У сучасній апаратурі зв'язку основні етапи перетворень повідомлення виконуються відповідними апаратними чи програмними засобами. Найчастіше ці кошти виконуються як автономних блоків. Взаємодія цих блоків ілюструється структурною схемою системи ПДС, яка представлена ​​на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Структурна схема системи ПДС

Умовні позначення:

ІПС - джерело-одержувач повідомлень;

ОУ - кінцевий пристрій;

УВВ - пристрій введення/виводу;

УС - пристрій узгодження;

ПЗВ – пристрій захисту від помилок;

УПС - пристрій перетворення сигналів;

АКД - апаратура закінчення каналу даних;

ООД - кінцеве обладнання даних;

АПД – апаратура передачі;

АП – абонентський пункт.

Розглянемо призначення основних блоків, що дозволяють реалізувати двосторонню передачу (напівдуплексний та дуплексний режими).

В якості джерела-отримувача повідомленняІПС може бути будь-який пристрій введення-виведення, наприклад, термінал, дисплей, телеграфний апарат, ПЕОМ. Зазвичай ІПС перетворює символи первинного алфавіту кодові комбінації вторинного алфавіту. Пристрій узгодження (сполучення)УС забезпечує узгодження ІПС з наступною апаратурою, наприклад, перетворення паралельного коду на послідовний і навпаки. Конструктивне об'єднання ІПС та УС називається кінцевим обладнанням данихООД. Пристрій захисту від помилок ПЗВ призначений для підвищення вірності передачі дискретних повідомлень, в більшості випадків методами перешкодостійкого кодування. Іноді ПЗВ включається до складу ООД, особливо при програмній реалізації завадостійкого кодування. За рекомендацією Х.92 МСЕ-Т ООД називається DTE (Data Terminal Equipment) та умовно позначається

Поряд з функцією завадостійкого кодування/декодування ПЗВ забезпечує завдання формату повідомлень та режимів роботи з зворотним зв'язкомчи без неї. Пристрій перетворення сигналівУПС забезпечує узгодження дискретних сигналівз каналом зв'язку. У ряді випадків використовується конструктивне об'єднання УПС та ПЗВ, яке називається апаратурою передачі данихАПД. За рекомендацією Х.92 МСЕ-Т АПД називається DCE (Data Circuit Terminating Equipment) та умовно позначається

Призначення DCE полягає у забезпеченні передачі повідомлень між двома чи більшим числом DTE каналом певного типу. Для цього DCE повинен забезпечувати з одного боку пару з DTE, а з іншого боку – пару з каналом передачі. Зокрема, DCE виконує функції модулятора і демодулятора (модему), якщо використовується безперервний (аналоговий) канал зв'язку. При використанні цифрового каналу E1/T1 або ISDN як DCE застосовується пристрій обслуговування каналу/даних (CSU/DSU – Channel Service Unit/Data Service Unit).

У сучасних системах ПДС захист від помилок доручається ООД, а УПС призначений для поєднання ООД з каналом зв'язку, що у термінах МСЕ-Т називають апаратурою закінчення каналу даних АКД. Устаткування зв'язку, розташоване у користувача та призначене для організації системи ПДС, називається абонентським пунктомАП. Під системою ПДС розуміється сукупність апаратних та програмних засобів, що забезпечують передачу дискретних повідомлень від джерела до одержувача з дотриманням заданих вимог щодо часу доставки, вірності та надійності.

УПС разом із каналом зв'язку утворюють дискретний каналПК, тобто. канал призначений передачі лише дискретних сигналов.(цифровых сигналів даних). Розрізняють синхронні та асинхронні дискретні канали. У синхронних дискретних каналахпоодинокі елементи вводяться в певні моменти часу. Ці канали називаються кодозалежнимиабо непрозоримиі призначені передачі лише ізохронних сигналів. До синхронних каналів належать, зокрема, канали, утворені методами тимчасового поділу каналів ВРК. Асинхронними дискретними каналами можна передавати будь-які сигнали: ізохронні та анізохронні. Тому такі канали отримали назву прозорихабо кодонезалежних. До них належать канали, утворені методами частотного поділу каналів ЧРК.

Дискретний канал у сукупності з ПЗВ називається каналом передачі данихККД. У /1/ цей канал пропонується називати розширеним дискретним каналомРДК.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Вступ

З незапам'ятних часів людство намагалося вирішити проблему передачі інформації на відстані за більш короткий час і з меншими помилками. У процесі розвитку науки було винайдено безліч способів передачі даних. Усі вони мають свої переваги та недоліки. Тому ця проблема є актуальною і зараз.

Нині велику роль життя людського суспільства грає техніка передачі дискретних повідомлень. Застосування цієї техніки дозволяє забезпечити краще використання дорогої високопродуктивної техніки шляхом створення обчислювальних мережта мереж передачі даних.

У цій роботі будуть розглянуті основні аспекти техніки ПДС.

1. Синхронізація у системах ПДС

1.1 Класифікація систем синхронізації

Синхронізація - це процес встановлення та підтримки певних тимчасових співвідношень між двома та більше процесами. Розрізняють поелементну, групову та циклову синхронізацію. Поелементна синхронізація дозволяє на прийомі правильно відокремити один одиничний елемент від іншого та забезпечити найкращі умови для його реєстрації. Групова синхронізація забезпечує правильне розподіл прийнятої послідовності на кодові комбінації, а циклова синхронізація - правильне розподіл циклів і тимчасового об'єднання елементів на прийомі.

Поелементна синхронізація може бути забезпечена за рахунок використання автономного джерела - зберігача зразка часу та методів примусової синхронізації. Перший спосіб застосовується лише у випадках, коли час сеансу зв'язку, включаючи час входження у зв'язок, вбирається у час збереження синхронізації. Як автономне джерело можна використовувати місцевий генератор з високою стабільністю.

Методи примусової синхронізації можуть бути засновані на використанні окремого каналу, яким передаються імпульси, необхідні для підлаштування місцевого генератора, або робочої (інформаційної) послідовності. Використання першого методу потребує зниження пропускну здатністьробочого каналу з допомогою виділення додаткового синхроканалу. Тому практично найчастіше застосовується другий метод.

За способом формування тактових імпульсів пристрої синхронізації з примусовою синхронізацією поділяються на розімкнені (без зворотного зв'язку) і замкнуті (зі зворотним зв'язком).

