Наиболее рациональными являются системы передачи информации, в которых избыточные коды используются только для обнаружения ошибок, не исправляя их. Но в этом случае возникает необходимость применения обратного канала связи, т.е. обратной связи (ОС).
В зависимости от назначения ОС различают системы: с решающей обратной связью (РОС), с информационной обратной связью (ИОС) и с комбинированной обратной связью (КОС).
В системах с РОС приемник, приняв кодовую комбинацию и проанализировав ее на наличие ошибок, принимает окончательное решение о выдаче комбинации потребителю информации или, если комбинация ошибочная, о ее стирании и посылке по обратному каналу сигнала «Запрос» о повторной передаче этой кодовой комбинации. Поэтому системы с РОС часто называют системами с переспросом или системами с автоматическим запросом ошибок (АЗО). В случае принятия кодовой комбинации без ошибок приемник формирует и направляет в канал ОС сигнал «Подтверждение», получив который, передатчик передает следующую кодовую комбинацию.
Таким образом, в системах сРОС активная роль принадлежит приемнику, а по обратному каналу передаются вырабатываемые им сигналы решения (отсюда и название - решающая ОС).
В системах с ИОС по обратному каналу передается сведения о поступающих на приемник кодовых комбинациях (или элементах комбинации) до их окончательной обработки и принятия заключительных решений. Частным случаем ИОС является полная ретрансляция поступающих па приемную сторону кодовых комбинаций или их элементов. Соответствующие системы получили название ретрансляционных. В общем же случае приемник вырабатывает специальные сигналы, имеющие меньший объем, чем полезная информация, но характеризующие качество ее приема, которые по каналу ОС направляются передатчику. Если количество информации, передаваемое по каналу ОС (квитанции), равно количеству информации в сообщении, передаваемом по прямому каналу, то ИОС называется полной. Если же содержащаяся в квитанции информация отражает лишь некоторые признаки сообщения, то ИОС называется укороченной. Таким образом, по каналу ОС передается или вся полезная информация или сведения об ее отличительных признаках, поэтому такая ОС называется информационной.
Полученные по каналу ОС квитанции анализируется передатчиком, и по результатам анализа передатчик принимает решение о передаче следующей кодовой комбинации или о повторении ранее переданной. После этого передатчик передает служебные сигналы о принятом решении, а затем соответствующие кодовые комбинации. В соответствии с полученными от передатчика служебными сигналами приемник или выдает накопленную кодовую комбинацию получателю информации, или стирает ее и запоминает вновь переданную.
В системах с КОС решение о выдаче кодовой комбинации получателю информации или о повторной передаче может приниматься и в приемнике, и в передатчике системы ПДС, а канал ОС используется для передачи как квитанций, так и решений.
Системы с ОС подразделяют также на системы с ограниченным числом повторений (не более N раз) и с неограниченным числом повторений (пока не будет принято решение о выдаче информации потребителю).
Системы с ОС могут отбрасывать либо использовать информацию, содержащуюся в забракованных кодовых комбинациях с целью принятия более правильного решения. Системы первого типа получили название систем без памяти, а второго – систем с памятью.
Системы с ОС являются адаптивными: темп передачи информации по каналам связи автоматически приводится в соответствие с конкретными условиями прохождения сигналов.
Наличие ошибок в каналах ОС приводит к тому, что в системах с РОС возникают специфические потери верности, представляющие собой появление лишних кодовых комбинаций (вставки) и пропадание кодовых комбинаций (выпадения). Вставки получаются в тех случаях, когда приемник посылает сигнал решения о правильности принятой кодовой комбинации, а в канале ОС он трансформируется в сигнал переспроса. В этом случае передатчик повторяет предыдущую кодовую комбинацию, а приемник воспринимает ее как следующую, т.е. потребителю одна и та же кодовая комбинация выдается дважды. Выпадения получаются тогда, когда выработанный приемником сигнал переспроса в канале ОС трансформируется в сигнал подтверждения правильности приема. В этом случае передатчик передает следующую кодовую комбинацию, а предыдущая стирается приемником и к получателю не поступает.
