Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Учебное пособие Основы передачи дискретных сообщений - файл 1.doc


Учебное пособие Основы передачи дискретных сообщений
скачать (4581 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc4581kb.15.12.2011 14:12скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3   4   5   6   7
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство связи

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»





Н.В. Будылдина
ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
Учебное пособие для студентов очной и заочной форм обучения на базе среднего (полного) общего образования специальности

210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы»


Екатеринбург

2009

УДК 621.391.1

ББК 32.881
Рецензенты: заведующий кафедрой «Автоматизированных систем управления» УГТУ-УПИ, доктор технических наук, профессор, Доросинский Л.Г., профессор кафедры «Связь» УрГУПС, доктор технических наук, Д.Г. Неволин
Будылдина Н.В.

Основы передачи дискретных сообщений: Учебное пособие для студентов очной и заочной форм обучения / Н.В. Будылдина. – Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009. – 142 с.


Учебное пособие предназначено для студентов вузов связи и информатики очного и заочного обучения специальности 210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы».
В учебном пособии рассмотрены основные вопросы систем передачи дискретных сообщений, основные определения, первичное кодирование сообщений избыточное кодирование, адаптивную коррекцию систем передачи. Методы и устройства синхронизации в системах передачи дискретных сообщений, принципы построения телеграфных сетей и сетей передачи данных.
Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» в качестве учебного пособия для студентов очной и заочной форм обучения на базе среднего (полного) общего образования специальности 210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы».

УДК 621.391.1

ББК 32.881


Кафедра общепрофессиональных дисциплин

технических специальностей
© УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Ведение 4

Глава 1Системы передачи дискретных сообщений 5

1.1 Основные понятия и определения систем

передачи дискретных сообщений 5

1.1.1 Информация, сообщение, сигналы 5

1.1.2 Структурная схема СПДС. Понятие о дискретном канале (ДК),

канале передачи данных, тракте передачи данных 10

1.2 Первичное кодирование дискретных сообщений 14

Глава 2.Синхронизация в системах ПДС 18

2.1 Понятие синхронизации. Виды поэлементной синхронизации 18

2.2 Виды групповой и цикловой синхронизации 20

2.3 Расчёт параметров устройств синхронизации 24

Глава 3 Кодирование дискретных сообщений 25

3.1 Основные параметры кодов 25

3.2 Классификация кодов 28

3.3 Помехоустойчивые коды 29

3.4 Адаптивная коррекция в системах ПДС 47

Глава 4 Устройства преобразования сигналов 56

4. 1 Сопряжение источника дискретных сообщений

с дискретным каналом 56

4.2 Современные модемы. Классификация.

Функции модемов. Рекомендации МККТТ 57

Глава 5 Оконечное оборудование систем ПДС 66

5.1 Классификация оконечного оборудования ДЭС 66

5.2 Оконечное оборудование факсимильной связи 68

5.3 Телеграфный аппарат 74

5.4 Персональный компьютер – оконечный терминал передачи данных 75

^ Глава 6.Сети передачи дискретных сообщений 90

6.1 Сети телеграфной связи 90

6.2 Принцип факсимильной передачи сообщений 95

6.3 Сети передачи данных 102

6.4 Архитектура ЛВС. Методы доступа к передающей среде 107

6.5 Структура стандартов IEEE 802.x. Форматы кадров Ethernet,

Tokin Ring, FDDI 110

^ Глава7.Аппаратура данных межсетевого обмена 115

7.1 Сетевые адаптеры 115

7.2 Повторители 116

7.3 Концентраторы 117

7.4 Мосты, типы мостов 119

7.5 Коммутаторы 123

7.6 Маршрутизаторы 134

Литература 142

ВВЕДЕНИЕ
Электросвязь - это совокупность человеческой деятельности, главным образом технической, связанной с передачей сообщений на расстояние с помощью электрических сигналов. Непрерывное развитие народного хозяйства и культуры приводит к интенсивному росту передаваемой информации, поэтому значение электросвязи в современной технике и в современной жизни огромно.

В настоящее время системы передачи дискретной - цифровой информации играют огромнейшую роль в современной жизни и являются основой современной техники связи.

Вопросам систем передачи дискретных сообщений и предназначено данное учебное пособие, оно состоит из семи глав, где рассматриваются основные определения систем передачи дискретных сообщений, первичное кодирование сообщений, помехоустойчивое кодирование, адаптивная коррекция систем передачи. Методы и устройства синхронизации в системах передачи дискретных сообщений, устройства преобразования сигналов, оконечное оборудование систем передачи дискретных сообщений.

Раскрываются вопросы сетей передачи дискретных сообщений: телеграфной, факсимильной и сетей передачи данных.

В учебном пособии представлены также вопросы архитектуры локально - вычислительных сетей, методы доступа к передающей среде, структура стандартов IEEE 802.x. и аппаратура данных межсетевого обмена.
Глава 1 СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
1.1 Основные понятия и определения систем передачи дискретных сообщений

1.1.1 Информация, сообщение, сигналы. Под термином “информация” понимают различные сведения, которые поступают к получателю. Информация – это совокупность сведений о каком-нибудь явлении или объекте, увеличивающие наши знания об этом явлении или объекте и предназначена для передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования. Это могут быть сведения о результатах измерения, наблюдения за каким-либо объектом и т.п.

Сообщение является формой представления информации. Одно и то же сведение может быть представлено в различной форме. Например, сведение о часе приезда вашего приятеля может быть передано по телефону или же в виде электронного сообщения. В первом случае мы имеем дело с информацией, представленной в непрерывном виде (непрерывное сообщение). Будем считать, что это сообщение вырабатывается некоторым источником – в данном случае источником непрерывных сообщений. Во втором случае – с информацией, представленной в дискретном виде (дискретное сообщение). Это сообщение вырабатывается источником дискретных сообщений.

При передаче сведений по электронной почте информация заложена в буквах, из которых составлены слова, и цифрах. Очевидно, что на конечном отрезке времени число букв или цифр является конечным. Это и является отличительной особенностью дискретного или счетного сообщения. В то же время число различных возможных значений звукового давления, измеренное при разговоре, даже на конечном отрезке времени, будет бесконечным. В современных цифровых системах телефонной связи в канал связи передаются кодовые комбинации, несущие информацию об отсчетах квантованного аналогового сигнала. Следовательно, такой телефонный квантованный сигнал относится к классу дискретных, и поэтому будем в дальнейшем рассматривать только вопросы передачи дискретных сообщений. При этом, в случае телефонной связи под сообщением будем понимать некоторую последовательность отсчетов квантованного аналогового сигнала, передаваемую в канале связи в виде последовательности кодовых комбинаций.