Замкнуті пристрої синхронізації поділяються на два підкласи: з безпосереднім впливом на генератор синхроімпульсів, що задає, і з непрямим впливом.

Пристрої синхронізації з безпосереднім впливом на частоту генераторів за способом керування поділяються на дві групи: пристроїв з дискретним керуванням, в яких керуючий пристрійдискретно змінює керуючий сигнал іноді, і пристрої з безперервним управлінням, у яких керуючий пристрій безперервно впливає на генератор СХІ.

Пристрої синхронізації безпосереднім впливом діляться на два види: пристрої, в яких проміжний пристрій є дільником частоти зі змінним коефіцієнтом поділу частоти, і пристрої, в яких в процесі коригування фази проводиться додавання або віднімання імпульсів на вході дільника частоти.

1.2 Поелементна синхронізація з додаванням та відніманням імпульсів (принцип дії)

Пристрій синхронізації з додаванням і відніманням імпульсів складається з фазового детектора (ФД), генератора, що задає (ЗГ) і блоку управління фазою синхроімпульсів (СХІ) (рис.1). Цей блок містить дільник частоти (ДЧ) проходження імпульсів, що виробляються ЗГ. На виході дільника частоти виходять СХІ, що надходять на другий вхід ФД і приймача.

ФД порівнює положення в часі імпульсів фронтів (кордонів) одиничних елементів, що приймаються, і СХІ. У разі їх розбіжності виробляє відповідний імпульсний сигнал. Наприклад, якщо СХІ випереджають межі одиничних елементів, імпульс з'являється на лівому виході ФД, якщо відстають - на правому. Ці імпульси надходять входи реверсивного лічильника (РС).

Керуючий імпульс з виходу РС, що заповнився, надходять на схему додавання і виключення імпульсів (СДІ) з послідовності вироблюваної ЗГ. Так у разі випередження СХІ меж одиничних елементів для будівництва фази СХІ в СДІ виключається один імпульс із послідовності, що виробляється ЗГ. Це призведе до усунення СХІа до межі одиничного елемента. Фаза синхроімпульсів зрушила праворуч.

При відставанні СХІ від меж одиничних елементів СДІ додається імпульс в послідовність, що надходить від ЗГ. Фаза СХІ у своїй зсувається вліво.

РС застосовується для усунення впливу на підстроювання фази СХІ випадкових факторів, зокрема випадкових крайових спотворень. Керуючий імпульс на виході РС з'явиться лише при переважанні випадків усунення меж елементів щодо СХІ в одну якусь сторону. Це має місце в ситуації, коли спостерігається дійсне розбіжність фаз, оскільки кількість зсувів меж елементів ліворуч і праворуч щодо СХІ при випадкових крайових спотвореннях приблизно однакова.

1.3 Параметри системи синхронізації з додаванням та відніманням імпульсів

До основних параметрів, що характеризують пристрої синхронізації з додаванням та відніманням імпульсів відносяться:

1. Похибка синхронізації - величина, виражена в частках одиничного інтервалу і дорівнює найбільшому відхилення синхросигналів від їх оптимального положення, яке із заданою ймовірністю може статися під час роботи синхронізації.

m – коефіцієнт розподілу дільника;

k - коефіцієнт нестабільності генераторів передачі та прийому;

S – ємність РС;

Середньоквадратичне значення крайових спотворень одиничних елементів.

Перші два доданки визначають статичну похибку синхронізації. При цьому перший доданок визначає мінімально можливе зміщення СХІ в процесі підстроювання фази і називається кроком корекції. Другий доданок дорівнює розбіжності по фазі між СХІ та межами елементів через нестабільність генераторів передачі та прийому між двома підстроями фази.

Останнє доданок визначає динамічну похибку синхронізації.

2. Час синхронізації t з - час, необхідне коригування початкового відхилення СХІ щодо меж прийнятих елементів.

виражено у частках одиничного інтервалу

3. Час підтримки синхронізму t п.с. - час, протягом якого відхилення СХІ від меж одиничних елементів не вийде за допустиму межу неузгодженості (доп) при припиненні роботи пристрою синхронізації з підстроювання фази.

4. Імовірність зриву синхронізму P c. c. - Імовірність того, що через дію перешкод відхилення СХІ від меж одиничних елементів перевищить половину одиничного інтервалу. Таке зрушення фази порушує роботу пристроїв синхронізації та призводить до збою. При проектуванні та розрахунку пристроїв синхронізації зазвичай задаються наступні параметри: похибка синхронізації, швидкість передачі B, середньоквадратичне значення крайових спотворень, що виправляє здатність приймача µ, час синхронізації t c час підтримки синхронізму t п.с. З заданих параметрів розраховуються: частота ЗГ f зг, допустимий коефіцієнт нестабільності генератора k, ємність РС S, коефіцієнт розподілу дільника m.

1.4 Розрахунок параметрів системи синхронізації з додаванням та відніманням імпульсів (завдання)

1. Коефіцієнт нестабільності ЗГ пристрою синхронізації та передавача k=10 -6 . Виправляюча здатність приймача µ=40%. Крайові спотворення відсутні. Побудуйте залежність часу нормальної роботи(без помилок) приймача від швидкості телеграфування після виходу з експлуатації ФД пристрою синхронізації. Чи виникатимуть помилки через хвилину після відмови ФД, якщо швидкість телеграфування B=9600 Бод ?

Рішення:

t п.с =; => t п.с =

t п.с =

За умовою:

=> - не так, т.к.

Отже, час підтримки синхронізму у разі менше хвилини. За хвилину виникатимуть помилки.

Так як нам треба визначити час нормальної роботи приймача після виходу з ладу фазового детектора пристрою синхронізації, то нам треба визначити час нормальної роботи приймача з появою з появою помилок. Оскільки помилки з'являються при, то приймемо рівної.

Графік залежності часу нормальної роботи приймача від швидкості телеграфування

Відповідь:За хвилину виникатимуть помилки.

2. У системі передачі даних використовується пристрій синхронізації без безпосереднього впливу на частоту генератора, що задає. Швидкість модуляції дорівнює В. Крок корекції повинен бути не більше? Визначте частоту ЗГ і число осередків дільника частоти, якщо коефіцієнт розподілу кожного осередку дорівнює двом. Значення B, ?ц визначте для свого варіанту за формулами: B=1000+100N*Z, ?ц =0.01+0.003N, де N - номер варіанта.Z=1.

