Искажения кодированных сообщений помехами

Искажения кодированных сообщений помехами

Цифровые методы передачи информации, использующие помехоустойчивое кодирование и другие способы внесения избыточности для защиты информации от искажений помехами в линиях связи, применяют сигналы с кодово-импульсной модуляцией (КИМ). Такие сигналы находят применение не только в системах передачи данных и командных радиолиниях, но и в системах связи, для которых ранее использовались сигналы.

Поэтому сигналы с КИМ приходится рассматривать как очень важный класс, а качество приема таких сигналов — как важный показатель эффективности защиты информации. В дальнейшем качество защиты информации при использовании для ее передачи цифровых сигналов оценивается вероятностью ошибки приема каждого отдельного элемента (символа). Вопросы синхронизации приемников с передающими устройствами ниже не рассматриваются, хотя эти вопросы весьма существенны для оценок точности и достоверности передачи сообщений в многоканальных системах с временным и кодовым разделением каналов.

Оптимальный алгоритм работы приемника при сделанных предположениях сводится к вычислению корреляционного интеграла принятого колебания x (t) с опорным напряжением и сравнению значения этого интеграла с пороговым уровнем для принятия решения о сигнале по каждому принятому символу.

Разумеется, потенциальные оценки качества приема сигнала дают не больше, чем ориентировочную нижнюю границу вероятности ошибки приема символа, поскольку они определяются для некоторых идеальных моделей сигналов, шумов и способов построения приемника. Реально в приемниках сигналов с кодово-импульсной модуляцией часто применяются некогерентные методы обработки сигналов с КИМ-АМ и КИМ-ЧМ. В приемниках сигналов с КИМ-ФМ всегда приходится применять некоторые разновидности когерентного приема.

Невысокий энергетический потенциал

Невысокий энергетический потенциал

При невысоком энергетическом потенциале в обратном канале последнее условие может и не выполняться. Тогда вместо полной ретрансляции применяют другие способы использования обратного канала.

При этом скорость передачи информации по обратному каналу выбирается меньшей по сравнению со скоростью в прямом канале РСПИ. Один из таких способов используется при организации уже рассмотренной решающей обратной связи, когда по обратному каналу передается 1 бит информации на каждый блок из к бит информации в прямом канале.

За счет уменьшения скорости передачи информации по обратному каналу увеличивается его помехозащищенность. Но использование решающей обратной связи требует применения в прямом канале корректирующих кодов, т.е. передачи кроме k информационных еще и некоторого количества N проверочных символов. Известны способы борьбы с ошибками в обратном канале, приводящими к потере сообщения, основанные на несимметричном кодировании. При этом в обратном канале используются такие коды и правила декодирования, которые обеспечивают вероятность ошибочного приема сигнала переспроса существенно меньшую вероятности ошибки при приеме сигнала подтверждения.

Повторение передачи сообщения при использовании проверочной обратной связи любого типа (информационной, решающей или комбинированной) эквивалентно введению дополнительной избыточной информации. Но количество такой избыточной информации изменяется в зависимости от результатов каждого сеанса приема отдельного сообщения. При благоприятных условиях приема в прямом и обратном каналах искажения сообщений возникают сравнительно редко и, следовательно, среднее число повторных передач оказывается небольшим. Если уровень помех в точке приема сообщений увеличивается, то автоматически увеличивается и количество повторений. Таким образом, при изменении мощности принятого сигнала или мощности помех автоматически регулируется средняя скорость передачи информации по РСПИ.

Так работает механизм адаптации РСПИ с обратной связью к помеховой обстановке. РСПИ с обратной связью применяются для передачи очень важных сообщений. Например, информации при командном радиоуправлении. Очень эффективны адаптивные РСПИ с корректирующей обратной связью при работе в условиях замираний сигнала.

Стойкость цифровой радиолинии

Стойкость цифровой радиолинии

Стойкость цифровой радиолинии с информационной обратной связью к помехам легче всего оценить, предполагая, что для передачи сообщений используется безызбыточный код.

Такое предположение совершенно естественно, поскольку достоверность передачи сообщений в радиосистеме с информационной обратной связью определяется не корректирующей способностью кода, а числом повторений. Можно также предположить, что ошибки в прямом и в обратном каналах статистически независимы. Это действительно так: поскольку сообщения в прямом и в обратном каналах не должны влиять друг на друга, постольку независимыми друг от друга будут и помехи в этих каналах.

