Достоверность передачи сообщений и надежность систем (стр. 5 из 8)
.Таким образом, п-кратное повторение сигнала приводит к увеличению его энергии в п раз, а среднее значение случайной помехи с ростом п стремится к нулю. Отсюда следует, что изменением числа повторений можно добиться любой помехоустойчивости.
При втором способе, при однократной передаче, в зависимости от числа избыточных элементов в кодовой комбинации приемник может обнаружить или обнаружить и исправить ошибку, т.е. постоянная избыточность сложного сигнала определяет его помехоустойчивость. Если есть возможность использовать обратную связь между приемником и передатчиком, то по третьему способу можно добиться более высокой эффективности и помехоустойчивости передачи, чем в предыдущем случае.
В зависимости от того, где принимается решение о правильном приеме, различают системы с решающей обратной связью (РОС) и с информационной обратной связью (ИОС).
В системах с РОС решение о значении сигнала выносит приемник и по каналу обратной связи подает сигнал подтверждения (квитирования), а при обнаружении ошибки требует повторения передачи.
В системах с ИОС приемник является пассивным, а принятый сигнал (в прямом или инверсном виде) возвращается по обратному каналук передатчику, который сравнивает его и принимает решение об исполнении или повторе сигнала.
При использовании РОС или ИОС избыточность в сигналах оказывается меньше, чем в корректирующих кодах.
На электрифицированных линиях железных дорог в каналах систем ДЦ могут действовать гармонические помехи, сосредоточенные по спектру. Защита от их действия особенно актуальна на участках с электротягой на переменном токе.
В современных компьютерных системах ДЦ помехоустойчивость при действии гармонических помех может быть повышена следующими способами:
применением режекторных фильтров, настроенных на сосредоточенные помехи и уменьшающих их влияние на приемник;
использованием шумоподобных сигналов (ШПС), представляющих собой цифровые последовательности определенной длины, перемножаемые с информационными сигналами для введения избыточности и искусственного расширения полосы частот информационного цифрового сигнала. В этом случае применение на приеме метода ШОУ и обратное преобразование ШПС позволяют получить требуемую достоверность информации.
2. Способы повышения достоверности передачи и приема сообщений
При передаче телемеханических сигналов под воздействием мешающих факторов (помехи, неисправности, изменение параметров и т.п.) происходят определенные изменения в форме и числе импульсов, ведущие к ошибкам в приеме. Для уменьшения общего числа ошибок, а иногда и для исключения ошибок определенного типа (чаще всего
)применяют различные меры.Способы, связанные с повышением помехоустойчивости сигналов, были рассмотрены в п. 1. Остановимся на более важных дополнительных мероприятиях, уменьшающих вероятность исполнения искаженных телемеханических команд.
Любая защитная проверка на приемном конце может происходить только на основе контроля постоянных признаков получаемых сигналов. Такими признаками могут быть: число импульсов в спорадическом сигнале или цикле; число импульсов с определенными импульсными признаками; временные параметры отдельных импульсов и серии в целом; порядковый номер импульса с определенным признаком; правило чередования импульсов с определенными свойствами и т.д.
Нетрудно заметить, что некоторые проверки (например, число импульсов) могут быть реализованы в системах с неизбыточными сигналами, но большая часть возможна лишь при наличии избыточности в элементах сигнала или числе передач.
Сигнал построен по определенному правилу (коду) и содержит элементы, отражающие это правило. Проверяя эти правила, приемник может обнаружить искажения, а если избыточность, предусмотренная в системе сигналов, достаточна, то и исправить обнаруженные ошибки.
В спорадических системах телемеханики, используемых для диспетчеризации железнодорожного транспорта, обязательными являются проверки следующих постоянных признаков: общего числа импульсов сигнала (числовая защита); числа импульсов с активным качеством (защита по качеству); временных параметров сигнала (контроль непрерывности сигнала).
Устройства, выполняющие этот контроль, исключают возможность реализации искаженных сообщений.