Рішення:

B=1000+100*13*1=2300 Бод

?ц=0.01+0.003*13=0.049

;

Кількість осередків

Відповідь:

n=5

3. Розрахувати параметри пристрою синхронізації без безпосереднього на частоту ЗГ з такими характеристиками: час синхронізації трохи більше 1с, час підтримки синфазності щонайменше 10с, похибка синхронізації трохи більше 10% одиничного інтервалу. д кр? - середньоквадратичне значення крайових спотворень дорівнює 10% ф 0? , Виправляє здатність приймача 45%, коефіцієнт нестабільності генераторів k = 10 -6 . Швидкість модуляції для свого варіанта розрахуйте за такою формулою: B=(600+100N) Бод, де N - номер варіанта.

Рішення:

B=600+100*13=1900 Бод

Для знаходження параметрів вирішимо систему:

Відповідь: S=99; ; m=13

4. Визначити, чи пристрій синхронізації реалізується без безпосереднього впливу на частоту ЗГ, що забезпечує похибку синхронізації е=2,5% за умов попередньої задачі.

Рішення:

S> 0 => Пристрій можна реалізувати

Відповідь:Пристрій можна реалізувати

5. У системі передачі даних використано пристрій синхронізації без безпосереднього на частоту ЗГ з коефіцієнтом нестабільності k=10 -5 . Коефіцієнт розподілу дільника m=10, ємність РС S=10. Зміщення значних моментів підпорядковане нормальному закону з нульовим математичним очікуванням і середньоквадратичним відхиленням, рівним д кр. Розрахувати ймовірність помилки при реєстрації елементів методом стробування без урахування та з урахуванням похибки синхронізації. Виправляючу здатність приймача вважати рівною 50%.

Рішення:

д кр.і.=(15+N/2)%= (15+13/2)%=21,5%

Ймовірність помилкової реєстрації

P ош = P 1 +P 2 -P 1 *P 2 ,

де P 1 і P 2 відповідно до ймовірності зміщення лівої і правої меж на величину більше µ.

Якщо щільність ймовірності описується нормальним законом, ймовірності P 1 і P 2 можна виразити через функцію Крампа

, Де;

, Де;

1) Без урахування похибки синхронізації (

2) З урахуванням похибки синхронізації (

Відповідь: P ош без урахування похибки синхронізації дорівнює 3, з урахуванням похибки синхронізації дорівнює. Таким чином, похибка синхронізації викликає збільшення ймовірності помилки.

2.Кодування в системах ПДС

2.1 Класифікація кодів

Найбільш широке застосування у системах ПДС отримали лінійні та групові коди.

У найпростішому випадку код задається перерахуванням усіх кодових комбінацій (КК). Але це безліч можна розглядати як деяку систему алгебри, звану групою із заданою на ній операцією по модулю 2 ().

Зазвичай кажуть, що група замкнута щодо операції “”

Безліч G з певною на ній груповою операцією є групою, якщо виконуються такі умови:

1. Асоціативність;

2. Існування нейтрального елемента;

3. Існування зворотного елемента.

Користуючись властивістю замкнутості, груповий код можна задати матрицею.

Всі інші елементи групи (крім ТОВ) можуть бути отримані шляхом додавання за модулем 2 різних поєднаньрядків матриці. Дана матриця називається матрицею, що виробляє. КК, що становлять матрицю, є лінійно залежними.

У системах ПДС, як правило, використовуються коригувальні коди. Послідовності n - елементного коду, які використовують передачі, називаються дозволеними. Якщо можливі послідовності n - елементного коду є дозволеними, то код називається простим, тобто. нездатним виявляти помилки.

Перебравши всі можливі пари дозволених КК, можна знайти мінімальне значення d, яке називається кодовою відстанню.

Щоб код міг виявити помилку, необхідно дотримання нерівності N A< N 0 (N A - число разрешенных комбинаций n - элементного кода, N 0 =2 n). При этом неиспользуемые n - элементные КК называются запрещенными. Они определяют избыточность кода. В качестве N A разрешенных КК надо выбирать такие, которые максимально отличаются друг от друга.

Виправлення помилок можливе лише в тому випадку, якщо передана дозволена комбінація переходить у заборонену. Висновок у тому, що така КК передавалася, робиться виходячи з порівняння прийнятої забороненої комбінації з усіма дозволеними.

Перешкодостійкі коди поділяються на блокові та безперервні. До блокових відносяться коди, в яких кожному символу алфавіту повідомлень відповідає блок n(i) елементів, де i - номер повідомлення.

Якщо довжина блоку постійна і залежить від номера повідомлення, то код називається рівномірним. Якщо довжина блоку залежить від номера повідомлення, то блоковий код називається нерівномірним. У безперервних кодах передана інформаційна послідовність не поділяється на блоки, а перевірочні елементи розміщуються у порядку між інформаційними. Перевірочні елементи на відміну інформаційних, які стосуються вихідної послідовності, служать виявлення і виправлення помилок і формуються за певними правилами.

Рівномірні блокові коди поділяються на роздільні та нероздільні. У кодах, що розділяються, елементи поділяються на інформаційні та перевірочні, що займають певні місця в КК. У нероздільних кодах відсутня поділ елементів на інформаційні та перевірочні.

2.2 Циклічні коди

Широке поширення набув клас лінійних кодів, які називаються циклічними. Назва цих кодів походить від їхньої основної властивості: якщо КК a 1 , a 2 , …, a n -1 , a n належить циклічному коду, то комбінації a n , a1, a 2 , …, a n -1, отримані циклічною перестановкою елементів, також належать цього коду.

Загальною властивістю всіх дозволених КК циклічних кодів (як поліномів) є їх подільність без залишку на певний обраний поліном, який називається виробляючим. Синдромом помилки у цих кодах є наявність залишку від поділу прийнятої КК цього поліном. Опис циклічних кодів та їх побудова зазвичай проводять за допомогою багаточленів. Цифри двійкового кодуможна як коефіцієнти многочлена змінної x.

У циклічних кодах дозволеними КК є, які мають нульовий відрахування по модулю P r (x), тобто. діляться на утворює поліном без залишку.

