Згортаючі коди. Автоматичний запит повторної передачі.

Згортаючі коди.

Блочні коди є кодами з корекцією помилок, які широко використовуються при безпроводовій системі передачі даних.

Інша категорія – це згортаючі коди. Блочний код (n, k) обробляє дані блоками по k-біт, генеруючі на виході блок з n-біт (n>k) для кожного k бітового блоку на виході.

Якщо прийом і передача даних проходить відносно неперервним потоком, то блочний код (особливо з великим значенням n) може бути не так зручним, як код, що генерує надлишкові біти неперервно.

В ??? випадку виявлення і виправлення помилок виконується неперервно і саме в тому полягає перевага згортаючих кодів.

Згортаючий код задається трьома параметрами: „n, k, K”. Код (n,k,K) обробляє вхідні хані порціями по k-біт і не генерує вихідну послідовність, яка складається з n-біт для кожних К-біт входу.

До цього моменту припинити роботи згортаючих і блочних кодів не відрізняються. Для з згортаючи кодів різниця n і k є дуже малою.

Різниця між двома типами кодів полягає в тому, що згортаючі коди використовують пам’ять, яка характеризується довжиною кодового обмеження.

Вхідна n-бітова послідовність є функцією останніх (K x k) вхідних бітів.

Принцип роботи згортаючих кодів зручно розглядати на конкретному прикладі, див. рис. 1. Тут наведені два альтернативних представництв коду. Рис 1 а – регістр зсуву, який найбільш зручний для опису і реалізації процесу кодування. Рис 1 б – еквівалентне представлення, зручне для вивчення процесу декодування.

Ступінь кодування. як і для блочного коду дорівнює k/n. Найбільш широко використані кодери ??? k=1; відповідно довжина регістра такого кодера = Л. В даному випадку рис. 1 а викор. код (2,1,3).

Тут кодер перетворює вхідний біт в два вихідних біти - , використовуючи три останні одержані біти.

Перший згенерований біт поступає з верхнього логічного контуру

,

другий – з нижнього – ().

- Згортаючий код можна представити як кінцевий автомат. автомат має різних станів, перехід між якими визначається останніми k вхідними бітами і дає n вихідних бітів.

Для прикладу, прив. на рис. 1 б, існує 4 стани, по одному для кожної можливої комбінації останніх двох бітів. Наступний вхідний біт ініціює перехід і дає два вільних біти.

Наприклад, якщо останні два біти – 10 (), а наступний біт дорівнює 1 ()то теперішнім станом буде b (10), а слідуючим станом – d (11), Вихід має такий вид:

=0+1+1=0;

.

Декодування.

Щоб описати процес декодування, можна розширити діаграму станів, показавши в кодері хронологічну послідовність бітів. Якщо діаграма станів розміщена вертикально, як показано на рис. 1б, то розширена діаграма, наз. решітчастою, і будується шляхом відтворення станів і представлення переходів між станами в горизонтальному напрямку зліва направо.

Для згортаючих кодів розроблена велика кількість алгоритмів виправлення помилок. Важливим з них є корд Вітербі (Viterbi code).

По суті, метод Вітербі – це порівняння одержаної послідовності зі всіма можливими переданими послідовностями.

Алгоритм вибирає маршрут через решітчасту діаграму, кодована версія якого відрізняється від одержаної найменшим числом елементів.

Як тільки вибраний правильний маршрут, декодер можна відновити вхідні біти з вихідних бітів коду.

Турбокодування.

Зі збільшенням швидкості передачі даних в в безпровідникових системах виправлення помилок стає все більш важливою задачею при проектуванні систем.

Останнім часом в безпроводових системах третього покоління отримав широкого використання новий клас кодів, відомий як турбокодування.

Використання турбокодів дозволяє досягти великої імовірності виправлення помилок, і ці коди можна ефективно використовувати для швидкісної передачі даних.

На даний момент спроектовано досить багато кодерів і декодерів, які використовують турбокоди, засновані переважно на згортаючому набуванні.

На рис. 2. зображено турбокодер. В наведеній схемі кодер дублюється двічі. Перший кодер одержує потік вхідних бітів, для кожного з котрих генерує один контрольний біт С1.

Вхід другого кодера – почерговий початковий вхідний потік, який дає послідовність контрольних бітів С2.

При турбокодуванні використовується різновид згортаючого коду, відомий, як рекурсивний систематичний код (recursive systematic convolutional-RSC).

Автоматичний запит повторної передачі.

Автоматичний запит повторної передачі (automatic repeat request - ARQ) – механізм, який використовується в протоколах управління каналами передачі даних і транспортними протоколами, який базується на використанні певного коду виявлення помилок, наприклад, циклічної перевірки парності з надлишком, який ми вивчили раніше.

Механізм захисту від помилок ARQ тісно пов’язаний з механізмом управління потоками даних який також входить в загадані протоколи.

Управління потоком даних.

Управління потоком даних – це метод, гарантуючий , що передаючий об’єкт не перевантажить своїми даними приймаючий об’єкт. Як правило, одержуючий об’єкт відводить для даних буфер деякого максимального об’єму.

Після прийняття даних ??? певним чином опрацювати одержану інформацію, перд тим, як передати його на більш високий рівень.

Відсутність управління потоком даних може викликати перевантаження буфера приймача.

4.2. Захист від помилок.