Сигналдарды қабылдаудың бөгеуілге тұрақтылығы

 

31 

минималды  кодтық  арақашықтықты  1-ге  ұлғайту  керек.  Бұл  2  модулді 

бақылайтын  кодта  (тақтық  және  жұптық  бойынша  бақылау)  қолданған.  Енді 

сөзді  бақылауда  әр  сөз  кодтық  разрядпен  толықтырылады,  себебі  әр  сөзді 

алғанда ол біріңғай тақ немесе жұп болу үшін. Кодтық комбинацияның бірлік 

қателігінде  жұптық  немесе  тақтық  арақатынасы  бұзылады  және  ол  бақылау 

схамаларында көрінеді. Екіліктік қателікте комбинация бұзылмайды – мұндай 

қателік байқалмайды.  Бұл бақылаулық разряд d

min

 = 2 болғанда оңай көрінеді. 

Бірақ біркелкі емес қысқалықта байқалады, бұған d

mjn

 әсер етпейді. 

Барлық кодтық тербелісті жұптыққа бақылағанда оны жұп, ал тақтыққа- 

тақ қылады. Екі нұсқаныңда логикалық мүмкіндігі бірдей. Ақпаратты тарату 

каналының техникалық реализациясы кезінде бірінші немесе екінші нұсқаның 

артықшылығы  көрінеді,  өйткені  бір  нұсқа  нөлдік  сөздің  берілісіндегі 

байланыс өзгерісін көрсетеді,ал екіншісі көрсетпейді. 

Жіберілген сөздің алыныунан кейін қайттан 2-ші  модуль (2-ші модуль 

бойынша  бұрмалау)  бойынша  кодтық  комбинациясының  разрядтары 

қосылады  және  тексеріледі,  берілген  комбинацияның  арақатынасы 

жұптылығының  (тақтылығы)  сақталғандығы.  Егер  комбинация  арақатынасы 

өзгерсе, қателіктер түзетіледі. 

Келтірілген мәліметтерге қарап 2-ші молдуль бойынша бақылау, бірлік 

қателіктің ықтималдығы екілік қателік болу ықтималдығына (немесе топтық) 

қарағанда көп жерде қолданған тиімді екенін байқаймыз. 

2-ші  модуль  бойынша  бақылау  элементі  XOR  немесе  XNOR  түріндегі 

пирамидалы бұрмалаудың көпқабатты сұлбасы көмегімен жүзеге асады. 

Қателіктерді  анықтауда  екілікке  қарағанда  арнайы  кодтар  кеңінен 

қолданылады (мысалы, Хемминг коды). 

Хемминг коды арқылы бақылау 

Хемминг  кодын  қолдану  бірлік  қателерді  түзетуге  мүмкіндік  береді. 

Хемминг  кодына  басқару  разрядын  косу  арқылы  жалпы  кодтық 

комбинацияның  жұп  тақтығын  анықтауға,  модификацилық  Хемминг  кодына 

алып келеді, ол арқылы бірлік қателерді табады және түзетеді. 

 

Хемминг  коды  арқылы  басқару  тәсілдері  2-лік  модулді  басқарудағы 

идеяға негізделген.  Бұдан Хемминг кодының эффективті қолдану аймағында 

топтық қателікке қарағанда бірлік қателік көбірек болады. 

 

Хемминг  кодының  комбинация  кодын  алу  үшін  ақпараттық  сөзге 

басқару  разрядтары  қосылады.  Кодтық  комбинацияның  жай  көрсетілуін 

басқару разрядтарының мәндерін анықтауда қолданамыз, басқару разрядтары  

мына номердегідей 2

i

 (i = 0, 1, 2,...) қалыпта болады. 

 

Әрбір  басқару  разрядтар  топтық    разрядтарының    кодтық 

комбинацияларымен  қауымдасады  және  өзі  кіретін  жалпы  кодты 

жұп/тақтығына шығарады. 

