- •Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им.Проф. М.А. Бонч-Бруевича в.М. Охорзин
- •Санкт-Петербург
- •Тема 1. Основные понятия и определения в области пдс
- •1.1.Дискретность
- •Соответствующие виды сигналов:
- •1.2.Модуляция
- •1.3.Кодирование
- •1.4.Упрощенная структурная схема аппаратуры пдс.
- •Модулятор – устройство, осуществляющее модуляцию. Демодулятор осуществляет обратное преобразование. Совокупность модулятора и демодулятора образует модем.
- •1.5. Основные параметры и характеристики системы пдс
- •Тема 2. Системные характеристики систем передачи дискретных сообщений 2.1 Понятие об эталонной модели взаимодействия открытых систем
- •2.2. Понятие о телеуслугах
- •2.3 Первичные коды в системах пдс
- •2.3.1. Телеграфные коды
- •2.3.2. Коды для передачи данных
- •Тема 3. Основные характеристики уровня дискретногоканаласистем пдс
- •3.1. Понятие об искажениях дискретных сигналов
- •3.1.1. Классификация искажений
- •3.1.2.Характеристические краевые искажения
- •3.1.3 Краевые искажения типа преобладаний
- •3.1.4.Случайные искажения
- •3.2.Понятие о методах регистрации дискретных сигналов
- •3.2.1.Метод стробирования
- •3.2.2. Интегральный метод
- •Интегрирование в промежутке, меньшем длительности элементарной посылки
- •3.3 Оценка эффективности методов регистрации
- •3.3.1.Распределение краевых искажений
- •3.3.2. Распределение дроблений
- •3.3.3. Расчет вероятности ошибки при краевых искажениях
- •3.3.4.Расчет вероятности ошибки при дроблениях
- •3.4.Модели дискретных каналов
- •3.4.1.Поток ошибок в дискретном канале
- •3.4.2.Методы выявления и исследования последовательностей ошибок
- •3.4.3 Основные закономерности распределения ошибок в реальных каналах связи
- •3.4.4 Математические модели дискретных каналов с группированием ошибок
- •А. Модель неоднородного канала.
- •Б. Двухпараметрическая модель дискретного канала
- •Тема 4. Устройство синхронизации по элементам (усп).
- •4.1.Назначение и классификация
- •Основные элементы устройства , реализующего фапч:
- •4.2. Необходимость поэлементной синхронизации . Расчет времени удержания синхронизма.
- •4.3.Схема фапч с дискретным управлением.
- •4.4.Основные характеристики системы фапч.
- •Тема 5. Линейные (n,k)-коды
- •5.1. Определение помехоустойчивых кодов и их общие характеристики
- •5.1.1. Принципы построения помехоустойчивых кодов
- •5.1.2. Основные характеристики помехоустойчивых кодов
- •5.1.3 Классификация помехоустойчивых кодов
- •5.1.4.Граничные соотношения между характеристиками помехоустойчивых кодов
- •5.1.5.Задачи
- •5.2. Групповые коды и способы их описания
- •5.2.1. Основные алгебраические системы, используемые в теории кодирования
- •5.2.2. Способы представления кодовых комбинаций
- •5.2.3. Определение группового кода
- •5.2.4. Матричное описание групповых кодов
- •5.2.5. Задачи
- •5.3. Другие свойства групповых кодов
- •5.3.1. Корректирующие свойства групповых кодов
- •5.3.2. Процедуры кодирования и декодирования для группового кода
- •5.3.3. Укорочение кода
- •5.3.4. Оценка эффективности групповых кодов
- •5.3.5. Смежно-групповые коды
- •5.3.6. Задачи
- •5.4. Примеры групповых кодов
- •5.4.1. Коды с единственной проверкой на четность
- •5.4.2. Коды Хэмминга
- •5.4.3. Итеративные коды.
- •5.4.4 Задачи
- •Тема 6. Двоичные циклические (n,k) - коды
- •6.1. Основные алгебраические системы, используемые в теории кодирования.
