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Características de sistemas com feedback. Sistemas de feedback |
, 33. Garantindo requisitos de segurança e disciplina.doc, Trabalho de laboratório para a disciplina Introdução à especialidade 14., programa de trabalho para TX PM03 17.doc, 2-4 programa de trabalho 2019-2020.docx. Aula nº 14. Características de um sistema de feedback e suas características. Diagrama de blocos de um sistema com feedback de informações e feedback de decisão, características e algoritmo de operação.Literatura principal:
Palavras-chave:
adaptativo, decisivo, informativo, canal de retorno, inserção, abandono, deslocamento.
Resumos da palestra A maioria dos canais de comunicação reais são não estacionário. A condição e a qualidade desses canais mudam com o tempo. Para melhor uso canal, é necessário alterar a redundância introduzida (codificação, algoritmos de decodificação, sinais, etc.) dependendo do estado do canal. Os sistemas nos quais o processo de alteração proposital dos parâmetros, estrutura ou propriedades do sistema é realizado dependendo das condições de transmissão da mensagem, a fim de atingir o funcionamento ideal, são chamados adaptativo. Os sistemas adaptativos envolvem o uso de feedback. Sistemas de feedback Dependendo da finalidade do sistema operacional, os sistemas são diferenciados:
Fundamental diferença entre sistemas POS e IOSé onde as decisões são tomadas sobre o comportamento posterior do sistema. Em sistemas com ROS a decisão é tomada sobre recepção e em sistemas com IOS - na transmissão. Para organizar o feedback em ambos os sistemas é usado canal de retorno. As informações transmitidas por um canal do sistema operacional são chamadas recibo. Sistemas com IOS, nos quais a transmissão completa das combinações de códigos recebidas é realizada através do canal reverso, são chamados retransmissão. Mais frequentemente, o receptor gera sinais especiais que possuem um volume menor do que as informações úteis transmitidas pelo canal direto, ou seja, o recebimento é menor - um IOS encurtado. Os mais comuns entre os sistemas com ROS são:
Nos sistemas de refrigeração DOC há sempre um atraso no tempo de espera t legal. Este tempo consiste em vários intervalos: Onde t p computador– tempo de propagação do sinal em canal direto; t pt–– tempo para analisar a correção da recepção; t oc– duração do sinal de feedback; t p oc– Propagação do sinal do SO; t a oc– Análise de sinal do sistema operacional. Nos sistemas operacionais, distorções específicas aparecem devido a erros no canal de feedback. Tais distorções são chamadas "inserções" E "perdas". Causas e sua ocorrência:
Combate ao fenômeno de “shift” em sistemas com ROC – refrigerante
Metodologia para cálculo da probabilidade de recepção incorreta (sem levar em consideração distorções no canal do SO) Fazer cada CC tem três resultados:
As principais desvantagens dos sistemas de refrigeração DOC incluem uma redução significativa na velocidade R. Razões para desacelerar:
R = B 1 2 3
Perguntas de controle Os erros nos canais geralmente são agrupados; o estado do canal pode ser muito diferente. Conseqüentemente, se você usar um código de correção em um ITS (sistema de transmissão de informações) sem feedback, então com uma densidade de erro significativa ele será ineficaz em termos de imunidade a ruído, e com uma baixa densidade de erro será ineficaz em termos de velocidade de transmissão . Normalmente, o código de correção é projetado para densidade de ruído constante, portanto, IPS sem feedback é usado em sistemas com tempo de atraso de informação constante e também se não houver canal reverso ou se sua criação for impossível. É necessário proporcional a redundância introduzida na informação transmitida com o estado do canal discreto em cada momento. Por exemplo, um aumento no número de erros deve estar associado a um aumento na redundância. A redundância é introduzida no transmissor e o estado do canal pode ser avaliado pelos resultados do recebimento de informações. Regular redundância, é necessário que o receptor informe ao transmissor a quantidade de erros. Portanto, um canal de feedback é estabelecido. Os SPI com canal de feedback são divididos em sistemas com feedback decisivo (DCF), sistemas com feedback de informação (IFE) e sistemas com feedback combinado (CFC). Nos sistemas com POC, o receptor, tendo recebido a combinação de códigos e analisado a existência de erros, toma a decisão final de emitir a combinação de códigos ao consumidor, ou de apagá-la e reenviar o sinal através do canal reverso. Sistemas com POC são chamados de sistemas com re-solicitação ou sistemas com solicitação automática de erro. Se a combinação de códigos for recebida sem erros, o receptor gera e envia um sinal de confirmação ao canal de feedback. O transmissor, tendo recebido o sinal de confirmação, transmite a próxima combinação de código. O papel ativo pertence ao receptor, e o sinal de decisão gerado pelo receptor é transmitido através do canal de feedback. Em sistemas com IOS, as informações sobre as combinações de códigos (ou seus elementos) que chegam ao receptor são transmitidas através de um canal de feedback antes do processamento final e da tomada de decisão final. É possível que a combinação de códigos seja retransmitida do receptor para o transmissor. Tais sistemas são chamados de sistemas de retransmissão. É possível que o receptor produza sinais especiais que possuem volume menor que informações úteis, mas caracterizam a qualidade de sua recepção. Esses sinais do receptor também são enviados ao transmissor através do canal de feedback. Se a quantidade de informação transmitida através do canal de feedback (recebimento) for igual à quantidade de informação na mensagem transmitida através do canal direto, então o IOS é denominado completo. Se as informações de recebimento refletirem apenas algumas das características da mensagem, o IOS será denominado abreviado. A recepção recebida através do canal de feedback é analisada pelo transmissor. Com base nos resultados da análise, o transmissor toma a decisão de transmitir a próxima combinação de códigos ou de repetir as combinações transmitidas anteriormente. Depois disso, o transmissor transmite sinais de serviço sobre a decisão tomada e, em seguida, as combinações de códigos correspondentes. De acordo com os sinais de serviço recebidos do transmissor, o receptor emite a combinação de código acumulada para o destinatário ou apaga-a e lembra-a como recentemente transmitida. Em sistemas com IOS encurtado, há menos carga no canal de feedback, mas há maior probabilidade de erros em comparação com sistemas com IOS completo. Nos sistemas CBS, a decisão de emitir uma palavra-código ao destinatário ou de retransmiti-la pode ser tomada tanto no receptor quanto no transmissor, e o canal do sistema operacional pode ser usado tanto para o recebimento quanto para a decisão. Os sistemas operacionais são divididos em sistemas de repetição limitada e ilimitada. Com um número limitado de repetições, a probabilidade de erro é maior, mas o tempo de atraso é menor. Se um IPS com feedback descarta informações em combinações de códigos rejeitadas, então este sistema fica sem memória. Caso contrário, o SPI de feedback é chamado de sistema de memória. Os sistemas operacionais são sistemas adaptativos de transferência de informações, porque a transmissão pelo canal é automaticamente ajustada às condições específicas do sinal. Os canais de feedback são formados por métodos de separação de frequência ou tempo dos canais de transmissão informação útil. Para proteger contra distorção de sinais transmitidos pelo canal do sistema operacional, são utilizados códigos de correção, transmissões múltiplas e paralelas. Atualmente, vários algoritmos para sistemas operacionais são conhecidos. Os sistemas mais comuns entre eles são: · ROS com espera de sinal do SO; · ROS com repetição sem endereço e bloqueio de receptor; · ROS com repetição de endereço. Sistemas com espera, após transmitir uma combinação de código, aguardam um sinal de feedback ou transmitem a mesma combinação de código, mas iniciam a transmissão da próxima combinação de código somente após receber a confirmação da combinação transmitida anteriormente. Os sistemas de bloqueio transmitem uma sequência contínua de combinações de códigos na ausência de sinais de sistema operacional para as n combinações anteriores. Após serem detectados erros na (n+1)-ésima combinação, a saída do sistema é bloqueada pelo período de recepção de n combinações, n combinações previamente aceitas são apagadas no dispositivo de memória do receptor do sistema PDS e um sinal de reenvio é enviado. O transmissor repete a transmissão das n últimas combinações de códigos transmitidas. Muitas vezes há casos em que as informações podem ser transmitidas não apenas de um correspondente para outro, mas também na direção oposta. Nessas condições, torna-se possível utilizar o fluxo reverso de informações para aumentar significativamente a precisão das mensagens transmitidas no sentido direto. É possível que ambos os canais (direto e reverso) transmitam principalmente mensagens diretas em duas direções (“comunicação duplex”) e apenas parte da capacidade de cada canal seja utilizada para transmitir dados adicionais destinados a aumentar a fidelidade. Possível várias maneiras usando um sistema de feedback em um canal discreto. Eles geralmente são divididos em dois tipos: sistemas com feedback de informação e sistemas com feedback de controle. Sistemas com feedback de informação são aqueles em que a informação sobre a forma como a mensagem foi recebida é recebida do dispositivo receptor para o dispositivo transmissor. Com base nessas informações, o dispositivo transmissor pode fazer certas alterações no processo de transmissão da mensagem: por exemplo, repetir seções da mensagem recebidas erroneamente, alterar o código aplicado (primeiro transmitindo o sinal condicionado correspondente e certificando-se de que foi recebido) , ou até mesmo interromper a transmissão se a condição do canal for ruim até que seja melhorada. Em sistemas com feedback de controle, o próprio dispositivo receptor, com base na análise do sinal recebido, decide sobre a necessidade de repetição, mudança no método de transmissão ou interrupção temporária da comunicação e transmite uma ordem sobre isso ao dispositivo transmissor . Métodos mistos de utilização de feedback também são possíveis, quando em alguns casos a decisão é tomada no dispositivo receptor e em outros casos no dispositivo transmissor com base nas informações recebidas através do canal reverso. O método mais simples de feedback de informações em teoria é o método de teste e repetição de feedback completo (FRP). Neste caso, o sinal recebido é totalmente retransmitido para o dispositivo transmissor, onde cada combinação de código recebida é verificada em relação à transmitida. Se não corresponderem, o dispositivo transmissor transmite um sinal para apagar a combinação recebida incorretamente e, em seguida, repete a combinação desejada. Uma combinação de código especial que não é usada na transmissão de uma mensagem é usada como sinal de apagamento. O diagrama funcional de tal sistema é mostrado na Fig. 5.L A mensagem transmitida, codificada com um código primitivo, é enviada ao canal e simultaneamente gravada em um dispositivo de armazenamento (drive). A combinação de código recebida não é imediatamente decodificada, mas é armazenada no drive receptor e retornada através do canal reverso para a extremidade de transmissão, onde é comparada com a combinação transmitida. Se corresponderem, a próxima combinação de código será transmitida; caso contrário, um sinal de apagamento. Com este método, a recepção errônea final de uma combinação de código só é possível quando os erros na combinação recebida são compensados por erros que ocorrem no canal de feedback. Em outras palavras, para que um determinado símbolo da palavra-código transmitida seja finalmente recebido erroneamente, é necessário e suficiente que, em primeiro lugar, ocorra um erro no canal direto e, em segundo lugar, ocorra um erro durante a retransmissão que alterará o incorreto. símbolo retransmitido para verdadeiramente transmitido. Isso permite calcular imediatamente a probabilidade de um erro não detectado e, portanto, não corrigido (por caractere): p n.o = p 1 p 2 (5,33) onde p 1 é a probabilidade de erro no canal direto; p 2 - probabilidade de erro oposto no canal de feedback. Portanto, se p 1 e p 2 forem grandes, então o sistema de retransmissão completo dá resultados insatisfatórios. Praticamente este método faz sentido