Информация, содержащаяся в сообщении, передается получателю по каналу передачи дискретных сообщений (ПДС).


Рисунок 1.1 - Тракт передачи дискретных сообщений
Дискретные сообщения, подлежащие передачи от ИС средствами документальной электросвязи (рис.1.1), - телеграммы, данные, другие документы - являются буквенно-цифровыми. Они состоят из определенного, заранее известного общего количества знаков, т.е. букв, цифр, знаков препинания, арифметических символов. Набор знаков называют алфавитом (А), а их общее количество - объемом алфавита. Объем алфавита выбирается исходя из того, какие именно сообщения будут передаваться. Пусть объем алфавита (число символов алфавита) К, а вероятность выдачи символа (1≤ i K) p(аi), где p(аi)- вероятность выдачи символа алфавита.

К числу основных информационных характеристик сообщений относятся: количество информации в отдельных сообщениях, энтропия и производительность источника сообщений.

Количество информации в сообщении (символе) измеряется в битах. Бит – единичный элемент кодовой комбинации с основанием кода, равным двум.

Чем меньше вероятность появления того или иного сообщения, тем большее количество информации мы извлекаем при его получении. Если в памяти источника имеется два независимых сообщения (а1 и а2) и первое из них выдается с вероятностью P(а1) =1, то сообщение аi не несет информации, ибо оно заранее известно получателю.

Было предложено определять количество информации, которое приходится на одно сообщение ai, выражением:

. (1.1)

Среднее количество информации Н (А), которое приходится на одно сообщение, поступающее от источника без памяти, получим, применив операцию усреднения по всему объему алфавита

; Бит/с.


(1.2)

Выражение (1.2) известно как формула Шеннона для энтропии источника дискретных сообщений. Энтропия мера неопределенности в поведении источника дискретных сообщений. Энтропия равна нулю, если с вероятностью единица источником выдается всегда одно и то же сообщение (в этом случае неопределенность в поведении источника сообщений отсутствует). Энтропия максимальна, если символы источника появляются независимо и с одинаковой вероятностью.

Определим энтропию источника сообщений, если К=2 и р (а1) =р (а2) =0,5. Тогда,

бит/сообщ.




Отсюда 1 бит – это количество информации, которое переносит один символ источника дискретных сообщений в том случае, когда алфавит источника состоит из двух равновероятных символов.

Если в предыдущем примере взять р (а1) ≠ р (а2), то Н (А) < 1 бит/сообщ.

Среднее количество информации, выдаваемое источником в единицу времени, называют производительностью источника

, [бит/с],

(1.3)

где Т – среднее время, отводимое на передачу одного символа (сообщения).

Для каналов передачи дискретных сообщений вводят аналогичную характеристику – скорость передачи информации по каналу R. Она определяется количеством бит, передаваемых в секунду. R=B*k/n, бит.\сек., где В-скорость модуляции, k-количество информационных элементов в кодовой комбинации,

n- общее количество единичных элементов в кодовой комбинации.

Сообщение, поступающее от источника, преобразуется в сигнал, который является его переносчиком в системах электросвязи. Система электросвязи обеспечивает доставку сигнала из одной точки пространства в другую с заданными качественными показателями. Схема передачи сообщений, в состав которой входят преобразователи сообщение - сигнал - сообщение, приведена на рис. 1.2.


Рисунок 1.2 - Принцип передачи сообщений
Виды сигналов. Различают четыре вида сигналов: непрерывный непрерывного времени, непрерывный дискретного времени, дискретный непрерывного времени и дискретный дискретного времени.

Непрерывные сигналы непрерывного времени называют сокращенно непрерывными (аналоговыми) сигналами. Они могут изменяться в произвольные моменты, принимая любые значения из непрерывного множества возможных значений (рис. 1.3). К таким сигналам относится и известная всем синусоида.


Рисунок 1.3 - Непрерывный сигнал
Непрерывные сигналы дискретного времени могут принимать произвольные значения, но изменяться только в определенные, наперед заданные (дискретные) моменты t1, t2, t3,... (рис. 1.4).



Рисунок 1.4 - Непрерывные сигналы дискретного времени

Дискретные сигналы непрерывного времени отличаются тем, что они могут изменяться в произвольные моменты, но их величины принимают только разрешенные (дискретные) значения (рис. 1.5).


Рисунок 1.5 - Дискретный сигнал непрерывного времени
Дискретные сигналы дискретного времени (рис. 1.6) в дискретные моменты времени могут принимать только разрешенные (дискретные) значения.


Рисунок 1.6 - Дискретный сигнал
Сигналы, формируемые на выходе преобразователя дискретного сообщения в сигнал, как правило, являются по информационному параметру дискретными, то есть описываются функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений.

В технике передачи данных такие сигналы называют цифровыми сигналами данных (ЦСД). Рассмотрим далее основные определения, относящиеся к ЦСД.

Параметр сигнала данных, изменение которого отображает изменение сообщения, называется представляющим (информационным) параметром сигнала данных.


Рисунок 1.7 - Цифровой сигнал данных
На рисунке 1.7 изображен ЦСД, представляющим параметром которого является амплитуда, а множество возможных значений представляющего параметра равно двум (U=U1 и U=0).

Часть цифрового сигнала данных, отличающаяся от остальных частей значением одного из своих представляющих параметров, называется элементом ЦСД.

Фиксируемое значение состояния представляющего параметра сигнала называется значащей позицией. Момент, в который происходит смена значащей позиции сигнала, называется значащим моментом (ЗМ). Интервал времени между двумя соседними значащими моментами сигнала называется значащим интервалом времени.

Минимальный интервал времени, которому равны значащие интервалы времени сигнала, называется единичным интервалом (интервалы а-б, б-в и другие на рис. 1.7).

Элемент сигнала, имеющий длительность, равную единичному интервалу времени, называется единичным элементом (е. э.) или единичный элемент (τ0) это наименьшее расстояние между двумя значащими моментами (ЗМ) в пределах которого параметры сигнала не меняются.

Термин единичный элемент является одним из основных в технике передачи данных. В телеграфии ему соответствует термин элементарная посылка (ГОСТ 22515-77).

