Основные теоретические сведения

2.1.Выбор длины блока, обеспечивающей максимальную скорость передачи информации.

Скорость передачи информации в системе РОС-ОЖ тем меньше, чем больше потери скорости на передачу проверочных элементов, потери скорости за счет переспросов и потери скорости, обусловленные ожиданием ответа со стороны приемника о качестве приема. Для уменьшения потерь скорости на ожидание следует увеличивать длину блока. При этом уменьшается относительное время на ожидание (см. формулу 11 в [1]). Однако с увеличением длины блока увеличивается вероятность его поражения помехами, и, следовательно, появления в блоке ошибок, что приводит к увеличению потерь на переспросы. Отсюда напрашивается вывод о том, что существует такая длина блока, при которой скорость передачи информации должна быть максимальной.

Обычно, из источника поступают кодовые комбинации, равные по длине 8-ми элементам. Будем формировать информационную часть блока из j кодовых комбинаций, где j 1. Кодирование будем осуществлять, используя циклический код с кодовым расстоянием d₀=3. Тогда длины кодовой комбинации должны определяться из соотношения:

2^r=n+1

Коды, удовлетворяющие этому соотношению, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Очевидно, что при j=I следует использовать код, для которого k=11, n=15. Такой код содержит 2¹¹ разрешенных кодовых комбинаций, в то время как нам необходимо всего 2⁸ разрешенных кодовых комбинаций. Можно взять любые 2⁸ из 2¹¹ кодовых комбинаций. Договоримся брать только те разрешенные кодовые комбинации, которые содержат на первых трех позициях нули. Однако если нам заранее известны первые три элемента, то зачем их передавать? В результате получаем код (12,8). Этот код называется укороченным циклическим кодом (n*,k*). Так как число проверочных элементов осталось по-прежнему равно четырем, то способность кода обнаруживать ошибки по крайней мере хуже не стала.

Следующий код, который мы возьмем – код (31,26). Здесь можно объединить три кодовых комбинации (J=3), и число информационных элементов в блоке k*=24. Рассуждая аналогично. Придем к укороченному циклическому (29,24). Укороченные циклические коды для различных значений приведены в пятой колонке.

Из таблицы 1 видно, что увеличение длины блока при заданном n ведет к увеличению числа проверочных элементов, однако r увеличивается значительно медленнее, чем n. Отсюда следует, что увеличение длины блока приведет не только к уменьшению потерь на ожидание, но и к уменьшению потерь на передачу проверочных элементов.

При определении длины блока, обеспечивающей максимальную скорость, будем выбирать коды из таблицы 1. Следует найти такую длину блока, при которой:

(1)

будем максимально. При этом, как показано в [1],

(2)

(3)

(4)

где l, L определяются экспериментально для случая идеального обратного канала.

В реальных системах передачи используются обычно блоки длиной 120, 240, 480, 960 бит. Блоки должны содержать проверочные биты, число которых 16 (циклический код с производящим полиномом x¹⁶+ x¹²+ x⁵+ x³+1), и четыре служебных, используемых для нумерации блоков. Кроме того, в блок могут быть введены комбинации НТ и КТ, обозначающие начало и конец блока. Эти комбинации предназначены для кода, используемого для передачи данных, и имеют стандартные значения, НТ – 0000010 и КТ – 0000011. Во многих случаях НТ и КТ водят в состав информации, формируемой отправителем, и нет необходимости формировать их в СПД. Тогда признаком начала блока может быть комбинация НЕ, а прием номера следующего блока свидетельствует об окончании предыдущего.

В состав служебных символов может входить фазирующая кодовая информация (ФК), состоящая из n_ф единичных элементов, которая служит для синхронизации переключения передающего и приемного распределителей. Таким образом, формат блока сообщения в канале связи имеет вид, показанный на рисунке 1. Количество служебных бит равно сумме:

n_сл=n_н+n_к+n_ф+n_N,

где n_н – длина флага начала блока,

n_к – длина флага окончания блока,

n_N – длина номера блока.

