102 страницы (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Фрагмент текста работы

2.1. Структура курса. Основные термины и определения. Структура единой сети электросвязи (ЕСЭ) РФ. Методы коммутации в сетях передачи данных. Виды сигналов. Параметры цифровых сигналов данных.

2.2. Структурная схема системы передачи дискретных сообщений. Непрерывный канал и КПТ. Краевые искажения и дробления. Методы регистрации. Дискретный канал. Каналы с памятью. Расширенный дискретный канал и его параметры. Характеристики СПДС.

2.3. Принципы эффективного кодирования. Метод Хаффмана. Словарные методы ZLW.

2.4. Помехоустойчивое кодирование. Линейные коды. Производящая и проверочная матрицы линейного кода Хемминга. Кодер. Декодер. Циклические коды. Построение кодера и его работа. Декодер с обнаружением ошибок.

Алгоритм определения ошибочного разряда. Декодеры с исправлением ошибок. Кодек Рида-Соломона. Итеративные и каскадные коды. Сверточные коды. Построение кодера и его работа. Диаграмма состояний и решетчатая диаграмма. Декодирование по алгоритму Витерби.

2.5. Адаптивные системы. Системы с ИОС. Системы с РОС-ОЖ. Расчет достоверности и скорости передачи информации.

2.6. Методы сопряжения источника дискретных сообщений с дискретным каналом. DTE/DCE, RS-232 и др.

2.7. Синхронизация. Виды поэлементной синхронизации. Техническая реализация. Расчет параметров синхронизации. Групповая, цикловая синхронизация.

2.8. УПС. Классификация. Перекодирование. АМ, ЧМ, ФМ. Модуляторы и демодуляторы. Относительная фазовая модуляция. Многопозиционная фазовая и амплитудно-фазовая модуляции. DMT, Треллис модуляция. Обзор xDSL технологии. OFDM. Радиомодемы, спутниковые модемы.

2.9. Компьютерные сети ПД. Принципы построения. Классификация. Назначение ЛВС. Типы ЛВС. Топологии сетей. Основные среды передачи в ЛВС. Технологии сетей передачи данных в операторских сетях. Корпоративные сети ПД, VPN. Модель взаимодействия открытых систем. Сетевые модели OSI и IEEE. Взаимодействия между уровнями. Примеры протоколов разных уровней. Стеки протоколов. Методы доступа к среде передачи. Сетевые архитектуры: Ethernet, Token Ring. Устройства расширения ЛВС. Репитер, мост, коммутатор, маршрутизатор, IP адресация.

Методы маршрутизации. Взаимодействие прикладных процессов через протокол TCP. Шлюзы.

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕНЫХ СООБЩЕНИЙ

Лекция №1.

Структура курса. Основные термины и определения.

Лекций 34 часа;

Практические занятия 17 часов;

Лабораторные работы 17 часов.

Темы лекций:

1. Структура курса. Основные термины и определения;

2. Структурная схема системы ПДС;

3. Принцип эффективного кодирования;

4. Помехоустойчивое кодирование;

5. Методы сопряжения источника дискретных сообщений и дискретным каналом;

6. Синхронизация;

7. Устройства преобразования сигналов (УПС);

8. Адаптивные системы;

9. Методы коммутации в сети ПДС;

10. Компьютерные сети передачи данных.

Документальная электросвязь – это такой вид электросвязи, где сообщение можно отобразить на какой-либо носитель (бумага, экран монитора).

Службы:

Телеграфные ТГСОП;

Телефонные;

Телексные АТ/Телекс;

Факсимильные СФС:

Факс-сервер; сети

Дэйтафакс;

Передача газетных полос ПГП;

Видеотекст (электронная почта).

Телематические.

Способы распределения информации в сетях ПДС:

1. Коммутация каналов;

2. Коммутация с накоплением:

Коммутация сообщений;

Коммутация пакетов.

Коммутация каналов (КК) – установка соединения, передача сообщения в обе стороны, разрушение.

Коммутация каналов:

Коммутация с накоплением. ТФСОП :

УУ – Управляющее устройство;

НУ – Накопительное устройство;

ВЗУ – Внешнее запоминающее устройство.

Сообщение передается по участкам сети, запоминается в УК. Состоит из заголовка и данных. Отсутствует фаза установления и разъединения.

Заголовок читается Находится адрес УК Получатель

Коммутация сообщений (КС) ТГСОП.

Заголовок состоит из семи уровней. На каждом уровне сообщение обрабатывается и хранится во внешней памяти.

Основной минус КС в том, что необходимо иметь большую память, так как передаются сообщения разных длин.

Примечание: ЦКС на ЭВМ (ЦКС – центр. ком. сообщ.).

В компьютерных сетях, телематических службах (почтовые сообщения).

Коммутация пакетов:

Сообщение разбивается на пакеты. Отсутствует НУ. Время задержки сообщений меньше. Высокая скорость обработки.

Применяется в:

Компьютерных сетях;

Ethernet: на 1 и2 уровне заголовок сохраняется, а затем нет;

ТФСОП; ССПО

Используют коммутацию пакетов протоколов.

NGN – Next Generation Network (пакетная сеть);

IP – телефония.

На транспортном уровне используются следующие протоколы:

ТСР (с установлением виртуального соединения (виртуальный канал));

UDP – (без установления соединения (датаграммный режим)).

ВВК – Временной виртуальный коммутатор (устанавливается пользователем).

ПВК – Постоянный временной канал (устанавливается администратором).

В датаграммном режиме каждый пакет передается независимо друг от друга. Используется для передачи коротких сообщений.

Протокол ТСР более надежный.

Перемешивание пакетов – пакеты проходят по разным путям, появляются в разное время.

Лекция №2.

Структурная схема системы ПДС.

В основном система передачи данных использует коммутацию пакетов.

Все системы используют дискретные сообщения. Для передачи которых используются дискретные сигналы (двухуровневые).

е.э – единичный элемент.

Такой сигнал поступает в канал связи, в зависимости от канала необходимо делать преобразование. В канале связи на сигнал действуют помехи – внешние и внутренние. Поэтому используется помехоустойчивое кодирование.

Источник ДС (0:1) Канал связи (0:1) ДС Получатель

В телеграфной связи помехоустойчивое кодирование применяется редко.

Для телематических служб и СПД – обязательно.

Для передачи сообщений кроме помехоустойчивого кодирования часто используют методы сжатия информации.

Структурная схема системы ДЭС:

ИС – источник сообщения, поступ. дискр. сообщ., еще называется кодером источника или оборудованием обработки данных.

УЗО – устройство защиты от ошибок, добавляет проверочные «r» битов к битам информации «к», еще называется канальным кодером.

УПС – устройство преобразования сигнала – преобразует сигнал в форму, подходящую для передачи в канал связи.

УЗО и УПС объединяются в АПД – аппаратуру передачи данных.

ПС – приемник сообщений.

ДК – дискретный канал.

КПД – канал передачи данных.

В качестве первичного кода используется МКТ-2 (n=5, ).

На муждугородной связи – МКТ-5 (СКПД) =128.

Первичные коды не могут обнаруживать и исправлять ошибки.

В современной аппаратуре связи основные этапы преобразований сообщения выполняются соответствующими аппаратными или программными средствами. В большинстве случаев эти средства выполняются в виде автономных блоков. Взаимодействие этих блоков иллюстрируется структурной схемой системы ПДС., которая представлена на рис. 1.3.

Рис 1.3. Структурная схема системы ПДС

Условные обозначения:

ИПС – источник-получатель сообщений;

ОУ – оконечное устройство;

УВВ – устройство ввода/вывода;

УС – устройство согласования;

УЗО – устройство защиты от ошибок;

УПС – устройство преобразования сигналов;

АКД – аппаратура окончания канала данных;

ООД – оконечное оборудование данных;

АПД – аппаратура передачи данных;

АП – абонентский пункт.

Рассмотрим предназначение основных блоков, позволяющих реализовать двухстороннюю передачу (полудуплексный и дуплексный режимы).