Циклічні коди є блоковими, рівномірними та лінійними. Порівняно із звичайними лінійними кодами на дозволені КК циклічного коду накладається додаткове обмеження: ділимість без залишку на поліном, що породжує. Ця властивість значно полегшує апаратурну реалізацію коду.

Можливість виправлення одиночної помилки пов'язана з вибором полінома, що утворює P r (x). Так само, як і в звичайних лінійних кодах, вид синдрому в циклічних кодах залежить від місця, де сталася помилка. Серед безлічі поліномів P r (x) існують звані примітивні поліноми, котрим існує залежність n=2 r -1. Це означає, що при виникненні помилки в одному з n розрядів КК, кількість різних залишків також дорівнюватиме n.

Щоб отримати циклічний код із заданої КК G(x) потрібно:

1.Помножити G(x) на x r де r - число перевірочних елементів.

2. Знайти залишок від поділу отриманого полінома на поліном, що виробляє: R(x)=G(x)x r /P(x).

3.Скласти G(x)x r з одержаним залишком. G(x) x r + R(x).

Перевірочними елементами отриманої КК будуть останні r елементів, інші - інформаційні.

2.3 Побудова кодера та декодера циклічного коду

1. Намалювати кодер циклічного коду, для якого поліном заданий числом (4N+1).

Рішення:

(4N+1)=4*13+1=53

57 10 -> 110101 2

P(x)=x 5 +x 4 +x 2 +1

2. Записати КК циклічного коду для випадку, коли поліном має вигляд P(x)=x 3 +x 2 +1. КК, що надходить від джерела повідомлень, має k=4 елементів і записується в двійковому вигляді як число, відповідне (N-9).

Рішення:

4 10 -> 0100 2

а) G(x)*x r = x 2 *x 3 =x 5

б) Розподіл на P(x):

x 5 + x 4 + x 2 x 2 +x+1

R(x)=x+1 - залишок

в) Кодова комбінація:

G(x)*x r + R(x)= x 5 +x+1

Таким чином отримано КК: 0100011

Відповідь: 0100011

3. Намалювати кодуючий і декодуючий пристрій з виявленням помилок і прогнати через кодуючий пристрій вихідну КК з метою формування перевірочних елементів.

Рішення:

Виявлення помилок у циклічному коді проводиться шляхом поділу на поліном, що виробляє.

Декодуючий пристрій:

4. Обчислити ймовірність неправильного прийому КК (режим виправлення помилок) у припущенні, що помилки незалежні, а ймовірність неправильного прийому відповідає обчисленій у розділі 2 (з урахуванням похибки синхронізації та без урахування похибки синхронізації).

Рішення:

Якщо код використовується як виправлення помилок і кратність виправлення помилок дорівнює t в.о. , то ймовірність неправильного прийому КК обчислюється:

Тут рош. - ймовірність неправильного прийому одиничного елемента;

n – довжина кодової комбінації;

t в.о. - кратність помилок, що виправляються;

Кратність виправлення. помилок t в.о. визначається як, де d0 - кодова відстань. Для коду (7,4), заданого в задачі №3, d 0 = 3 та t в.о. = 1, тобто. даний кодздатний виправляти одноразові помилки.

1) Розрахунок без урахування похибки синхронізації:

2) Розрахунок з урахуванням похибки синхронізації:

За наявності похибки синхронізації можливість неправильного прийому КК збільшується.

Відповідь: 0,0073; 0,123

3. Системи ПДС із зворотним зв'язком

3.1 Класифікація систем із ОС

Залежно від призначення ОС розрізняють системи: з вирішальним зворотним зв'язком (РОС), інформаційним зворотним зв'язком (ІОС) та з комбінованим зворотним зв'язком (КОС).

У системах з РОС приймач, прийнявши КК та проаналізувавши її на наявність помилок, приймає остаточне рішення про видачу комбінації споживачеві інформації або про її стирання та посилку зворотним каналом сигналу про повторну передачу цієї КК.

У разі прийняття КК без помилок приймач формує та направляє в канал ОС сигнал підтвердження, отримавши який передавач передає наступну КК. Таким чином, в системах з РОС активна роль належить приймачеві, а по зворотному каналу передаються сигнали рішення, що виробляються.

Структурна схема системи ПД із ОС

ПК пер - передавач прямого каналу, ПК пр - приймач прямого каналу, ОК пер - передавач зворотного каналу, ОК пр - приймач зворотного каналу, РУ - вирішальний пристрій

У системах з ІОС по зворотному каналу передаються відомості про вступників до КК до їх остаточної обробки та прийняття заключних рішень.

Окремим випадком ІОС є повна ретрансляція вступників на приймальну сторону КК або їх елементів. Відповідні системи отримали назву ретрансляційних. У загальному випадку приймач виробляє спеціальні сигнали, мають менший обсяг, ніж корисна інформація, але що характеризують якість її прийому, які каналом ОС направляються передавачу. Якщо кількість інформації, що передається прямому каналу ОС (квитанції), дорівнює кількості інформації в повідомленні, що передається прямому каналу, то ІОС називається повною. Якщо ж інформація, що міститься в квитанції, відображає лише деякі ознаки повідомлення, то ІОС називається укороченою.

Отримана по каналу ОС інформація (квитанція) аналізується передавачем, і за результатами аналізу передавач приймає рішення про передачу наступної КК або про повторення раніше переданих. Після цього передавач передає службові сигнали про прийняте рішення, а потім відповідні КК.

У системах з укороченою ІОС менше завантаження зворотного каналу, але більша ймовірність появи помилок у порівнянні з повною ІОС.

У системах з КОС рішення про видачу КК одержувачу інформації або про повторну передачу може прийматися і в приймачі, і передавачі системи ПДС, а канал ОС використовується для передачі як квитанцій, так і рішень.

Системи з ОС поділяються також на системи з обмеженою кількістюповторень (кожна комбінація може повторитися трохи більше l раз) і з необмеженим числом повторень (передача комбінації повторюється до того часу, поки приймач чи передавач ухвалить рішення про видачу комбінації споживачеві).

Системи з ОС можуть відкидати або використовувати інформацію, що міститься в забракованих КК, з метою ухвалення більш правильного рішення. Системи першого типу отримали назву систем без пам'яті, а другого – систем із пам'яттю.