- •6.2. Определение циклического кода
- •6.3. Построение порождающей и проверочной матриц циклических кодов.
- •6.4. Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (бчх).
- •6.5. Выбор порождающего многочлена для кода бчх
- •6.6. Эффективность двоичных кодов бчх
- •6.6.1. Задачи
- •6.7. Кодирующие и декодирующие устройства циклических кодов
- •6.7.1 Процедура кодирования и декодирования для циклических кодов
- •6.7.2. Линейные переключательные схемы, используемые в кодирующих и декодирующих устройствах циклических кодов
- •6.7.3. Схемы кодирующих устройств циклических кодов
- •6.7.4. Декодирующие устройства циклических кодов
- •6.7.5. Задачи
- •Тема 7. Коды Рида- Соломона (рс)
- •7.1. Определение и основные свойства
- •Пример 7.1
- •Пример 7.2
- •7.1.1. Расширенные рс-коды
- •Пример 7.3
- •7.1.2. Укороченные рс-коды
- •7.1.3. Отображение рс-кодов над gf(2m) на двоичные коды
- •7.1.4. Способы кодирования и декодирования рс-кодов
- •1. Многочлен локаторов ошибок:
- •2.Синдромный многочлен
- •3. Многочлен значений ошибок
- •7.2. Быстрое декодирование кодов бчх
- •7.2.1. Ключевое уравнение
- •7.2.2. Решение ключевого уравнения
- •7.2.3. Примеры решения ключевого уравнения
- •7.3.Кодирование на основе решения ключевого уравнения
- •7.4.Задачи
- •Тема 8. Непрерывные коды
- •8.1. Сверточное кодирование
- •8.2. Представление сверточного кодера
- •8.2.1. Представление связи
- •8.2.1.1. Реакция кодера на импульсное возмущение
- •8.2.1.2. Полиномиальное представление
- •8.2.2. Представление состояния и диаграмма состояний
- •8.2.3. Древовидные диаграммы
- •8.2.4. Решетчатая диаграмма
- •8.3. Формулировка задачи сверточного декодирования
- •8.3.1. Алгоритм сверточного декодирования Витерби
- •8.3.2. Пример сверточного декодирования Витерби
- •8.4. Декодирование с мягким решением
- •8.4.1. Модель канала с абгш
- •2.1.2. Передача двоичных сигналов по каналам с абгш
- •2.1.3. Алгоритм Витерби с Евклидовой метрикой
- •8.5. Связь с блоковыми кодами
- •8.5.1. Терминированная конструкция (нулевой хвост)
- •8.5.2. Усеченная конструкция (direct truncation)
- •8.5.3. Кольцевая (циклическая или циклически замкнутая) (tail-biting) конструкция
- •8.5.4. Распределение весов
- •8.6. Модифицированный граф состояний
- •8.7. Решение задач
- •8.7.1. Задачи
- •8.7.2. Решение
- •8.3.2.1. Процедура сложения, сравнения и выбора
- •8.3.2.2. Вид процедуры сложения, сравнения и выбора на решетке
- •8.3.3. Память путей и синхронизация
- •8.4. Свойства сверточных кодов
- •8.4.1. Пространственные характеристики сверточных кодов
- •8.4.1.1. Возможности сверточного кода в коррекции ошибок
- •8.4.2. Систематические и несистематические сверточные коды
- •8.4.3. Распространение катастрофических ошибок в сверточных кодах
- •8.4.4. Границы рабочих характеристик сверточных кодов
- •8.4.5. Эффективность кодирования
- •8.4.6. Наиболее известные сверточные коды
- •8.5. Задачи
- •Тема 9. Некоторые специальные классы кодов. Составные коды
- •9.1. Коды для исправления пачек ошибок
- •9.2. Коды на основе последовательностей максимальной длины
- •9.3. Коды для асимметричных каналов
- •9.3.1. Коды с постоянным весом
- •9.3.2. Коды Бергера
- •9.4 Каскадные коды
- •9.4.1. Принципы построения каскадных кодов
- •9.4.2. Режимы использования каскадных кодов
- •9.4.3. Построение двоичных каскадных кодов на основе кодов Рида–Соломона и Боуза–Чоудхури–Хоквингема
- •Пример 9.2.