В качестве источника-получателя сообщения ИПС может быть какое-либо устройство ввода-вывода, например, терминал, дисплей, телеграфный аппарат, ПЭВМ. Обычно ИПС преобразует символы первичного алфавита в кодовые комбинации вторичного алфавита. Устройство согласования (сопряжения) УС обеспечивает согласование ИПС с последующей аппаратурой, например, преобразование параллельного кода в последовательный и наоборот. Конструктивное объединение ИПС и УС называется оконечным оборудованием данных ООД. Устройство защиты от ошибок УЗО предназначено для повышения верности передачи дискретных сообщений, в большинство случаев, методами помехоустойчивого кодирования. Иногда УЗО включается в состав ООД, особенно при программной реализации помехоустойчивого кодирования. По рекомендации Х.92 МСЭ-Т ООД называется DTE (Data Terminal Equipment) и условно обозначается

Наряду с функцией помехоустойчивого кодирования / декодирования УЗО обеспечивает задание формата сообщений и режимов работы с обратной связью или без нее. Устройство преобразования сигналов УПС обеспечивает согласование дискретных сигналов с каналом связи. В ряде случаев используется конструктивное объединение УПС и УЗО, которое называется аппаратурой передачи данных АПД. По рекомендации Х.92 МСЭ-Т АПД называется DCE (Data Circuit Terminating Equipment) и условно обозначается

Назначение DCE заключается в обеспечении передачи сообщений между двумя или большим числом DTE по каналу определенного типа. Для этого DCE должен обеспечивать с одной стороны сопряжение с DTE, а с другой стороны – сопряжение с каналом передачи. В частности DCE выполняет функции модулятора и демодулятора (модема), если используется непрерывный (аналоговый) канал связи. При использовании цифрового канала E1 / T1 или ISDN в качестве DCE применяется устройство обслуживания канала / данных (CSU / DSU – Channel Service Unit / Data Service Unit).

В современных системах ПДС защита от ошибок возлагается на ООД, а УПС предназначен для сопряжения ООД с каналом связи, который в терминах МСЭ-Т называют аппаратурой окончания канала данных АКД. Оборудование связи, расположенное у пользователя и предназначенное для организации системы ПДС, называется абонентским пунктом АП. Под системой ПДС понимается совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих передачу дискретных сообщений от источника к получателю с соблюдением заданных требований по времени доставки, верности и надежности.

УПС совместно с каналом связи образуют дискретный канал ДК, т.е. канал предназначенный для передачи только дискретных сигналов.(цифровых сигналов данных). Различают синхронные и асинхронные дискретные каналы. В синхронных дискретных каналах единичные элементы вводятся в строго определенные моменты времени. Эти каналы называются кодозависимыми или непрозрачными и предназначены для передачи только изохронных сигналов. К синхронным каналам относятся, в частности, каналы, образованные методами временного разделения каналов ВРК. По асинхронным дискретным каналам можно передавать любые сигналы: изохронные и анизохронные. Поэтому такие каналы получили название прозрачных или кодонезависимых . К ним относятся каналы, образованные методами частотного разделения каналов ЧРК.

Дискретный канал в совокупности с УЗО называется каналом передачи данных КПД. В /1/ этот канал предлагается называть расширенным дискретным каналом РДК.

ИС – источник сообщений;

Н 1 – накопитель передатчика;

УУ 1 – устройство управления передатчика;

УАС – устройство анализа сигналов решения;

ПДК – прямой дискретный канал;

ОДК – обратный дискретный канал;

Н 2 – накопитель приемника;

УУ 2 – устройство управления приемника;

УФС – устройство формирования сигналов решения;

ПС – получатель сообщений.

ИС Н 1 Кодер ПДК Декодер Н 2 ПС

УУ 1 УАС ОДК УФС УУ 2

Передатчик дискретный приемник

Рис. 5.5 Структурная схема системы с РОС – ОЖ.

