Телекоммуникация тизимларида ишончлиликни ошириш чоралари ва усуллари. Шовқинли дискрет каналларда кодлаш

Телекоммуникация тизимларида ишончлиликни ошириш чоралари ва усуллари. Шовқинли дискрет каналларда кодлаш. Шеннон теоремаси. Хатолар моделлари Режа: • Телекоммуникация тизимларида ишончлиликни ошириш чоралари ва усуллари. • Шовқинлар ва уларнинг турлари. • Дискрет каналларда маълумотларни шовқинбардош кодлар билан кодлаш асослари. • Шеннон теоремаси • Хатолар моделлари Хисоблаш тармоқларини такомиллаштириш қуйидаги ўзаро боғлиқлик асосида амалга оширилади:  биринчи томондан локал тармоқларининг ўзини ишлаш тезлигини ошириш бўлса;  иккинчи томондан – хар хил турдаги локал тармоқларни шахар, махаллий ва глобал тармоқларга бирлаштиришдир. Бу эса хар - хил турдаги ахборотларни алмашиш имконини беради. Янги ахборот технологиялар мультимедиа технологияларининг яратилиши телекоммуникация тизимларига интеграциялашувнинг 3 – босқичини бошлаб берди. 1 – босқич, рақамли техника асосида коммутация ва узатиш тизимларининг интеграциялашуви билан боғлиқ. Бу эса интеграл рақамли тармоқлар (ISDN) ни яратиш билан якунланади. 2 – босқич, интеграция хизматларини амалга оширувчи рақамли тармоқларни яратишдан иборат: бунда абонент битта тармоқдан хар - хил турдаги ахборотла Телекоммуникация тизимларида ишончлиликни пасайиш сабаблари Телекоммуникация тизимларида ишончлиликни пасайиш сабабларини қуйидагича изоҳлаш мумкин: - дискрет каналнинг АЧХ, ФЧХ ва бошқа параметрларига қўйилган талаб бажарилмаганлиги; - дискрет каналда қисқа вақтли ва импульсли шовқинлар мавжудлиги; - узатиш даражаси мослашмаганлиги; - частоталарнинг сурилиши ва б. Телекоммуникация тизимларида ишончлиликни ошириш усуллари Ишончлиликни ошириш усулларини шартли равишда 3 гурухга бўлиш мумкин: I гурух – эксплуатация ва профилактика алоқа каналларининг сифат кўрсаткичларини оширишга йўналтирилган. Бу усул фойда бермаса хеч бўлмаганда, дискрет хабарларни узатишда хосил бўладиган хатолар сонини камайтириш, шовқин ва сўнишларни камайтириш мумкин. II гурух – дискрет хабарларни узатишда бирлик элементлар шовқинбардошлилигини оширишга йўналтирилган чоралар : - амплитуда ўзгариши сигнал / шовқин ўсиши натижасида унинг нисбатини ҳам ўсиши; - фойдали сигнал спектр частотаси ёки узунлиги; - сигналларни қабул қилишда ривожланган ва шовқинбардош модуляция усулларини ишлатиш. Шуни эсдан чиқармаслик керакки, хабарларни узатишда ишончлиликни ошириш усулларини хаммаси ш Коэффициент хатолигини ўлчаш усуллари Асосий шовқинлар Асосий шовқинлар ва уларнинг характеристикалари БузилишШоқинлар Модулятор Узлуксиз канал Демодулятор Қайд этиш қурилмаси Хатолар Узлуксиз вақтдаги дискрет канал (УВДК) Дискрет канал17 2A 2B 04 2C 2D 18 Сигналга таъсир этиш характери бўйича шовқинлар классификацияси. Изланиш шуни кўрсатдики, импульсли шовқинларнинг харакати туфайли хатоликлар сони -10-20% ни ташкил этади. Тўхталиш (перерыв) хисобига хатоликлар сони – 80-90% ни ташкил этади Шоқинлар Аддитив Мультипликатив Флуктуацион Гармоник Импулсли Кантактларни бузилиши Сўниш Техник ходимларнинг хатоси Частоталарнинг сурилиши Қолдиқ ютилишнинг ўзгариши Фазавий сакраш 17 28 2A 01 Алоқа каналини статик характеристикалари Бирламчи статик характеристика Флуктуацион Импулсли шовқинлар Умумий сўнишлар Узилиш Селектив сўнишлар Қолдиқ ташувчи частотанинг ностабиллиги Қолдиқ сўнишнинг ностабиллиги Фазалар сакраши ФЧХ АЧХ АХ Сигнал/ шовқин нисбати Иккиламчи статик характеристика Четки бузилишлар Парчаланишлар Хатолар29 34 36 39 19 Шовқинли дискрет алоқа канали учун Шеннон теоремаси Шовқинли дискрет канал учун Шеннон томонидан қуйидаги теорема исботланган. Агар манба томонидан ишлаб чиқарилган ахборот оқими, каналнинг ўтказиш қобилиятига етарлича яқин бўлса, бунда манба ишлаб чиқарган барча хабарларни узатишни таъминлай оладиган кодлаш усулини доим топиш мумкин ва юборилган ҳар қандай хабарнинг хатолик билан аниқлаш эҳтимоллиги шунча кам бўлади. Манба ахборот оқими ва каналнинг ўтказиш қобилиятининг математик яқинлиги қуйидаги тенглик кўринишида ёзилади: Бу ерда - ахборот узатиш тезлиги; С – каналнинг ўтказиш қобилияти; s - хоҳлаганча кичкина (чексиз) миқдор. Топилмаган хатолик эҳтимоллигининг қай