Статистически независимыми предполагаются и искажения отдельных символов передаваемых сообщений (ошибки при передаче не группируются в пакеты). Если даже помехи таковы, что могут воздействовать на группы соседних символов и вызывать пакеты ошибок, то для борьбы с ними приняты специальные меры. Например, символы передаваемого сообщения могут быть перемешаны по известному на приемной стороне закону. При восстановлении на приеме естественного порядка следования символов пакеты ошибок разравниваются по всей длине сообщения.

При безызбыточном кодировании каждое сообщение содержит к информационных символов и искажение любого из них приводит к ошибке и, как следствие, повторной передаче всего блока из к символов. При этом не важно, где конкретно произошла ошибка: в прямом или обратном канале. Необнаруживаемая ошибка соответствует такой комбинации искажений отдельных символов Сообщения в прямом и обратном каналах РСПИ, при которых искажения взаимно компенсируются. Пример подобных ошибок — «зеркальные» ошибки, когда при передаче по обратному каналу искажаются те и только те символы, которые были искажены в прямом канале.

Решающая обратная связь (способ III)

Решающая обратная связь (способ III)

Третий способ использует одновременно принципы как информационной, так и решающей обратной связи. Это комбинированная корректирующая обратная связь в системах передачи информации.

Например, при решении об ошибки передачи сообщения по обратному каналу посылается квитанция-подтверждение, как при решающей обратной связи. Если приемник выносит решение о правильном приеме, по обратному каналу ретранслируется все принятое сообщение. При этом появляется возможность для устранения трансформации на приеме одной разрешенной кодовой комбинации в другую разрешенную, но, тем не менее, отличающуюся от переданной.

При любом способе осуществления проверочной обратной связи повторная передача сообщения может происходить неограниченное число раз до тех пор, пока не будет принято решение о достоверности принятого сообщения. Но практически максимально возможное число повторений r max всегда ограничивается некоторой величиной, определяемой максимально допустимой задержкой при передаче, т. е. минимально допустимой скоростью передачи информации.

Процесс передачи сообщения можно представить как последовательность отдельных циклов. Каждый цикл включает в себя передачу блока информации по прямому каналу и передачу соответствующего сообщения по каналу обратной связи.

Решающая обратная связь (способ II)

Решающая обратная связь (способ II)

Второй способ использования обратного канала — организация решающей обратной связи.

В радиосистемах с решающей обратной связью проверка правильности приема сообщения и принятие решения о необходимости повторной передачи производятся на приемной стороне аппаратурой получателя информации.

Анализ принятой кодовой комбинации выполняется декодирующим устройством приемника.


style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-6007240224880862"
data-ad-slot="8925203109">

Естественно, что для реализации этой возможности применяется корректирующий код. В случае обнаружения ошибки принятое сообщение считается искаженным и по обратному каналу передается запрос на повторную передачу.

Если декодер не обнаруживает ошибок в принятой кодовой комбинации, по обратному каналу передается подтверждение правильности приема (квитанция). Получив квитанцию, удостоверяющую правильность приема, источник сообщений передает следующий блок информации. В противном случае он повторяет передачу предыдущего искаженного блока.

Таким образом, решение о правильности принятого сообщения выносится в точке приема (отсюда название «решающая обратная связь»).

Иное название систем с решающей обратной связью — системы с переспросом. Очевидно, что при использовании решающей обратной связи по обратному каналу передается всего одна двоичная единица информации на каждый информационный блок в прямом канале.

Ретрансляция по обратному каналу (способ I)

Ретрансляция по обратному каналу (способ I)

При первом способе сообщение, принятое и запомненное получателем, ретранслируется источнику информации по обратному каналу. Переданное и ретранслированное сообщения сравниваются.

Если ошибки при передаче не случилось и переданное приемником сообщение совпадает с принятым по обратному каналу, передатчик формирует сигнал подтверждения правильности полученных данных.

В случае несоответствия сообщения, принятого по каналу обратной связи, тому, которое ранее было передано по прямому каналу, передатчик фиксирует ошибку и формирует специальный сигнал стирания данных в памяти приемного устройства. После стирания передача сообщения повторяется вновь. И так до тех пор, пока не будет зафиксирован факт неискаженной передачи.

Поскольку вся передаваемая информация ретранслируется по обратному каналу, подобная обратная связь называется информационной. Функциональная схема РСПИ с информационной обратной связью приведена на многих схемах в интернете. Очевидно, что чем больше интенсивность помех в прямом и Обратном каналах  и соответственно вероятность ошибки при передаче, тем больше следует ожидать повторных передач и тем больше информационная избыточность.

Страница 1 из 212
Яндекс.Метрика