Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети (1053870), страница 15
Текст из файла (страница 15)
е. синхронной передачиданных между узлами сети. При несоблюдении синхронности прибывающихзамеров исходный сигнал восстанавливается неверно, что приводит к искажению голоса, изображения или другой мультимедийной информации, передаваемой по цифровым сетям. Так, искажение синхронизации в 10 мс может привести к эффекту «эха», а сдвиги между замерами в 200 мс приводят к потерераспознаваемости произносимых слов.В то же время потеря одного замера при соблюдении синхронности междуостальными замерами практически не сказьюается на воспроизводимом звукепосле цифро-аналогового преобразования на приемной стороне. Это происходит за счет сглаживающих устройств в цифро-аналоговых преобразователях(ЦАП), основанных на свойстве инерционности любого физического процесса, - амплитуда звуковых колебаний не может мгновенно измениться на большую величину.На качество сигнала на вьпсоде ЦАП влияет не только синхронность поступления на его вход замеров, но и погрешность дискретизации амплитуд этихзамеров.
Воспроизводимый в приемнике сигнал не совпадает в точности с оригинальным сигналом. Дело в том, что из-за конечного числа уровней квантования (256) вершина дискрета может занимать произвольное положение внутриинтервала, который определяется величиной шага кварггования, т.
е. расстоянием между последовательными уровнями квантования. В приемнике же значение восстановленного сигнала располагается в середине интервала квантования. Разность между оригинальным сигналом и восстановленным на приемнойстороне называется шумом квантования.692. Основы телекоммуникацииСуществуют и другие методы дискретной модуляции, позволяющие представить замеры голоса в более компактной форме, например, в виде последовательности 4- или 2-битных чисел.
При этом один голосовой канал требуетменьшей пропускной способности, например 32,16 кбит/с или меньше. С 1985 гприменяется стандарт CCITT кодирования голоса, (ADPCM - AdaptiveDifferential Pulse Code Modulation). Коды ADPCM основаны на нахождении разностей между последовательными замерами голоса, которые затем и передаются по сети. В этом коде для хранения одной разности используют 4 бит иголос передается со скоростью 32 кбит/с. Метод Linear Predictive Coding (LPC)делает замеры исходной функции более редко и базируется на прогнозировании направления изменения амплитуды сигнала.
При помощи этого метода можнопонизить скорость передачи голоса до 9600 бит/с.Представленные в цифровой форме непрерьшные сигналы легко можно передать через компьютерную сеть. Для этого достаточно поместить несколькозамеров в кадр какой-нибудь стандартной сетевой технологии, снабдить кадрправильным адресом назначения и отправить адресату. Адресат должен извлечь из кадра замеры и подать их с частотой квантования (для голоса - счастотой 8000 Гц) на ЦАП.
По мере поступления следующих кадров с замерами голоса операция должна повторяться. Если кадры будут прибывать синхронно, то качество голоса будет высоким. Однако кадры в компьютерных сетях могут задерживаться как в конечных узлах (при ожидании доступа кразделяемой среде), так и в промежуточных коммуникационных устройствах:мостах, коммутаторах и маршрутизаторах. Поэтому качество голоса при передаче в цифровой форме через компьютерные сети обычно бывает невысоким. Для качественной передачи оцифрованных непрерывных сигналов (голоса, изображения) сегодня используют специальные цифровые сети, такие какISDN, ATM, и сети цифрового телевидения. Для передачи внутрикорпоративньпс телефонных разговоров в настоящее время популярны сети Frame relay,задержки передачи кадров которых укладываются в допустимые пределы.2.2. Методы защиты от ошибок и сжатия данныхПринципы помехоустойчивого кодированияПод кодированием информации буцем понимать преобразование формы представления информации с целью обеспечения уцобТаблица 2.1.
Примерства ее передачи по каналам связи или хранения.задания кодаПравило, по которому осуществляется кодировааарние, называется кодирующим отобраэ/сеиием илиаЬкодом. Пусть А =(р, q, г, s} является входным алягЬафавитом кода Г,аВ= {а, Ь} - его выходным алфавитом. Код Г в процессе кодирования перерабатыbbSвает слово над алфавитом^ в слово над алфавитом702.2. Методы защиты от ошибок и смсатия данныхВ, Если код /"описьшается табл. 2.1, то сяово prq в алфавите А преобразуетсяв алфавите В в слово ааЬааЪ.