Различают изохронные и анизохронные сигналы данных. Для изохронного сигнала любой значащий интервал времени равен единичному интервалу или их целому числу. Анизохронными называются сигналы, элементы которых могут иметь любую длительность, но не менее чем tмин. Другой особенностью анизохронных сигналов является то, что анизохронные сигналы могут отстоять друг от друга на произвольном расстоянии [2].

^ 1.1.2 Структурная схема СПДС. Понятие о дискретном канале (ДК), канале передачи данных, тракте передачи данных


Символы от источника дискретных сообщений поступают в виде кодовых комбинаций, которые состоят из единичных элементов. Сообщение, поступающее от источника сообщений, в ряде случаев содержит избыточность. Это обусловлено тем, что символы, входящие в сообщение, могут быть статистически связаны. Это позволяет часть сообщения не передавать, восстанавливая его на приеме по известной статистической связи. Эффективность использования дискретного канала увеличивается. Задачу устранения избыточности на передаче СПДС выполняет кодер источника. Существует множество процедур сжатия, отличающихся эффективностью и сложностью реализации - например, протокол V42bis, используемый в модемах.

С целью повышения верности передачи используется избыточное кодирование, позволяющее на приеме обнаруживать или даже исправлять ошибки. Процесс кодирования осуществляется в кодере канала. На приеме декодер канала осуществляет обратное преобразование, восстанавливая исходную комбинацию. Кодер и декодер называют устройством защиты от ошибок (УЗО).

С целью согласования кодера и декодера канала с непрерывным каналом связи (среда передачи непрерывных сигналов) на приеме и передаче используются устройства преобразования сигналов (УПС). В частном случае это модулятор и демодулятор [2].

Совместно с каналом связи УПС образуют дискретный канал – канал, предназначенный для передачи только дискретных сигналов.

Различают синхронные и асинхронные дискретные каналы.

В синхронных каналах ввод каждого единичного элемента производится в строго определенные моменты времени и предназначены для передачи изохронных сигналов (любой значащий интервал времени равен единичному интервалу).

В асинхронных каналах можно передавать как изохронные, так и анизохронные сигналы (элементы могут иметь любую длительность). Эти каналы кодонезависимые.

Дискретный канал в совокупности с кодером и декодером канала (УЗО) называется расширенным дискретным каналом или каналом передачи данных.

Дискретный канал характеризуется скоростью модуляции (скоростью телеграфирования), скоростью передачи информации, и пропускной способностью, достоверностью и надежностью.

Скорость модуляции (телеграфирования) (В) – число единичных элементов, которое можно передать в секунду по каналу В=1/τ0 Бод. , где τ0 - единичный элемент кодовой комбинации.

Бод – единица измерения числа переданных двоичных информационных и служебных символов в единицу времени. Так, если по некоторому асинхронному каналу в среднем передаётся один асинхронный символ в секунду в формате 8N1 (8 информационных двоичных символов, один стартовый, один стоповый, символ контроля паритета отсутствует, - всего 10 двоичных символов), то можно утверждать, что скорость передачи информации в этом канале равна в среднем 8 бит/с или 10 Бод.

В технике передачи данных вместо термина скорость телеграфирования используют термин скорость модуляции. Скорость модуляции (В) и скорость передачи информации связаны соотношением R≥B. I, где I – количество бит информации, которое “несет на себе” один единичный элемент.

Другой характеристикой дискретного канала является скоростью передачи информации (R) бит\с., где В-скорость модуляции, k-количество информационных элементов в кодовой комбинации, n- общее количество элементов в кодовой комбинации.

Бит/с – единица скорости передачи информации по каналу , представленной в виде последовательности двоичных символов. Обычно под этим подразумевается, что все передаваемые биты имеют одинаковую длительность и период повторения. Максимально возможное значение скорости передачи по каналу при заданных условиях называется пропускной способностью канала (C), измеряемой в битах в секунду (бит/с).

; бит/сек. , (1.4)

где Рош– вероятность возникновения ошибки.

Важной характеристикой дискретного канала является достоверность передачи единичных элементов и определяет степень соответствия принятых знаков по отношению к переданным и представляет собой отношений и всегда стремится к 1. Вероятность ошибки это величина обратная достоверности , определяется через коэффициент ошибок по элементам:

, то есть отношением числа ошибочно принятых элементов (nош) к общему числу переданных (nпер) за интервал анализа.

При определении эффективной скорости передачи информации 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.

Надежность - это способность аппаратуры выполнять свои функции в течении определенного промежутка времени. Надежность оценивается следующими показателями:

- время наработки на отказн), т.е. интервал времени между двумя соседними отказами;

- время восстановленияв),т.е.это время необходимое для устранения неисправности;

коэффициент готовности.

В системах ПДС дискретные сигналы могут передаваться последовательно или параллельно. При последовательной передаче единичные элементы следуют в канале поочередно. При параллельной передаче единичные элементы объединяются в группы, состоящие из нескольких единичных элементов. Элементы, составляющие группу, передаются одновременно (обычно в разной полосе частот) по отдельным каналам. При заданной скорости передачи последовательные системы (одночастотные) отличаются рядом преимуществ по сравнению с параллельными (многочастотными): лучшее использование мощности передатчика, некритичность к нелинейности канала, простота в реализации и т.п.

Различают синхронную и асинхронную передачу дискретных сигналов. При синхронной передаче дискретного сигнала – его ЗМ находятся в требуемом постоянном фазовом соотношении со значащими моментами любого другого передаваемого сигнала. При асинхронной передаче дискретного сигнала его ЗМ могут находиться в любых фазовых соотношениях со значащими моментами любого другого сигнала.

В соответствии со структурной схемой (рис. 1.8) на приемной стороне сначала в УПС определяется вид элемента (“0” или “1”), затем из элементов формируются кодовые комбинации, декодирование которых позволяет определить вид заданного символа. Такой метод приема в теории передачи дискретных сообщений получил название поэлементного. Рассматривая в общем виде задачу определения вида переданного элемента, ее можно свести к задаче сравнения принятого сигнала с эталоном. Если речь идет о двоичных сигналах, то эталонов достаточно иметь два (или даже один).

Кодовая комбинация представляет собой составной сигнал, состоящий из элементарных двоичных сигналов. Этот составной сигнал можно обрабатывать в целом, сравнивая принятый составной сигнал со всеми эталонами. Однако в данном случае число эталонов будет чрезвычайно велико – равно числу возможных кодовых комбинаций. Поэтому, хотя прием в целом и обеспечивает большую верность, однако, вследствие сложности реализации он нашел ограниченное применение.

