Основы построения систем. Способы передачи и анализ телемеханических сигналов

В общем виде корректирующие возможности кодов с могут быть охарактеризованы выражением

d = r + s + 1,

где: r — число обнаруживаемых ошибок; s - число исправляемых ошибок.

Например, при d = 4 код может обнаружить две и исправить одну ошибку (r = 2, s = l)

или же обнаружить три ошибки ( r = 3, s = 0).

Синтез линейных кодов с заданными свойствами обычно осуществляется кодирующими устройствами (рис. 16, а), которые сравнительно просты, так как содержат только ячейки регистра сдвига () и сумматор по модулю 2. К сумматору подключаются выходы тех ячеек регистра, для которых = 1 в соответствии с выбранными линейными формами кода. От вида кода может изменяться не только число связей, но и число сумматоров.

Рассмотрим для примера структуру кодирующего устройства для образования линейною кода c d=3 (обычно называемого кодом Хэмминга) при трех информационных и трех контрольных символах (рис. 16, б). В ячейки 1-3 регистра памяти вводятся исходные информационные символы . Далее проводится сдвиг всех символов на один такт, в результате чего в ячейку 3 записывается сумма по модулю 2 первого и второго информационных символов. После второго сдвига в ячейке 1 будет , в ячейке 2-, а в ячейке 3-. Третий такт сдвига приводит к тому, что в ячейках регистра окажется комбинация проверочных символов к исходной комбинации кода.

Рис. 16. Структурные схемы кодирующих устройств для линейных кодов.

При использовании циклического сдвига и выборе линейных форм в соответствии с так называемыми порождающими многочленами образуются циклические коды, в которых каждая комбинация представляет собой блок из информационных и контрольных символов на определенных местах.

Циклические коды позволяют обнаруживать и исправлять любые ошибки в зависимости от выбранного порождающего (образующего, генераторного) полинома. Образуют циклические коды с теми или иными корректирующими свойствами, беря комбинации двоичного кода на все сочетания и умножая их на образующий многочлен. Для систематизации таких кодов с целью закрепления мест информационных и контрольных символов используют дополнительные операции умножения и деления многочленов.

В системах телемеханики на железнодорожном транспорте и помехозащищенных кодов нашли широкое применение коды на одно сочетание (d = 2, r = 1, х = 0). Такие коды, кроме одиночных ошибок, обнаруживают также однотипные ошибки более высокой кратности.

Поскольку в таких кодах контролируется постоянное число единиц и нулей в комбинации, то их часто называют кодами с постоянным весом.

Общее число разрешенных комбинаций в таком коде зависит от числа сочетаний

или

где: п - число разрядов в комбинации; т - число единиц в комбинации.

Разновидностью кода с постоянным весом является широко используемый распределительный код (рис. 17), имеющий вес, равный единице (в любой комбинации длиной п содержится только одна 1).

Обычно в системах телемеханики распределительный код используется в одной (исполнительной) части комбинации, тогда как другую (избирательную) часть представляет код с большим числом единиц.

Например, в тракте ТУ системы СКЦ избирательная часть (адрес группы объектов) содержиткомбинаций, а исполнительная (номер команды) представлена распределительным кодом.

При оценке свойств кодов, кроме кодового расстояния d часто используют коэффициент избыточностивычисляемый как отношение общего числа возможных комбинаций Мп при заданном числе элементов п к рабочему числу кодовых комбинаций Мm, т.е.

где: - число нерабочих (запрещенных) кодовых комбинаций, используемых только в контрольных целях.

Например, для широко применяемых кодов на одно сочетание т.е. с постоянным числом единиц и нулей в комбинации, коэффициент избыточности

Избыточность в комбинациях кода может быть образована двумя способами:

выбором для использования из общего числа возможных комбинаций только некоторых с определенными свойствами;

добавлением контрольных символов ко всем возможным комбинациям кода для придания им нужных свойств.

Примером кодов, образованных по последнему способу, может служить корреляционный код (код с удвоением элементов). В этом случае каждый элемент двоичного кода на все сочетания представляется двумя символами, т.е. 1 соответствует 10, а . Конечно, избыточность такого кода велика, так как происходит удвоение числа элементов, но и помехоустойчивость тоже резко возрастает (обнаруживаются одиночные ошибки в любом числе удвоенных элементов комбинации).

Таким образом, представление любого исходного множества двоичных сигналов эквивалентным ему множеством кодовых комбинаций (с любым основанием) составляет суть кодирования. Кодирование выполняется в устройствах телемеханики в целях наилучшего согласования источника двоичных сообщений с возможностями канала связи для получения на приемном конце точного и быстрого отображения состояния источника.

Разумеется, для правильного выбора кода надо знать информационные характеристики источника сообщений и характеристики используемого канала связи.

Физические характеристики канала и сигнала. Обычно телемеханические сигналы передаются посылками электрического тока по проводным линиям связи, но иногда используется и радиоканал. В обоих случаях перенос электромагнитной энергии сигналов непосредственно зависит от свойств канала. Из множества этих свойств три параметра, произведение которых составляет объем (емкость) канала, характеризуют его количественные возможности:

где: Тк - время, на которое канал предоставлен отправителю сообщения; Fк - полоса частот пропускания канала; Нк - допустимая электрическая мощность сигнала, передаваемого по каналу.

 Скачать реферат