Работа схемы происходит следующим образом. По команде от устройства управления передатчика (УУ) источник сообщений (ИС) выдает кодовые комбинации, которые записываются в накопитель передатчика (Н 1), где формируется блок для передачи. Далее блок поступает в кодер, где осуществляется введение избыточности, т.е. кодирование кодом, позволяющим обнаруживать ошибки. Затем закодированный блок поступает в прямой дискретный канал. В приемнике декодер определяет произошла ли ошибка при передаче блока по прямому каналу. Кроме того, принятый блок записывается в накопитель приемника (Н 2). Если в блоке ошибка не обнаружена, то устройство управления приемника выдает команду в устройство формирования сигналов решения (УФС) на формирование команды «подтверждение». УФС формирует команду и отправляет ее по обратному дискретному каналу. Кроме того, УУ 2 выдает команду на Н 2 , и принятый блок передается получателю сообщений. Если в принятом блоке обнаружена ошибка, то УУ 2 выдает команду в Н 2 на стирание принятого блока, а также команду в УФС на формирование команды «переспрос». Передатчик, приняв по обратному дискретному каналу сигнал обратной связи, анализирует сигнал в блоке анализа сигналов решения. Если получен сигнал подтверждения, то УУ 1 посылает команду в источник сообщений для выдачи следующих кодовых комбинаций и цикл передачи повторяется. Если УАС дешифририует сигнал «переспрос», то УУ 1 выдает команду на Н 1 для повторения предыдущего блока. Так повторяется до правильного приема блока приемником.

Изобразим временную диаграмму работы системы с РОС – ОЖ.

nτ 0 t p t аб t с t p t p

в пдк 1 2 2 3 t

t p t p t ас t ас

ПРМ 1 2 2 3 t

из пдк t аб t аб t аб

ПРД П 3 П t

τ с РОС – ОЖ τ с τ с

Рис. 5.6 Временная диаграмма РОС – ОЖ

На временной диаграмме обозначено:

t р – время распространения сигнала по дискретному каналу связи

t аб – время анализа блока в приемнике (декодирование)

t с – длительность сигнала в обратном дискретном канале

t ас – время анализа сигнала-решения из ОДК

t ож – время ожидания, т.е. время простоя прямого дискретного канала

С – время цикла работы системы ПДС

Непосредственно из временной диаграммы можно записать следующее соотношение:

t ож = t р + t аб + t с + t р + t ас =2 t р + t с + t аб + t ас

Понятие дискретное сообщение является более общим, нежели понятие сообщение данных или телеграфное сообщение Соответственно и более общим является понятие системы ПДС Структурная схема системы ПДС изображена на рис. 1 8 Источник и получатель сообщений вместе с преобразователем сообщения в сигнал в состав системы ПДС не входят

Символы от ИС поступают в виде кодовых комбинаций, которые состоят из единичных элементов (посылок) Кодовая комбинация характеризуется основанием кода m и числом единичных элементов, составляющих кодовую комбинацию (длиной кода ), отображающую передаваемый символ

Рис. 1.8 Структурная схема системы ПДС

Основание кода характеризует возможное число различимых значащих позиций поступающего от ИС сигнала

В технике ПДС наибольшее распространение получили коды с основанием 2 Такие коды часто называют двоичными, или бинарными. Основными причинами широкого использования двоичных кодов являются простота реализации, надежность элементов двоичной логики, малая чувствительность к действию внешних помех и т. д Поэтому в дальнейшем во всех случаях (если это не бдет оговорено особо) рассматриваются двоичные коды Примером двоичного кода является Международный телеграфный код № 2 (МТК-2), в котором каждому переданному символу соответствует пятиэлементная кодовая комбинация

Используя пятиэлементные комбинации, можно организовать передачу только 32 символов. Вспомним, что русский алфавит состоит из 32 букв, кроме того, имеются цифры и желательно обеспечить передачу латинских букв, знаков препинания и т. п. Поэтому в коде МТК-2 одна и та же пятиэлементная кодовая комбинация используется до 3 раз в зависимости от режима передачи, который определяется так называемым регистром. В коде МТК-2 три регистра русский, латинскии и цифровой Прежде чем вести передачу конкретных знаков, передатчик сообщает приемнику с помощью специального служебного знака тот регистр, в котором будет вестись последующая передача Тогда в зависимости от регистра каждая пятиэлементная кодовая комбинация, поступившая от ИС, может иметь одно из трех значений Так, комбинация 11101 в русском регистре означает букву Я, в цифровом - 1, в латинском - Q Такой подход позволяет значительно расширить объем передаваемых символов при том же числе элементов в кодовой комбинации (в рассмотренном примере за счет использования трех регистров число различных передаваемых символов возрастает примерно в 3 раза)

