Лекция 14
СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ КОМАНДНО-ПРОГРАМНОЙ ИНФОРМАЦИИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЪЮ.
Одним из способов повышения достоверности передаваемой информации является многократная передача информации. Однако если осуществляется не односторонняя связь, то возможны другие способы повышения помехозащищенности.
В космических радиолиниях, особенно при управлении низкоорбитальными КА, методы избыточного кодирования оказываются мало эффективными, так как условия приема сигналов в сеансе связи быстро изменяются вследствие перемещения КА относительно наземной станции.
Повышение помехоустойчивости системы передачи дискретных сообщений может быть достигнуто введением в нее обратного канала от приемного пункта к передающему. Такой метод повышения помехоустойчивости широко используется в каналах передачи командно-программной информации многофункциональных КИС, в каналах передачи дискретных сообщений.
Обратная связь в радиотехнических системах передачи дискретных сообщений может применяться для контроля условий распространения радиоволн или для анализа верности приема сообщений.
В первом случае обратный канал соединяет вход приемного устройства с передатчиком. В приемном пункте ведется систематическое измерение отношения сигнал/помеха или контроль за условиями распространения радиоволн. Результаты этих измерений передаются по обратному каналу в передающий пункт системы. При ухудшении условий приема повышают мощность передатчика или увеличивают длительность символов кода. Так как наиболее часто в таких системах регулируется мощность передатчика, то их называют системами с автоматической регулировкой мощности передатчика. Применение такого вида обратной связи оправдано в радиолиниях с быстро меняющимися условиями распространения сигналов.
В системах с обратной связью, в которых анализируется верность принимаемых сообщений, по каналу обратной связи передаются либо принятые сообщения, либо решения декодирующего устройства приемного пункта о правильном или ошибочном приеме сообщений.
Структурная схема системы передачи информации с обратной связью и анализом верности принимаемых сообщений изображена на рис.14.1.
На передающем пункте имеется источник сообщений ИС, от которого передаваемые сообщения поступают в кодирующее устройство (КУ.
Рис.14.1
При передаче по ЛСПК (линия связи прямого канала) сигналы могут подвергаться мешающим воздействиям от некоторого источника помех (П). В приемном пункте смесь сигналов и помех усиливается и фильтруется приемником (ПРМ), затем анализируется и преобразуется в сообщение в декодирующем устройстве (ДКУ). С выхода ДКУ информация поступает к получателю сообщений (ПС).
Наряду с каналом связи от передающего пункта к приемному, который называют прямым каналом, в системах с обратной связью имеется возможность передачи информации в обратном направлении - от приемного пункта к передающему. Для этого в составе приемного пункта имеются кодирующее устройство КУ и передатчик ПРД, а в составе передающего пункта - приемник ПРМ и декодирующее устройство ДКУ.
Канал связи от приемного пункта к передающему называют каналом обратной связи или просто обратным каналом (ЛСОК).
По каналу обратной связи в той или иной форме передаются сведения о результатах приема сообщения в приемном пункте.Если эти сведения подтверждают правильность приема сообщения, то передающий пункт переходит к передаче следующего сообщения. Если сведения, поступившие по каналу обратной связи, указывают на наличие ошибок в сообщении, принятом приемным пунктом, то передающий пункт повторяет передачу этого сообщения.
Таким образом, повышение достоверности передачи информации в системах с обратной связью достигается за счет анализа верности принятых сообщений и повторной передачи сообщений, принятых с ошибками.
Системы передачи информации с обратной связью обладают двумя важными достоинствами по сравнению с соответствующими системами одностороннего действия.
Во-первых, правильный прием сообщений в системе с обратной связью может быть обеспечен после его однократной или многократной передачи в зависимости от конкретной помеховой обстановки в линии связи. При этом величина избыточности, необходимой для обеспечения требуемой достоверности передачи сообщений, изменяется одновременно с изменением условий работы линии связи, в отличие от систем одностороннего действия,где вводимая избыточность постоянна.
Во-вторых, в системах передачи информации с обратной связью передающий пункт располагает сведениями о результатах приема сообщений в приемном пункте, чем обеспечивается оперативный контроль за результатами работы системы. Это особенно важно, когда речь идет о передаче управляющей информации, например разовых команд, временной программы, уставок. Наличие достоверных сведений о результатах приема этой информации повышает оперативность управления КА, повышает уверенность операторов, обслуживающих соответствующую аппаратуру, в правильности своих действий.
В зависимости от количества допустимых повторений одного и того же сообщения системы с обратной связью делятся на системы с ограниченным и системы с неограниченным числом повторений. В зависимости от принципа действия и характера информации, передаваемой по каналу обратной связи, различают три типа систем с обратной связью: системы с решающей обратной связью(РОС), системы с информационной обратной связью (ИОС) и системы с комбинированной обратной связью (КОС). Все три типа систем находят практическое применение.
СИСТЕМЫ С РЕШАЮЩЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
В системах с решающей обратной связью анализ достоверности принятых сообщений осуществляется в декодирующем устройстве приемного пункта. Временная диаграмма, поясняющая работу системы с решающей обратной связью, изображена на рис.14.2.
Рис.14.2
На передающем пункте в сообщение аi вводится постоянная избыточность, которая позволяет на приемном пункте провести анализ его достоверности по определенному критерию. Критерием достоверности называют отличительный признак или правило, по которому принимаемые сообщения могут сортироваться на сообщения, принятые правильно, и сообщения, принятые с ошибками.
В приемном пункте принятое сообщение записывается в декодирующем устройстве и анализируется в соответствии с критерием достоверности. Если в результате анализа принимается решение об отсутствии ошибок в сообщении, то устройство анализа вырабатывает служебную команду "Да". Эта команда переводит принятое сообщение из декодирующего устройства получателю и передается по каналу обратной связи в передающий пункт. Передающий пункт после приема служебной команды "Да" переходит к передаче очередного сообщения аi, . Если же в результате анализа достоверности сообщения в приемном пункте в нем обнаружены ошибки, то устройством анализа формируется служебная команда "Нет", которая стирает принятое сообщение и передается по каналу обратной связи на передающий пункт. После приема служебной команды "Нет" передающий пункт повторяет передачу сообщения ai. .
Служебные_крманды_"Да" и "Нет", передаваемые по каналу обратной связи, часто называют квитанциями.
В системе с РОС окончательное решение о правильности или ошибочности сообщения выносится в приемном пункте в результате его анализа по критерию достоверности. Поэтому требования к надежности критерия достоверности с точки зрения возможности обнаружения максимального количества ошибок весьма высоки.Как правило, в системах с РОС применяют сложные критерии достоверности, включающие в себя проверку принятого сообщения одновременно по нескольким параметрам.
При анализе работы систем с обратной связью важное значение имеет термин цикл передачи , под которым понимают процесс однократной передачи сообщения и всей служебной информации.
Из временной диаграммы, изображенной на рис.14.2, следует, что цикл передачи в системе с РОС включает в себя передачу сообщения по прямому каналу, анализ его достоверности в приемном пункте и передачу квитанций по обратному каналу.
Структура циклов передачи в системе с РОС не меняется.
СИСТЕМЫ С ИНФОРМАЦИОННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
В системах с информационной обратной связью анализ достоверности сообщений осуществляется в передающем пункте. Временпая диаграмма, поясняющая работу системы с информационной обратной связью, изображена на рис.14.3.
Рис.14.3
Сообщение аi, передается из передающего пункта в приемный по прямому каналу связи. В приемном пункте сообщение записывается в декодирующем устройстве и в темпе приема ретранслируется по каналу обратной связи в передающий пункт.
В передающем пункте осуществляется анализ достоверности путем порязрядного сравнения переданного сообщения с, с сообщением, принятым по обратному каналу.
Если анализ достоверности дает положительный результат,т.е. переданное и принятое сообщения совпадают, то устройство сравнения вырабатывает служебную команду "Исполнение" (И), которая передается в приемный пункт и обеспечивает перевод получателю сообщения, записанного в декодирующем устройстве. Передающий пункт вслед за выдачей"служебной команды "Исполнение" переходит к передаче очередного сообщения аi+1.
Если анализ достоверности в передающем пункте дает отрицательный результат, т.е. переданное по прямому каналу и принятое по обратному каналу сообщения не совпадают хотя бы в одном разряде, то устройство сравнения формирует служебную команду "Стирание" (С). Эта команда передается в приемный пункт и обеспечивает стирание сообщения, записанного в декодирующем устройстве. Передающий пункт вслед за передачей команды "Стирание" повторяет передачу сообщения аi
Таким образом, характерными чертами системы с информационной обратной связью являются анализ достоверности сообщений в передающем пункте и передача по каналу обратной связи - самих сообщений, а по прямому каналу - служебных команд "Исполнение" или "Стирание".
Критерий анализа достоверности в передающем пункте, представляющий собой поразрядное сравнение переданного и принятого сообщений, предельно прост и надежен. Поэтому вероятность исполнения ошибочно принятых сообщений в системе с ИОС, как правило, меньше, чем в системе с РОС. Платой за повышенную помехоустойчивость системы с ИОС является значительно большая загрузка канала обратной связи по сравнению с системой с РОС.
Длительность циклов передачи в системах с ИОС и РОС оказывается практически одинаковой.