СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМЕ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
METHOD OF TRANSMITTING INFORMATION IN FEEDBACK SYSTEM

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.
i
1
ош
ош
i
1
i
k
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 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, для чего подсчитывают частоту пакетов λ, принятых без ошибки, вычисляют среднюю вероятность ошибки P и по полученным значениям λ, P и L вычисляют показатель группирования ошибок α, затем корректируют длину пакета данных L до значения L, 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.
i
1
ош
ош
i
1
i
k
f
f
f
k
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 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 α, для чего подсчитывают частоту пакетов X, принятых без ошибки, вычисляют среднюю вероятность ошибки Р и по полученным значениям λ, P и L вычисляют показатель группирования ошибок α, затем корректируют длину пакета данных L до значения L, 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 вычисляют для N частотных подканалов. По вычисленному значению α 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 относительно его предыдущего значения более чем на 10%. Значения длины L 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)
i1
i2
1
2
l
f
Из формулы, при наличии статистики приема безошибочных кодовых слов для двух различных длин блоков символов L, и L и двух различных размеров канального блока по частоте n и n, запишем систему из двух нелинейных уравнений, позволяющую определить параметры канала связи α и α
1
f
α и α - показатели группирования ошибок, вычисляют по формулам
1
2
i1
i2
1
2
где λ и λ - соответственно частоты безошибочного приема блоков различной длины - L и L и имеющих соответственно размеры канального блока по частоте n и n.
l
f
Параметры α и α 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
i
где L=(L*n) - общее количество символов в канальном блоке;
S - количество служебных символов в канальном блоке;
(L-S) - количество информационных символов в канальном блоке.
k
k
Далее выбирают такие значения n и L, которые обеспечат максимум функции С. Эти значения определяют оптимальный вариант размера канального блока, то есть n - количество частотных подканалов, занимаемых канальным блоком, L - длина канального блока.
k
Найденные параметры n и L 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
α<sub>l</sub>
α<sub>f</sub>
p<sub>ош</sub>
n
L<sub>k</sub>
L
С
0.1
0.1
5·10<sup>-2</sup>
7
7
49
0.996
0.2
0.2
5·10<sup>-2</sup>
8
10
80
0.999
0.3
0.3
5·10<sup>-2</sup>
4
37
148
0.992
0.4
0.4
5·10<sup>-2</sup>
8
43
344
0.998
0.5
0.5
5·10<sup>-2</sup>
22
50
1100
0.995
0.6
0.6
5·10<sup>-2</sup>
60
60
3600
0.794
0.7
0.7
5·10<sup>-2</sup>
56
54
3024
0.332
0.8
0.8
5·10<sup>-2</sup>
53
50
2650
0.145
0.9
0.9
5·10<sup>-2</sup>
42
49
2058
0.064
0.1
0.9
5·10<sup>-2</sup>
21
35
735
0.998
0.2
0.8
5·10<sup>-2</sup>
13
42
546
0.997
0.3
0.7
5·10<sup>-2</sup>
14
47
658
0.98
0.4
0.6
5·10<sup>-2</sup>
18
50
900
0.997
0.6
0.4
5·10<sup>-2</sup>
23
58
1334
0.999
0.7
0.3
5·10<sup>-2</sup>
36
26
936
0.98
0.8
0.2
5·10<sup>-2</sup>
36
24
864
0.996
0.9
0.1
5·10<sup>-2</sup>
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.