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 а_i 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 а_i, . 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 a_i. .

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 а_i, 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 а_i+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 а_i

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.