Аспирант Бектурсунов Д.Н.

Руководитель доктор технических наук, профессор Захарченко Н.В.

Одесская национальная академия связи им.А.С.Попова г.Одесса, Украина

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТАЙМЕРНЫХ СИГНАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (ТСК) В СИСТЕМАХ С РЕШАЮЩЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (РОС)

Способы связи с односторонним действием, содержащие симплексные каналы, в ряде случаев не удовлетворяют требованиям к верности и скорости передачи информации. Хорошими возможностями обладают системы связи двухстороннего действия, имеющие обратный канал. Наличие такого канала позволяет осуществлять саморегулирование параметров системы – мощности сигналов, скорости передачи информации, способа кодирования и манипуляции, энергетической скрытности и др.

Системы связи с обратным каналом изображена на рис.1, где обозначено: ИИ, ПИ – источник и получатель информации; ПС₁, ПС₂ – преобразователи сообщений и сигналов; КУ, ДКУ – кодирующее и декодирующее устройства; М, ДМ – модулятор и демодулятор; ГВЧ – генератор высокочастотных колебаний; ЛС – линия связи; ЛТП – линейный тракт приемника; ПРС, ПМС – передатчик и приемник рабочих сигналов; РУ, АУ – решающее и анализирующее устройства; ПРК, ПМК – передатчик и приемник управляющих сигналов. Тракт, соединяющий ИИ с ПИ, образует прямой канал. Тракт, соединяющий ПРК с ПМК, образует обратный канал, предназначенный для передачи информации о состоянии прямого канала и управления ПРС. При постоянных параметрах прямого канала и идеальной (безошибочной и безынерционной) обратной связи можно обеспечить скорость передачи информации, близкую к пропускной способности канала при заданной верности связи. Наличие помех и запаздывание сигналов снижают качество регулирования потока информации в прямом канале. Несмотря на это, технические показатели систем связи с обратным каналом часто оказываются лучше, чем систем связи одностороннего действия.

Рисунок 1 – Система связи с обратным каналом

Обратную связь различают до принятия решения, и после принятия решения. В первом случае петля обратной связи (цепь 1 на рис. 1) непосредственно охватывает линию связи и обеспечивает контроль ее состояния. В результате сравнения принятого колебания с некоторым пороговым значением делается вывод о качестве линии связи и по обратному каналу посылается команда, в соответствии с которой изменяются параметры передаваемых рабочих сигналов. Такой принцип используется, например, в системах метеорной связи и др. В дальнейшем будем называть их системами с автоматическим регулированием параметров (АПР). Заметим, что сам термин "обратная связь до принятия решения" условный и означает лишь тот факт, что команда формируется без использования статистических критериев оценки параметров сигнала.

Во втором случае петля обратной связи охватывает значительно больший участок прямого канала (цепь 2 на рис. 1). На основании решения, принимаемого с использованием статистических критериев, производится повторная передача искаженных сигналов. Поэтому такие системы будем называть системами с автоматическим повторением сигналов (АПС).

Процедура регистрации сообщений в системах АПС заключается в следующем. Решение о регистрации сигнала в виде сообщения выносится в том случае, если принятое колебание удовлетворяет заданному статистическому критерию. В противном случае сигнал , отображающий сообщение , повторяется. При этом символ отображается на приемном конце двумя сигналами – и , совокупность которых можно рассматривать как укрупненный сигнал , который и подвергается проверке на достоверность. При удовлетворении критерия решения фиксируется символ , при несоблюдении сигнал передается снова и проверяется укрупненный сигнал и т.д.

Системы связи с обратным каналом можно классифицировать по типу обратной связи, способу кодирования, методу проверки принимаемых сигналов, величине коэффициента повторения, емкости памяти решающего устройства и способу повторения сигналов.

В зависимости от того, где принимается решение – на передающей стороне или на приемной стороне, различают системы АПС с информационной (ИОС), решающей (РОС) и комбинированной (КОС) обратной связью.

В системах ИОС решение производится на передающем конце, для чего по обратному каналу посылается квитанция сигнала , принятого в прямом канале. Решающее устройство сравнивает полученную квитанцию с фактически переданным сигналом ; при их совпадении () специальной командой подтверждается правильность приема и затем передается очередной рабочий сигнал; при несовпадении () посылается команда, отрицающая правильность приема, и сигнал повторяется. Системы ИОС позволяют получить высокую верность связи при малой избыточности передачи (малом значении ), если уровень помех в обратном канале низкий. В противном случае искажение квитанции даже при безошибочном приеме рабочих сигналов будет вызывать дублирование сообщений. Кроме того, в обратном канале возможны зеркальные ошибки, когда искажения квитанции соответствуют неискаженным рабочим сигналам, что вызывает ошибочную команду подтверждения. Пусть, например, послана диаграмма , которая исказилась и принята в виде , квитанция под действием помех трансформировалась в , т.е. соответствует . Эти особенности ИОС снижают их технические показатели по сравнению с другими системами с обратным каналом.

В системах РОС решение производится на приемной стороне, и по обратному каналу посылается не квитанция, а команда запроса на повторение (принятый сигнал признан недостоверным) или на передачу следующего кодового слова (принятый сигнал признан достоверным). Такие системы характеризуются значительно меньшей загрузкой обратного канала, по которому необходимо посылать только два сигнала – "запрос" и "утверждаю". Это облегчает их помехоустойчивое кодирование и позволяет осуществлять режим РОС по имеющимся дуплексным каналам при сравнительно небольшом усложнении оборудования.

В системах КОС в зависимости от степени искажения сигналов решение может приниматься на обеих сторонах; при этом приемное РУ отвергает наименее достоверные сигналы и требует их повторения, а на остальные сигналы посылает квитанцию, и решение о их достоверности выносится приемным РУ. Такие системы исследованы значительно меньше, чем системы РОС, хотя в ряде случаев они представляют интерес.

Системы РОС обладают более высокими техническими показателями, чем системы ИОС, и получили более широкое распространение. Обратный канал в системах РОС может использоваться двояко:

– только для передачи управляющих сигналов; в этом случае, несмотря на наличие двух каналов, система РОС является симплексной;

– для передачи управляющих и рабочих сигналов; в этом случае система РОС обеспечивает дуплексную связь между корреспондентами. Дуплексные системы РОС экономически более выгодны, чем симплексные, и в наземных системах связи и управления получили преимущественное распространение. В отечественной литературе наиболее часто они называются системами с автоматическим запросом ошибок (АЗО)..

В системах АПС переспросу и повторению могут подвергаться отдельные кодовые символы, кодовые слова и, наконец, группы кодовых слов. В соответствии с этим различают системы с посимвольной, позначной и групповой проверкой. Посимвольная проверка целесообразна лишь в каналах очень высокого качества и малой протяженности, поэтому такие системы представляют меньший интерес, чем остальные. Наиболее широкое распространение получили системы с позначной проверкой, допускающие использование обнаруживающих и корректирующих кодов. Групповая проверка может применяться в каналах низкого качества; система при этом усложняется, но средняя скорость передачи информации может быть сделана более высокой, чем в предыдущих случаях.

Системы АПС различаются величиной коэффициента повторения . Применение обратной связи оправдано лишь тогда, когда среднее значение или какой-либо параметр системы, связанный с , например среднее время или средняя энергия, затрачиваемые на передачу элемента сообщения (элементарного символа, кодовые слова или группы кодовых слов), меньше, чем значение для МПС при одинаковой верности связи. Так как – случайная величина, то могут быть отдельные значения >>, что снижает среднее значение . Поэтому часто задаются конечным значением , при этом укрупненный сигнал , где . Такие системы АПС будем называть усеченными, в отличие от не усеченных систем АПС, у которых значение коэффициента не ограничено.

Если решение производится с учетом всех символов укрупненного сигнала , то система связи обладает полной памятью порядка . При использовании каждый раз для решения не более последних символов, т.е. при , ,…, говорят о конечной памяти системы порядка. Если же учитывается информация только о последнем символе , а предыдущих символов отбрасываются, то система АПС без памяти. Такие системы наиболее просты, так как не содержат накопителя сигналов. Однако системы с памятью при заданном значении способны обеспечить большую верность связи или достичь заданной верности при меньшем числе повторений.

По способу дублирования искаженных кодовых слов системы АПС подразделяются на системы с адресным переспросом и безадресным повторением. В первом случае повторяются только те элементы сообщения, где была обнаружена ошибка. Для этого система должна иметь накопитель большой емкости, допускающий произвольную выборку информации. Это усложняет систему, вследствие чего такой метод не получил распространения. При безадресном повторении появление ошибки требует дублирования элементов – от искаженного до последнего элемента сообщения, посылаемого по прямому каналу в момент прихода управляемого сигнала по обратному каналу. Такой режим работы иногда называют временным запросом[53], так как местоположение искаженного элемента сообщения определяется на передающей стороне по моменту приема управляемого сигнала. Эти системы сравнительно просты и получили преимущественное распространение.

В системах АПС могут использоваться различные помехоустойчивые коды. При ИОС возможна работа как простым, так и избыточным кодами, при РОС применяются обнаруживающие и корректирующие коды. В первом случае сигнал запроса посылается всякий раз при искажении принятого кодового слова, во втором – только тогда, когда избыточность кода оказалось недостаточной для исправления обнаруженной ошибки. При этом необходимо учитывать свойства обоих каналов и в первую очередь тракта обратной связи; идеализация из характеристик может привести к ошибочным рекомендациям.

Если в системах связи одностороннего действия с помехоустойчивыми кодами борьба с искажениями осуществляется за счет постоянной избыточности этих кодов, то в системах РОС избыточность переменная и зависит от характера помех. Это – достоинство систем РОС, так как позволяет применять обнаруживающие коды, что повышает среднюю скорость передачи информации. Кроме того, системы РОС более эффективны при группировании ошибок и использовании таймерных сигнальных конструкции.

СПИСОК ИСОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Л.П. Коричнев,–М.: Радио связь, 1989.

2. С.А. Курицин, Учеб. Пособие. –Л.:ЛЭИС, 1983.

3. Б.Я. Советов, –Л.:Энергоиздат, 1982.

4. Б.Е. Аксенов, -Проблемы передачи информации, 1973