nos casos em que o canal de feedback oferece fidelidade muito alta (por exemplo, ao transmitir mensagens da Terra para um satélite), e o canal direto tem baixa fidelidade (por exemplo, ao transmitir mensagens de satélite para a Terra devido ao fato de que o transmissor a energia do satélite está baixa). Uma desvantagem significativa de um sistema com relé completo é grande carregamento canal de feedback. Há mais sistemas complexos com feedback de informações, que utiliza códigos resistentes a ruído. Os sistemas mais comuns são aqueles com realimentação de controle (CFE) utilizando códigos redundantes para detectar erros (Fig. 5.2). Tais sistemas são frequentemente chamados de sistemas com requestionamento, ou com solicitação automática de erro, ou com feedback decisivo (DCF). Na maioria dos casos, estes sistemas são duplex, ou seja, a informação é transmitida em ambas as direções. No codificador, a mensagem transmitida é codificada com um código que permite detectar com alta probabilidade erros ocorridos no canal. O bloco de código recebido é decodificado com detecção de erros. Se nenhum erro for detectado, o segmento de mensagem decodificado será enviado ao destinatário. Se forem detectados erros, o bloco é rejeitado e um “sinal de solicitação” especial é transmitido através do canal reverso. Na maioria dos sistemas, este sinal é uma combinação de código especial, durante a transmissão da qual o fluxo de informações que flui ao longo do canal reverso é interrompido. A recepção de um sinal de solicitação provoca uma repetição do bloco rejeitado, que para esse fim é armazenado em um dispositivo de armazenamento repetidor até que a próxima combinação de código que não contenha uma solicitação seja recebida através do canal reverso. Um sistema de feedback de controle revela-se muito eficaz em canais com probabilidade de erro variável p (por exemplo, em canais com desvanecimento). Quando o valor de p fica próximo de 1/2, ou seja, a capacidade do canal cai para quase zero, o sistema fica em modo de redemanda constante, porém, com um bom código, praticamente nenhuma informação falsa é enviada para a saída. À medida que a probabilidade de erro diminui, a velocidade de transmissão aumenta e a fidelidade continua no nível especificado. Assim, o sistema do sistema de controle, por assim dizer, se adapta (adapta) ao estado do canal, utilizando o canal tanto quanto possível em cada um de seus estados. Concluindo, notamos o seguinte fato, comprovado na teoria da informação: em canais sem memória, a presença de qualquer feedback não aumenta a capacidade do canal direto. Portanto, se o uso de códigos longos for aceitável, o feedback não trará benefícios. Contudo, como já foi indicado, códigos longos requerem dispositivos de descodificação muito complexos, que são muitas vezes praticamente impossíveis de implementar. É neste caso que o feedback pode ajudar, permitindo implementar o mesmo Taxa de transferência por meios mais simples. Perguntas para o Capítulo 5
O objetivo da palestra: estudar as características dos sistemas de feedback e considerar o diagrama de blocos com o sistema operacional. Em sistemas com CBS, a decisão de emitir uma combinação de códigos ao destinatário da informação ou de retransmiti-la pode ser tomada tanto no receptor quanto no transmissor do sistema PDS, e o canal OS é utilizado para transmitir recebimentos e decisões. Os sistemas operacionais também são divididos em sistemas com número limitado de repetições e com número ilimitado de repetições. EM sistemas com um número limitado de repetições cada combinação de código não pode ser repetida mais do que l vezes, e sistemas com um número ilimitado de repetições a transmissão das combinações é repetida até que o receptor ou transmissor decida emitir essa combinação ao consumidor. Com um número limitado de repetições, a probabilidade de emitir a combinação errada ao destinatário é maior, mas há menos tempo perdido na transmissão e a implementação do equipamento é mais simples. Observe que em sistemas com SO, o tempo de transmissão da mensagem não permanece constante e depende do estado do canal. Figura 12.1 – Feedback no sistema PDS |
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