Функции передающей части

Преобразования в системе передачи данных на канальном уровне.

Дискретный канал (ДК).

Рассмотрим обобщенную функциональную схему преобразований в системе передачи данных на канальном уровне модели OSI.

Функциональная схема преобразований

В общем случае, источник дискретных сообщений или сигналов (ИДС) – это любой объект, порождающий на своем выходе дискретную случайную последовательность символов.

Обозначим алфавит сообщения на передаче (алфавит входного сообщения, входной алфавит) – А, алфавит сообщения на приеме (алфавит выходного сообщения, выходной алфавит) – В. В общем случае эти алфавиты могут иметь бесконечное множество значений. Но на практике они конечны и совпадают. Это значит, что при приеме символа b_k считается, что передавался символ a_k.

В системе передачи дискретных сообщений различают три группы преобразований:

· Преобразования в передающей части, то есть в кодере источника КИ и кодере канала КК. Кодер канала включает в себя собственно кодер Код для помехоустойчивого кодирования и устройство преобразования сигналов УПСпер (PHY, физический уровень).

· Преобразования в приемной части, то есть в декодере получателя ДкП и декодере канала ДкК, последний состоит из собственно декодера Дек и устройства преобразования сигналов в приемнике УПСпр.

· Преобразования в непрерывном канале связи НКС .

Непрерывный канал связи представляет собой среду передачи, в которой распространяются сигналы.

Функции передающей части

Передатчик каждому символу a_i или группе символов передаваемого сообщения однозначно ставит в соответствие определенный сигнал s_i(t), поступающий на вход непрерывного канала связи. Задача передатчика – выбрать достаточно помехоустойчивую систему сигналов S(t).

Преобразования в кодере источника учитывают физические и статистические свойства источника сообщений и не принимают во внимание особенности непрерывного канала связи. На выходе кодера источника формируется b(t) –двоичная (битовая) последовательность.

Кодер канала кодирует последовательность b(t) специальным корректирующим кодом, который позволяет обнаружить и исправить ошибочные биты на выходе декодера канала в приемной части. УПСпер осуществляет преобразование кодовой последовательности (кодовой комбинации) корректирующего кода в сигналы s_i(t), способные распространяться в заданном непрерывном канале связи и достигать приемника с приемлемыми искажениями. Суммарный эффект от кодирования и выбранной системы сигналов должен обеспечить требования к системе передачи данных по скорости передачи, верности и задержке передачи сообщений.

Между кодированием источника и кодированием канала существует четкое различие. При кодировании источников стремятся снизить избыточность сообщений, поэтому такое кодирование часто называют сжатием данных (например, оцифровка аудио и видео сигнала при записи на компакт диски). Кодирование канала наоборот увеличивает избыточность передаваемых сообщений. Внесение дополнительных проверочных бит кода позволяет обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие при передаче информации по каналу. Кодирование канала в дальнейшем мы будем называть помехоустойчивым кодированием. Коды, используемые в кодере канала, соответственно называются помехоустойчивыми или корректирующими.

Существуют две стратегии использования кодов, способных контролировать ошибки в принимаемых сообщениях:

1. Использование корректирующего кода с непосредственным исправлением ошибок в декодере приемника Дек за счет введенной кодером канала избыточности (Forward Error Correction – FEC).

2. Использование корректирующего кода с обнаружением ошибок и последующая передача запросов на повторную передачу искаженных сообщений (Automatic Repetition Query – ARQ).

При проектировании реальных систем связи сочетают выбор канала с выбором системы сигналов и конкретных методов помехоустойчивого кодирования; при этом стремятся оптимизировать соотношение между затратами и качеством передачи информации.

Под качеством, как правило, понимают коэффициент ошибок по битам BER (рассмотрено ниже). Затраты определяются сложностью алгоритмов кодирования и декодирования и возникающими временными задержками в приемнике.

Преобразования сигнала в НКС являются нежелательными. Они возникают из-за ограничения спектра передаваемых сигналов и действия различных помех. Сигналы на выходе НКС s*(t) являются искаженными, что приводит к искажению передаваемых сообщений и возможной потере информации.