- •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
12.2. Описание работы системы рос-пПбл
Рассмотрим работу системы РОС-ППбл, используя схему алгоритма функционирования (рис.12.2), структурную схему одной из взаимодействующих станций (рис.12.3) и временную диаграмму работы системы (рис.12.4).
В этой системе выдача сообщений от источника в УЗО и от УЗО к источнику сообщений управляется от УЗО В нормальном режиме работы УЗО формирует сигнал «запрос очередной комбинации» (ЗОК), разрешающей вывод l-элементной комбинации простого кода от датчика сообщений к УЗО. Эти комбинации накапливаются в накопителе информационных разрядов в объеме k-элементного блока и вводятся в кодер, где формируется кодовая комбинация (n, k)-кода.
Для организации переспроса формируемой комбинации ее информационная часть, наряду с поступлением в кодер, поступает также в накопитель-повторитель, где будет храниться до тех пор, пока не будет принята приемником сообщений противоположной станции. Так как система синхронная, это время легко определяется. Одновременно в накопителе-повторителе находятся h ранее поступивших из накопителя информационных разрядов k-элементных блоков. Величину h называют емкостью накопителя-повторителя. Как правило в РОС-ППбл используются циклические коды БЧХ с большой избыточностью. В соответствии с требованиями руководящих документов рекомендуется использование циклических кодов с порождающим многочленом g(x) = x16 + x12 + x5 + 1, обеспечивающим минимальное кодовое расстояние d min = 4.
Рис.12.2 Алгоритм функционирования системы РОС-ППбл
Сформированные кодовые комбинации непрерывно выдаются в дискретный канал и поступают к станции, с которой производится информационный обмен. Элементы принимаемой кодовой комбинации проходят процедуру регистрации во входном устройстве и поступают в декодер. Здесь осуществляется процедура обнаружения ошибок.
Одновременно принятая n-элементная комбинация поступает в приемник комбинации «запрос». На практике чаше всего применяют системы, у которых комбинация «запрос» является одной из разрешенных кодовых комбинаций. В том случае, когда принятая комбинация не содержит обнаруживаемых ошибок и не является комбинацией «запрос», принимается решение о выдаче принятой комбинации приемнику сообщений, и УЗО сохраняет нормальный режим работы. Информационная часть принятой комбинации из накопителя информационных разрядов принудительно выводится в приемник сообщений.
По мере передачи кодовых комбинаций в нормальном режиме работы происходит обновление информации в накопителе-повторителе.
12.3. Режим переспроса
В рассматриваемой системе в целях упрощения логики работы устройства управления УЗО реакция системы управления на прием кодовой комбинации с ошибкой и прием комбинации «запрос» одинакова. Рассмотрим функционирование УЗО в режиме переспрос. Пусть в некоторый момент
времени одна из взаимодействующих станций обнаруживает ошибку (станция Б на рис. 4). Информация об этом
поступает с выхода декодера в УУ. В этом случае УУ станции Б выполняет следующие функции:
Рис.12.3 Структурная схема системы РОС-ППбл
прекращает выдачу комбинации «ЗОК» в датчик сообщений, и датчик сообщений прекращает ввод сообщений в накопитель информационных разрядов;
подает сигнал в датчик комбинации «запрос», и комбинация «запрос» выводится в дискретный канал связи;
подает сигнал на вывод информации из накопителя-повторителя; при этом h накопленных k-элементных блоков последовательно поступают в кодер и далее в дискретный канал; одновременно с подачей в кодер h k-элементных блоков вновь вводятся в накопитель повторитель;
вырабатывает сигнал, запрещающий ввод информации во входное устройство приемника (блокировка входа приемника УЗО);
прекращает подачу сигнала, разрешающего вывод информации из накопителя приема в сторону приемника сообщений (блокировка выхода приемника УЗО).
Таким образом, станция, обнаружившая ошибку, передает в дискретный канал комбинацию «запрос», а следом за нею h ранее переданных комбинаций и блокирует приемник УЗО. Блокировка с приемника УЗО станции, обнаружившей ошибку, будет снята к моменту поступления на ее вход повторно передаваемых комбинаций со станции, откуда пришла комбинация с ошибкой.
Вернемся к временной диаграмме рис. 4. Если в комбинации «запрос», переданной от станции Б к станции А при ее передаче по дискретному каналу ошибок не произошло, то информация о приеме комбинации «запрос» поступает в УУ станции А. УУ станции А при приеме комбинации «запрос» выполняет в точности те же функции, что и УУ станции Б при обнаружении ошибок.
Рис.12.4 Временная диаграмма работы системы РОС-ППбл
В результате приемник УЗО станции А блокируется по входу и выходу, а значит информация из накопителя-повторителя станции Б не поступает к приемнику сообщений станции А.
Передатчик УЗО станции А посылает в дискретный канал комбинацию «запрос», а следом за нею выводит в канал информацию из накопителя-повторителя.
Комбинация «запрос» от станции А попадает на заблокированный вход приемника и поэтому не воспринимается приемником УЗО станции Б.
Информация же из накопителя-повторителя станции А поступает сразу же после снятия блокировки с приемника УЗО станции Б и анализируется, начиная с первой же комбинации, т.е. начиная с той комбинации, которая была ранее принята с ошибками.
Если при повторном приеме эта комбинация ошибок не имеет ( или они не обнаруживаются), то эта комбинация передается в накопитель приема и далее приемнику сообщений. Таким образом осуществляется исправление ошибок в рассматриваемой схеме.
На станции Б прием повторяемой информации без ошибок восстанавливает нормальный режим работы .
Следом за комбинацией, в которой ранее были обнаружены ошибки, станция Б принимает комбинации из накопителя-повторителя станции А, ранее поступавшие в момент блокировки приемника УЗО станции Б.
Если в этих комбинациях станция Б ошибок не обнаруживает, то станция А сразу же за повторно передаваемыми комбинациями начинает передачу очередной информации из датчика сообщений.
В итоге в системе восстанавливается нормальный режим работы.