Телеграфные службы, сети и службы ПД - часть 4

теризующий   потери   скорости   вследствие   введенной   в   код

избыточности. Чем больше избыточность (меньше y

t

), тем

меньше   скорость   передачи   информации,   т.е.   тем   меньше   в

единицу времени передается полезной информации.

Качество  реальных  каналов   во  времени  меняется,  и  если

заданы требования на верность передачи, то необходимо ввес-

ти   такую   избыточность,   которая   обеспечивала   бы   заданную

верность даже при самом плохом качестве канала. Напрашива-

ется мысль о целесообразности изменения избыточности, вво-

димой   в   кодовую   комбинацию,   по   мере   изменения   харак-

теристик канала связи. Системы, в которых меняется избыточ-

ность с изменением качества канала, относятся к числу адап-

тивных. Одним из типов адаптивных систем являются системы

с   обратной   связью.   В   этих   системах   между   приемником   и

передатчиком   помимо   основного   (прямого)   канала   имеется

вспомогательный (обратный).

Следует заметить, что системы без ОС используются обыч-

но только тогда, когда нельзя организовать канал обратной

связи или когда предъявляются жесткие требования к времени

задержки сообщения.  Временем задержки  кодовой комбинации

называется   время   от   момента   выдачи   ее   первого   элемента

источником   сообщений   до   момента   получения   последнего

элемента комбинации получателем сообщений.

Системы с обратной связью.  Характеризуются повторением

кодовых   комбинаций,   в   которых   обнаружены   ошибки.   Ре-

шение   о   необходимости   повторения   может   выноситься   на

приеме (системы с решающей обратной связью — РОС) или

на передаче  (системы  с информационной обратной  связью —

ИОС).

Как уже отмечалось, системы с обратной связью отличают-

ся наличием канала, по которому осуществляется "служебная"

связь   передатчика   с   приемником.   В   системах   с   РОС   при-

емником определяется наличие в принятой комбинации ошиб-

ки или вычисляется вероятность того, что кодовая комбинация

содержит   ошибки.   Если   в   кодовой   комбинации   обнаружены

ошибки или вероятность того, что в ней содержатся ошибки,

оказалась достаточно большой, то по обратному каналу посы-

лается   сигнал   решения   о   необходимости   повторения   (отсюда

название решающая обратная связь}.

Соответствующий аналог передачи с РОС можно найти и в

телефонной связи. Если вследствие действия помех не расслы-

шано слово, то обычно просят его повторить.

В   системах   с   ИОС   принятая   кодовая   комбинация   А

i

*

возвращается на передающую сторону по обратному каналу,

где она  сравнивается  с переданной  комбинацией  А

г

  Послед-

нюю   можно   рассматривать   как   эталонную   комбинацию.   Если

комбинации А

i

* и А

i

 различаются, то комбинация A

i

 передается

повторно. При разговоре по телефону также часто используют

ИОС, когда  в условиях сильных помех просят  собеседника

повторить переданное ему сообщение, чтобы убедиться, что

он его воспринял правильно.

Системы с РОС получили наибольшее практическое расп-

ространение. Существуют различные разновидности этих сис-

тем.

Простейший   и  довольно  часто   применяемый   на   практике

алгоритм   работы   системы   с   РОС   заключается   в   следующем.

Источник   сообщений   ИС   выдает   в   кодер   (рис.   12.2)   первую

кодовую   комбинацию   (или   блок,   состоящий   из   нескольких

кодовых комбинаций). К исходным элементам в кодере добав-

ляются   проверочные.   Комбинация   выдается   в   дискретный

канал   и   одновременно   записывается   в   накопитель  Н

1

  (на-

копитель   передачи).   После   выдачи   первой   кодовой   комби-

нации источник ждет ответа о том, как она принята.

Принятая   кодовая   комбинация   декодируется.   Информа-

ционные элементы записываются в накопитель приема (Н

2

).

Если   ошибка   не   обнаружена,   то   по   команде   управляющего

устройства информационные элементы из накопителя выдаются

получателю,   а   по   обратному   каналу   выдается   сигнал   "Да",

подтверждающий   правильность   приема   переданной   кодовой

комбинации номер один (обратный канал будем пока считать

идеальным). По сигналу "Да" управляющее устройство стирает

из  

HL

  кодовую комбинацию и дает разрешение на выдачу от

источника  следующей  кодовой  комбинации. Если  следующая

комбинация исказилась и ошибки на приеме обнаружены, то

по команде УУ

2

  информация из Н

2

  стирается, а по обратному

каналу выдается сигнал "Нет". По этому сигналу на передаю-

щем конце УУ

1

  запрещает выдачу следующей кодовой ком-

бинации   от   источника   и   дает   команду   о   повторной   выдаче

искаженной комбинации из накопителя  H

1

. Теоретически ко-

довая комбинация может повторяться бесконечное число раз.

