Способ передачи информации в системе с обратной связью

Способ передачи информации в системе с обратной связью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электросвязи, а именно к способам передачи дискретной информации. Способ может быть использован для передачи информации от цифровых источников по каналам радиосвязи декаметрового диапазона, а также по другим каналам с нестационарными параметрами, образованных при помощи многоканальных систем.

Известен способ передачи сообщений в системе с обратной связью (патент US 5,490,168, МПК Н04L 1/18, 1/16, 1/00, Н04J 3/24, Н04В 017/00, G06F 011/00, опубл. 06.02.1996), заключающийся в том, что переданный передающей частью пакет данных исходной длины принимается приемной частью системы. После получения в приемной части подсчитывается количество слов, принятых с ошибками, и, если это количество превышает допустимый уровень, принимается решение и отправляется команда на передающую часть на изменение длины пакета данных до второго значения. После этого передача и прием информации ведется на этих параметрах. Если подсчитанное в приемной части количество слов, принятых с ошибками, находится в пределах допустимого уровня, приемной частью принимается решение и отправляется команда на передающую часть на изменение длины пакета данных до исходного состояния.

Недостатком данного способа является относительно низкая скорость передачи информации в канале связи из-за использования только двух значений длин информационного пакета.

Также известен способ передачи сообщений в системе с обратной связью (заявка №1120932 ЕПВ, МПК 7 Н04L 1/00, H04L 1/20, опубл. 01.08.2001), заключающийся в том, что на передающей стороне системы связи информационный пакет кодируют помехоустойчивым кодом, затем к помехоустойчивому коду добавляют служебную информацию и полученную информационную последовательность передают в канал связи. На приемной стороне системы связи из полученной информационной последовательности выделяют помехоустойчивый код и декодируют его. По результатам декодирования помехоустойчивого кода оценивают количество ошибок в информационном пакете и среднюю вероятность ошибки на бит в канале связи, характеризующую качество канала связи. В зависимости от средней вероятности ошибки на бит в канале связи определяют оптимальную длину информационного пакета, которая обеспечивает максимальную скорость передачи полезной информации в канале связи и новое значение длины информационного пакета по каналу обратной связи доводят до передающей стороны системы связи.

Недостатком данного способа является относительно низкая скорость передачи информации в канале связи из-за невысокой точности определения параметров канала связи и погрешности в выборе значения длины информационного пакета.

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности к предлагаемому способу, является способ передачи сообщений (патент RU 2259636, МПК Н04L 1/100, 1/12, 1/20, опубл. 10.03.2004), способ-прототип заключается в том, что на передающей стороне системы связи информационную последовательность кодируют помехоустойчивым кодом, затем в закодированную информационную последовательность включают служебную информацию и полученный пакет данных длиной L_i передают в канал связи, на приемной стороне системы связи из полученного пакета данных выделяют закодированную информационную последовательность, декодируют ее и вычисляют показатель группирования ошибок в канале α₁, для чего подсчитывают частоту пакетов λ, принятых без ошибки, вычисляют среднюю вероятность ошибки P_ош и по полученным значениям λ, P_ош и L_i вычисляют показатель группирования ошибок α₁, затем корректируют длину пакета данных L_i до значения L_k, при котором скорость передачи информации для текущего состояния канала связи максимальна, и передают новое значение длины информационного пакета по каналу обратной связи на передающую сторону. Новое значение длины информационного пакета выбирают с помощью функциональной зависимости, заданной таблично.

Данный способ обеспечивает выбор оптимальной длины информационного пакета в зависимости от качества канала связи, обеспечивающего группирование ошибок в пределах одного пакета, однако недостатком способа-прототипа является относительно низкая скорость передачи информации при работе многоканального модема, работающего по N частотным подканалам, т.к. количество подканалов для передачи пакета всегда равно 1 и не корректируется в зависимости от изменения состояния канала связи.

Целью изобретения является разработка способа передачи информации в системе с обратной связью, включающей N частотных подканалов, обеспечивающего повышение скорости передачи информации в канале связи за счет уменьшения потока повторно передаваемых канальных блоков.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе передачи информации в системе с обратной связью, заключающемся в том, что на передающей стороне системы связи информационную последовательность кодируют помехоустойчивым кодом, в закодированную информационную последовательность включают служебную информацию, полученный пакет данных длиной L_i передают в канал связи, на приемной стороне системы связи из полученного пакета данных выделяют закодированную информационную последовательность и декодируют ее, вычисляют показатель группирования ошибок в канале α₁, для чего подсчитывают частоту пакетов X, принятых без ошибки, вычисляют среднюю вероятность ошибки Р_ош и по полученным значениям λ, P_ош и L_i вычисляют показатель группирования ошибок α₁, затем корректируют длину пакета данных L_i до значения L_k, при котором скорость передачи информации для текущего состояния канала связи максимальна, после чего передают новое значение длины информационного пакета по каналу обратной связи на передающую сторону. Для многоканальной системы, включающей N частотных подканалов, пакет данных передают по N частотным подканалам путем последовательного распределения битов пакета по подканалам с 1-го по N. Показатель группирования ошибок α_f вычисляют для N частотных подканалов. По вычисленному значению α_f корректируют число подканалов n≤N, где n=1,2,…,N, для передачи информационных пакетов. Повторную корректировку числа подканалов n повторяют при изменении показателя группирования ошибок a_f относительно его предыдущего значения более чем на 10%. Значения длины L_k и числа подканалов n для передачи информационных пакетов после изменения состояния канала связи корректируют с помощью предварительно заданной таблично функциональной зависимости.

Благодаря новой совокупности существенных признаков при реализации заявленного способа обеспечивается корректировка, в зависимости от состояния канала связи, как размера канального блока по длине, так и количества частотных подканалов, выделяемых на этот канальный блок, в результате чего достигается группирование ошибок в пределах одного канального блока при использовании многоканального модема, работающего по N частотным подканалам, что обеспечивает достижение сформулированной цели.

Заявленный способ поясняется чертежами:

Фиг.1 - диаграмма, иллюстрирующая способ формирования сигнально-кодовой конструкции при передаче сообщений;

Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая способ формирования сигнально-кодовой конструкции при приеме сообщений.

Предлагаемый способ передачи сообщений в системах связи реализуют следующим образом.

На передающей стороне исходный информационный пакет кодируют помехоустойчивым кодом, например помехоустойчивым циклическим кодом.

Далее к слову помехоустойчивого кода добавляют служебную информацию, например синхронизирующую последовательность. В качестве синхронизирующей последовательности выбирают двоичную последовательность подходящей длины с хорошими синхронизирующими свойствами, например последовательность Баркера или последовательность максимальной длины (код Рида-Маллера 1-го порядка).

Далее символы выходной информационной последовательности поступают в канал связи. В канале связи из-за помех возможно искажение передаваемого сигнала. Это может привести к тому, что передаваемая информационная последовательность будет принята с ошибками.

На приемной стороне системы связи сначала осуществляют цикловую синхронизацию помехоустойчивого кода. Для этого в информационной последовательности символов, поступающей на вход приемной части, обнаруживают синхронизирующую последовательность.

После установления цикловой синхронизации осуществляют выделение в принятой информационной последовательности помехоустойчивого кода. Далее выполняют декодирование помехоустойчивого кода с обнаружением ошибок. В процессе декодирования помехоустойчивого кода возможны либо правильный прием сообщения, либо трансформация (ложный прием) сообщения, либо стирание (отказ от декодирования) сообщения. При декодировании помехоустойчивого кода подсчитывают частоту 2 приема кодовых слов, при декодировании которых не были обнаружены ошибки.

Для канала с группированием ошибок вероятность ошибочного приема блока символов вычисляют по известной формуле (Хилько В.О. Некоторые аспекты применения технологии OFDM в системах мобильной связи. Мобильные системы, вып.7. 2007)

Из формулы, при наличии статистики приема безошибочных кодовых слов для двух различных длин блоков символов L_i1, и L_i2 и двух различных размеров канального блока по частоте n₁ и n₂, запишем систему из двух нелинейных уравнений, позволяющую определить параметры канала связи α_l и α_f

α₁ и α_f - показатели группирования ошибок, вычисляют по формулам

где λ₁ и λ₂ - соответственно частоты безошибочного приема блоков различной длины - L_i1 и L_i2 и имеющих соответственно размеры канального блока по частоте n₁ и n₂.

Параметры α_l и α_f определяют качество канала связи. В зависимости от качества канала связи определяется новое значение размера канального блока, при котором скорость передачи информации для текущего состояния канала связи максимальна.

Скорость передачи информации выражается формулой

где L=(L_i*n) - общее количество символов в канальном блоке;

S - количество служебных символов в канальном блоке;

(L-S) - количество информационных символов в канальном блоке.

Далее выбирают такие значения n и L_k, которые обеспечат максимум функции С. Эти значения определяют оптимальный вариант размера канального блока, то есть n - количество частотных подканалов, занимаемых канальным блоком, L_k - длина канального блока.

Найденные параметры n и L_k доводят до передающей стороны, которая использует их при ведении дальнейшего информационного обмена.

Размеры канального блока для ДКМ каналов с различными параметрами
Параметры ДКМ канала	Параметры канального блока	Значение скорости передачи
αl	αf	pош	n	Lk	L	С
0.1	0.1	5·10-2	7	7	49	0.996
0.2	0.2	5·10-2	8	10	80	0.999
0.3	0.3	5·10-2	4	37	148	0.992
0.4	0.4	5·10-2	8	43	344	0.998
0.5	0.5	5·10-2	22	50	1100	0.995
0.6	0.6	5·10-2	60	60	3600	0.794
0.7	0.7	5·10-2	56	54	3024	0.332
0.8	0.8	5·10-2	53	50	2650	0.145
0.9	0.9	5·10-2	42	49	2058	0.064
0.1	0.9	5·10-2	21	35	735	0.998
0.2	0.8	5·10-2	13	42	546	0.997
0.3	0.7	5·10-2	14	47	658	0.98
0.4	0.6	5·10-2	18	50	900	0.997
0.6	0.4	5·10-2	23	58	1334	0.999
0.7	0.3	5·10-2	36	26	936	0.98
0.8	0.2	5·10-2	36	24	864	0.996
0.9	0.1	5·10-2	38	10	380	0.998

Таким образом, благодаря изменению длины канального блока и количества частотных подканалов, отведенных для передачи канального блока, в зависимости от состояния канала связи обеспечивается группирование ошибок в пределах одного канального блока, в результате снижается количество канальных блоков, передаваемых повторно, чем достигается повышение скорости передачи информации.

1. Способ передачи информации в системе с обратной связью, заключающийся в том, что на передающей стороне системы связи информационную последовательность кодируют помехоустойчивым кодом, затем в закодированную информационную последовательность включают служебную информацию и полученный пакет данных длиной L_i передают в канал связи, на приемной стороне системы связи из полученного пакета данных выделяют закодированную информационную последовательность, декодируют ее и вычисляют показатель группирования ошибок в канале α_l, для чего подсчитывают частоту пакетов λ, принятых без ошибки, вычисляют среднюю вероятность ошибки Р_ош и по полученным значениям λ, Р_ош и L_i вычисляют показатель группирования ошибок α₁, затем корректируют длину пакета данных L_i до значения L_k, при котором скорость передачи информации для текущего состояния канала связи максимальна, и передают новое значение длины информационного пакета по каналу обратной связи на передающую сторону, отличающийся тем, что для многоканальной системы, включающей N частотных подканалов, пакет данных передают по N частотным подканалам путем последовательного распределения битов пакета по подканалам с 1-го по N, причем показатель группирования ошибок α_f вычисляют для N частотных подканалов, дополнительно, по вычисленному значению α_f корректируют число подканалов n≤N, где n=1,2, …, N для передачи информационных пакетов, причем корректировку числа подканалов n повторяют при изменении величины α_f относительно его предыдущего значения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторную корректировку числа подканалов n повторяют при изменении показателя группирования ошибок α_f относительно его предыдущего значения более чем на 10%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения длины L_k и числа подканалов n для передачи информационных пакетов после изменения состояния канала связи корректируют с помощью предварительно заданной таблично функциональной зависимости.