Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Кодирование взаимодействия обеспечивает переход от алфавита одного абонента Л — алфавита Хл — к алфавиту Хв, принятому У
324
взаимодействующего с ним абонента В. При этом происходит как бы трансляция (перевод) сообщения с одного языка на другой.
Помехоустойчивое кодирование призвано обеспечить сообщениям защиту от их искажений под воздействием помех в каналах передачи данных, отказов аппаратуры и ошибочных действий операторов, а также обеспечить возможность обнаружения и исправления ошибок.
Смысловое кодирование осуществляется шифраторами информации источников информации (например, органами управления операторов) и измерительных устройств (кодирование результатов измерений).
Кодирование взаимодействия реализуется преобразователями кодов для обеспечения сопряжения технических устройств и общения человека с машиной.
Помехоустойчивое кодирование выполняется кодирующими устройствами систем передачи данных и вычислительных систем для обеспечения контроля данных и коррекции возникающих ошибок. Различие кодов и их характеристик объективно предполагает необходимость оптимального кодирования — выбора кода с наилучшими характеристиками. Решение этой задачи должно способствовать повышению достоверности передаваемых сообщений, сокращению объема передаваемых данных, обеспечению заданной скорости передачи или преобразования, упрощению аппаратуры.
В связи с этим важной характеристикой кодов и соответствующих им кодовых комбинаций является избыточность.
Под избыточными понимаются такие коды, которые содержат меньшее число используемых (разрешенных) кодовых комбинаций, чем это возможно при данных п и а , и такие кодовые комбинации, которые содержат большее число разрядов (л), чем это необходимо (пппп) Для передачи данного сообщения.
Наличие избыточности кодов позволяет увеличить достоверность передачи данных путем обнаружения и исправления искажений кодовых комбинаций в каналах связи. Коды, обладающие такими возможностями, называются помехоустойчивыми.
Для обеспечения защиты от искажений в кодовое слово помимо т символов слова, используемых для кодирования содержательной, информационной части сообщения, вводится г проверочных символов, необходимых для обнаружения и исправления искажений: т+ г= п .
Коды, в которых положение проверочных символов фиксировано или известно, называются разделимыми, в противном случае они называются неразделимыми.
Степень защищенности сообщения при использовании помехозащитного кода определяется мерой близости кодовых слов — расстоянием Между ПарОЙ СЛОВ С; И С; - й ( С/ , С; ) .
325
Расстояние по Хэммингу между кодовыми словами бинарного кода равно числу не совпадающих по своему значению разрядов пары слов Q > Cj .
Минимальное расстояние min d (С,-, Cj) между любыми парами слов кода (множества кодовых слов) называется кодовым расстоянием d.
Связь между кодовым расстоянием и способностью обнаруживать и исправлять ошибки в кодовых комбинациях определяется следующей зависимостью: d> t + S + 1 при t > S, где d — кодовое расстояние; f — число (кратность) ошибок, которые обнаруживаются, а S — число ошибок, которые исправляются в кодовой комбинации.
В неизбыточном коде d - 1. Он не позволяет обнаруживать и исправлять ошибки. Если число искаженных символов меньше dt то полученная кодовая комбинация будет относиться к числу запрещенных комбинаций данного кода и ошибка будет обнаружена. В противном случае ошибка может быть не обнаружена.
Для оценки вероятностных характеристик кода наиболее часто используется математическая модель ошибки, в которой в каждом разряде слова ошибка может появиться с вероятностью р, независимо от состояния других разрядов. Математическое выражение для этой модели имеет вид
Здесь Рпд — вероятность того, что при передаче по каналу связи в кодовой комбинации бинарного кода длиной п возникнет ошибка кратностью q.
Для обнаружения ошибок в системах передачи данных наиболее часто используется код с проверкой на четность.
Кодовые комбинации этого кода имеют один контрольный разряд, значения которого определяются результатами проверки числа единичных информационных разрядов. Если число единиц четное, то контрольный разряд хт+1 = 0, в противном случае хт+ у = 1. Значение хт+\ может быть определено сложением по модулю 2 значений всех информационных разрядов:
х m+ 1 = *1 © х2 ф • • • ф хт •
При декодировании осуществляется аналогичная проверка, и если число единичных значений разрядов кодовой комбинации будет четным, то считают, что ошибки не произошло. В противном случае комбинация считается переданной неверно. Такой код позволяет обнаружить все ошибки нечетной кратности.
Обнаружение ошибок может быть также осуществлено Ат-кратнЫ* (чаще к - 2) повторением безызбыточного сообщения в целом или
326
каждого его символа с последующим сравнением повторов. Несовпадение свидетельствует о наличии ошибки. Подобные коды получили наименование кодов с повторением.
Число повторов к для исправления ошибок должно быть не меньше трех. Обработка полученных повторов кодовой комбинации в этом случае осуществляется по принципу голосования (по большинству) с порогом большим, чем к/2.