 

Бірінші  басқару  разряды  XX...XX1  номерлі  разрядтар  тобына  кіреді, 

мұндағы  Х  туынды  мағынаны  білдіреді.  Басқаша  айтатын  болсақ  бірінші 

топқа тақ номерлі: 1, 3, 5, 7, 9,... разрядтар кіреді. 

 

Екінші  басқару  разряды  екінші  оң  жақ  разрядында  бірлікке  ие,  яғни 

 

32 

XX...X1X номерлі разрядтар тобына кіреді. Бұл номерлер 2, 3, 6, 7, 10, 11,... . 

 

Үшінші  басқару  разрядтары  үшінші  оң  жақ  разрядында  бірлікке  ие, 

ХХ...1ХХ номерлі разрядтар тобына кіреді. Олар: 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15,... . 

 

Басқару  разрядтары  өз  тобындағы  жұп/тақтылығының  арақатынасын 

шығарады.  Ары  қарай  анықтау  үшін,  басқаруды  жұп  бойынша  жүргіземіз. 

Амалдарды  орындағанннан  кейін  (мысалы,байланыс  желісінен  кодтық 

комбинацияны  алу)  кодттық    комбинацияда  қанша  бақылау  разряды  болса, 

сонша  екілік  модул  бойынша  тексерілу  жүргізіледі,  яғни  топтың 

жұптылығының  арақатынасының  сақталуы  тексеріледі.  Егерде  кодтық 

комбинацияда  қателіктер  орын  алса,  онда  ол  кейбір  тексерілістерде 

байқалады,  кейбіреулерде  байқалмайды.  Бұл  қателік  орын  алған  разрядты 

анықтауға  мүмкіндік  береді.  Сөздің  мәнін  дұрыс  қалпына  келтіру  үшін  тек 

қателік  разрядты  инверттеу  жеткілікті.  Хемминг  кодының  қолдану  идеясы 

осыған  негізделген.  Хемминг  кодының    4  -  разрядтағы  ақпараттық  А  = 

аза2а1ао сөзі 2.1 кестесінде көрсетілген. 

 

Кестеде ρ арқылы кодтық комбинацияның жалпы басқару разряды ,  ρ

1

, 

ρ

2

,  ρ

3   

-  де  -  бірінші,  екінші  және  үшінші  топтық  басқару    разрядтары 

көрсетілген. 

 

Хемминг  кодындағы  қысқы  сөзінің  кемшілігі  айтарлықтай  болды 

(мұндағы 4 ақпараттық разрядқа 4 басқару разряды сәйкес), бұл оған тән емес, 

себебі  үлкен  разрядтық  сөздер  бақыланады,  разрядтағы  сөздердің  өсуімен, 

артылықшылығы кемиди.  

 

2.1.1 кесте-4 ақпараттық разрядқа 4 басқару разряды 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

Ρ 

a

3

 

a

2

 

a

1

 

ρ

3

 

a

0

 

ρ

2

 

ρ

1

 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

1 

0 

0 

0 

0 

1 

1 

1 

1 

0 

0 

1 

1 

0 

0 

1 

0 

0 

0 

1 

1 

1 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

0 

0 

1 

1 

0 

0 

1 

1 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

0 

0 

0 

1 

0 

0 

1 

0 

1 

0 

… 

… 

… 

… 

… 

… 

… 

… 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

 

33 

 

Енді  қателіктерді  түзету  және  табу  процесін  қарастырамыз.  Мысалы, 

0110

2

 = 6

10  

ақпараттық сөз таратылсын. Ρ разрядын есепке алмай тура, кодтық 

комбинацияның дұрыстығы келесі түрде болады: 

 

2.1.2 кесте 4 ақпараттық разрядқа 4 басқару разряды 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

0 

1 

1 

0 

0 

1 

1 

 

Қабылданған комбинацияның үшінші солжақ разрядта қателік болды делік: 

 

2.1.3 кесте4 ақпараттық разрядқа 4 басқару разряды 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

0 

0 

1 

0 

0 

1 

1 

 

 

 

 

Бірінші  тексеріс  (тақ  номерлі    разрядтар  тобы  )  жұптылығының 

сақталуын  көрсетеді,  яғни  бұл  топта  қателік  жоқ,  бұл  тексеріс  нәтижесі 

нолмен  белгіленеді.  Екінші  тексеріс  (  2,3,6,7  разрядтары  бойынша) 