даражада кичиклиги қуйидаги кўринишда ёзилади: бу ерда - юборилган хабарни нотўғри аниқлаш эҳтимоллиги, η – қанча бўлса х Теореманинг тескари талқини шундан иборатки, агар манбанинг ахборот оқими каналнинг ўтказиш қобилиятидан ошса, унда ҳар қандай хабарни кичик хатолик эҳтимоллиги билан узатишни таъминловчи кодлаш усули мавжуд эмас. Бу теорема манба томонидан яратилган хабар тезлиги, каналнинг ўтказиш қобилияти орасидаги боғлиқликни шовқин ва қабулда хабарни аниқлай олиш ишончлилиги мавжудлигида белгилаб беради. Шеннон теоремаси ахборот узатиш тезлигини каналнинг ўтказиш қобилиятига яқинлаштириш учун оптимал кодлар топишнинг амалий йўлларини белгиламайди. Шовқинли ва шовқинсиз каналлар учун узатиш тезлигини максимал қийматга яқинлаштиришнинг умумий усули узун хабарларни кодлаш ҳисоблашигина белгиланган. Шеннонгача каналда белгиланган шовқинларни энг кичик хатолик эҳтимоллигини фақатгина узатиш тезлиги нольг Шовқинли каналларни кодлаш ҳақида Шеннон теоремаси 1. Манбада ҳар қандай хабарни ишлаб чиқариш каналнинг ўтказиш қобилиятидан кам бўлганда қайсики манба яратаётган хабарни кичик хатолик эҳтимоллиги билан бутун ахборотни узатишни таъминлашга йўл қўядиган кодлаш усули мавжуд. 2. Агар хабар манбаси қуввати каналнинг ўтказиш қобилиятидан юқори бўлганида ахборотни кичик хатолик эҳтимоллиги билан узатишга йўл қўювчи кодлаш усули мавжуд эмас. Замонавий телекоммуникация тармоқлари ва тизимларига қўйилаётган талаблардан бири хизмат кўрсатиш сифатини (узатишдан қабул қилишгача) талаб даражасига кўтаришдир. Замонавий телекоммуникация тизимларида ишончлилик 10 -6 ÷10 -9 .гача таъминланиши талаб этилади. Хақиқий алоқа каналида ўртача хатолик коэффициенти 10 -3 - 10 -4 . ташкил этади Умуман юқори ишончлиликни таъминлашда шовқин мавжуд бўлганлиги туфайли паст сифатга эга бўлган канални қабул қилишдаги ишончлиликка юқори талаб қўйган томонга мослаштиришга ёрдам берувчи махсус ўлчовларни қабул қилиш зарур. Бу алоқада маълумот узатиш назарияси ва амалиётини муҳим вазифаси хақиқий алоқа каналини маълум жойларидаги турли хил шовқин турларига қарши муаммосини англатади. Бу муаммоларни ечиш кенг доираларда кўриб чиқиладиган кўп сонли тадқиқотларни, шовқинларни ўрганишга бўлган алоқадорликларни, уларни пайдо бўлиш сабабларини, маълумот узатиш тизими параметрларига таъсирини ва улар билан курашиш имкониятларини ўз ичига қамраб олади. Телекоммуникация тизимларига қўйиладиган талаблар Қуйидагиларга асосан алоқа тармоқлари ва тизимларига нисбатан бўлган талаб доимий равишда ортиб боради:  фойдаланувчилар сонининг ортиши;  фойдаланувчиларни қизиқтирган хизмат турларининг сонини ортиши;  хизмат кўрсатиш сифатига бўлган талабнинг ортиши (қабул қилинадиган ахборотларнинг ишончлилигини, етказилиш вақти ва махфийлигига бўлган талаб асосий хисобланади). Хозирги кунда амалиётда конференцалоқа, электрон почта, ахборотларни қидириш ва хоказо шунга ўхшаш каби хизматлар кенг қўлланилмокда. Кенг йўлакли рақамли канални амалга оширишни талаб этувчи янги турдаги хизматларга бўлган талаблар хосил бўлмокда. Булар:  энг аввало оқ – қора ва рангли видеотелефон;  видеоконференцалоқа;  рангли факсимил алоқа;  видеопочта;  видеоли ахбо Пуртов модели бўйича канал классификацияси Пуртов модели Реал алоқа каналлари стационар бўлмаганлиги туфайли, амалиётда баъзи бир вазиятларда уларда квазистационар қисмларни ажратиш мумкин, ва ушбу каналлар учун, ҳолатларга ўтишнинг марков занжири билан Пуртов модели ёрдамида таърифланадиган квазистационар математик моделидан фойдаланиш мумкин. Пуртов модели Р хато ва α хато граф ўтишлар Р 11 Р 31Р 21Р 12 Р 22 Р 32Р 23 Р 33Р 13 Х 1 Х 2 Х 3 а) б) Рα 11 Рα 21Рα 12 Рα 22 Рα 32Рα 23 Рα 33Рα 13 Х 1 Х 2 Х 3 Рα 31           ха то ха то ха то ха то ха то ха то ха то ха то ха то Р Р Р Р Р Р Р Р Р P хато 33 32 31 23 22 21 13 12 11 . 3 3 3 2 3 1 2 3 2 2 2 1 1 3 1 2 11            ха то ха то оха то ха то ха то ха то ха то ха то ха то ха то Р Р Р Р Р Р Р Р Р P           МУТда хатони аникловчи рақамли тизим қабул қилгичининг модели С 0 - қабул қилгич хатоликларсиз ишлайди; С 1 - қабул аниқланмаган хатосиз функциялайди; С 2 - қабул қилгич аникланган хатони тўғирлайди; С 3 -рад жавоблари учун қабул қилгич ишга лаёкатли эмас