Слова, сопоставляемые элементам множества Апо правилу /"в алфавите 5, назьшаются кодовыми комбинациями. Если хеАиГх = а^а^...а^, где а. е В для всех /, то говорят что символу х соответствуеткодовая комбинация а^а^...а^ (иногда эту кодовую комбинацию называют кодом символа).Коды, формирующие кодовые комбинации различной длины, называютсянеравномерными, а коды, которым соответствуют кодовые комбинации равной длины - равномерными.Значность кода - длина кодовых комбинаций равномерного кода.Декодирование - это процесс обратный кодированию, т. е. замена кодовойкомбинации символом из входного алфавита. Если процесс кодирования осуществляется по правилу 7", то процесс декодрфования основан на правиле Г~^ отображении, обратном Г. Пусть а - слово в алфавите А, ^ = Га - слово валфавите В.
Код называется обратимым, если для любого слова Р = Га валфавите В существует единственное преобразование /""^ Р = а, т. е. по словуР в алфавите Д являющимся последовательностью кодовых комбинаций, кодирующих слово а, всегда однозначно восстанавливается слово а.
Для того,чтобы код был обратимым, необходимо выполнение двух условий обратимости кода:• разным символам входного алфавита А должны быть сопоставлены различные кодовые комбинации;• никакая кодовая комбинация не должна составлять начальной части какой-либо другой кодовой комбинации.Выполнение второго условия необходимо только для неравномерных кодов,для равномерных кодов оно выполняется автоматически при выполнеьши первого условия.В системах передачи дискретных сообщений (данных) используют два алфавита: один имеет достаточно большой объем, применяется для представления сообщения на языке источника и получателя информации и называетсявнешним алфавитом; второй используют непосредственно для передачи информации по каналу, он содержит небольшое число символов и назьшается внутренним алфавитом.
Чем меньше символов содержит внутренний алфавит,тем легче их различать в условиях помех. Проблемы помехоустойчивого кодирования решаются специальными методами.Рассмотрим представление кодовых комбинаций применительно к равномерным кодам, в частности к блочным, в которых кодовые комбинации кодируются и декодируются независимо друг от друга. Пусть выходной алфавит Вравномерного «-значного кода Г состоит из т символов; число т называетсяоснованием кода. Кодовая комбинация такого кода имеет вид а^, а2,..., а^, гдеа-значение /-го разряда кода, / = 1, 2, ..., п\ а.е В.712. Основы телекоммуникацииУпорядочим (произвольно, но раз и навсегда) символы алфавита В = (С^, С^,..., C^j) и будем под ними понимать различные классы вычетов по модулю /и.Индекс класса при этом поставим в соответствие значению остатка при делении любого представителя класса на число т.Введем на множестве В две алгебраические операции: умножение и сложение, понимая под произведением классов С JO класс С^ (где г - остаток отделения произведения ^'на т) и под суммой классов С^ + С класс С^^ прик -^j < ти класс С^+^^ при к +j > т.Кодовые комбинации над выходным алфавитом В л-значного равномерногокода можно рассматривать как векторы в «-мерном векторном линейном пространстве над полем В, Это пространство в дальнейшем будем называть кодовым пространством, а его элементы - кодовыми векторами.
Для упрощенияоперирования с классами вьшетов по модулю т в дальнейшем будем обозначать их наименьшими представителями О, 1,2,..., т-1.При анализе воздействия ошибок на кодовые векторы в кодовом пространстве вводится метрика. Наибольший практический интерес представляет метрика Хэмминга. Вес вектора v по Хэммингу равен числу ненулевых разрядовэтого вектора, а расстояние Хэмминга между векторами v, и v^ определяетсякак вес разности векторов v и v^. Для бинарных кодов (т = 2) имеемп4v,v,)=S(«,®*)-(2.34)Кодовое пространство я-разрядного кода с основанием т составляет т"векторов. При передаче информации, как правило, используются не все возможные комбинации, а лишь некоторое их подмножество V^ = {v^, ...,v^^), гдеN < т".
Обозначим расстояние между парой векторов набора V^ символомd(v., v), /,7 = 1, 2, ..., Л^, / i^j\ Величина min d(v., v), представляющая собойминимальное расстояние между парой векторов набора F^, назьшается кодовым расстоянием и обозначается символом d,В системах передачи информации в основном используют бинарные коды,т. е. коды с основанием /w = 2:B = {0, 1}.
Учитывая это, главное внимание вдальнейшем будем уделять бинарным кодам.Модели ошибок. В моделях систем передачи информации используетсядискретный канал связи (рис. 2.12). Передаваемый кодовый вектор v^ складывается в дискретном канале поразрядно по модулюv' 2 с вектором ошибки в, и в общем на выходе обра—> зуется уже другой, искаженный кодовый вектор v^'.Например, если v^ = 11111 и е = 01000, то Vj' = v^ Ф ^='г=11111 + 01000 = 10111, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