Рисунок 1 – Формат блока сообщения в системе с РОС-ОЖ

Достижение максимального значения скорости передачи позволит передать информацию за минимальный отрезок времени. Однако не следует забывать о необходимости обеспечения других показателей. Поэтому задача ставится таким образом: обеспечить максимально возможное значение скорости передачи информации при Р_нп<P*_нп (где P*_нп – максимально допустимое значение вероятности неправильного приема), при t_зад<t*_зад (t*_зад – максимально допустимое время задержки выдачи сообщения получателю) и, если ограничено число повторений, то и при Р_с<P*_с (P*_с – максимально допустимое значение вероятности стирания сообщения (блока)).

2.2.Влияние ошибок в обратном канале на работу РОС-ОЖ.

Рассмотрим временные диаграммы работы системы РОС-ОЖ для случая, когда обратный канал неидеальный, т.е. когда в нем тоже возможны ошибки. При этом возможны ситуации, когда 1) сигнал подтверждения правильного приема (сигнал «Да») переходит в сигнал «Нет», (сигнал об обнаружении ошибки на приеме), и 2) «Нет» переходит в «Да». В первом случае происходит повторный прием уже выданной получателю верной комбинации (блока), т.е. будет иметь место вставка. Вероятность вставки определяется, как

Р_вст P_нп (5)

где P_нп – вероятность искажения сигнала подтверждения («Да»). Во втором случае не происходит повторной передачи ошибочно принятого блока, и поскольку при обнаружении ошибки на приеме кодовая комбинация (блок) стирается, то происходит выпадение. Вероятность выпадения определяется формулой

Р_вып P_оо*Р_из (6)

Р_из – вероятность искажения сигнала переспроса («Нет»),

P_оо – вероятность обнаружения ошибки в кодовой комбинации.

На рисунке 2 символом «?» обозначена кодовая комбинация, в которой обнаружена ошибка.

Рисунок 2 – Диаграмма появления выпадений и вставок.

Для уменьшения вероятности вставок и выпадений вводится циклическая нумерация блоков в прямом канале. В простейшем случае, для передачи номера сообщения используется один бит. Тогда при J=1 будет использоваться код (13,8), содержащий 8 информационных, 4 проверочных и один элемент для циклической нумерации.

Работа передающей станции осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом:

а) Сообщения, поступающие от источника, кодируются двоичным линейным (n,k)-кодом. Кодовые слова нумеруются по модулю 2. Кодовые слова записываются в накопитель передающей станции и передаются по прямому каналу;

б) При приеме сигнал «Да» передающая станция стирает предыдущее слово из накопителя, запрашивает от источника новый блок, кодирует его, записывает в накопитель и передает по прямому каналу с номером, отличным от номера предыдущего блока.

Работа приемной станции осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом:

а) При обнаружении ошибки в принятой из прямого канала последовательности она стирается, а по обратному каналу передается сигнал «Нет».

б) Если в принятой последовательности ошибки не были обнаружены, то по обратному каналу передается сигнал «Да». При этом сообщение выдается получателю, если его номер отличается от номера сообщения, ранее выданного получателю, и стирается, если его номер совпадает с номером предыдущего сообщения.

Временная диаграмма работы системы с РОС-ОЖ для случая циклической нумерации изображена на рисунке 3. Здесь символом «?» обозначена кодовая комбинация, в которой обнаружены ошибки.

Рисунок 3 – Временная диаграмма работы сети РОС-ОЖ при

использовании циклической нумерации.

Выпадение комбинаций 2 и 3 произошло в результате двух следующих событий:

- комбинация 2 пришла с обнаруженной ошибкой, следовательно, получателю она не выдается;

- сигнал «переспрос» («Нет») из-за ошибок принят как «подтверждение» («Да»);

- следующая комбинация (3) принята правильно, и правильно выдан сигнал «подтверждение», но номер этой комбинации (3₀) не соответствует ожидаемому.

Вставка комбинации 5 была обусловлена тем, что:

- комбинация 5 была принята правильно;

- сигнал «подтверждение» принят как «переспрос»;

- при повторной передаче комбинации 5 ошибок не было обнаружено, однако номер комбинации искажен так, что он соответствует ожидаемому – номеру следующего сообщения.

Обычно в системе передачи данных любое искажение сигнала «Да» воспринимается как переспрос («Нет»). Следовательно, вероятность перехода «Да» в «Нет» выше, чем вероятность перехода «Нет» в «Да». Однако при переходе «Да» в «Нет» и при отсутствии искажения номера комбинации вставки не происходит.

Таким образом, благодаря нумерации, мы избежали двукратного приема кодовой комбинации №4.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: