Оценка мешающих влияний в канале связи методом статистического анализа

       2. Определение исправляющей способности приемного устройства для нормативной вероятности ошибки.

       Одним из основных параметров приемника дискретной информации характеризующим помехоустойчивость является исправляющая способность. Этим параметром оценивают способность приемника правильно фиксировать элементы сообщения при наличии на входе искажений в определенных пределах импульсов.

             Полагаем, что исправляющая способность регистрирующего устройства будет определяться величиной 40%. 

       Рассчитаем  при этом интервал регистрации:

                                             

                                

       где – относительная величина краевых искажений,

        – длительность элементарного импульса, с;

              где В – скорость дискретной модуляции, Бод ( согласно варианту 9·600=5400);

        – интервал (время) регистрации, при  котором еще не возникает ошибки, с;

       

 

       Итак, интервал регистрации для премного устройства должен соответствовать примерно секунды.

       3. Определение вероятности ошибки для заданного сообщения.

       Необходимо  определить вероятности появления  ошибок кратностей 1,2 и 3 в следующем сообщении:

       [Дудников_Роман_Сергеевичь_09]

       Вероятности рассчитаем, используя формулу Бернулли:

                 ,                                     

                      ,                        

       где  – нормативная вероятность появления ошибки в одном элементе данных, ;

              – кратность ошибки;

              – число элементов в посылке (сообщении).

       Используется  код КОИ-7, соответственно имеем, что  =8.

Дудников
P64(1) =	0,000145643
P64(2) =	1,03955E-08
P64(3) =	4,46784E-13
Роман
P40(1) =	9,10319E-05
P402) =	4,03339E-09
P40(3) =	2,22728E-13
Сергеевич
P72(1) =	0,000163846
P72(2) =	1,31638E-08
P72(3) =	1,07197E-12
09
P16(1) =	3,64148E-05
P16(2) =	6,21454E-10
P16(3) =	1,31714E-14

 

       Как видно, вероятность появления однократной ошибки в сообщении превышает нормативное значение , поэтому необходимо прибегнуть к мерам повышения достоверности передачи. Один из способов – применение системы передачи с обратной связью и помехозащищенным  кодированием. В качестве помехоустойчивого примем циклическое кодирование, как наиболее простой метод с точки зрения аппаратной реализации. 
 

       4. Выбор способа повышения вероятности передачи заданного сообщения. 

       Как видно, вероятность появления однократной  ошибки в сообщении превышает нормативное значение , поэтому необходимо прибегнуть к мерам повышения достоверности передачи.

      Повышение верности можно произвести по средствам  циклического кодирования и введением обратной связи. Для нечетных вариантов способ повышения верности передачи заданного сообщения – система с решающей обратной связью. 

        

      Рис. 4.1 Структурная схема системы с РОС 

      В системах передачи с блокировкой (РОС-Бл) кодовые комбинации передаются непрерывно, без ожидания по обратному каналу комбинаций переспроса неверно принятых или подтверждения приема без ошибок. На практике находят применение одно- и двусторонние системы с блокировкой. Мы будем использовать двустороннюю систему. Двусторонние системы по сравнению с односторонними имеют более сложную схему. Информация в двусторонних системах передается одновременно в обе стороны, поэтому деление их каналов на прямой и обратный чисто условное. Сигналы ошибки и запроса посылаются по прямому и обратному каналам в зависимости от того, в каком канале обнаружены ошибки. Если ошибка обнаружена в прямом канале, то сигнал ошибки передается по обратному каналу, если в обратном канале, то – по прямому каналу. На время передачи служебных сигналов передатчик и приемник противоположного направления блокируются. По сигналу устройства управления УУ блоки кодовых комбинаций поступают в накопитель передачи НПрд и одновременно через переключатель П в кодер Кд. С выхода Кд комбинации кода с обнаружением ошибок передаются в прямой канал связи.

      На  противоположной станции кодовые  комбинации поступают в дешифратор служебных комбинаций ДСК и одновременно через блокиратор Бл в декодер  Дк. Если кодовая комбинация принята  правильно (или с необнаруженными  ошибками), то информационные символы переписываются в накопитель приема НПрм и далее приходят к потребителю информации ПИ. Аналогично происходит передача кодовых комбинаций и по обратному каналу. Сигнал подтверждения верного приема по обратному каналу не посылается. При обнаружении в декодере Дк ошибки на его выходе появляется сигнал “Ошибка”, который через УУ поступает в блокиратор Бл и накопитель НПрм. Прекращается прием кодовых комбинаций из прямого канала и стираются информационные символы, хранящиеся в НПрм. Кроме того, прекращается передача информации по обратному каналу, а с датчика Д на противоположную станцию посылается комбинация запроса. Принятая по обратному каналу комбинация запроса дешифрируется в ДСК, и УУ переводит станцию в режим повторения информации. При этом из УУ прекращается выдача сигнала на ввод информации, и переключатель П подключает к Кд накопитель НПрд. Начинается повторная передача кодовых комбинаций, хранящихся в НПрд.

      Число повторяемых кодовых комбинаций, т.е. емкость накопителя (повторителя) НПрд, определяется из условия h≥1+tож/n*tо и обычно h≥4. С увеличением емкости запоминающего устройства работа системы не нарушается, но на повторение кодовых комбинаций будет затрачиваться большее время.

     Если  в качестве комбинации запроса применяется  одна из разрешенных комбинаций корректирующего кода, используемого для передачи информации, то комбинация запроса при прохождении по каналу передачи может перейти в одну из разрешенных комбинаций кода и наоборот. При переходе комбинации запроса в разрешенную комбинацию на станции, куда была послана комбинация запроса , h комбинаций будут приняты повторно, т.е. произойдет вставка из h+1 комбинаций. В то же время на противоположной станции не будет принято h+1 комбинаций, т.е. произойдет выпадение h+1 комбинаций из принимаемой информации.

       5. Определение количества блоков в передаваемом сообщении, выбор  параметров помехоустойчивого кода.

 

     В качестве помехоустойчивого кода будем  использовать циклический код. Количество разрядов, которыми отличаются две  кодовые комбинации, называют кодовым расстоянием d. Наименьшее кодовое расстояние называется минимальным кодовым или Хэмминговым расстоянием d_min. От минимального кодового расстояния зависит число обнаруживаемых и исправляемых ошибок.

При (простые коды) – все кодовые комбинации являются разрешенными и ошибки не обнаруживаются;

При – обнаруживаются одиночные ошибки;

При – исправляются одиночные и обнаруживаются двойные ошибки.

     Зависимость между числом проверочных символов в кодовой комбинации длиной для минимального кодового расстояния d_min= 3 определяется как: 

                            

                          

      Используя таблицу, основанную на расчетах по приведенной выше формуле, определим количество блоков в передаваемом сообщении. Воспользуемся следующей формулой:

                                           

,                               

          где  – число информационных символов в блоке.

                                                            Таблица 5.1

7	4	3	30,857
15	11	4	14,4
31	26	5	6,96774
63	57	6	3,4285
127	120	7	1,70007
255	247	8	0,847

 

       Длинна  кодового сообщения:

N_общ= N_знּn=Þ N_общ= 27ּ8= 216

    N_зн= 27 

    Все сообщение представляет собой 216–разрядную кодовую комбинацию. Опираясь на соотношение и на результаты в таблице 5.1 можно сделать вывод, что целесообразно разбить весь текст на 7 блока по 127 разрядов, при этом будут иметь место “балластные” разряды, но общая длина сообщения будет меньше, чем для других вариантов.

     Вероятность однократной и двукратной ошибки для 127-разрядного блока:

       

       Порождающий полином 3-ей степени выбираем так, чтобы было как можно меньше сумматоров. Их два:   

      За  порождающий полином для синтеза  кодера и декодера выбираем полином вида: . В дальнейшем будем рассматривать разделимый код. Структурная схема ЛПС-С (надежность ЛПС-D в общем случае хуже), поясняющая принцип работы декодера для данного полинома, приведена на рисунке 5.1. 

         

       Рис. 5.1 Структурная схема ЛПС-С для декодера CRC с полиномом .

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       6. Составление структуры пакета передаваемых данных. 

    Согласованное взаимодействие передающей и принимающей  станций реализуется посредством  обмена их служебными данными. Сюда входят биты синхронизации и фазирования, биты управления блоком данных, адрес источника и получателя, информация о структуре и типе передаваемого фрейма, флаги начала и конца блока. Например, протоколы передачи дискретной информации для компьютерных сетей связи имеют собственные форматы фреймов и алгоритмы управления передачей. Это и HDLC, и основанное на нем семейство LLC. Данные протоколы широко применяются в сетях Ethernet.

    Формат  кадра HDLC

    На  канальном уровне используется термин кадр для обозначения независимого объекта данных, передаваемого от одной станции к другой.

    Флаг. Все кадры должны начинаться и заканчиваться полями флага "01111110". Станции, подключенные к каналу, постоянно контролируют двоичную последовательность флага. Флаги могут постоянно передаваться по каналу между кадрами HDLC. Для индексации исключительной ситуации в канале могут быть посланы семь подряд идущих единиц. Пятнадцать или большее число единиц поддерживают канал в состоянии покоя. Если принимающая станция обнаружит последовательность битов не являющихся флагом, она тем самым уведомляется о начале кадра, об исключительной (с аварийным завершением) ситуации или ситуации покоя канала. При обнаружении следующей флаговой последовательности станция будет знать, что поступил полный кадр. 

Формат  кадра HDLC
Флаг(F)	Адрес(A)	Управляющее поле(C)	Информационное поле(D)	CRC	Флаг(F)

 

Формат  управляющего поля кадра HDLC
1	2	3	4	5	6	7	8	Разряды
0	N(S)			P/F	N(R)			I-формат
1	0	S-коды		P/F	N(R)			S-формат
1	1	U-коды		P/F	U-коды			U-формат

 

      Формат кадра и управляющего  поля HDLC, где:  
N(S) - порядковый номер передаваемого кадра, 
N(R) - порядковый номер принимаемого кадра, 
P/F - бит опроса/окончания.

    Адресное  поле определяет первичную или вторичную станции, участвующие в передаче конкретного кадра. Каждой станции присваивается уникальный адрес. В несбалансированной системе адресные поля в командах и ответах содержат адрес вторичной станции. В сбалансированных конфигурациях командный кадр содержит адрес получателя, а кадр ответа содержит адрес передающей станции.