4.2. Анализ методов кодирования в радиосистеме.
При проектировании любой цифровой системы передачи информации одним из важнейших вопросов является выбор метода кодирования сообщений. Кодирование сообщений в радиосистемах может быть использовано для повышения: 1) достоверности принятых сообщений, 2) помехоустойчивости радиолиний с целью снижения мощности передатчика. Кодирование сообщений для указанных целей называется помехоустойчивым, в отличие от других видов кодирования, применяемых для решения функциональных задач ( формирование адресов, сигналов синхронизации и др.), а также при устранении избыточности сигналов источников сообщений.
Значительное число современных систем связи проектируют исходя из необходимости передавать дискретные сигналы. В современных системах передачи дискретных сообщений последние поступают на вход системы, как правило, от нескольких источников.
Кодирование информации - есть форма представления информации, не зависящая от ее физической сути. Это отличает код от сигнала, который определяет физическое представление информации в системе связи. На практике, однако, часто связывают абстрактную (символьную) форму кода с физическими сигналами, называя код частотным, временным, фазовым, амплитудным. Код представляют совокупностью (кодовых символов; помехоустойчивый код позволяет обнаруживать или исправлять ошибки в совокупности кодовых символов. Если сообщения обладают внутренними корреляционными связями, т.е. если одно сообщение некоторым образом зависит от другого, то помехоустойчивость любого кода может быть повышена за счет статистических связей между сообщениями. Если эти связи слабые, или неизвестны, или их нельзя использовать для повышения помехоустойчивости, то в этом случае форма представления сообщения должна быть избыточной; в частности , число символов в коде сообщения увеличивают. а между кодовыми символами вводят искусственные корреляционные связи. Поэтому в некоторых случаях помехоустойчивые коды называют избыточными [2].
Введение избыточности в код позволяет помимо обнаружения и исправления ошибок повысить энергетическую эффективность линии связи, сузить частотный спектр передаваемого сигнала, сократить время вхождения в связь путем повышения помехозащищенности тракта синхронизации. улучшить корреляционные свойства ансамбля сигналов, простыми средствами реализовать разнесенный прием.
Рассмотрим в общих чертах проблемы помехоустойчивого кодирования. Необходимость повышения достоверности приема сообщений определяется назначением радиосистемы. При передачи команд управления, цифровых сообщений таких, как координаты объектов, телекодовые сообщения и другие, лучше не допустить приема сообщения, чем сформировать в приемнике ложное сообщение. Вероятность образования ложного сообщения, или, как говорят, вероятность трансформации цифрового сообщения, должна быть весьма малой (порядка 10-12 и менее) при воздействии всех возможных помех: шумовых, сбоях пословной или кадровой синхронизации, импульсных помех, а также некоторых организованных помех и др.
Рассмотрим на примере возможности использования кодов с обнаружением ошибок для защиты от трансформации сообщений. Пусть цифровое кодируется циклическим (n,k) - кодом, где k - число информационных символов, n - общее число символов, r=n-k - число избыточных символов. Кодирующее устройство такого рода состоит из регистра сдвига с k ячейками и сумматоров по модулю два в цепи обратной связи (рис. 7).
Рис. 7. Кодирующее устройство циклического кода.
В регистре сдвига записываются k информационных символов и после сигнала “пуск” с выхода регистра снимается кодовая комбинация из n символов.
Определим вероятность трансформации сообщения Рт. Пусть в информационной части сообщения исказилось t символов. Приемное устройство примет это искаженное сообщение за другое в том случае, если корректирующие символы исказятся так, что будут соответствовать этому другому сообщению. При кодовом расстоянии dx между этими рассматриваемыми сообщениями i и j необходимо, чтобы конкретные dx-t корректирующие символы исказились, а остальные r-(dx-t) символы не исказились. Поэтому условная вероятность трансформации сообщения i в сообщение j будет равна при условии возникновения t ошибок в информационной части сообщения при вероятности искажения одного символа p:
Рт=pdx-t(1-p)r - (dx-t) .
Если в радиолинии используется кодирование для защиты от трансформации сообщений и помехоустойчивое кодирование для снижения мощности передатчика, то целесообразно рассматривать каскадное или двухступенчатое кодирование. На первой ступени к исходным сообщениям добавляются избыточные символы для защиты от трансформации сообщений. Будем считать, что это осуществляется кодером источника сообщений. Двоичные символы с выхода кодера источника сообщений далее (на второй ступени кодирования) рассматриваются как информационные символы для кодера канала связи, который производит помехоустойчивое кодирование для снижения мощности передатчика.
Рассмотрим проблему выбора метода помехоустойчивого кодирования для снижения требуемой мощности передатчика. Теория говорит о том. что для гауссовского канала снизить требуемую мощность сигнала можно за счет увеличения n=2FT - размерности пространства сигналов, используемого при построении кодов. Целесообразно оптимальный код определить как такой код, который при данном значении n и заданной скорости передачи информации обеспечит минимально необходимую мощность принимаемого сигнала. Такие оптимальные коды требуют небольшого увеличения полосы канала связи по сравнению с двоичными безызбыточными кодами, а большое значение n=2FT достигается за счет использования больших блоков информационных символов при кодировании, т.е. за счет больших значений Т.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.