Зворотним зв'язком може бути охоплені різні частини системи: канал зв'язку, дискретний канал, канал передачі.

Системи з ОС є адаптивними: темп передачі інформації каналами зв'язку автоматично приводиться у відповідність до конкретних умов проходження сигналів.

Нині відомі численні алгоритми роботи систем із ОС. Найбільш поширеними серед них є:

Системи з очікуванням - після передачі КК або чекають сигнал зворотного зв'язку, або передають ту ж КК, але передачу наступної КК починають тільки після отримання підтвердження раніше переданої комбінації.

Системи з блокуванням - здійснюють передачу безперервної послідовності КК за відсутності сигналів ОС за попередніми комбінаціями. Після виявлення помилок (S+1) - комбінації вихід системи блокується на час прийому S комбінацій. Передавач повторює передачу останніх переданих КК.

3.2 Тимчасові діаграми для систем із зворотним зв'язком та очікуванням для неідеального зворотного каналу

При помилці сигналу підтвердження відбувається вставка, при помилці сигналу перепиту утворюється випадання.

1) КК від джерела повідомлень;

2) кодові повідомлення, що надсилаються передавачем по прямому каналу;

3) КК, одержувані приймачем прямому каналу;

4) с, що передається зворотним каналом;

5) сигнал, що приймається зворотним каналом;

6) КК, передані одержувачу.

3.3 Розрахунок параметрів системи з ОС та очікуванням

синхронізація декодер імпульс циклічний

1. Побудувати часові діаграми системи з РОС-ОЖ (помилки у каналі незалежні). У канал передаються кодові комбінації 1,2,3,4,5,6. Спотворена 2 кодова комбінація. На 3-й кодовій комбінації Так -> Ні (спотворення сигналу підтвердження).

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Розміщено на http://www.allbest.ru/

2. Розрахувати швидкість передачі для системи РОС-ОЖ. Помилки у каналі незалежні Pош=(N/2)*10 -3 . Побудувати графіки залежності R(R 1 ,R 2 ,R 3) від довжини блоку. Знайти оптимальну довжину блоку. Якщо час очікування t ож = 0,6 t бл ​​(при k = 8). Блок, переданий канал, має значення: k=8,16,24,32,40,48,56. Число перевірочних елементів: r=6. Довжина блоку в каналі визначається за формулою

n=k i +r.

Рішення:

Pош=(N/2)*10 -3 =(13/2)* 10 -3 =0.0065

Знайдемо швидкість передачі за формулою: R=R 1 *R 2 *R 3

R 1 - швидкість, обумовлена ​​введенням надмірності (перевірочних елементів)

R 2 - швидкість, зумовлена ​​очікуванням

R 3 - швидкість, обумовлена ​​повторними передачами

Розрахуємо значення R 1 , R 2 , R 3, R n для різних значень k і результат запишемо в таблицю:

З таблиці і графіку видно, що оптимальна довжина блоку n=62, т.к. при цьому значення досягається максимальна швидкість передачі інформації.

Відповідь:оптимальна довжина блоку n=62

4. Визначити ймовірність неправильного прийому у системі з РОС-ОЖ залежно від довжини блоку та побудувати графік. Помилки у каналі вважатимуть незалежними. Ймовірність помилки елемент P ош =(N/2)*10 -3 .

Рішення:

P ош =(N/2)*10 -3 =(13/2)*10 -3 =0.0065

Т.к. значення P n (t) при t>5 занадто малі, їх можна не враховувати.

Висновок

У цій курсової роботибули розглянуті способи синхронізації в системах ПДС, зокрема, поелементна синхронізація з додаванням та відніманням імпульсів та розрахунок її параметрів.

За результатами розрахунків видно, що на похибку синхронізації впливає крайові спотворення, і зі збільшенням похибки синхронізації збільшується ймовірність помилки.

Так само в роботі було розглянуто побудову кодера та декодера циклічного коду та системи ПДС із зворотним зв'язком.

З розрахунків видно, що з наявності похибки синхронізації ймовірність неправильного прийому КК увеличивается.

Одним із методів боротьби з помилками може бути застосування перешкодостійких кодів. Наприклад, розглянутий у цій роботі циклічний код.

Список літератури

1. Шувалов В.П., Захарченко Н.В., Шваруман В.О. Передача дискретних повідомлень/Под ред. Шувалова В.П. - М.: Радіо та зв'язок - 1990

2. Тимченко С.В., Шевніна І.Є. Вивчення пристрою поелементної синхронізації з додаванням та виключенням імпульсів системи передачі даних: Практикум/ГОУ ВПО «СібГУТІ». – Новосибірськ, 2009. – 24с.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Розробка кодера та декодера коду Ріда-Соломона. Загальна характеристикаструктурних схем кодека циклічного РС-коду Синтез кодуючого та декодуючого пристрою. Проектування структурної, функціональної та принципової схемикодера та декодера.

курсова робота , доданий 24.03.2013


Визначення понять коду, кодування та декодування, види, правила та завдання кодування. Застосування теорем Шеннона теоретично зв'язку. Класифікація, параметри та побудова перешкодостійких кодів. Методи передачі кодів. Приклад побудови коду Шеннона.

курсова робота , доданий 25.02.2009


Поняття процесу та потоку, характеристика їх властивостей та особливості створення. Вимоги до алгоритмів синхронізації, суть взаємного виключення з прикладу монітора і семафора. Методика вивчення курсу "Процеси в операційній системі Windows".

дипломна робота , доданий 03.06.2012


Вивчення сутності циклічних кодів - сімейства перешкодостійких кодів, що включають один з різновидів кодів Хеммінга. Основні поняття та визначення. Методи побудови матриці, що породжує циклічного коду. Концепція відкритої системи. Модель OSI.

контрольна робота , доданий 25.01.2011


Генерація полінома, що породжує, для циклічного коду. Перетворення породжувальної матриці на перевірочну і назад. Розрахунок кодової відстані для лінійного блокового коду. Генерація таблиці залежності векторів помилок від синдрому для двійкових кодів.

доповідь, доданий 11.11.2010


Взаємодія процесів та потоків в операційній системі, основні алгоритми та механізми синхронізації. Розробка шкільного курсу вивчення процесів в операційній системі Windows для 10-11 класів. Методичні рекомендації щодо курсу для вчителів.

дипломна робота , доданий 29.06.2012


Аналіз способів кодування інформації. Розробка пристрою кодування (кодера) інформації методом Хеммінгу. Реалізація кодера-декодера на базі ІМС К555ВЖ1. Розробка стенду контролю інформації, що передається, принципова схема пристрою.

дипломна робота , доданий 30.08.2010


Розробка програми, що автоматизує процес синхронізації файлів між змінним носіємта каталогом на іншому диску. Класи для роботи з файловою системою. Інтерфейс програми та способи взаємодії користувача з ним. Створення нової синхропари.

курсова робота , доданий 21.10.2015


Функції програмного інтерфейсу операційної системи Windows призначені для роботи з семафорами. Засоби синхронізації Win32 АРІ, засновані на використанні об'єктів виконавчої системи з дескрипторами. Проблеми використання семафорів.

реферат, доданий 06.10.2010


Вибір та обґрунтування параметрів входу, розробка кодека. Дослідження кодів, що виправляють помилки, які можуть виникати під час передачі, зберігання або обробки інформації з різних причин. Синтез принципової схеми парафазного буфера та декодера.

ІВ – джерело повідомлень;

Н 1 – накопичувач передавача;

УУ 1 - пристрій управління передавача;

УАС - пристрій аналізу сигналів рішення;

ГДК - прямий дискретний канал;

ОДК – зворотний дискретний канал;

Н 2 – накопичувач приймача;

УУ 2 - пристрій управління приймача;

УФС - пристрій формування сигналів рішення;

ПС – одержувач повідомлень.

ІС Н 1 Кодер ГДК Декодер Н 2 ПС

УУ 1 УАС ОДК УФС УУ 2

Передавач дискретний приймач

Рис. 5.5 Структурна схема системи з РОС - ОЖ.

Робота схеми відбувається в такий спосіб. За командою пристрою управління передавача (УУ) джерело повідомлень (ІВ) видає кодові комбінації, які записуються в накопичувач передавача (Н 1), де формується блок для передачі. Далі блок надходить у кодер, де здійснюється запровадження надмірності, тобто. кодування кодом, що дозволяє виявляти помилки. Потім закодований блок надходить у прямий дискретний канал. У приймачі декодер визначає, чи відбулася помилка при передачі блоку по прямому каналу. Крім того, прийнятий блок записується в накопичувач приймача (Н2). Якщо в блоці помилка не виявлена, то пристрій управління приймача видає команду пристрій формування сигналів рішення (УФС) на формування команди «підтвердження». УФС формує команду і відправляє її зворотним дискретним каналом. Крім того, УУ 2 видає команду на Н 2 і прийнятий блок передається одержувачу повідомлень. Якщо в прийнятому блоці виявлена ​​помилка, то УУ 2 видає команду Н 2 на стирання прийнятого блоку, а також команду в УФС на формування команди «перепитування». Передавач, прийнявши зворотним дискретним каналом сигнал зворотного зв'язку, аналізує сигнал у блоці аналізу сигналів рішення. Якщо отриманий сигнал підтвердження, УУ 1 посилає команду в джерело повідомлень для видачі наступних кодових комбінацій і цикл передачі повторюється. Якщо УАС дешифрує сигнал «перепитування», УУ 1 видає команду на Н 1 для повторення попереднього блоку. Так повторюється до правильного прийому блоку приймачем.

Зобразимо тимчасову діаграму роботи системи з 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

ПЗМ 1 2 2 3 t

з пдк t аб t аб t аб

ПРД П 3 П t

τ з РОС – ОЖ τ з τ с

Рис. 5.6 Тимчасова діаграма РОС – ОЖ

На часовій діаграмі зазначено:

t р - час поширення сигналу по дискретному каналу зв'язку

t аб – час аналізу блоку у приймачі (декодування)

t с – тривалість сигналу у зворотному дискретному каналі

t ас - час аналізу сигналу-рішення з ОДК

t ож - час очікування, тобто. час простою прямого дискретного каналу

С – час циклу роботи системи ПДС

Безпосередньо з часової діаграми можна записати таке співвідношення:

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

102 сторінки (Word-файл)

Переглянути всі сторінки

Фрагмент роботи тексту

2.1. Структура курсу. Основні терміни та визначення. Структура єдиної мережі електрозв'язку (ЄСЕ) РФ. Методи комутації у мережах передачі. Види сигналів. Установки цифрових сигналів даних.

2.2. Структурна схема системи передачі дискретних повідомлень Безперервний канал та КПТ. Крайові спотворення та дроблення. Методи реєстрації. Дискретний канал. Канали з пам'яттю. Розширений дискретний канал та його параметри. Характеристики СПДС.

2.3. Принципи ефективного кодування. Метод Хаффмана. Словникові методи ZLW.

2.4. Перешкодостійке кодування. Лінійні коди Виробнича та перевірна матриці лінійного коду Хеммінга. Кодер. Декодер. Циклічні коди. Побудова кодера та його робота. Декодер із виявленням помилок.

Алгоритм визначення хибного розряду. Декодери із виправленням помилок. Кодек Ріда-Соломона. Ітеративні та каскадні коди. Згорткові коди. Побудова кодера та його робота. Діаграма станів та гратчаста діаграма. Декодування за алгоритмом Вітербі.

2.5. Адаптивні системи. Системи з ІОС. Системи з РОС-ОЖ. Розрахунок достовірності та швидкості передачі інформації.

2.6. Методи сполучення джерела дискретних повідомлень із дискретним каналом. DTE/DCE, RS-232 та ін.

2.7. Синхронізація. Види поелементної синхронізації. Технічна реалізація. Розрахунок параметрів синхронізації. Групова, циклова синхронізація.

2.8. УПС. Класифікація. Перекодування. АМ, ЧС, ФМ. Модулятори та демодулятори. Відносна фазова модуляція. Багатопозиційна фазова та амплітудно-фазова модуляції. DMT, Треліс модуляція. Огляд технології xDSL. OFDM. Радіомодеми, супутникові модеми.

2.9. Комп'ютерні мережі ПД. Принципи побудови. Класифікація. Призначення ЛОМ. Типи ЛОМ. Топології мереж. Основні середовища передачі у ЛОМ. Технології мереж передачі в операторських мережах. Корпоративні мережіПД, VPN. Модель взаємодії відкритих систем. Мережеві моделі OSI та IEEE. Взаємодія між рівнями. Приклади протоколів різних рівнів. Стеки протоколів. Методи доступу до середовища передачі. Мережеві архітектури: Ethernet, Token Ring. Пристрої розширення ЛОМ. Репітер, міст, комутатор, маршрутизатор, IP-адресація.

Методи маршрутизації. Взаємодія прикладних процесів через протокол TCP. Шлюзи.

ОСНОВИ ПЕРЕДАЧІ ДИСКРЕНИХ ПОВІДОМЛЕНЬ

Лекція №1.

Структура курсу. Основні терміни та визначення.

лекцій 34 години;

Практичні заняття 17 годин;

Лабораторні роботи 17:00.

Теми лекцій:

1. Структура курсу. Основні терміни та визначення;

2. Структурна схема системи ПДС;

3. Принцип ефективного кодування;

4. Перешкодостійке кодування;

5. Методи сполучення джерела дискретних повідомлень та дискретним каналом;

6. Синхронізація;

7. Пристрої перетворення сигналів (ЗПС);

8. Адаптивні системи;

9. Методи комутації у мережі ПДС;

10. Комп'ютерні мережі передачі.

Документальний електрозв'язок– це такий вид електрозв'язку, де повідомлення можна відобразити на якийсь носій (папір, екран монітора).

Служби:

Телеграфні ТГСОП;

Телефонні;

Телексні АТ/Телекс;

Факсимільні СФС:

Факс-сервер; мережі

Дейтафакс;

Передача газетних шпальт ПГП;

Відеотекст (електронна пошта).

Телематичні.

Способи розподілу інформації у мережах ПДС:

1. Комутація каналів;

2. Комутація із накопиченням:

Комутація повідомлень;

Комутація пакетів.

Комутація каналів (КК) – встановлення з'єднання, передача повідомлення з обох боків, руйнація.

Комутація каналів:

Комутація із накопиченням. ТФСОП:

УУ - Керуючий пристрій;

НУ – накопичувальний пристрій;

ВЗП - Зовнішнє запам'ятовуючий пристрій.

Повідомлення передається дільницями мережі, запам'ятовується в КК. Складається із заголовка та даних. Відсутня фаза встановлення та роз'єднання.

Заголовок читається Знаходиться адреса КК Одержувач

Комутація повідомлень (КС) ТГСОП.

Заголовок складається із семи рівнів. На кожному рівні повідомлення обробляється та зберігається у зовнішній пам'яті.

Основний мінус КС у тому, що необхідно мати велику пам'ять, оскільки передаються повідомлення різних довжин.

Примітка:ЦКС на ЕОМ (ЦКС – центр. ком. повід.).

У комп'ютерних мережах, телематичні служби (поштові повідомлення).

Комутація пакетів:

Повідомлення розбивається на пакунки. Немає НУ. Час затримки повідомлень менший. Висока швидкість обробки.

Застосовується в:

Комп'ютерні мережі;

Ethernet: на 1 та 2 рівні заголовок зберігається, а потім ні;

ТФСОП; ССПО

Використовують комутацію пакетів протоколів.

NGN - Next Generation Network (пакетна мережа);

IP – телефонія.

На транспортному рівні використовуються такі протоколи:

ТСР (із встановленням віртуальної сполуки (віртуальний канал));

UDP – (без встановлення з'єднання (датаграмний режим)).

ВВК – Тимчасовий віртуальний комутатор (встановлюється користувачем).

ПВК - Постійний тимчасовий канал (встановлюється адміністратором).

У датаграмному режимі кожен пакет передається незалежно один від одного. Використовується для надсилання коротких повідомлень.

Протокол ТСР надійніший.

Перемішування пакетів– пакети проходять різними шляхами, з'являються у різний час.

Лекція №2.

Структурна схема системи ПДС.

В основному система передачі використовує комутацію пакетів.

Усі системи використовують дискретні повідомлення. Для передачі яких використовуються дискретні сигнали (дворівневі).

е.е – одиничний елемент.

Такий сигнал надходить у канал зв'язку, в залежності від каналу необхідно робити перетворення. У каналі зв'язку на сигнал діють перешкоди – зовнішні та внутрішні. Тому використовується завадостійке кодування.

Джерело ДС (0:1) Канал зв'язку (0:1) ДС Одержувач

У телеграфному зв'язку завадостійке кодування застосовується рідко.

Для телематичних служб та СПД – обов'язково.

Для передачі повідомлень, крім перешкодостійкого кодування, часто використовують методи стиснення інформації.

Структурна схема системи ДЕС:

ІВ – джерело повідомлення, поступ. дискр. повід., ще називається кодером джерела або обладнанням обробки даних.

ПЗВ – пристрій захисту від помилок, що додає перевірочні «r» бітів до бітів інформації «к», ще називається канальним кодером.

УПС – пристрій перетворення сигналу – перетворює сигнал у форму, придатну передачі у канал зв'язку.

ПЗВ та УПС об'єднуються в АПД – апаратуру передачі даних.

ПС – приймач повідомлень.

ДК – дискретний канал.

ККД – канал передачі.

Як первинний код використовується МКТ-2 (n=5, ).

На чоловікоміському зв'язку – МКТ-5 (СКПД) =128.

Первинні коди не можуть виявляти та виправляти помилки.

Дискретні повідомлення, які від джерела і призначені передачі віддаленому одержувачу, піддаються у системах ПДС різним перетворенням. Ці перетворення можуть бути як спеціально передбаченими та спрямованими на досягнення певних результатів, так і небажаними, що призводять до спотворень та помилок.

Послідовність основних перетворень у системах ПДС може бути представлена ​​схемою, зображеною на рис.1.2 і відображає три групи перетворень:

перетворення в передавачі,

перетворення в приймальнику,

перетворення на безперервному каналі зв'язку (НКС).

Мета обробки в передавачі полягає в перетворенні повідомлення α(t) в електричний сигнал S(t), максимально пристосований для передачі НКС. Сигнал S(t) піддається в НКС дії перешкод та спотворень і тому на вхід приймача надходить сигнал S*(t), який відрізняється від S(t). Завдання приймача полягає в перетвореннях сигналу S * (t), що забезпечують отримання повідомлення α * (t) з мінімальними помилками щодо повідомлення α (t).

Рис.1.2. Структура перетворень у системі ПДС

Умовні позначення:

ІВ – джерело дискретних повідомлень;

КІ – кодер джерела;

М – модулятор;

КК – кодер каналу;

ПРД – передавач;

НКР – безперервний канал зв'язку;

ДМ – демодулятор;

ДКП – декодер одержувача;

ДКК – декодер каналу;

ПС – одержувач повідомлень;

ПЗМ – приймач.

Повідомлення, що надходить від джерела ІВ, у деяких випадках містить надмірність, обумовлену статистичним зв'язком символів. У ряді випадків надмірність джерела грає позитивну роль, наприклад, у телеграфії під час виправлення частини спотворених слів у телеграмі. Однак, через наявність надмірності зменшується швидкість передачі інформації, тому один із шляхів підвищення швидкості передачі інформації пов'язаний з усуненням надмірності джерела. Завдання усунення надмірності на передачі у системі ПДС виконує кодер джерелаКІ, а відновлення прийнятого повідомлення – декодер одержувачаДКП. Часто КІ та ДКП включаються до складу ІС та ПС. Один із способів усунення надмірності пов'язаний із застосуванням ефективного (економного) кодування, основи якого розглядаються у 3.1.

Для підвищення вірності передачі застосовується завадостійке кодування, що передбачає внесення надмірності в кодові комбінації, що віддаються. На передачі для цього використовується кодер каналуКК, але в приймальній боці – декодер каналу ДКК, виконує зворотне перетворення.

Для узгодження кодера і декодера каналу з безперервним каналом зв'язку передачі використовується модулятор М, але в прийомі – демодулятор.

Розглянуті перетворення орієнтовані на симплексний режим роботи, але можуть бути узагальнені на полудуплексный і дуплексний режими. Для цієї мети кожну із взаємодіючих сторін потрібно забезпечити приймальною та передавальної апаратурою.

1.4. Структурна схема системи ПДС

У сучасній апаратурі зв'язку основні етапи перетворень повідомлення виконуються відповідними апаратними чи програмними засобами. Найчастіше ці кошти виконуються як автономних блоків. Взаємодія цих блоків ілюструється структурною схемою системи ПДС, яка представлена ​​на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Структурна схема системи ПДС

Умовні позначення:

ІПС - джерело-одержувач повідомлень;

ОУ - кінцевий пристрій;

УВВ - пристрій введення/виводу;

УС - пристрій узгодження;

ПЗВ – пристрій захисту від помилок;

УПС - пристрій перетворення сигналів;

АКД - апаратура закінчення каналу даних;

ООД - кінцеве обладнання даних;

АПД – апаратура передачі;

АП – абонентський пункт.

Розглянемо призначення основних блоків, що дозволяють реалізувати двосторонню передачу (напівдуплексний та дуплексний режими).

В якості джерела-отримувача повідомленняІПС може бути будь-який пристрій введення-виведення, наприклад, термінал, дисплей, телеграфний апарат, ПЕОМ. Зазвичай ІПС перетворює символи первинного алфавіту кодові комбінації вторинного алфавіту. Пристрій узгодження (сполучення)УС забезпечує узгодження ІПС з наступною апаратурою, наприклад, перетворення паралельного коду на послідовний і навпаки. Конструктивне об'єднання ІПС та УС називається кінцевим обладнанням данихООД. Пристрій захисту від помилок ПЗВ призначений для підвищення вірності передачі дискретних повідомлень, в більшості випадків методами перешкодостійкого кодування. Іноді ПЗВ включається до складу ООД, особливо при програмній реалізації завадостійкого кодування. За рекомендацією Х.92 МСЕ-Т ООД називається DTE (Data Terminal Equipment) та умовно позначається

Поряд із функцією завадостійкого кодування/декодування ПЗВ забезпечує завдання формату повідомлень та режимів роботи зі зворотним зв'язком або без нього. Пристрій перетворення сигналівУПС забезпечує узгодження дискретних сигналів із каналом зв'язку. У ряді випадків використовується конструктивне об'єднання УПС та ПЗВ, яке називається апаратурою передачі данихАПД. За рекомендацією Х.92 МСЕ-Т АПД називається DCE (Data Circuit Terminating Equipment) та умовно позначається

Призначення DCE полягає у забезпеченні передачі повідомлень між двома чи більшим числом DTE каналом певного типу. Для цього DCE повинен забезпечувати з одного боку пару з DTE, а з іншого боку – пару з каналом передачі. Зокрема, DCE виконує функції модулятора і демодулятора (модему), якщо використовується безперервний (аналоговий) канал зв'язку. При використанні цифрового каналу E1/T1 або ISDN як DCE застосовується пристрій обслуговування каналу/даних (CSU/DSU – Channel Service Unit/Data Service Unit).

У сучасних системах ПДС захист від помилок доручається ООД, а УПС призначений для поєднання ООД з каналом зв'язку, що у термінах МСЕ-Т називають апаратурою закінчення каналу даних АКД. Устаткування зв'язку, розташоване у користувача та призначене для організації системи ПДС, називається абонентським пунктомАП. Під системою ПДС розуміється сукупність апаратних та програмних засобів, що забезпечують передачу дискретних повідомлень від джерела до одержувача з дотриманням заданих вимог щодо часу доставки, вірності та надійності.

УПС разом із каналом зв'язку утворюють дискретний каналПК, тобто. канал призначений передачі лише дискретних сигналов.(цифровых сигналів даних). Розрізняють синхронні та асинхронні дискретні канали. У синхронних дискретних каналахпоодинокі елементи вводяться в певні моменти часу. Ці канали називаються кодозалежнимиабо непрозоримиі призначені передачі лише ізохронних сигналів. До синхронних каналів належать, зокрема, канали, утворені методами тимчасового поділу каналів ВРК. Асинхронними дискретними каналами можна передавати будь-які сигнали: ізохронні та анізохронні. Тому такі канали отримали назву прозорихабо кодонезалежних. До них належать канали, утворені методами частотного поділу каналів ЧРК.

Дискретний канал у сукупності з ПЗВ називається каналом передачі данихККД. У /1/ цей канал пропонується називати розширеним дискретним каналомРДК.