Для обеспечения правильного приема переданных символов в технике передачи дискретных сообщений приходится решать различные задачи синхронизации.

Синхронизация есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя или несколькими процессами. В технике связи, в частности, часто приходится решать задачу установления и поддержания определенных фазовых соотношений между сигналами, вырабатываемыми на передаче и приеме.

Так на приеме для правильного воспроизведения элементов кодовых комбинаций необходимо уметь правильно отделить один элемент от другого. Для этого могут использоваться различные методы поэлементной синхронизации. В соответствии с синхронизация переданного и принятого дискретных сигналов, при которой устанавливаются и поддерживаются требуемые временные соотношения между значащими моментами переданных и принятых элементов этих сигналов, называется поэлементной.

Для правильного приема символов недостаточно обеспечить правильный прием единичных элементов. Так последовательность принятых элементов... 101011101000..., состоящая из трехэлементных кодовых комбинаций, может быть разбита на приеме на кодовые комбинации следующим образом:

аа)

...

101

011

101

000

...

;

бб)

..1

010

111

010

000

...

;

вв)

010

101

110

100

0..

...

.

Как видно в вариантах а, б, в, мы имеем разные кодовые комбинации и, если предположить, что в варианте а принятые кодовые комбинации совпадают с переданными, то в варианте б все они будут приняты с ошибкой. Задача правильного отделения одной кодовой комбинации от другой решается методами групповой синхронизации, которая позволяет устанавливать и поддерживать требуемые фазовые соотношения между ЗМ начал переданных и принятых групп единичных элементов. Заметим, что здесь под группами понимаются последовательности элементов, составляющих кодовую комбинацию.

Простейшим методом, позволяющим на приеме отделить одну кодовую комбинацию от другой, является введение в состав этой комбинации специальных элементов в начале комбинации и в ее конце. Элемент, стоящий в начале кодовой комбинации, называется стартовым, а в конце – стоповым. Передаваемая таким образом последовательность называется стартстопной. Стартстопный метод передачи относится к асинхронным, так как передачу любой кодовой комбинации можно начать в любой момент времени.
^ 1.2 Первичное кодирование дискретных сообщений

В общем случае под термином кодирование понимают замену (отображение) символов одной графической системы символами другой графической системы.

Графические системы могут быть знаковые и числовые. Знаковые системы в качестве элементов используют буквы или условные символы. Числовые системы более разнообразны, так как числа могут иметь различные основания (десятичная, троичная и т.д.). Числовые системы строятся единообразно, по одному и тому же закону, который определяет любое число как сумму произведений значащих цифр системы счисления на основании в степени от 0 до (n-1), т.е.

, (1.5)

где n – количество разряда числа; А – значащие цифры системы счисления; а - основание системы счисления.

В качестве примера рассмотри запись числа 398 в разных системах счисления. Двоичная система счисления: 110001110(В)=1.28+1.27+0.26+0.25+0.24+1.23+1.22+1.21+0.20

Десятичная система: 398 (D)= 3.102+9.101+8.100.

Шестнадцатиричная система: 18Е(Н)+1.162 +8.161+Е.160.

Количество значащих цифр конечно, но их разнообразие сильно зависит от основания. В десятичных цифрах это 10, в троичных – 3, в двоичных – 2. Последнее очень существенно для кодирования в системах связи потому, что разнообразие значений информационного параметра сигнала определяется основанием выбранной числовой системы, что очень влияет на помехоустойчивость и техническую реализацию оконечных устройств.

С этих позиций в системах передачи дискретных сообщений при кодировании предпочтение отдают двоичным системам счисления. И теперь под кодированием будем понимать замену графических и функциональных символов сообщения двоичными числами.

Основными понятиями в области кодирования являются: кодовая комбинация, элемент кодовой комбинации, код, кодовая таблица.

Количество отображаемых графических и функциональных систем всегда больше количества значащих цифр числовой системы (при двоичном кодировании их всего две). Поэтому при их замене приходится каждый символ сообщения отожествлять с некоторой группой цифр. Возникает кодовая комбинация (кодовое слово, кодовый вектор), под которым понимается двоичное число, соответствующее одному графическому или функциональному символу (знаку) сообщения.

Кодовая комбинация состоит из элементов – цифр ноль (0) или единица (1). Замена одних графических символов на другие происходит в соответствии с кодом.

Код – совокупность правил и условий, по которым формируются, передаются и обрабатываются кодовые комбинации.

Основу кода составляет кодовая таблица (алфавит кода), устанавливающая графическое соответствие между знаками передаваемого сообщения и двоичными числами.

Для разных типов ЭВМ используют различные таблицы кодировки. С распространением ПК типа IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки под названием ASC II.

Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) принял американский стандартный код для обмена информации (American Standard Cod for Information Interchange – ASCII), который приобрел очень большую популярность. В этом коде комбинации двоичных разрядов длинной 7 бит используют для преставления строчных и прописных букв английского алфавита, цифр от 0 до 9, а также кодов управления передачей информации (перевод строки, возврат каретки, табуляция и т.д.). Определим мощность алфавита, зная, что каждый символ несет 7 бит информации: N=27=128, т.е. 7-ю битами можно закодировать 128 различных символов. Управляющие символы получили коды 0..31, 127. Символы, видимые на экране дисплея или на бумаге при печати, получили коды 32..126.

В наше время код ASCII часто употребляется в расширенном восьмиразрядном формате, который получается добавлением нуля в старший (7-ой) разряд байта. Но байт дает нам возможность закодировать 256 различных символов (N=28=256)! Следовательно, при использовании 7-битовой кодировки остается незадействованной половина кодовой таблицы. Поэтому коды 128..255, получаемые добавлением 1 в старший разряд, были выделены для представления символов, неподдерживаемых исходной версией кода ASCII – так называемых национальных символов и алфавитов, а также для символов псевдографики.

Но 01000001 представляет также букву А. Таким образом одна и та же комбинация из восьми битов может представлять как число, так и букву, а данном случае комбинаций 01000001 это 65, а с другой стороны – буква А. Все зависит от интерпретации битового содержания.

Если программа определяет элемент данных для арифметических целей, то 01000001 представляет двоичное число, эквивалентное десятичному числу 65.

Если программа определяет элемент данных (один смежный байт или более), имея в виду его описание, как, например, заголовок, тогда 01000001 представляет собой букву или "строку".

При программировании это различие становится понятным, так как назначение каждого элемента данных определено.