Обычно  после  определенного  числа  повторений  (например,

трех) кодовая комбинация стирается. Очевидно, что чем боль-

ше повторений на анализируемом интервале времени, тем хуже

качество канала, тем дольше длится "перекачка" сообщения от

источника и тем ниже скорость передачи информации.

Рассматриваемый   алгоритм   работы   системы   называется

алгоритмом с ожиданием, а сама система передачи дискретных

сообщений   —   системой   с   решающей   обратной   связью   и

ожиданием   (РОС—ОЖ).   Такие   системы   довольно   часто   ис-

пользуются для передачи дискретных сообщений. Основное их

достоинство — простая техническая реализация. К недостаткам

следует отнести существенные потери скорости передачи ин-

формации, источником которых, помимо введенных в кодовую

комбинацию проверочных элементов и переспросов, являются

потери на ожидание ответа со стороны приемника. При этом

скорость передачи информации определяется выражением

комбинаций. Очевидно, что процент потерь скорости опреде-

ляется как (1 - 

1



)100%

Учитывая, что время, необходимое для передачи инфор-

мационных элементов одной кодовой комбинации, равно 

А

:

Т

О

,

а   время,   затрачиваемое   на   передачу   одной   кодовой   ком-

бинации при однократной передаче, равно 

ОЖ

t

n



0



, где 

ОЖ

t

 —

время ожидания сигнала решения (от момента передачи в

канал одной кодовой комбинации до момента передачи следу-

ющей), получаем

Следовательно, потери на ожидание будут тем меньше, чем

меньше   скорость   модуляции   (больше   г

0

)   или   при   данной

скорости модуляции больше длина кодовой комбинации. Ко-

эффициент у

3

 в (12.13) есть величина, определяемая как

(1   -  



Р

)   где  



Р

-

  вероятность   обнаружения   в   кодовой

комбинации ошибок. Чем больше длина кодовой комбинации,

тем больше 



Р

 и меньше 



3

. Нетрудно догадаться, что из

этого следует возможность оптимизации скорости путем изме-

нения длины кодовой комбинации.

В системах с РОС и непрерывной передачей информации

отсутствуют потери на ожидание (t

ож

  = 0,  



2

  = 1). В этих

системах при обнаружении ошибок в принятой кодовой ком-

бинации   производится   повторение   этой   комбинации   и   ряда

других,   примыкающих   к   ней.   Для   уменьшения   потерь   на

переспросы иногда по каналу обратной связи передается адрес

(номер) кодовой комбинации, которую надо повторить. Такой

метод применяется в системах с РОС и адресным переспросом.

Однако непрерывная передача информации и тем более адрес-

ный переспрос требуют существенного усложнения аппаратуры

ПД, что в свою очередь приводит к ее удорожанию и сни-

жению надежности.

Где  

3

2

1

,

,







соответственно   коэффициенты,   характеризующие

потери скорости, обусловленные наличием в кодовой  комбинации

проверочных элементов; ожиданием  сигнала решения   о   качестве

приема; повторными передачами кодовых

В простейших системах с ИОС для передачи информации

по   прямому   каналу   можно   использовать   простые   коды   (без

избыточности) и тогда обратный канал должен иметь такую же

пропускную способность, что и прямой.

В   системах   с   РОС   любого   типа   по   обратному   каналу

передаются только сигналы решения и обратный канал имеет

существенно меньшую пропускную способность. Так, при пе-

редаче информации со скоростью 600/1200 Бод по прямому

каналу в обратном узкополосном канале передача осуществля-

ется со скоростью не более чем 75 Бод.

Возможность использования узкополосного канала в каче-

стве обратного — существенное преимущество систем с РОС,

делающее их применение на практике более предпочтительным

по сравнению с системами с ИОС.

122. Сигналы и виды модуляции, 
используемые в современных модемах

Сигналы,   вырабатываемые   телеграфным   аппаратом   или

ЭВМ, — цифровые. Их спектр лежит в диапазоне 0 - F

max

(где   -F

max

  —   максимальная   частота   спектра,   определяемая

длительностью единичного элемента). В то же время полоса
пропускания канала находится в диапазоне 

max

min







F

F

,

где   

min



F

правило, больше нуля, отсюда вытекает  задача

номер один — задача преобразования исходного спектра таким
образом, чтобы сигнал "прошел" через канал (задача переноса
исходного   спектра   в   диапазон  

max

min







F

F

).  Кроме

этого надо
сформировать   сигнал,   посылаемый  в   канал   связи   так,  чтобы

обеспечить   достаточно   высокую   скорость   передачи   инфор-

мации (бит/с) в канале связи и при этом получить достаточно

высокую помехоустойчивость. Поставленные  требования про-

тиворечивы, что интуитивно понятно.