Набор символов, предусмотренный кодом МТК-2, является достаточным для написания телеграмм, а в некоторых случаях даже для передачи данных. Как правило, для передачи данных требуется использовать больше символов В связи с этим был разработан семиэлементный код МТК-5, рекомендованный МККТТ Он получил название стандартного кода передачи данных (СКПД). Код имеет два регистра

Коды МТК-2 и МТК-5 в технике ПДС называются первичными кодами

Сообщение, поступающее от ИС, в ряде случаев содержит избыточность. Последнее обусловлено тем, что символы составляющие сообщение, могут быть статистически связаны. Это позволяет часть сообщения не передавать, восстанавливая его на приеме по известной статитической связи

Так, кстати, поступают при передаче телеграмм, исключая из текста союзы, предлоги, знаки препинания, поскольку они легко восстанавливаются при чтении телеграммы на основании известных правил построения фраз и слов. Конечно, избыточность в принимаемой телеграмме позволяет легко исправить часть искаженных слов (правильно их прочитать). Однако избыточность приводит к тому, что за заданный промежуток времени будет передано меньше сообщений и, следовательно, менее эффективно будет использоваться канал ПДС. Задачу устранения избыточности на передаче в системе ПДС выполняет кодер источника, а восстановление принятого сообщения - декодер источника. Часто кодер и декодер источника включают в состав ИС и ПС. Более подробно вопросы устранения избыточности рассматриваются в гл. 5.

С целью повышения верности передачи используется избыточное кодирование, позволяющее на приеме обнаружить или даже исправлять ошибки. В процессе кодирования, осуществляемого кодером канала, исходная кодовая комбинация преобразуется и в нее вносится избыточность. На приемном конце декодер канала выполняет обратное преобразование (декодирование), в результате которого получаем комбинацию исходного кода. Часто кодер и декодер канала называют устройствами защиты от ошибок (УЗО).

С целью согласования кодера и декодера канала с непрерывным каналом связи (средой, в которой, как правило, передаются непрерывные сигналы) используются устройства преобразования сигналов (УПС), включаемые на передаче и приеме. В частном случае - это модулятор и демодулятор. Совместно с каналом связи УПС образуют дискретный канал, т. е. канал, предназначенный для передачи только дискретных сигналов (цифровых сигналов данных).

Различают синхронные и асинхронные днекретные каналы. В синхронных дискретных каналах - каждый единичный элемент вводится в строго определенные моменты времени. Эти каналы предназначены для передачи только изохронных сигналов. По асинхронному каналу можно передавать любые сигналы - изохронные, анизохронные. Поэтому такие каналы получили название прозрачных, или кодонезависимых. Синхронные каналы являются непрозрачными, или кодозависимыми.

Дискретный канал в совокупности с кодером и декодером канала (УЗО) называется расширенным (РДК). Если применительно к дискретному каналу рассматривается передача единичных элементов, принимающих значение «0» или «1» и алфавит «источника», работающего на дискретный канал, можно считать равным 2, то применительно к РДК рассматривается передача кодовых комбинаций длиной элементов и при использовании двоичного кода число возможных комбинаций равно .

Следовательно, алфавит «источника», работающего на РДК, можно считать равным , отсюда и название «расширенный» . В технике передачи данных РДК называют каналом передачи данных.

Дискретный канал характеризуется скоростью передачи информации, измеряемой в битах в секунду (бит/с). Другой характеристикой дискретного канала является скорость телеграфирования В, измеряемая в бодах. Она определяется числом единичных элементов, передаваемых в секунду. В технике ПД вместо термина скорость телеграфирования используется термин скорость модуляции.

Пример 1 1. Рассчитаем скорости телеграфирования В и передачи информации R в дискретном канале. Длительность единичного элемента каждый информационный элемент несет 1 бит информации и пусть на каждые семь информационных элементов приходится один проверочный.

Скорость телеграфирования и, следовательно, Бод. Скорость передачи информации будет определяться числом информационных элементов, переданных в секунду, т. е.

При определении эффективной скорости учитывается, что не все комбинации, поступающие на вход канала ПД, выдаются получателю. Часть комбинаций может быть забракована. Кроме того, учитывается, что не все элементы, передаваемые в канал, несут информацию (см. гл. 8).

Другой характеристикой дискретного канала является верность передачи единичных элементов. Она определяется через коэффициент ошибок по элементам

т. е. отношением числа ошибочно принятых элементов к общему числу переданных Лгпер за интервал анализа.

Для характеристики канала ПД используются следующие параметры - коэффициент ошибок по кодовым комбинациям и эффективная скорость передачи информации. Коэффициент ошибок по кодовым комбинациям характеризует верность передачи и определяется отношением числа ошибочно принятых кодовые комбинаций к числу переданных в заданном интервале времени.

Упрощенная структурная схема аппаратуры ПДС.

На рис.1.6 представлена упрощённая структурная схема аппаратуры передачи данных, являющейся типичным представителем аппаратуры передачи дискретных сообщений. Приведенные на рисунке функциональные узлы аппаратуры соответствуют ГОСТ 17657 -72 и полностью отображают традиционно сложившееся и закрепленное в нормативных документах содержание изучаемой дисциплины.

ООД АПД АПД ООД

УЗО УПС Канал связи УПС УЗО

Ко-дер

УЦС

Канал постоянного тока

Дискретный канал

Канал передачи данных

Рис.1.6

На рис.1.6 приняты следующие обозначения:

ОУД – оконечная установка данных,

АПД – аппаратура передачи данных,

ООД – оконечное оборудование данных,

УЗО – устройство защиты от ошибок,

УПС – устройство преобразования сигналов,

РУ - регистрирующее устройство,

УОНС – устройство оценки надежности сигнала,

УСП – устройство синхронизации по элементам,

УЦС – устройство цикловой синхронизации.

Оконечное оборудование данных (ООД ) представляет собой совокупность устройств ввода и вывода данных. Эти устройства на рис.1.6 представлены источником и получателем сообщений данных. Как правило, это технические средства. Источник формирует сообщение для его дальнейшей передачи, а приемник отображает сообщение в виде, адекватном его содержанию, для представления пользователю. Сообщения данных по своей природе имеют вид, о котором говорилось выше.

В случае аналоговых сообщений они подвергаются дополнительной обработке с помощью преобразователей «аналог – код» на передающей стороне и «код – аналог» - на приемной.

Обычно ввод сообщения от источника данных управляется со стороны АПД, а вывод к получателю – принудительный по мере поступления сообщений.

Аппаратура передачи данных (АПД) – совокупность средств, указанных на рис.1.6. К ним могут быть добавлены вспомогательные устройства, например, контрольно-измерительные устройства, устройства автоматического вызова и ответа и т.д.

Оконечная установка данных (ОУД) – совокупность оконечного оборудования данных и аппаратуры передачи данных, объединенных общим для них устройством управления (на рисунке не представлено).

Устройство защиты от ошибок (УЗО) предназначено для уменьшения числа ошибок, появляющихся в сообщении данных под воздействием помех в канале связи. УЗО включает в свой состав устройства для помехоустойчивого кодирования и декодирования сообщений (кодер, декодер) и устройство цикловой синхронизации (УЦС). Кодер преобразует простой код, в котором сообщение поступает в АПД из ООД, в помехоустойчивый, а декодер выделяет из кодовых комбинаций помехоустойчивого кода, пришедших из канала связи, сообщение источника, устраняя при этом часть ошибок, появившихся при передаче сообщения по каналу связи в результате воздействия помех.

Устройство цикловой синхронизации (УЦС) устанавливает и поддерживает требуемые фазовые соотношения между циклами обработки передаваемых сообщений в кодере и декодере.

Устройство преобразования сигналов (УПС) предназначено для приведения сигнала сообщения, сформированного в ОУД, к виду, обеспечивающему ему передачу по каналу электросвязи. Основной состав УПС представлен на рис.1.6 .

Модулятор – устройство, осуществляющее модуляцию. Демодулятор осуществляет обратное преобразование. Совокупность модулятора и демодулятора образует модем .

Регистрирующее устройство (РУ) осуществляет определение и запоминание значащей позиции принятого сигнала в пределах каждого единичного интервала, т.е. в двоичном случае определяет и запоминает значение каждого принятого бита.

Устройство оценки надежности сигнала (УОНС) – устройство, измеряющее один или несколько параметров принятого сигнала и вырабатывающее специальный сигнал, указывающий на возможные ошибки. Здесь и далее под ошибкой будем понимать событие, состоящее в том, что воспроизводимая приемником АПД последовательность сигналов не соответствует исходной. Ошибочный единичный элемент появляется на выходе РУ как результат неправильного решения РУ о значении принятого единичного элемента, ошибочная кодовая комбинация – на выходе декодера как результат неправильного решения декодера о соответствии принятой кодовой комбинации переданной. УОНС призван сократить число ошибок на выходе приемника АПД. Это достигается обработкой – стиранием единичного элемента на выходе РУ или отказом от декодирования – стиранием кодовой комбинации. Эти решения принимаются в том числе и на основе результатов работы УОНС.

Устройство синхронизации по элементам (или поэлементной синхронизации) (УСП) обеспечивает синхронизацию переданного и принятого сигналов, при которой устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых единичных элементов этих сигналов.

Кратко опишем процесс передачи информации в рассматриваемой системе.

Источник вырабатывает сообщение. Если это сообщение имеет дискретную природу (буквы, цифры и т.п.), то оно на выходе источника представляется в виде комбинаций простого кода. Обычно для этой цели используются пятиэлементные коды или семиэлементные коды, называемые первичными. Если вырабатываемое сообщение является аналоговым (изменение температуры, уровня радиации, освещенности и т.п.), то с помощью цифро-аналогового преобразователя («аналог – код») оно приводится к дискретной форме и затем представляется в виде последовательности комбинаций первичного кода.

По команде от АПД сообщения от источника данных вводятся в кодер . Здесь ℓ- элементная комбинация первичного кода преобразуется в n -элементную комбинацию избыточного кода, где n> ℓ. В комбинации избыточного кода помимо элементов, несущих информацию источника сообщений (информационные элементы), вводятся по определенному правилу избыточные элементы, обеспечивающие коду помехоустойчивые свойства. Далее побитно n -элементная комбинация вводится в виде сигналов постоянного тока в модулятор , где сигналы постоянного тока преобразуются к виду, согласованному с используемым каналом, и с помощью каналообразующей аппаратуры через среду распространения поступают на вход демодулятора , где осуществляется обратное преобразование модулированного сигнала в сигналы постоянного тока. При прохождении электрического сигнала по каналу связи на него воздействуют различного рода помехи, которые проявляются в виде искажений длительности сигналов постоянного тока на выходе демодулятора .

УСП определяет ожидаемые значащие моменты поступающих на вход РУ импульсов постоянного тока, и РУ восстанавливает значащие позиции принятых сигналов на значащих интервалах.

С выхода РУ принятое сообщение побитно поступает в декодер . С помощью УЦС определяется начало принятых n -элементных комбинаций. Декодер на основе связей между информационными и избыточными элементами выделяет информационные элементы, и УЗО принудительно выводит их к получателю данных в виде ℓ -элементных комбинаций. Принятые сообщения в зависимости от их первоначальной формы выдаются получателю либо в дискретной форме (комбинации первичного кода), либо с помощью цифро-аналогового преобразователя («код – аналог») в непрерывной форме.

Для обеспечения целевого назначения рассматриваемой системы к ней предъявляются определенные требования.

Так как система связи является сложной системой, то для предъявления требований к ней она декомпозируется на составные части.