- •Пример 9.3.
- •9.5. Задачи
- •Тема 10. Цикловая синхронизация
- •10.1 Назначение и классификация способов цикловой синхронизации
- •10.2. Способ установки фазы приемного распределителя путем сдвига.
- •10.3. Способ мгновенной установки фазы
- •10.3.1. Маркерный способ цикловой синхронизации на основе синхронизирующих кодовых последовательностей
- •10.4 . Способ выделения сигнала фазового запуска по зачетному отрезку
- •Тема 11. Системные методы защиты от ошибок без обратной связи
- •11.1. Классификация и основные характеристики систем повышения достоверности
- •11.1.1. Теоретические основы системных методов защиты от ошибок
- •11.1.2. Классификация системных методов защиты от ошибок
- •11.1.3 .Основные параметры и характеристики систем повышения достоверности
- •11.2. Методы повышения достоверности в однонаправленных системах
- •11.2.1.Однонаправленные системы с многократным повторением сообщений
- •11.2.2.Однонаправленные системы с исправляющим ошибки кодом
- •11.2.3.Однонаправленные системы с исправлением стираний
- •11.3. Задачи
- •Тема 12. Системные методы защиты от ошибок с обратной связью
- •12.1. Системы повышения достоверности с решающей обратной связью с непрерывной последовательной передачей сообщений и блокировкой (рос-пПбл).Общие положения
- •12.2. Описание работы системы рос-пПбл
- •12.3. Режим переспроса
- •12.4. Расчет параметров системы рос-пПбл Относительная скорость передачи
- •Расчет вероятности ошибок на выходе системы
- •12.5. Рекомендации по выбору оптимального кода
- •Охарактеризуем поток ошибок, пропущенных в приемник сообщений средней вероятностью ошибки на бит, равной и показателем группирования ошибок.
- •12.6. Выбор порождающего многочлена
- •12.7. Задачи
- •Приложение 1. Коды бчх
- •Приложение 4
- •Список использованных источников
- •Предметный указатель
- •Тема 1. Основные понятия и определения в области пдс………………..……....2
- •Тема 2. Системные характеристики систем передачи дискретных сообще……...11
- •Тема 3. Основные характеристики уровня дискретного канала пдс…………………21
- •Тема 4. Устройство синхронизации по элементам (усп)…………………………...50
- •Тема 5. Линейные (n,k)-коды…….………………………………………………………..54
- •Тема 6. Двоичные циклические (n,k) – коды…………………………………… …….105
- •Тема 7. Коды Рида- Соломона (рс)…………………………………………..………..165
- •7.1.3. Отображение рс-кодов над gf(2m) на двоичные коды…………………….170
- •Тема 8. Непрерывные коды……………………………………………..………………..185
- •Тема 9. Некоторые специальные классы кодов. Составные коды………………..……210
- •9.4.1. Принципы построения каскадных кодов…………………………………………………215
- •9.4.2. Режимы использования каскадных кодов……………………………………………….218
- •9.4.3. Построение двоичных каскадных кодов на основе кодов Рида–Соломона и Боуза–Чоудхури–Хоквингема………………..……………………………………………….…219
- •Тема 11. Системные методы защиты от ошибок без обратной связи………………..……234
- •Тема 12. Системные методы защиты от ошибок с обратной связью…..…………….244
10.2. Способ установки фазы приемного распределителя путем сдвига.