Различают низкоскоростные устройства преобразования сиг-

налов — скорость передачи информации до 300 бит/с; средне-

скоростные обеспечивают работу со скоростью выше 300 бит/с

(это скорости 600, 1200, 2400, 4800, 7200, 9600 ... 28 800 бит/с)

по стандартному телефонному каналу; высокоскоростные —

Рис. 12.3. Частотная модуляция.

это   модемы   для   работы   по   ка-

налам   первичной,   вторичной   и

т.д. широкополосных групп.

В   низко-   и   среднескорост-

ных модемах до 1200 бит/с ис-

пользуется частотная модуляция.

Для работы со скоростью  2400

бит/с и выше уже приме-

няются фазовая (относительная фазовая) и амплитудно-фазовая

модуляции.

Частотная модуляция. При передаче двоичных сигналов (О

или 1) в канал посылается частота  f

1

, (для 1) и  f

2

  (для 0), при

этом   согласно   международным   рекомендациям  f

2

  >  f

1

(рис. 12.3). Задачу формирования сигнала на передаче выполняет

модулятор, а опознавание принятой последовательности сигналов

(превращение   частотно-модулированных   сигналов   в   0  и   1)   —

демодулятор.

Существует   несколько   рекомендаций   МСЭ-Т,   в   соответ-

ствии   с   которыми   создаются   модемы   (модем   —   сокращение

модулятор-демодулятор)   с   ЧМ.   Это   прежде   всего   рекомен-

дация  V.21. Согласно  V.21 стандартный телефонный канал  0.3

—3.4 кГц делится на две равные полосы. В нижнем диапазоне

частот (его обычно использует для передачи вызывающий модем)

1 передается частотой 980, а 0 — 1180 Гц. В верхнем диапазоне

(передает отвечающий) 1 передается частотой 1650 Гц, а 0

—   1850   Гц.   Модуляционная   и   информационная  скорости

равны   300   Бод   и   300   бит/с   соответственно.   Несмотря  на

невысокую   скорость,   протокол  V.21   в   настоящее   время

применяется   в   качестве   "аварийного",   при   невозможности

вследствие высокого уровня помех использовать другие прото-

колы   физического   уровня.   Кроме   того,   ввиду   своей   "не-

прихотливости" и высокой помехоустойчивости он использует-

ся как вспомогательный в специальных приложениях, требу-

ющих высокой надежности. Например, при установлении со-

лосному каналу;  напряжение,  выделяемое  из принимаемого

рабочего сигнала U

фм

(t).

Даже при выборе достаточно стабильного местного генера-

тора его частота будет отличаться от частоты несущей, что

приведет   к   накапливанию   расхождения   по   фазе   несущей   и

опорного напряжения. Если  расхождение по фазе несущей  и

опорного   напряжения   достигнет   180°,  то   все   элементы   при-

нимаются "наоборот" (0 вместо 1 и 1 вместо 0), или, как

говорят, появится "обратная работа". Не останавливаясь далее

на остальных методах получения опорного напряжения, кото-

рые более подробно рассмотрены в работе [5] (см. гл. 10),

заметим, что возможность "обратной работы" — это недостаток

не   конкретного   способа   получения   опорного   напряжения,   а

фазовой модуляции или, как ее иначе называют, абсолютной

фазовой модуляции для того, чтобы подчеркнуть ее отличие от

относительной фазовой модуляции.

Относительная фазовая (фазоразностная) модуляция. При от-

носительной   фазовой   модуляции   (ОФМ)   явление   "обратной

работы"   отсутствует,   но   достигается   это   ценой   некоторого

снижения   помехоустойчивости.   При   ОФМ   сигнал

формируется в соответствии с табл. 12.4.

Отличие табл. 12.4 от табл. 12.3 заключается в том, что

отсчет передаваемого сигнала (





) при ОФМ осуществляется

не относительно фазы несущей, а относительно фазы предыду-

щего   сигнала.   Так,   при   передаче   элемента   0   передаваемый

сигнал   должен   иметь   сдвиг   относительно   предыдущего   на

180° (рис. 12.6). Так как для первого единичного элемента нет

предыдущего,   то   фаза   соответствующего   ему   сигнала  U

ФM

(t)

может быть произвольной. Прием начнем со второго элемента,

для  которого  опорным  явля-

ется первый.

Чаще   всего   в   качестве   фа-

зового   модулятора   при   ОФМ

используется   такое   же   устрой-

ство,   как   и   при   абсолютной

фазовой   модуляции.   Тогда   для

получения на выходе модулятора

сигнала вида, изображен-