На рис.1.6 в рассматриваемой системе связи выделяются три составные части:

• канал постоянного тока,
• дискретный канал,
• канал передачи данных.

Канал постоянного тока, как это видно из рис.1.6 , представляет собой часть системы связи от входа модулятора до выхода демодулятора. Сигналы на входе и выходе этого канала являются импульсами постоянного тока, к которым предъявляются требования по величине искажений, т.е. канал постоянного тока нормируется по величине искажений длительности передаваемых и принимаемых сигналов.

Дискретный канал – часть системы связи от выхода кодера до входа декодера. На входе и выходе этого канала сигналы имеют вид последовательностей кодовых символов; в двоичном случае – последовательностей двоичных единиц. Выход этого канала – выход РУ, который характеризуется возможностью появления ошибок в результате превышения допустимой величины искажения длительности сигналов на входе РУ. Дискретный канал вводится для задания требований, т.е. нормирования вероятности появления ошибок в кодовой последовательности на входе декодера УЗО.

Канал передачи данных - часть системы связи от входа кодера до выхода декодера. На входе и выходе этого канала передаваемые сообщения имеют вид кодовых комбинаций первичного кода. Этот канал служит для задания требований, т.е. нормирования потока комбинаций первичного кода по вероятности искажения кодовой комбинации первичного кода. Реализация этих требований позволяет снизить вероятность ошибки в комбинации первичного кода, поступающей к получателю, до заданной величины. Поэтому канал передачи данных называют защищенным от ошибок каналом.

Основными параметрами системы ПДС являются достоверность , скорость и надежность передачи дискретных сообщений.

Достоверность определяется следующими характеристиками:

• вероятностью ошибочного приема кодовых символов в результате неправильного решения РУ при искажениях длительности единичных элементов;

p ;

для существующих дискретных каналов p=10 -4 ÷10 -2 ;

• вероятностью искажения кодовых комбинаций первичного кода, поступающих на вход канала передачи данных и выдаваемых получателю сообщений с ошибками в результате наличия ошибок в кодовых символах;

для этой вероятности принято обозначение p(≥1,ℓ), что означает наличие хотя бы одной ошибки в комбинации первичного кода длины ℓ ;

для существующих каналов передачи требуемыми значениями являются p(≥1,ℓ)≤10 -9 ÷10 -6 .

Для определения скорости передачи дискретных сообщений существует два подхода.

Первый подход – информационный . Он требует умения измерять количество информации в сообщениях на выходе канала передачи данных относительно входных сообщений. При этом скорость передачи информации определяется как отнесенное к единице времени количество информации об ансамбле входных сообщений, содержащееся в выходных сообщениях.

Максимальную скорость передачи информации при заданных характеристиках канала, когда максимум берется по всем возможным вероятностным характеристикам сигнала, подаваемого на его вход, называют пропускной способностью канала или системы связи.

Второй подход – структурный . Он основан на подсчете структурных единиц сообщения, поступающих в приемник в некоторые временные интервалы.

Находят применение следующие характеристики скорости передачи дискретных сообщений:

• скорость передачи единичных элементов (R е) – величина, обратная единичному интервалу, измеряемому в секундах.

Единицей измерения этой скорости является с -1 ;

• скорость передачи битов данных (R б) – количество битов, переданных за единицу времени. Единицей измерения этой скорости является бит/с . Определяется по формуле:

R б = R е ·log 2 m ,

где m – число значащих позиций на длине единичного элемента;

• относительная скорость передачи данных (R о) – отношение числа битов данных, выданных получателю данных к общему числу переданных битов;
• эффективная скорость передачи данных (R э) – отношение числа битов данных, выданных получателю данных к общему времени передачи:

R э =R о ·R б.

• Одной из наиболее часто используемых характеристик надежности передачи дискретных сообщений является надежность своевременной доставки сообщений , или вероятностно-временная характеристика доведения(доставки) сообщения. Она определяется следующим образом:

Р(t дов ≤Т зад)≥Р доп,

что означает: вероятность доведения(доставки) сообщения за время t дов , не превышающее некоторое заданное время Т зад , должна быть не меньше допустимой вероятности Р доп .