К первичным кодам для передачи данных относится семиэлементный код КОИ-7. Код КОИ-7 может быть представлен тремя наборами символов, два из которых являются полными, т.е. содержащими максимально возможное для семиэлементного кода число символов(27=128), а третий набор-сокращенным.

Рис. 1.9 - Семиразрядный код (ГОСТ 13052-67)
Кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена– компанией Microsoft, но учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России она нашла широкое распространение. Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows.

Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) – ее происхождение относится ко времени действий Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях в российском секторе Интернета.


Рис. 1.10 - Восьмиразрядный код (КОИ-8)
Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского алфавита, носит название ISO (International Standard Organization – Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.

Подводя некоторый итог, можно сказать, что текст в компьютере (текстовый файл) – это файл, в котором каждый байт интерпретируется как изображаемый символ в некоторой системе кодировки. Кроме кодов изображаемых символов, текстовые файлы включают также ряд управляющих кодов, например, код перевода строки, конца файла и др.

Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время, очевидно, что если, например, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной Unicode. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов – этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

Сегодня наблюдается постепенный переход документов и программных средств на универсальную систему кодирования.

Таким образом, в интерпретации файла в формате Unicode каждые два байта интерпретируется как изображаемый символ так и в других кодировках кроме кодов изображаемых символов, файл в формате Unicode включат ряд управляющих кодов, например, перевода строки, конца файла и др. [1].
Глава 2 СИНХРОНИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ПДС
^ 2.1 Понятие синхронизации. Виды поэлементной синхронизации

Синхронизация – это процедура установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами.

Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию.

При поэлементной синхронизации устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых единичных элементов цифровых сигналов данных. Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один единичный элемент от другого и обеспечить наилучшие условия для его регистрации.

Требования к устройствам синхронизации по элементам:

  1. Высокая точность синхронизации. (Максимальное отклонение синхроимпульсов от идеального ЗМ ± 3%.)

  2. Малое время вхождения в синхронизацию как при включении так и после перерыва связи.

  3. Сохранение синхронизации при наличии помех и кратковременных перерывов связи.

  4. Независимость точности синхронизации от статической структуры передаваемого сообщения.

Устройства поэлементной синхронизации подразделяются:

- с непосредственным воздействием на генератор.

- без непосредственного воздействия на генератор.

В устройствах с непосредственным воздействием на генератор управляющая схема регулирует частоту и фазу местного генератора, к ним относятся - устройства с плавным управлением, в которых управляющая схема непрерывно воздействует на генератор и должная обеспечивать плавное изменение частоты генератора в зависимости от величины расхождения фаз. Эта зависимость имеет линейный характер. Изменение частоты генератора (и фазы) во времени будет иметь плавный характер. Поэтому можно добиться высокой точности подержания синфазности.

Недостатки устройств с непосредственным воздействием на генератор, по сравнению с устройствами без непосредственного воздействия на генератор:

- снижение стабильности всех фазирующих устройств, примерно в 10 раз;

- невозможность использования одного генератора для работы нескольких фазирующих устройств;

- трудность получения малого времени вхождения в фазу;

Фазирующие устройства с непосредственным воздействием на генератор применяются тогда, когда требуется простота схемы или когда устройства без непосредственного воздействия на генератор трудно осуществить. Например, при высоких скоростях передачи.

В устройствах синхронизации без непосредственного воздействия на генератор фаза подстраивается в промежуточном преобразователе (делителе), через который проходит местное тактовое колебание.

При работающей системе синхронизации возможны три случая:

  1. Импульсы генератора без изменения проходят на вход делителя частоты.

  2. К последовательности импульсов добавляется 1 импульс.

  3. Из последовательности импульсов вычитается 1 импульс.

Структурная схема устройства синхронизации без непосредственного воздействия на генератор представлена на рис. 2.1.


Рисунок 2.1 - Структурная схема устройства синхронизации без непосредственного воздействия на генератор


Рисунок 2.2 - Временные диаграммы работы устройства синхронизации без непосредственного воздействия на генератор
Задающий генератор вырабатывает относительно высокочастотную последовательность импульсов: fВЧ = m*fТ, где m – коэффициент деления делителя, fТ – частота импульсов на выходе делителя. Данная последовательность проходит через делитель с заданным коэффициентом деления. Тактовые импульсы с выхода делителя обеспечивают работу блоков системы передачи и также поступают в фазовый дискриминатор для сравнения.

Фазовый дискриминатор ФД определяет величину (или знак) расхождения фазы между актовыми импульсами ТИ задающего генератора и принимаемой информационной последовательностью. При синфазности между ТИ и принимаемой информационной последовательностью, импульсы на выходе ФД отсутствуют. Если частота ЗГ больше, то ФД формирует сигнал вычитания импульса для УДВИ – устройство добавления и вычитания импульсов (управляющая схема), по которому запрещается прохождение одного импульса. Если частота ЗГ приема меньше, то импульс добавляется. Управляющая схема УС вырабатывает управляющий сигнал, воздействующий на фазу местных тактовых колебаний таким образом, чтобы имеющееся расхождение уменьшалось до минимальной величины, допускаемой в схеме.

В результате тактовая последовательность на выходе делителя сдвигается.

Следующий рисунок 2.2 иллюстрирует изменение положения тактового импульса в результате добавления и исключения импульсов.

ТИ – импульсы на выходе делителя, ТИ2 – в результате добавления, ТИ3 – в результате вычитания.

В реальной ситуации принимаемые элементы имеют краевые искажения КИ, которые изменяются случайным образом положение значащих моментов в разные стороны от идеального ЗМ. Это может вызвать ложную подстройку синхронизации.

При действии КИ смещения ЗМ как в сторону опережения, так и в сторону отставания равновероятны.

При смещении ЗМ по вине устройства синхронизации фаза стабильно смещается в одну сторону.

Поэтому для уменьшения влияния КИ на погрешность синхронизации ставят реверсивный счетчик емкости S.

Если подряд придет S сигналов на добавление импульса, говорящих об отставании генератора приема, то импульс добавится и следующий ТИ появится раньше. Если сначала придет S-1 сигнал об опережении, потом S-1 об отставании, то добавления и вычитания не будет.

Устройства без непосредственного воздействия на генератор не имеют недостатков, которые свойственны устройствам с непосредственным воздействием на генератор. Поэтому данные устройства получают все большее распространение [3].
^ 2.2 Виды групповой и цикловой синхронизации
Групповая синхронизация – обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации.