комбинация  жұптылығының  арақатынасының  бұзушылығын  табады,  оның 

нәтижесі бірлікпен белгіленеді. Үшінші тексеріс (4,5,6,7 разрядтары бойынша)  

комбинация  жұптылығының  бұзушылығын  анықтайды,  онында  нәтижесі 

бірлікпен  белгіленеді.Тексеріліс  нәтижелері  синдром  деп  аталатын  сөзді 

құрайды. Синдром қателік болған разряд ноиерін көрсетеді. Алынған мысалда 

тексеріс нәтижелері 1102 = 610 сөзін береді. 6 –шы разряд номерін инверттеп 

дұрыс кодтық комбинацияға ораламыз – қателік дұрысталды.  

 

2.1.4 кесте- Хемминг кодының минималды кодтық арақашықтығы 

Синдром 

Кодтық 

комбинацияның 

сверткасы 

Нәтиженің сипаттамасы 

0 

0 

Барлығы дұрыс,сөзді қолдануға болады 

S 

1 

Бірлік қателік болды,түзетілді, сөзді қолдануға 

болады 

S 

0 

Бұл жағдайлар тек екілік қателіктерде немесе 

үлкен еселік кезінде орын алады, сөзді 

қолдануға болмайды 

0 

1 

 

Қарапайым  Хемминг  кодының  минималды  кодтық  арақашықтығы  3ке 

тең.  Жалпы  жұптылықтың  комбинация  арақатынасына  тексіріліс  разрядын 

қосу модификациялық Хемминг кодының минималды кодтық арақашықтығы 

4ке  тең,  сәйкесінше  еклік  қателіктерді  табу  мүмкіндігін  арттырады.  Еклік 

қателерді  табу  қателік  белгілерінің    салыстыру  немесе  синдромда  жалпы 

 

34 

жұптылықтың  бар  жоқтығына    негізделген.  Егер  S  арқылы  синдромның  кез 

келген нолдік мәні деп алатын болсақ, онда екілік қателерді анықтау келесідей 

болады (2.2 кесте). 

 

Хемминг кодының кодер және декодер сұлбасы 

2.1  суретте  Хемминг  кодтары  үшін  кодтау  және  декодтау  сұлбасы 

көрсетілген.  Сұлбаның  жоғарғы  бөлімінде  Хемминг  кодын  құруға  арналған 

басқару разрядтарының өндіруі көрсетіледі. 

 

 

 

2.1 сурет - Хемминг кодын кодтау және декодтауға арналған сұлба 

 

Төменгі  бөлімі  үш  4-разрядты  топтық  тексеруге  арналған  свертканың 

сұлбасы көрсетілген( синдром разрядтары). Желідегі бірлік сигналды өңдейтін 

дешифраторға  қателік  разрядының  номеріне  сәйкес  келетін  синдром  келеді. 

Бұл қателік А сөзіндегі қателік разрядын инверттеуін қамтамасыз етеді, 2-лік 

модул  бойынша  элементтің  қосылуы  2-ші  айналымға  түседі,  ол  арқылы 

аталған  разряд  сұлбаның  шығысына  таралады.  Сұлбаның  төменгі  бөлігі 

Хемминг кода арналған құрылғы болып табылады. 

 

Екілік қателік жағдайдын логикасына сәйкес 2к элементімен табылады, 

жоғарыда көрсетілгендей. 

 

 

16-разрядтық  сөздерді  кодтау  -  декодтау  модификациялық  Хемминг 

кодын  6  басқару  разряды  құратын  ВЖ1  сериялы    К555,  533  микросұлбамен 

 

35 

іске асады. Кодтау - декодтау уақыты ИС 50...60 ns - құрады. 

Хемминг  коды  қарапайымдарға  жатады.  Үлкен  корректірлейтін 

мүмкіндігі бар күрделі кодтар өте көп (БЧХ, Файра коды, Рид - Соломон коды 

және т.б.). 

 

2.2 Хемминг кодының түзету мүмкіндігі 

Хемминг  кодының    түзету  мүмкіндіктерін  зерттеу  үшін  4-разрядты 

деректерді  Хемминг  кодын  пайдалану  арқылы  параллель  жіберу  жүйесінің 

моделі құрылды. Оны Хемминг кодері/декодері (Хемминг КДК) деп аталық. 

 

Хемминг КДК құрылымы 

Құрастырылған  Хемминг  КДК  құрылымы  2.2  суретте  көрсетілген. 

Құрылым екі бөліктен тұрады: 



 

дерек дайындағышы (data); 



 

Хемминг кодын тудырушы және дерек таратқышы (Hem); 



 

бұзылыс тудырушысы (int); 



 

дерек қабылдағышы (Rec); 



 

тексеру және түзету блогы (V_C). 

 

 

 

2.2 сурет– Хемминг КДК құрылымы 

 

Код  түрлендірілімі  процесінің  динамикасын  бақылау  мүмкіндігін 

қамтамасыз  ету  үшін  қысқа  4-разрядты  сөз  алынды.  Жобаланған  құрылғыда 

моделдеу  динамикасы  максималды  төмендетілсе  де,  әрине,  бір  мезгілде 

қатарынан  көпразрядты  сөздің  барлық  модификациясын  бақылау,  яғни 

жіберілетін  деректегі  қалыптастырылған  тексерім  разрядтарының  мәндерін 

тексеру, жіберілген және қабылданған дерек биттерінің мәндерін салыстыру, 

қате  деректерге  жүргізілетін  түзетілімдерді  бақылау  зерттеушіге  өте  қиын 

шешілетін  мәселе  болар  еді.  Біздің  қол  астымыздағы  4-разрядты  құрылғы 

Хемминг  кодының  қалыптастырылу  принциптері  мен  оны  жіберілім 

қателіктерін түзетуге қолдану мүмкіндіктері жөнінде толық түсінік береді, ал 

бұл моделге және осы моделмен жұмыс істеудің негізгі мақсаты. 

 

36 

4-разрядты  санауыштың  7493  микросұлбасының  негізінде  құрылған  data 

блогы  (2.3-сурет)  динамикалы  дерек  қалыптастырғышының  қызметін 

атқарады. 

 

 

 

2.3 сурет - data блогы 

 

Жіберілімге арналған дерек көзінің қызметін rg блогы (74194 регистрінің 

микросұлбасы)  атқарады,  оған  деректер  С  түймеінің  басылуымен  жазылады 

(2.4-сурет). 

 

 

 

2.4 сурет - rg блогы 

 

Хемминг  КДК  моделінің  тағайындалуымен  құрылымдық  блоктарының 

функциясы және ішкі құрылымдық сұлбасын сипаттаймыз. 

Тексерім  разрядтарын  қалыптастырып,  дерек  кодын  Хемминг  кодына 

дейін кеңейтуші Hem блогы екі 4-разрядты регистрден (74194 микросұлбасы) 

жиналған 8-разрядты регистр және екілік қосу (XOR) элементтерінің негізінде 

жиналған  3x,  4x,  7x  блоктары  арқылы  құрылған  s  аталымды  жинам 

сұлбасымен құрылған (2.5-сурет). 

 

37 

 

 

2.5 сурет - Hem блогы 

 

Қарастырылушы құрылғы сыртқы және ішкі бұзбалаушы факторлардың 

жіберілетін  деректерге  (оның  ішінде  жіберілетін  деректредің  өзара 

интерференциялық  әсерінің)  әрекетін  зерттеуге  арналғандықтан,  құрылғы 

сұлбасына осындай бұзбалау көзінің рөлін атқаратын Int блогы енгізілді. Бұл 

блоктың  сұлбасы,  дешифратор  негізінде  құрастырылған  (микросұлба  74138) 

мен  XOR  элементтерінің  негізінде  құрылған  Int  блогының  сұлбасы, 

жіберілетін  деректердің  жеке  биттерімен  әрекеттесетін  (яғни,  оларды 

терістейтін), кездейсоқ сипатты бөгеуілдердің қалыптасуын қамтамасыз етеді. 

Қалыптастырылған  бұзба  таралымының  ықтималдық  статистикасының 

0,6/0,3/0,1 түрінде болуы, яғни дерек жіберілімінің 60% –  бұзылыссыз, 30% – 

бір  қатемен,  10%  –  қосар  қатемен  жүзеге  асырылуы  қамтамасыз  етілді,  ал 

бұндай жағдай бұзба әрекеттердің табиғи туу сипатын (әрине, шартты түрде) 

елестетеді  (2.6-сурет).  

 

 

 

2.6 сурет - Күмәнданатын әрекеттер құрылу сұлбасы 

 

Rec  (Receiver)  аталымды  8-разрядты  регистрлік  блок  (74194 

микросұлбаларының  негізіндегі),  деректерді  таралым  жолынан  қабылдап, 

 

38 

оларды тексеру және түзеу блогына V_C (Verification and Correction) жібереді  

(2.7-сурет).  

 

 

 

2.7 сурет - Receiver блогы 

 

Дешифратор  (74138  микросұлбасы)  мен  орам  сұлбаларының  негізінде 

құрылған  (2.8-сурет).  Хемминг  декодерінің  қызметін  атқаратын  бұл  блок 

тексерім  биттерінің  мәндерінің  қабылданған  деректерге  сәйкестігін  тексеріп, 

бір қате табылса, оны түзейді (терістейді).  

 

 

 

2.8сурет - Хемминг Декодері 

 

 

Бұл  кезде  қате  разрядтың  номері  (адрес)  Syndrome  индикаторларында 

жарықтанады.  Мысалы,  2.2-суреттегі  жағдайда  қабылданған  деректердің 

үшінші разрядына қателік түсу мезеті ұсталған, оны Syndrome индикаторлары 

да көрсетіп тұр. 

Екі қате байқалған жағдайда V_C блогы қайта жіберу сұранысын ARQ 

 

39 

(Automatic  Request  for  Retransmission)  тудырады  да,  ол  AND  элементінің 

негізіндегі сәйкесті басқару сұлбасы арқылы жүзеге асырылады. 

Тәжірибелік  жолмен  блоктардың  арасымен  берілетін  сигналдардың 

тоқтау  уақыты  зерттелді.  Тәжірибеде  анық  көріну  үшін,  яғни  тәжірибешінің 

көру  реакциясымен  ақпартты  тез  тарату    жылдамдығының  (бірнеше  ондаған 

ns ішінде орындалатын) арасында жасанды тоқтау уақытын беруге тура келді. 

Бұл  факторлар  2,  4  тоқтату  блоктарында  қарастырылған  және  сәйкес 

сұлбаның    NOT  элементтерінде.  Ескеретін  болсақ,  тоқтату  уақыты  бір 

элементте 10 ns құрайды, 2 блоктағы тоқтату уақыты 20 ns, ал 4 блокта 40 ns 

және  т.с.с.  Мысалы,  ARQ  беріліс  сигнал  тізбегінде  уақыт  тоқтатылуы  60 

болатын,  осы  сигналды  0,6  μs  тоқтатын,  блок  орнатылған.  Бұл  қараушы  осы 

сигналдың индикаторының жыпылықтауын көру үшін жасалған. 

2.3 Мәліметтерді тізбектей таратуды ұйымдастыру 

Арақашықтықты  ұлғайту  кезінде,  мәліметтерді  бір  сигналды  желімен 

таратуда паралельді мәнді тізбектік мәнге түрлендіру қолданады. Одан бөлек, 

көптеген  сыртқы  құрылғылар  тізбектік  кодтармен  жасалады  және 

әрекеттесудегі  мәліметтерді  паралелді  формадан  тізбектейге  немесе 

керісіншеге түрлендіруді талап етеді. 

Тізбектей  ауысу  протоколы  екі  түрге  бөлінеді:  асинхронды  және 

синхронды. 

 Асинхронды  тарату  кезінде  кадр,  яғни  символды  көрсететін  биттар 

тобы, келесідей форматта болады: посылканың басталуы нолдік старт-битпен 

белгіленеді,  оның  артынан  5...8  ақпараттық  биттер  (  кіші  разрядтан  алға 

қарай), одан кейін екілік модул бойынша(жұп/тақ биті) міндетті емес бақылау 

биті жүреді және 1;1,5 немесе 2 бірлік тоқтау-битерімен посылка аяақталады 

(2.9  суретке  қараймыз).  Осындай  жолмен,  қабылдағыш  сигналдың  өзімен 

синхрондалады. 

 

 

 

2.9 сурет - Асинхронды тарату  

 

Синхрондық тарату екі түрге жіктеледі – ішкі және сыртқы синхрондау. 

Ішкі  синхрондау  кезінде  сөздер  массивті  мәліметтердің  алдында  таралады  – 

синхросимволдар  (бір  немесе  екі).  Тарату  кезінде  таратқыш  өзінің  жұмысын 

тоқтатпайды, ол желіге синхронизация символдарын жібереді 

 

40 

Сыртқы  синхронизация  кезінде  байланыс  арнасына  қосымша  желі 

қосылады,  ол  арқылы  уақыт  интервалын  анықтайтын  мәліметтерге  сәйкес 

тарату  строб-сигнал  беріледі.  Стробтың  фронтары  массивтің  таралуының 

басталуымен  аяақталуын  белгілейді,  ондағы  символдар  бұрынғыдай  бірге 

таратылады (старт- және тоқтау-биттерінсіз). 

Мәліметтерді тізбектей тарату жүйесінің моделі 

Тізбекті  дерек  тарату  жүйесінің  зерттеуге  арналған  модель  таратқыш 

және қабылдағыш түріндегі екі блоктан тұрады: таратқыш және қабылдағыш  

(2.10-суретті қара).  

 

 

 

2.10 сурет - Мәліметтерді тізбектей тарату жүйесінің моделі 

 

Дерек  көзінің  (d_4)  қалыптастырған  және  жіберілімге  арналған  4-

разрядты сөзі уақытша дерек буферінде (BD) сақталады (2.11-2.12-суреттер).  

 

 

 

2.11 сурет - Дерек көзінің (d_4) қалыптастырғыш блогы 

 

41 

 

 

2.12 сурет - Мәліметтер буфері  

 

Бұл  сөз  drive  (тарату)  блогында  төрт  қызмет  битімен  (старт-бит,  стоп-

бит, жұптықты тексеру биті және жұптық биті) қоршамдалады да, p_8 блогы 

қалыптатырған  сегіз  тактілеу  импулстері  арқылы жалғыз  байланыс  жолымен 

таратылады (2.13-2.14-суреттер). 

 

 

 

2.13 сурет - Drive (тарату) блогы 

 

42 

 

 

2.14 сурет - p_8 блогы 

 

Аccept (қабылдау) блогында параллель түріне түрлендірілген 8-разрядты 

деректер  check  (тексеру)  блогында  барлық  қызмет  биттерінің  сәйкестілігіне 

тексеріледі  де,  олардың  дұрыстық  жағдайында  қоршамнан  босатылған  4-

разрядты  сөз  сұлба  шығысындағы  қабылдау  буферіне  sink  (қабылдағыш) 

жіберіледі  (2.15-2.16-2.17-суреттер).  Жіберілім  қателігі  табылған  жағдайда 

сәйкесті  индикатор  (Error)  ол  туралы  хабарлайды  да,  4-разрядты  сөз  бөлініп 

шығарылмайды. 

 

 

 

2.15сурет -Аccept (қабылдау) блогы 

 

43 

 

 

 2.16сурет - Check (тексеру) блогы 

 

 

 

2.17сурет - Sink (қабылдағыш) блогы 

 

Бүкіл  құрылғының  басқару  түймелері  Control  блогына  біріктірілген 

(2.18-сурет).  

 

 

 

2.18 сурет - Control блогы 

 

44 

жүктеу/скачать 2,36 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: