предыдущем рисунке, для наглядности изображены механические распределителя подключается датчик маркера (фазовой комбинации) ДМ. За каждый цикл распределителя передается один элемент кодовой комбинации маркера. Если комбинация содержит … элементов, то для ее передачи потребуется … циклов работы распределителя.

 

 

Рис.13.2. Синхронный маркёрный способ фазирования по циклам.

   

  Длина фазовой комбинации и ее вид выбираются так, чтобы добиться минимальной вероятности ложного фазирования. Другими словами, фазовая комбинация должна представлять такую последовательность элементов, вероятность появления которой с любого другого контакта распределителя практически равна нулю.

      На приеме к  соответствующему контакту распределителя  подключается дешифратор маркера  ДШМ, выход которого соединен  с управляющей схемой УС. При  расхождении распределителей по фазе дешифратор не обнаруживает маркера. Поэтому через каждый n циклов управляющая схема смещает распределитель на один контакт. Такой сдвиг будет происходить до тех пор, пока дешифратор не зарегистрирует маркер. После этого управляющая схема блокируется. Распределители с данного момента будут вращаться синфазно.

В режиме синфазности с выхода дешифратора через каждые n циклов будет поступать импульс, подтверждающий наличие правильной цикловой фазы. При потере синфазности поступление фазирующего импульса прекратится. Спустя некоторое установленное время, например(3-5) n циклов, снимается блокировка с управляющей схемы, и система перейдет в режим поиска. Снимать полезную информацию с контактов передающего распределителя в этом случае не нужно.

Недостаток маркёрного способа- снижение пропускной способности связи из-за необходимости регулярной передачи маркёра (фазовой комбинации).

Безмаркерный способ цикловой синхронизации используется только в синхронных системах (при синхронном способе передачи).

В безмаркерных системах нарушение факта цикловой синхронизации обнаруживается при увеличении ошибочных комбинаций. Преимущество этого способа – цикловая синхронизация осуществляется без снижения скорости передачи информации. Недостатки:

1. отсутствие постоянного контроля цикловой синхронизации

2. необходимость прекращения передачи  информации после нарушения цикловой  синхронизации

3. необходимость наличия обратного  канала для передачи информации  о нарушении циклической синхронизации

Параметры устройств цикловой синхронизации

1. Время фазирования  , где

n – число разрядов в блоке,

l – количество разрядов в маркере

Рэ – вероятность появления нолей или единиц в блоке

2. Вероятность ложного фазирования  , где

S – число элементов, принятых с ошибкой

3. Вероятность пропуска фазовой  комбинации

Основные параметры устройств синхронизации по циклам

 

    Основными параметрами устройств  цикловой синхронизации являются  время фазирования tФ, вероятность ложного фазирования РЛФ и вероятность пропуска РПР, т.е. вероятность того, что искаженная фазирующая комбинация не будет обнаружена. Устройства синхронизации необходимо проектировать таким образом, чтобы tФ, РЛФ и РПР были минимальными.   

 Время вхождения в фазу  зависит от типа устройства  и от вероятности ошибки единичного элемента в дискретном канале Р0. При вероятность ошибки практически не влияет на tФ. Для устройств синхронизации с дешифратором маркерной комбинации и поразрядным сдвигом обнаружение маркера производится один раз за цикл, и при максимальном рассогласовании распределителей для установления их в синфазное состояние требуется nб-1 сдвигов, включая l маркерных разрядов, Если фазирующая комбинация обнаруживается с вероятностью Рм=1—РЭl, где РЭ—вероятность появления «1» или «О» в блоке, то, принимая РЭ = 0,5, при скорости передачи В получим

                 

                                   
    Время фазирования в устройствах синхронизации по циклам при использовании пусковой комбинации, пересекающейся с остальными символами синхроблока, а также при применении блоков защиты, обеспечивающих установку необходимой начальной фазы приемного распределителя при трехкратном обнаружении маркерной комбинации, оценивается по формуле

   

 Вероятности ложного фазирования  РЛФ и пропуска маркерной комбинации РПР определяются длиной и структурой маркера.   

 В процессе проектирования  устройств фазирования по циклам  необходимо ответить на следующие  вопросы:   

 Какой выбрать способ синхронизации (маркерный или безмаркерный?); 
    синхронный или стартстопный?   

 Применить специальную фазирующую кодовую комбинацию или воспользоваться синхронизирующими свойствами применяемого для повышения достоверности кода    расположить маркерную комбинацию в начале (конце) блока или использовать l циклов для поразрядной передачи каждого бита l-разрядного маркера?    

 Какое количество разрядов должно содержаться в маркерной комбинации и какова ее структура?

 

 

Лекция 14. Принципы построения, алгоритмы и характеристики СПД

 

Системы без обратной связи.           

Эти системы часто называют однонаправленными системами, так как для передачи информация используются каналы связи только одного направления При передаче информации в таких системах простым (безызбытотчным) кодом используются все N=2n кодовых комбинаций, поэтому ошибочный прием хотя бы одного единичного элемента кодовой комбинации повлечет за собой трансформацию переданного знака в другой, т. е. ошибку. При этом появление в кодовой комбинации ошибки любой кратности не может быть обнаружено (и тем более исправлено), так как переданная кодовая комбинация превращается в одну из других разрешенных комбинаций.          

Для повышения верности в системах БОС используют в основном три способа: применение кодов, исправляющих ошибка (избыточных кодов); многократную передачу кодовых комбинаций; одновременную передачу кодовых комбинаций по нескольким каналам. Используют также комбинации этих способов, например многократную передачу в сочетании с кодами, обнаруживающими ошибки.         

 В системах без изменения  алфавита корректирующий код используется для исправления ошибок, а в системах с сигналами стирания - для обнаружения или одновременного обнаружения и исправления ошибок. Скорость передачи в системах с кодом, исправляющим ошибки, определяется отношением числа информационных символов k к общему числу символов в кодовой комбинации n, т. е. Rn=Rk/n, следовательно, скорость передачи уменьшается с увеличением избыточности корректирующего кода.

При многократной передаче каждая кодовая комбинация передается несколько раз, а на приеме производится сравнение принятых знаков и решение принимается методом голосования по большинству (мажоритарный метод). Следовательно, для принятия определенного решения число передач каждой кодовой комбинации должно быть нечетным.          

Таким образом, правильное решение при трехкратном повторении возможно в двух случаях: когда все З раза кодовая комбинация принята правильно или когда она принята правильно 2 раза из З. Вероятность первого случая p1=(1-p0)3k, где p0 - вероятность ошибочного приема единичного элемента; k - число элементов в кодовой комбинации. Вероятность второго случая в предположении независимости ошибок единичных элементов p2=C23(1-p0)2k(1-(1-po)k), где С23 число сочетаний из З по 2. Вероятность ошибочного приема, включая стирания, составляет 
P03=1-p1-p2=1-(1-p0)3k-C32(1-p0)2k(1-(1-po)k). 
При p<<1 p03~3p201, где p01=1-(1-p0)k - вероятность ошибки в кодовой комбинации при отсутствии повторений.         

Метод одновременной передачи кодовой комбинации по параллельным каналам со сравнением результатов на приеме и принятием решения на основе мажоритарного метода по своим возможностям в отношении повышения верности идентичен методу многократной передачи, конечно, в случае, когда ошибки в разных каналах независимы. Для обеспечения этого условия каналы должны выбираться в разных линиях связи или, по крайней мере, в разных системах передачи одной линии. Для обеспечения независимости ошибок при методе многократной передачи рекомендуется увеличивать временной интервал между отдельными передачами.          

При сочетании метода многократной передачи , с использованием избыточного кода каждая комбинация передается r раз, причем те из них, в которых обнаружены ошибки, стираются и при последующих повторениях заменяются кодовыми комбинациями, принятыми без ошибки. 

Системы с обратной связью.           

В системах с ОС ввод в передаваемую информацию избыточности производится с учетом состояния дискретного канала. С ухудшением состояния канала вводимая избыточность увеличивается, и, наоборот, по мере улучшения состояния канала она уменьшается.         

В зависимости от назначения ОС различают системы: с решающей обратной связью (РОС), информационной обратной связью (ИОС) и с комбинированной обратной связью (КОС).         

В системах с РОС (рис. 14.1) приемник, приняв кодовую комбинацию и проанализировав ее на наличие ошибок, принимает окончательное решение о выдаче комбинации потребителю информации или о ее стирании и посылке по обратному каналу сигнала о повторной передаче этой кодовой комбинации (переспрос). Поэтому системы с РОС часто называют системами с переспросом, или системами с автоматическим запросом ошибок (АЗО). В случае принятия кодовой комбинации без ошибок приемник формирует и направляет в канал ОС сигнал подтверждения, получив который, передатчик ПКпер передает следующую кодовую комбинацию. Таким образом, в системах с РОС активная роль принадлежит приемнику, а по обратному каналу передаются вырабатываемые им сигналы решения (отсюда и название - решающая ОС).          

Передача с РОС аналогична телефонному разговору в условиях плохой слышимости, когда один из собеседников, плохо рас слышав какое-либо слово или фразу, просит другого повторить их еще раз, а при хорошей слышимости или подтверждает факт получения информации, или, во всяком случае, не просит повторения.

 

	ПКпер - передатчик прямого канала;
	ПКпр - приемник прямого канала;
	ОКпер - передатчик обратного канала;
	ОКпр - приемник обратного канала;
	РУ - решающее устройство

Рис 14.1.Структурные схемы системы ПД с РОС.           

В системах с ИОС (рис. 14.2.) по обратному каналу передаются сведения о поступающих на приемник кодовых комбинациях (или элементах комбинации) до их окончательной обработки и принятия заключительных решений. При разговоре по телефону часто используют ретрансляционную ИОС, когда в условиях сильных помех просят собеседника повторить переданное сообщение, чтобы убедиться, что он его воспринял правильно. При правильном повторении передающий дает подтверждение, а при неправильном - повторяет сообщение еще раз. Частным случаем ИОС является полная ретрансляция поступающих на приемную Сторону кодовых комбинаций или их элементов. Соответствующие Системы получили название ретрансляционных. В более общем случае приемник вырабатывает специальные сигналы, имеющие меньший объём, чем полезная информация, но характеризующие качество ее приема, которые по каналу ОС направляются пере датчику. Если количество информации, передаваемое по каналу ОС (квитанции), равно количеству информации в сообщении, передаваемом по прямому каналу, то ИОС называется полной. Если же содержащаяся в квитанции информация отражает лишь некоторые признаки сообщения, то ИОС называется укороченной. Таким образом, по каналу ОС передается или вся полезная ин формация, или информация о ее отличительных признаках, по этому такая ОС называется информационной.

Рис 14.2.Структурные схемы системы ПД с ИОС.

 
           Полученная по каналу ОС информация (квитанция) анализируется передатчиком, и по результатам анализа передатчик принимает решение о передаче следующей кодовой комбинации или о повторении ранее переданных. После этого передатчик передает служебные сигналы о принятом решении, а затем соответствующие кодовые комбинации. В соответствии с полученными от передатчика служебными сигналами приемник ПК или выдает накопленную кодовую комбинацию получателю информации, или стирает ее и запоминает вновь переданную. В системах с укороченной ИОС, естественно, меньше загрузка обратного канала, но больше вероятность появления ошибок по сравнению с полной ИОС. 
В системах с КОС решение о выдаче кодовой комбинации получателю информации или о повторной передаче может приниматься и в приемнике, и в передатчике системы ПДС, а канал ос используется для передачи, как квитанций, так и решений.