В устройствах групповой синхронизации информацию о фазе можно извлечь только при наличии избыточности в передаваемой последовательности. Можно использовать избыточность, введенную при помехоустойчивом кодировании, (по резкому возрастанию ошибок) или вводить специальные символы.

Существуют безмаркерный и маркерный методы групповой синхронизации.

Безмаркерный метод представлен на рис. 2.3.

Данный метод синхронизации используется когда передача ведется сравнительно короткое время и используется только при синхронной передаче и равномерном кодировании.

В этом случае достаточно обозначить лишь начало передачи. Далее ведется передача информации. Разделение на кодовые комбинации производится по известной длине.



Рисунок 2.3 - Безмаркерный метод групповой синхронизации
Сначала передается фазирующая комбинация (ФК).

На приеме идет подстройка распределителя пока приемник ФК не получит ФК.

Далее идет передача информации, пока не произойдет срыв синхронизации. (О чем можно судить по большому количеству ошибок).

После чего, по обратному каналу передается сигнал о необходимости фазирования. И все повторяется.

В начале работы (режим покоя), пока информация от передающего наборного устройства не поступает, в канал передается вполне определенная фазовая комбинация от датчика фазовой комбинации ДФК. На приеме элементы этой фазовой комбинации попадают на приемник фазовой комбинации ПФК, который реагирует только на эту комбинацию. Если распределители Р работают не в фазе, то регистрируемая комбинация будет отличаться от фазовой и ПФК не сработает. Отсутствие срабатывания ПФК в конце каждого цикла указывает на расхождение цикловой фазы. В этом случае от управляющего устройства УУ подается импульс, который смещает фазу приемного распределителя. Такое смещение приемного распределителя в конце каждого цикла будет происходить до момента установления правильной фазы. В режиме синфазности ПФК под воздействием фазовой комбинации сработает и заблокирует УУ. С этого момента распределители будут находиться в фазе и начнется передача информации.

После того как передающее и приемное устройства сфазированы, групповой синхронизм поддерживается за счет того, что приемнику известна длина принимаемых кодовых комбинаций. Моменты начала и конца кодовых комбинаций после вхождения в синхронизм определены на весь сеанс передачи информации.

Достоинствами данного метода является фазирование без существенного снижения скорости.

К недостаткам безмаркерного метода групповой синхронизации следует отнести:

- отсутствие постоянного контроля синхронизма;

- наличие обратного канала;

- необходимость прекращения передачи после любого нарушения групповой синхронизации.

При маркерном методе синхронизации (рис.2.4) – в течении всего сеанса посылаются специальные сигналы - маркеры.


1-ый элемент маркера

Информация

2-ый элемент маркера

Информация

3-ый элемент маркера

И так далее


К кодовой комбинации добавляется 1 элемент (n+1). На приеме (n+1) разряд поступает в приемник маркера.

При расхождении распределителей по фазе, маркер не поступает в приемник и щетки распределителя приема смещаются на один шаг и так до тех пор, пока не будет принят маркер.

После установления синхронизма выдача информации получателю возобновляется.




Рисунок 2.4 - Маркерный метод групповой синхронизации
К одному из контактов передающего распределителя Р подключается датчик маркера ДМ. За каждый цикл распределителя передается один элемент кодовой комбинации маркера. Если комбинация содержит n элементов, то для ее передачи потребуется n циклов работы распределителя Р. Длина кодовой комбинации и ее вид выбираются так, чтобы добиться минимальной вероятности ложного фазирования. Другими словами, фазовая комбинация должна представлять такую последовательность элементов, вероятности появления которой с любого другого контакта распределителя Р практически равны нулю.

На приеме к соответствующему контакту распределителя подключается приемник маркера ПМ, выход которого соединен с управляющим устройством УУ. При расхождении распределителей по фазе ПМ не обнаруживает маркера. Поэтому через каждые n циклов УУ смещает распределитель на один контакт. Такой сдвиг будет происходить до тех пор, пока ПМ не зарегистрирует маркер. После этого УУ блокируется. Распределители с данного момента будут вращаться синфазно.

В режиме синфазности с выхода ПМ через каждые n циклов выдается фазирующий импульс, подтверждающий о наличии правильной цикловой фазы. При потере синфазности поступление фазирующего импульса прекратится. Через некоторое время ( например 3-5 n циклов ) снимается блокировка с УУ и система переходит в режим поиска. Снимать полезную информацию с контактов передающего распределителя в этом случае не нужно.

Достоинствами данного метода синхронизации является постоянный контроль за синхронизмом.

К недостаткам следует отнести большее снижение скорости передачи информации за счет введения элементов синхронизации.

Частным случаем маркерного метода синхронизации является стартстопный (рис.1.25). В данном случае маркер – это совокупность элементов старт и стоп.

Передатчик системы содержит датчик старта и датчик стопа. При помощи схемы объединения (на передаче) и схемы разделения (на приеме) происходит объединение и разделение информации и сигналов маркера.

Рисунок 2.5 - Статстопный маркерный метод групповой синхронизации
Приемное устройство содержит приемник старта и приемник стопа.

Применяется в электронных телеграфных аппаратах, низкоскоростных СПДС.

Устройства групповой синхронизации оцениваются в основном двумя параметрами: временем вхождения в синхронизм и временем поддержания синхронизма.

Цикловая синхронизация – обеспечивает правильное распределение циклов временного объединения элементов на приеме или синхронизация по циклам - определение в потоке битов с цикловой структурой начала и конца информации от различных источников для ее правильного распределения на приеме. Синхронный режим передачи (СРП) предусматривает организацию цикловой, то есть четко определенной структуры, повторяющейся периодически (циклически) через определенные интервалы времени, благодаря чему периодически проверяется наличие контакта между передающей и приемной стороной. Такой режим характеризуют как "поддерживающий "постоянное" соединение" и часто называют "коммутацией каналов". Слово "постоянное" взято в кавычки, так как при временном разделении каналов "постоянство" выражается не в непрерывности, а в уже упомянутом ключевом свойстве режима передачи - периодичности. Название "коммутация каналов" возникло потому, что цифровые АТС или электронное оборудование переключения (цифровые кросс-коннекты) используют при коммутации цикловые структуры (как правило, первичного цифрового потока Е12 на скорости 2,048 Мбит/с), в которых каналы (канальные интервалы) выбираются из циклов одних потоков и вставляются в канальные интервалы других первичных цифровых потоков. Соединения поддерживаются в рамках этих цикловых структур с равными периодами в течение времени обслуживания вызова [3].
^ 2.3 Расчёт параметров устройств синхронизации
Из всех раннее рассмотренных устройств синхронизации наибольшее практическое применение нашел способ поэлементной синхронизации без непосредственного воздействия на задающий генератор.

К основным параметрам для устройств данного типа относятся:

1) Шаг коррекции (выражается в долях единичного элемента ) – это смещение фазы тактовых импульсов на выходе делителя при добавлении или исключении одного импульса.

, (2.1)

Где, m – коэффициент деления делителя. Если m=128, то количество ячеек равно 7 ().

2) Погрешность – это величина отклонения фазы синхросигналов от их оптимального положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе устройств синхронизации.



, (2.2)

2К – суммарный коэффициент нестабильности генератора передатчика и приемника.

S – емкость реверсивного счетчика ( усредняющего устройства ).

- среднее число принимаемых подряд единичных элементов одного знака, определяющее период корректирования. Это среднестатистическое решение состоит 2÷3.

Динамическая погрешность представляет собой случайную величину и подчиняется гауссовскому закону и определяется из теории 3.

, (2.3)

- среднеквадратичное значение краевых искажений единичных элементов.

Тогда формула погрешности примет вид:

(2.4)

3) Время синхронизации tc – это время, необходимое для корректирования первоначального расхождения фаз между тактовыми импульсами и входящей последовательностью информационных сигналов.

, (2.5)

4) Время поддержания синхронизма – это время, в течение которого фаза синхроимпульсов не выйдет за допустимые пределы при прекращении работы устройства синхронизации.

, (2.6)

Если в процентах, то вместо 2 подставляется 200.

Если задана исправляющая способность µ, то формула имеет вид:

, (2.7)

Где,  - исправляющая способность – это способность аппаратуры правильно регистрировать единичный элемент при наличии в нем искажений.

5) Вероятность срыва синхронизма Рсс. – вероятность того, что из-за действия помех отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов превысит половину единичного интервала [3].
Глава 3 КОДИРОВАНИЕ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ

^ 3.1 Основные параметры кодов

Кодирование – процесс преобразования сообщения в электрические сигналы.

Кодом называется соответствие между алфавитом, т.е. набором символов, и электрическими сигналами, формируемыми в процессе передачи.

Основные параметры кодов.

^ 1. Значность кода nколичество элементов в кодовой комбинации.

Самая малая значность 4.

n = 5,6,7,8,9…

2. Кодовое расстояние dmin

dmin - выявляется при попарном сравнении всех кодовых комбинаций и равняется наименьшему числу несовпадающих при сравнении разрядов. Если dmin =1 код называется простым. И от этого кода мы не сможем отследить выявление ошибок и исправления.

Например:

Допустим, значность равна 5. Возьмем 3 кодовые комбинации 11000, 10011, 11100 и сравним их попарно. Подсчитав количество 1 получим кодовое расстояние. Иначе, кодовое расстояние определяется по количеству единиц при суммировании по модулю 2.

Сравним первую последовательность:

11000

^ 10011

11011

d = 4

Сравним вторую последовательность:

11000

11100

00100

d = 1

Сравним третью последовательность:

10011

11100

01111

d = 4

Сравним все три кодовые комбинации:

11000

10011

11100

10111

d = 4

Отсюда, dmin= 1. Таким образом, минимальное кодовое расстояние будет равно d0= 1 или расстояние Хемминга

Вывод о том какая кодовая комбинация передавалась, делается на основании сравнения принятой запрещенной комбинации со всеми разрешенными. Принятая комбинация отождествляется с той комбинацией, от которой она отличается меньше. Например: передавалась 000, принята запрещенная 001. Вынесено решение, что передавалась 000.

Очевидно, что чем больше минимальное кодовое расстояние, тем лучше код обнаруживает и исправляет ошибки. Но при больших n перебор кодовых комбинаций для сравнения может оказаться непосильным даже для современных ЭВМ. Кроме того, это приводит к уменьшению скорости передачи. Поэтому, основное направление теории помехоустойчивого кодирования заключается в поисках таких классов кодов, для которых кодирование и декодирование осуществляются не перебором кодовых комбинаций для сравнения, а с помощью некоторых регулярных правил , определенных алгебраической структурой кодовых комбинаций.

Степень различия кодовых комбинаций называется кодовым расстоянием. Кодовое расстояние для двух любых кодовых комбинаций определяется числом несовпадающих в них разрядов (или по весу кодовой комбинации).

Таким образом, весом кодовой комбинации называется число входящих в нее ненулевых элементов. Перебрав все возможные пары кодовых комбинаций можно найти минимальное кодовое расстояние =1 или расстояние Хэмминга.

Для простого кода . Любая ошибка ( даже одиночная ) приведет к тому, что переданная разрешенная комбинация перейдет в другую разрешенную кодовую комбинацию. Для того, чтобы код мог обнаруживать ошибки, необходимо, чтобы выполнялось условие . Кодовые комбинации будут называться запрещенными и для передачи информации не используются. Они определяют избыточность кода. Обнаружение ошибки произойдет, если разрешенная кодовая комбинация перейдет в запрещенную. В качестве разрешенных кодовых комбинаций берутся такие, которые максимально отличаются друг от друга. Помехоустойчивые коды должны иметь минимальное кодовое расстояние .

^ 3. Кратность обнаружения ошибки.

Минимальное кодовое расстояние и гарантированно обнаруживаемая кратность ошибок связаны соотношением .

Пример:

Алфавит передаваемых сообщений N=2. Возьмем максимально отличающиеся кодовые комбинации – 000, 111. Кодовое расстояние . Ошибки кратности один или два превращает кодовую комбинацию в запрещенную. Максимальная кратность обнаруживаемых ошибок равна двум ( ).

  1. Кратность исправления ошибки.



  1. Избыточность кода

,

где m – количество информации элементов в кодовой комбинации или блоке;

блок – совокупность кодовых комбинаций

k – количество дополнительных кодовых элементов в комбинации или блоке.

^ 6. Число возможных кодовых комбинаций.

Число возможных комбинаций равно mn. Примером такого кода является пятизначный код Бодо, содержащий пять двоичных элементов (m=2, n=5). Число возможных кодовых комбинаций равно 25=32, что достаточно для кодирования всех букв алфавита.

Аобщ= 2n = 25 = 32

^ 3.2 Классификация кодов



Двоичный код — форма записи целых чисел, когда каждый десятичный разряд числа записывается в виде его четырёхбитного двоичного кода. Например, число 311 будет записано в двоичном коде как 1 0011 0111.