Обычно указанные защиты реализуются следующим образом. Демодулятор содержит элементы, определяющие длительность импульсов и их чередование. При перерыве в поступлении импульсов контрольная схема приводит приемные устройства (чаще всего приемный регистр и распределитель) в исходное состояние.
Распределитель ведет отсчет числа поступивших импульсов сигнала, и если их число отличается от установленного, блокируются цепи переноса информации из приемного регистра в дешифратор комбинаций и реализации не происходит.
Защита по числу импульсов с активным качеством проводится в дешифраторах комбинаций, так как по своему назначению эти узлы проверяют комплектность кода, т.е. соотношения 0 и 1 в принятом сообщении.
В циклических системах телемеханики, используемых на железнодорожном транспорте, избыточность в элементах сигналов минимальна или отсутствует, так как это системы с распределительной селекцией. Однако время существования ошибки в приеме ограничено длительностью цикла, и поэтому даже при отсутствии защитных проверок последствия от ошибок в таких системах значительно меньше, чем в спорадических.
Обычными для циклических систем являются проверки синфазного окончания цикла и длительности цикла.
В системах ДЦ «Нева» и «Луч» используются стартовые и стоповые импульсы для групповых сигналов, передаваемых циклически. Это позволяет контролировать в демодуляторе непрерывность группового сигнала ТС.
Наиболее важные защитные проверки в циклических системах телемеханики осуществляются на основе сравнения периодически поступающих неизбыточных сигналов. В этом случае реализация команд должна происходить с запаздыванием на время накопления сигналов для сравнения. Изменяя число циклов, необходимых для принятия решения о сигнале на основе накопленной совокупности, можно обеспечить любую степень достоверности в приеме. Нетрудно заметить, что нужный результат достигается на основе избыточной передачи неизбыточных сигналов, т.е. это другой вид избыточности в представлении сигнала.
Однако в циклических системах с распределительной селекцией возможно также использование избыточных временных позиций для дублирования передаваемых сигналов. В этом случае в каждом цикле работы устройств можно сравнивать информацию по временным каналам.
Дублирование сигналов по разным каналам иногда удобнее проводить в прямом и инверсном значениях, например информацию о состоянии двухпозиционного объекта передавать по двум каналам в виде 01 и 10. Такая корреляция сигналов в разных каналах увеличивает возможности обнаружения искажений при приеме, позволяет контролировать исправность общих узлов системы.
Важной особенностью циклических систем телемеханики является возможность проверки исправного состояния всех узлов, участвующих в передаче и приеме сообщений, в каждом цикле.
Системы с использованием обратного канала связи для организации защитных проверок представляют собой альтернативу избыточности передаваемых сигналов.
При наличии обратной связи могут использоваться неизбыточные коды или коды с минимальной избыточностью, что значительно упрощает устройства и повышает эффективность передачи.
В системах с РОС при посимвольном приеме демодулятор прямого канала должен выдавать сигнал на двухпороговое решающее устройство, принимающее решение в соответствии с правилом:
— принят 
; 
— принят 
; 
— решение не принято,где:
— напряжение на входе решающего устройства; 
и 
— пороговые напряжения решающего устройства ( 
).Если решение не принято (сигнал попал в зону «стирания»), формируется служебный сигнал переспроса, передаваемый по обратному каналу. В ответ на этот сигнал проводится повторение непринятого ранее символа. Этот процесс заканчивается с принятием решения, система переходит к передаче других символов.
Если в системе с РОС код имеет хотя бы минимальную избыточность, позволяющую обнаруживать одиночные ошибки, решение о переспросе целесообразно принимать после дешифрации комбинации, т.е. на выходе ДШК. В этом случае повторение запрашивается, если ДШК отнес комбинацию к неразрешенным.
В системах с ИОС решение о реализации принятого сообщения принимается на передающей стороне на основе сравнения переданного сообщения с информацией о нем, поступившей по обратному каналу. Реализация разрешается специальным сигналом подтверждения, передаваемым по прямому каналу.
Информационные сообщения, поступающие по обратному каналу, часто называют «квитанциями», поэтому такие системы иногда определяют как системы с квитированием.