Выявление рассогласования фаз возможно, если передаваемая двоичная последовательность обладает одним из следующих структурных признаков:
1. Состоит из специальных комбинаций, передаваемых во время фазирования. Структура этих комбинаций известна в приемнике. Например, могут применяться комбинации, первый элемент которых является единицей, а остальные элементы нули, т. е. для для фазирования передается последовательность
… 10 … 00 10 … 00 10 … 00 …
2. Содержит на заранее обусловленных позициях комбинации определенные элементы. Например, в стартстопно-синхронной аппаратуре каждая комбинация содержит пять информационных элементов и два элемента 01, по которым выявляется рассогласование фаз. Таким образом, последовательность имеет следующую структуру:
… 0101…
Здесь - произвольные информационные элементы.
3. Состоит из комбинаций корректирующего кода, позволяющего выявлять рассогласование фаз.
В устройствах цикловой синхронизации, использующих способ установки фазы путем сдвига (рис. 10.1а), могут применяться следующие разновидности устройств выявления рассогласования фаз:
1. Устройства, позволяющие выявить только факт рассогласования фаз. При использовании подобных устройств сдвиг фазы приемного распределителя производится всегда в одном заранее заданном направлении до получения синфазности.
2. Устройства, позволяющие выявить направление рассогласования фаз (опережение или отставание). Сдвиг фазы в этом случае производиться в направлении, обеспечивающем наиболее быстрое установление синфазности.
3. Устройства, позволяющие выявить не только направление, но и величину рассогласования фаз. Это позволяет практически мгновенно устанавливать фазу приемного распределителя соответствующим сдвигом.
Рассмотрим примеры реализации устройств выявления рассогласования фаз для случая, когда фазирующая последовательность состоит из семиэлементных комбинаций, содержащих единицу на первом месте, а на остальных местах - нули.
На рис. 10.2,а показана структурная схема устройства выявления рассогласования фаз, в котором сигнал «Нет фазы» появляется на выходе схемы «И» при приеме единицы а любой позиции, кроме первой. Для уменьшения вероятности появления ложных сигналов вследствие воздействия помех применено усредняющее устройство в виде счетчика. Сигнал на выходе этого счетчика появляется лишь в случае, если комбинаций подряд содержат единицы на местах нулей. При установлении синфазности, т. е. при наличии одних нулей на местах комбинации со 2-го по 7-е, счетчик устанавливается в исходное состояние (происходит «сброс» счетчика). Максимальное время установления синфазности при использовании этого устройства, так как максимальный сдвиг фазы равен шести разрядам при отсутствии помех.
С помощью устройства, показанного на рис. 10.2б, можно уменьшить время установления синфазности до величины , благодаря тому, что в этом устройтсве определятеся не только факт рассогласования фаз, но и направление рассогласования. Это уменьшает максимальный сдвиг фазы до трех разрядов.
Наименьшее время установления синфазности, равное , можно получить с помощью устройства, схема которого показана на рис. 10.2в. Данное устройство позволяет выявить не только направлении, но и величину рассогласования фаз, равноеразрядов. Поэтому можно сразу же установить синфазность соответствующим сдвигом.
На рис. 10.2г показана структурная схема устройства, позволяющего выявлять рассогласование фаз при передаче для целей фазирования в качестве первого и второго элементов семиэлементной комбинации сочетания 01. при этом остальные пять элементов используются для передачи информации. При приеме в качестве первого и второго разрядов сочетаний 00, 11 и 10 на входе счетчика появляется «1». Если эти сочетания принимаются в комбинациях, то на выходе счетчика появляется сигнал «Нет фазы». Следует заметить, что и при отсутствии синфазности возможно появление сочетания 01с вероятностью, так как информации соответствует случайная последовательность с равной вероятностью появления нулей и единиц.
Рис. 10.2
Поэтому вывод о наличии синфазности, сделанный по одной комбинации, будет ошибочным с вероятностью 0,25. если же вывод делается по комбинациям, т.е если отсутствует сигнал «Нет фазы» на выходе счетчика наразрядов, то вероятность ложного вывода о наличии фазы. Эта вероятность может быть сделана произвольно малой выбором величины.
Если передаваемая двоичная последовательность состоит из комбинаций корректирующего (n,k)-кода, то при определенных условиях в качестве устройства выявления рассогласования фаз можно использовать устройство обнаружения ошибок этого кода. Рассмотрим подробнее эту возможность. Пусть от передатчика АПД передаютсяn-элементные комбинации,инекоторого (n,k)-кода. Тогда в приемник будет поступать последовательность
… ...
При синфазной работе приемного распределителя по отношению к передающему приведенная последовательность будет разделяться снова на комбинации A, B и C. Если вместо комбинации B и в приемнике выделяется комбинация , то наблюдается опережение фазы приемника наi элементов, а если выделяется комбинация ,то получается отставание фазы наi элементов (). Прием информации после рассогласования фаз невозможен. Более того, если комбинацияилиокажутся разрешенными кодовыми комбинациями, то они могут быть выданы в приемник информации. Так как комбинациииотличаются от переданной комбинацииB, то их прием равносилен приему комбинаций с необнаруженными ошибками.
Для того чтобы использовать устройство обнаружения ошибок одновременно и как устройство выявления рассогласования фаз, необходимо применять корректирующие коды, обладающие синхронизирующими свойствами, т. е. коды, для которых комбинации иявляются запрещенными комбинациями. Применение таких кодов позволяет исключить выдачу в приемнике информации комбинацийи, обеспечить быстрое обнаружение рассогласования фаз и его устранение. Наиболее распространенные в настоящее время циклические коды не обладают синхронизирующими свойствами. Действительно, еслиявляется комбинацией циклического кода, то комбинация, по определению, также является кодовой. Следовательно, комбинациябудет кодовой при, т. е. с вероятностью 0,5 при передаче случайного текста , так как.
Однако из циклического кода легко может быть получен код, называемый смежно-групповым и обладающий синхронизирующими свойствами. Комбинации этого кода образуют из комбинаций циклического кода путем инвертирования некоторых элементов при передаче. В приемнике перед декодированием производится обратное инвертирование соответствующих элементов.
Рассмотрим в качестве примера смежно-групповой код, получаемый из циклического инвертированием последнего элемента в каждой комбинации. Пусть A, B и C – комбинации циклического кода. Обозначим через ,иинвертированные элементы данных комбинаций. При использовании смежно-группового кода от передатчика будет передаваться последовательность элементов
В приемнике производится инвертирование последних элементов комбинаций и лишь затем они проверяются на принадлежность к коду путем вычисления синдромов. Если имеется синфазность по циклу, то после инвертирования последних элементов получают исходные комбинации A, B и C. При рассогласовании фаз (например, при опережении фазы на один элемент) будет принята комбинация , которая после инвертирования последнего элемента превратится в комбинацию. Эта комбинация всегда отличается одним элементомот ближайшей кодовой комбинации, а с вероятностью 0,5 – двумя элементами, так как.
Следовательно, устройство обнаружения ошибок корректирующего (n, k) – кода, если этот код имеет минимальное кодовое расстояние d>2, при отсутствии обычных ошибок обнаружит рассогласование фаз. Однако, при однократном обнаружении рассогласования фаз нельзя сделать однозначный вывод о том, что существует рассогласование фаз, так как реакция устройства обнаружения ошибок в этом случае такая же, как и при обнаружении обычных ошибок. Поэтому вывод о рассогласовании фаз делают лишь после приема подряд комбинаций с обнаруженными ошибками, т.е. применяют в качестве усредняющего устройства счетчик на разрядов. При>5 вероятность ложного вывода о рассогласовании фаз будет достаточно мала.
После выявления рассогласования фаз на приемный распределитель с помощью формирователя сигнала сдвига фазы осуществляется воздействие, восстанавливающее синфазность. Восстановление синфазности осуществляется методами добавления и вычитания импульсов, аналогично тому, как это делается в ФАПЧ.