В системах с ИОС также возможны потери верности за счет ошибок в каналах ОС. В укороченных ИОС такие ошибки возникают по причинам, аналогичным вышеизложенным, когда квитанция, соответствующая искаженному сигналу в канале ОС, трансформируется в квитанцию, соответствующую неискаженному сигналу. В полных ИОС в каналеОС возможны искажения, полностью компенсирующие искажения в прямом канале, в результате чего ошибки не могут быть обнаружены. Для защиты от искаженных сигналов, передаваемых по каналам ОС, применяют те же способы, что и для повышения верности полезной информации: корректирующие коды, многократную и параллельную передачи.
В настоящее время известны многочисленные алгоритмы работы систем с ОС. Наиболее распространенными среди них являются системы: с ожиданием сигнала ОС, с безадресным повторением и блокировкой приемника, с адресным повторением.
Системы с ожиданием после передачи кодовой комбинации либо ожидают сигнал обратной связи, либо передают ту же кодовую комбинацию, но передачу следующей кодовой комбинации начинают только после получения подтверждения по ранее переданной комбинации.
Системы с блокировкой осуществляют передачу непрерывной последовательности кодовых комбинаций при отсутствии сигналов ОС по нескольким предшествующим комбинациям.
Системы с адресным повторением отличает то, что кодовые комбинации с ошибками отмечаются условными номерами, в соответствии с которыми передатчик производит повторную передачу только этих комбинаций.
Система с ИОС-ОЖ
Наиболее широко применяется система с ИОС-ОЖ, которая рассматривается ниже. Структурная схема системы с ИОС-ОЖ представлена на рис.
Система работает следующим образом. По команде готовности устройства управления передачей УУ1 станции А источник сообщений ИС передает в прямой канал комбинацию из k разрядов. Эта комбинация одновременно запоминается в накопителе передачи Н1.
На приеме принятая комбинация записывается в накопитель приема Н2 и одновременно поступает в кодер для получения r проверочных разрядов. Сформированная из r проверочных разрядов комбинация по сигналу устройства управления приемом УУ2 передается по обратному каналу.
Принятая на станции А по обратному каналу r-разрядная комбинация поступает на один из входов устройства сравнения УС. На второй вход УС из кодера передатчика поступает соответствующая r-разрядная комбинация, являющаяся результатом кодирования комбинации, хранящейся в Н1. УС поразрядно сравнивает эти комбинации. Если ошибка не обнаружена, УУ1 дает команду шифратору служебного сигнала СС передать в сторону приемника сигнал подтверждения. После этого УУ1 разрешает ИС выдать очередную комбинацию для передачи в прямой канал и стирает предыдущую в Н1.
Получив подтверждение с выхода дешифратора СС, УУ2 выдает команду на выдачу информационной комбинации, хранящейся в Н2, ПС и приступает к приему следующей комбинации, поступающей вслед за сигналом подтверждения.
Если же при сравнении в УС обнаружится ошибка, то УУ1 выдаст команду шифратору СС на передачу в сторону приемника служебного сигнала стирания, вслед за которым из Н1 будет повторяться передача предыдущей комбинации. Источнику сообщений поступает запрет на передачу очередной комбинации. Получив сигнал стирания, приемник с помощью УУ2 блокирует поступление информации кПСи стирает хранящуюся в Н2 информацию, записывая туда же комбинацию, поступившую вторично вслед за сигналом стирания.
Временная диаграмма райоты системы ПД с ИОС-ОЖ (укороченная ИОС)
Система с РОС-ОЖ
Структурная схема РОС-ОЖ представлена на рис.
По сигналу управляющего устройства передатчика УУ1 прямого канала ПК1, источнику сообщенийИС посылается сигнал готовности аппаратуры к передаче данных. По этому сигналу ИС выдает одну очередную комбинацию сообщения, которая поступает в кодер и накопитель передачи Н1 передатчика ПК1. Накопитель Н1 служит для запоминания одной передаваемой комбинации с целью возможности ее повторения, если придет сигнал «Запрос» по обратному каналу. Кодер в процессе кодирования добавляет к передаваемым информационным разрядам проверочные разряды, полученные по законам формирования разрешенных комбинаций применяемого кода, например циклического. Пройдя через УПС11 ПК1, дискретные сигналы приобретают вид, удобный для передачи по используемому каналу связи. Если последний является каналом ТЧ, то сигнал на выходе УПС11 имеет вид модулированного колебания.
