Достоверность передачи сообщений и надежность систем

В железнодорожных системах автоматики имеются существенные резервы увеличения пропускной способности каналов, что позволяет снижать быстродействие приемников для повышения их устойчивости к помехам.

Если принятые меры повышения помехоустойчивости приема элементарных сигналов не могут считаться достаточными для системы телемеханики, используют методы передачи сложных избыточных сигналов. Так

ой сигнал, состоящий из определенной совокупности элементарных сигналов, позволяет, с одной стороны, увеличить различия в свойствах сигнала и помехи, а с другой — повысить разность энергии между ними. Поэтому при приеме проводится оптимальная обработка не только каждого импульса, но и всей совокупности импульсов сложного сигнала.

В телемеханических системах нашли применение следующие способы организации избыточности в сигналах:

многократная передача неизбыточных сигналов (кодовых комбинаций или символов):

однократная передача избыточных кодовых комбинаций;

передача избыточных комбинаций заданное число раз или до правильного результата.

По первому способу неизбыточные сигналы могут передаваться определенное число раз или циклически. В любом случае на приемном конце решение о значении сигнала должно быть принято на основе оценки суммы п отсчетов смеси сигнала а и помехи, т.е. если в приемник поступают,

, , ,…, , тогда

.

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.

 Скачать реферат