Каждому символу исходного алфавита сообщений N поставим в соответствии n- элементную двоичную последовательность – кодовую комбинацию. Тогда общее число последовательностей длины n , будет , причем должно соблюдаться условие .

Если, то все возможные кодовые комбинации кода используются для передачи сообщений ( разрешенные комбинации ). Такой код называется простым.

Равномерным называется код, длина кодовой комбинации в котором постоянна, т.е. число единичных элементов в кодовой комбинации постоянно. В противном случае код называется неравномерным. Кроме такого деления осуществляется деление на простые и избыточные комбинации.

^ Неравномерные коды характерны тем, что у них кодовые комбинации отличаются друг от друга не только взаимным расположением символов, но и их количеством. Это приводит к тому, что различные комбинации имеют различную длительность. Типичным примером неравномерных кодов является код Морзе, в котором символы 0 и 1 используются только в двух сочетаниях - как одиночные (1 и 0) или как тройные (111 и 000). Сигнал, соответствующий одной единице, называется точкой, трем единицам - тире. Символ 0 используется как знак, отделяющий точку от тире, точку от точки и тире от тире. Совокупность 000 используется как разделительный знак между кодовыми комбинациями.

Простые коды не позволяют обнаружить и исправить ошибки, используют все возможные комбинации для определения символов.

Избыточные коды позволяют обнаружить и исправить ошибку за счет своей избыточности. Они содержат две группы комбинаций: разрешенные и запрещенные. Чтобы понять какая эта комбинация, должен быть какой-то признак. Например, все четные кодовые комбинации 2, 4, 6, 8, а если появилось 2, 3, 6, 8, т.е. нечетные кодовые комбинации, и т.д., значит произошла ошибка.

Разрешенные комбинации обладают каким-либо признаком, по которому приемник принимает и отпечатывает знак (четное количество единиц, определенное количество единиц в четной комбинации и др. признаки).




^ 3.3 Помехоустойчивые коды

Код, способный обнаружить или исправить ошибки, называют корректирующим.

Корректирующие или помехоустойчивые коды строятся так, что для передачи сообщения используются не все кодовые комбинации, а лишь некоторая их часть (разрешенные кодовые комбинации). Тем самым создается возможность обнаружения и исправления ошибки при неправильном воспроизведении некоторого числа символов. Корректирующие свойства кодов достигаются введением в кодовые комбинации дополнительных (избыточных) символов.

Рисунок 3.1 - Классификация помехоустойчивых кодов.
Помехоустойчивые или корректирующие коды подразделяются на два основных вида: блочные и непрерывные. К блочным относятся коды, в которых каждому символу алфавита сообщений соответствует блок (кодовая комбинация) из n (i) элементов, где i- номер сообщения. Если длина блока (кодовой комбинации) , то код называется равномерным (код Бодо). Если кодовые комбинации отличаются длиной, то блочный код называется неравномерным (код Морзе).

В непрерывных кодах передаваемая информационная последовательность не разбивается на блоки, а проверочные элементы размещаются в определенном порядке между информационными.

Равномерные блочные коды делятся на разделимые и неразделимые.

В разделимых кодах элементы разделяются на информационные и проверочные, занимающие определенные места в кодовой комбинации.

В неразделимых кодах отсутствует деление элементов кодовых комбинаций на информационные и проверочные ( семиэлементный телеграфный код № 3 ).

Разделимые коды подразделяются на систематические и несистематические. Систематическими называют коды, у которых сумма по модулю два двух разрешенных кодовых комбинаций дает разрешенную кодовую комбинацию того же кода. Особенностью этих кодов является то, что информационные и проверочные элементы связаны между собой зависимостями, которые описываются линейными уравнениями. Отсюда второе название этих кодов – линейные. К этим кодам относятся код Хемминга. Для систематического кода применяется обозначение (n, r) – код, где n – число элементов в комбинации, r – число информационных элементов.
^ Линейное кодирование.

Код называется линейным, если любая разрешенная кодовая комбинация может быть получена в результате линейной операции над набором линейно-независимых кодовых комбинаций. Возьмем простой 3-х элементный код и выпишем все кодовые комбинации:



Данный код рассмотрим как алгебраическую сумму, которая называется группой, которую обозначим G. На этом множестве задана некоторая групповая операция, которую обозначим символом «О». Эта операция однозначно сопоставляет двум элементам множества G, третий элемент того же множества.

В этом случае должны выполняться условия:

1. ассоциативность или сочетательность для любых трех элементов .

2. Замкнутость. Обычно говорят, что группа является замкнутой относительно операции «О», т.е. конечна т.к состоит из конечного числа элементов. Например: 000 100 010 110

100 010 100

010 110 110

110 101 010

Т.е. при сложении кодовых комбинаций мы получаем кодовые комбинации из числа тех, которые присутствуют.

3. Нейтральность элементов. Среди множества элементов группы имеется некоторый элемент, называемый нейтральным. Три 000.

4. Наличие обратного элемента. Для каждого элемента можно подобрать такой элемент, который является его инвертором. Группа, в которой выполняется данное условие называется коммутативной или абелевой группой.

Множество элементов необязательно задавать перечислением всех элементов, входящих в группу. Пользуясь свойством замкнутости относительно операции сложения по модулю 2, такое множество можно задать матрицей, которая называется производящей.




Данная матрица производящая т.к. все остальные элементы мы можем получить путем сложения по модулю 2 при различном сочетании строк матрицы. Кодовые комбинации, составляющие матрицу, являются линейно-независимыми. Таким образом, код заданный данной матрицей является линейным. Т.к. в системе ПДС используются корректирующие коды, то рассмотрим пример:

Пусть требуется построить линейный код с кодовым расстоянием =2 при передаче 8-ми сообщений.

Т.к. , то матрица 3Х3.

К матрице добавим 1 и получим кодовое расстояние 2



Если =1, то код является первичным и не обладает избыточностью. Избыточным код становится, когда =2 или больше 2.

Кодер.

Кодирующее устройство для линейного (п,k) кода состоит из k-разрядного сдвигающего регистра и r=п-k бло­ков сумматоров по модулю 2. Информационные символы одно­временно поступают на вход регистра и на выход кодирующего устройства. С поступлением k-го информаци­онного символа на выходах блоков сумматоров формируются проверочные символы, которые затем последовательно поступают на выход кодера.


Декодер.



  1   2   3   4   5   6   7



Скачать файл (4581 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru