Кодирование сообщений в цифровых системах передачи

Цифровые системы передачи обладают рядом несомненных преимуществ перед аналоговыми системами. В частности, цифровые системы обеспечивают возможность кодирования сообщений с целью уменьшения их избыточности, повышения помехоусойчивости передачи и устранения возможности несанкционированного доступа к передаваемой информации.

Обобщенная структурная схема тракта передачи сигналов электросвязи с кодированием сообщений приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 − Обобщенная структурная схема тракта передачи сигналов электросвязи с кодированием сообщений

1. источник дискретных сообщений; 2. эффективный кодер; 3. криптографический кодер; 4. помехоустойчивый кодер; 5. линейный кодер; 6. линия передачи; 7. источники помех; 8. линейный декодер; 9. помехоустойчивый декодер; 10. криптографический декодер; 11. эффективный декодер; 12. получатель сообщений.

Как видно на рисунке 1, на стороне передатчика поэтапно осуществляются различные виды кодирования передаваемых сообщений, а на стороне приемника соответствующее декодирование. При этом сообщения должны быть дискретными. Если исходный сигнал непрерывный, он должен быть преобразован в дискретный.

На стороне передатчика сообщения из источника дискретных сообщений 1 поступают в эффективный кодер 2, обеспечивающий сжатие объема передаваемой информации (компрессию) с целью сокращения ее избыточности. Причем сжатие может осуществляться как с потерями информации, так и без потерь. С выхода эффективного кодера 2 информация в виде кодовых комбинаций, соответствующих определенным сообщениям (цифровой сигнал), поступает на криптографический кодер 3 (от греческого «kryptos» - тайный, скрытый и «grapho» - пишу). В криптографическом кодере информация шифруется (засекречивается) с целью предотвращения несанкционированного доступа к передаваемым сообщениям как для извлечения из них сведений, так и для введения в них ложной информации. В помехоустойчивом кодере 4 кодовые комбинации символов, полученных из кодера 3, вновь кодируются. Причем в них вводится определенным образом избыточность и число разрядов в каждой из кодовых комбинаций при этом увеличивается. Эта сознательно водимая избыточность позволяет на приемной стороне обнаруживать и исправлять ошибки передачи цифрового сигнала. В линейном кодере 5 цифровой сигнал приводится к виду, пригодному для его представления в линии передачи 6. При этом учитывается среда распространения сигнала. Например, в случае радиолинии линейный кодер 5, кроме прочего, должен содержать модулятор.

В линии передачи 6 сигналы электросвязи подвергаются воздействию помех от различных источников 7, в результате чего в передаваемый сигнал вносятся ошибки.

На стороне приемника, поступивший из линии передачи 6 сигнал в линейном декодере 8 приводится к виду, удобному для декодирования. Вначале помехоустойчивый декодер 9 по определенному алгоритму анализирует принятые комбинации символов и, благодаря имеющейся в них избыточности (введена в помехоустойчивом кодере 4), обнаруживает и исправляет ошибки передачи. С выхода декодера 9 исправленные кодовые комбинации (без избыточности) поступают в криптографический декодер 10, обеспечивающий раскрытие зашифрованной информации, то есть ее дешифрацию. Далее в эффективном декодере 11 осуществляется разжатие (декомпрессия) информации и восстановление ее первоначального содержания с потерями или без потерь (в зависимости от алгоритма сжатия). К получателю сообщений 12 информация поступает в удобном для его восприятия виде.

В общем случае в цифровых системах передачи криптографический и помехоустойчивый кодеры можно поменять местами, но тогда необходимо поменять местами и соответствующие им декодеры. Эффективный кодер всегда подключают к источнику дискретных сообщений, поэтому этот кодер еще называют «кодером источника». В зависимости от вида передаваемых сообщений кодеры и соответствующие им декодеры могут отсутствовать. Например, в случае телевизионного вещания нет необходимости в криптографическом кодировании. Ниже будут рассмотрены основы эффективного и помехоустойчивого кодирования сообщений.

Дата добавления: 2015-08-13