Перемежение в системах с кодированием.
В случае, когда в канале связи действуют импульсные помехи, приводящие к подавлению (уничтожению) передаваемых информационных сигналов на протяжении нескольких тактовых интервалов, возникают так называемые пакеты ошибок.
Если длина пакета
ошибок (например
)
не очень велика, тогда для исправления
этих ошибок могут быть использованы
достаточно мощные коды типа кодов
Рида-Соломона или кодов Файра. Более
простые помехоустойчивые блочные коды
типа Хемминга, БЧ???? или сверточные коды
в условиях пакетов ошибок оказываются
бесполезными. Если нет возможности
использовать сложные блочные коды, то
выход из такого положения заключается
в сочетании использования простых кодов
(блочных или сверхточных) с операциями
перемежения передаваемых символов в
передающем устройстве и восстановлении
последовательности символов после
перемежения в приемном устройстве. При
таком подходе в передающем устройстве
последовательность информационных
символов на выходе кодера подвергается
перемежению и восстановлению в приемном
устройстве перед декодированием.
Эти операции (перемежения и восстановления) приводят к тому, что на входе декодера ошибки располагаются уже не в виде пакета, а ошибки достаточно равномерно рассредоточиваются по длине декодируемых последовательностей. Практически уже простые помехоустойчивые коды могут справиться с одиночными ошибками.
Устройство перемежения переставляет символы в последовательности некоторым детерминированным способом. С устройством перемежения связано устройство восстановления после перемежения, с помощью которого осуществляется обратная перестановка и восстановление исходного порядка следования символов.
Существует два основных класса устройств перемежения – периодические и псевдослучайные. Из-за простоты периодические устройства перемежения предпочтительнее псевдослучайных устройств. К ним можно отнести блоковые устройства (рис. 1).
Рис. 1 Структурная схема системы связи с устройствами
перемежения и восстановления.
Блоковые устройства работают следующим образом:
Кодовые
символы записываются в столбцы матрицы,
состоящей из
- строк и
- столбцов. Перестановка принятых
символов заключается в том, что для
передачи по каналу символы считываются
из матрицы по строкам. Такое
устройство называется блоковым (
,
)
устройством перемежения.
Устройство восстановления после перемежения осуществляет обратную операцию:
Записываются символы по строкам, а считываются по столбцам.
Выводы:
любой пакет ошибок длиной < символов переходит на выходе устройства восстановления в одиночные ошибки, каждые две из которых разделены не менее
правильно принятыми символами;любой пакет ошибок длиной = символов переходит на выходе устройства восстановления в одиночные ошибки, каждые две из которых разделены не менее
правильно принятыми символами.
Пример:
Пусть с выхода кодера на вход устройства перемежения поступает 60 двоичных информационных символов:
1,2,3,4,……………………58,59,60.
Каждое число означает порядковый номер
передаваемых двоичных информационных
символов. Передаваемые символы
записываются последовательно по столбцам
матрицы, состоящей из
строк и
столбцов (таблица 1):
Таблица 1
Информационные символы |
Запись по 1 16 31 46 Считывание столбцам 2 17 32 47 по строкам 3 18 33 48 4 19 34 49 5 20 35 50 6 21 36 51 7 22 37 52 N=15 8 23 38 53 9 24 39 54 10 25 40 55 11 26 41 56 12 27 42 57 13 28 43 58 14 29 44 59 15 30 45 60 B=4
|
В результате считывания по строкам символы передаются по каналу в следующем порядке (таблица 2):
Таблица 2
Информационные символы |
1,16,31,46,2,17,32,47,3,18,33,48,4,19,34,49,5,20,35,50,6,21,36,51,7,22,3,52,8,23, x x x x 38,53,9,24,39,54,10,25,40,55,11,26,41,56,12,27,42,57,13,28,43,58,14,29,44,59,15, 30,45,60. |
Пусть в результате
импульсной помехи при передаче
информационных символов возник пакет
ошибок на четырех последовательных
тактовых интервалах, которые в таблице
2 отмечены крестиками. В приемном
устройстве передаваемые символы из
таблицы 2 записываются в матрицу (
)
по строкам (таблица 3):
Таблица 3
Информационные символы |
Считывание 1 16 31 46 Запись по столбцам 2 17 32 47 по строкам 3 18 33 48 4 19 34 49 5 20 35 50 6 21 36 51 7 22 37 52 N=15 8 23 38 53 9 24 39 54 10 25 40 55 11 26 41 56 x x x x 12 27 42 57 13 28 43 58 14 29 44 59 15 30 45 60 B=4
|
Из этой матрицы ( ) считывание осуществляется по столбцам, и считанные символы поступают на вход декодера (таблица 4):
Таблица 4
Информационные символы |
X 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10,11,12,13,14,15, х 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30, х 31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45, х 46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60 |
На вход декодера символы поступают из таблицы 4 последовательно по строкам, в результате чего пакет ошибок на выходе устройства восстановления превратился практически в одиночные ошибки (помечены крестиком), с которыми может справиться достаточно простой декодер.