Способы борьбы с помехами в каналах передачи цифровых сигналов

Все микропроцессорные устройства работают с цифровым эквивалентом входного сигнала, преобразование которого происходит в АЦП. При передачи такого сигнала по линиям связи под действием импульсных помех может произойти инверсия отдельных бит цифровой информации ( ). Применение фильтров бессмысленно, так как меняется само представление числа. Одним из основных способов определения наличия помехи является способ с использованием биточетности. В этом способе к n-информационным битам добавляется 1 бит, причем его значение подбирается таким образом, чтобы количество единиц расширенного слова было бы обязательно четным. Такой способ позволяет обнаружить возникновение одной ошибки при передачи цифровых сигналов. Если исчезнут 2 единицы, то четность не нарушится и ошибка не обнаружится.

Недостаток: при обнаружении ошибки, место ошибки не известно. Был предложен способ в котором к n-информационным битам добавляется несколько k-битов четности, которые соответствующим образом располагаются среди информационных бит и контролируют строго информационные разряды.

Можно определить место и исправить ошибку. Применение таких расширенных кодов было предложено в 1948 году Хеммингом и с тех пор данный метод называется кодом Хемминга.

В кодах Хемминга все биты передаваемого слова нумеруются слева на право и начиная с первого. Биты, номера которых совпадают со степенью числа 2 называются битами четности, остальные биты используются в качестве информационных. Так например к 16 битам передаваемого слова добавляется 5 битов четности (1,2,3,8.16). Остальные биты до 21 используются в качестве информационных.

Каждый бит четности характеризует строго определенные разряды расширенного слова, номера контролируемых разрядов приведены в таблице.

В число контролируемых разрядов включены и сами биты четности. Значение бита четности подбирается таким образом, чтобы значение его было четным числом.

Пример:

Допустим имеется информационное слово следующего содержания:

Проанализируем принятое слово по разделам:

1) Проконтролируем бит четности №1. 6 единиц –– правильно

2) №2 –– 4 ед.

3) №4 –– 6 ед.

4) №8 –– 4 ед.

5) №16 –– 4 ед.

Допустим, что

Проанализируем принятое слово по разделам:

1) №1 –– 5 ед

2) №2 –– 4 ед

3) №4 –– 5 ед

4) №8 –– 4 ед

5) №16 –– 4 ед

Так как 8, 16 – верны, то числа с 8 по 15 – верны и с 16 по 21 – верны. При контроле под подозрение попали 1,4,5 биты информационного слова, так как 4 контролирует 4 и 5 разряды, то бит №1 из подозрения исключается. Так как 5 бит контролируется и первым и четвертым битами четности, то там ошибка.

Если инвертировать содержимое этого бита, то все биты четности будут правильными.

Код Хемминга позволяет определить только 1 ошибку, при двух или более код не работает. Также существует алгоритм быстрого определения ошибки для этого надо сложить биты четности 1и 4, и их сумма даст не верный бит.