В приемнике прямого канала ПК2 сигнал после обратного преобразования в УПС21 появится через соответствующее время распространения. Информационная часть комбинации записывается вН2 прямого канала и одновременно эта комбинация поступает в декодер приемника прямого канала, с помощью которого производится обнаружение ошибок.
Решающее устройство РУ2 выдает решение о качестве принятой комбинации на УУ2. Через некоторое время устройство УУ2 прямого канала выдает команды в Н2 и формирователь сигнала обратной связи ФСОС передатчика обратного канала ОК2. Если ошибка не обнаружена, то формируется сигнал «Подтверждение» в обратном канале и выдается команда, по которой информация из Н2 поступает потребителю ПС. Пройдя по обратному каналу за определенное время, сигнал «Подтверждение» распознается дешифратором сигнала обратной связи ДСОС на станции А. С помощью УУ1 через время анализа сигнала обратной связи от ИС запрашивается очередная комбинация, и цикл передачи повторяется (информация в Н1 и Н2 в этом случае автоматически стирается при поступлении новой порции).
Если же ошибка в ПК2 обнаруживается декодером, то формируется сигнал переспроса в обратном канале и УУ2 ПК выдает команду, запрещающую выдачу информации потребителю ПС из Н2 (эта информация уже не представляет интереса и уничтожается в накопителе). Пройдя по обратному каналу за определенное время, сигнал переспроса распознается ДСОС станции А. С помощью УУ1 накопителяН1 хранящаяся там комбинация повторно передается в кодер и далее. А источнику сообщений ИС от УУ1 ПК1 поступает сигнал, запрещающий передавать очередную комбинацию. Следовательно, информация из Н1 будет повторяться до тех пор, пока не придет сигнал подтверждения. Если происходит длительное нарушение связи, в системе начинает циркулировать одна и та же комбинация – система «зацикливается». С целью предотвращения «зацикливания» обычно ограничивают количество таких повторов. После некоторого числа повторов одной и той же комбинации система переводится в режим «Авария».
Таким образом, источнику сообщений разрешается выдавать только по одной комбинации с паузой между двумя соседними, равной времени ожидания ответа подтверждения по обратному каналу.
Эффективность использования пропускной способности канала связи в системах с РОС-ОЖ сравнительно невелика, так как прямой канал простаивает в промежутки времени между передачами отдельных комбинаций в ожидании получения сигналов решения. Поэтому такие системы используют главным образом в тех случаях, когда определяющим является требование простоты (экономичности) аппаратуры.
Система с РОС-НП
Структурная схема системы РОС-НП с блокировкой аналогична схеме, представленной на предыдущем рисунке.
При отсутствии сигнала переспроса к ИС от УУ1 идет сигнал готовности аппаратуры к передаче и ИС соответственно выдает информационные комбинации. Они поступают в кодер и одновременно запоминаются в накопителе H1 емкостью h комбинаций (при отсутствии сигнала переспроса информация в Н1 заменяется, сдвигаясь каждый раз на одну комбинацию).
На приеме информационная часть очередной комбинации будет записана в Н2 и одновременно декодер так же, как и в системе с РОС-ОЖ, определит наличие или отсутствие ошибок в этой комбинации. Решающее устройство выдает соответствующий сигнал в УУ2 ПК2. Если ошибка не обнаружена, то УУ2 формирует команду «Подтверждение», которая передается по обратному каналу и одновременно дает сигнал на вывод информационной комбинации из Н2 потребителю. Получая сигнал подтверждения, передатчик станции А продолжает непрерывную передачу информации. Если же ошибка обнаружена, то УУ2 формирует команду «Запрос», передаваемую по обратному каналу на передатчик прямого канала станции А.
При реализации такой системы возникают трудности, вызванные конечным временем передачи и распространения сигналов. Если в некоторый момент закончен прием комбинации, в которой обнаружена ошибка, то к этому моменту по прямому каналу уже ведется передача следующей комбинации. Если время распространения сигнала в канале превышает длительность комбинации, то к моменту окончания приема комбинации с ошибкой может закончиться передача одной или нескольких комбинаций, следующих за ней. Еще некоторое число комбинаций будет переданодотого времени, пока будет принят и проанализирован сигнал «Запрос» по второй комбинации.