Технические науки /12.Автоматизированные системы управления на производстве

К.т.н. Кан О.А., преп. Жаркимбекова А.Т., преп. Кадирова Ж.Б.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Повышение помехоустойчивости передачи кодовых комбинаций

Повышение помехоустойчивости передачи кодовых комбинаций является одной из важнейших задач надежного функционирования автоматизированных систем управления. Помехоустойчивость двухчастотных кодов при стационарных флуктуационных помехах значительно более высокая, чем у последовательных кодов с исправлением ошибок. Корректирующие коды при этом нерациональны из-за необходимости вводить большую избыточность для исправления ошибок.

В работе предлагается способ передачи дискретных сигналов (счетный код), имеющий помехоустойчивость выше, чем при передачи двухчастотным кодом. На передающем устройстве формируют только сигналы «единиц» первого, второго и последующих разрядов передаваемого кода по формуле

K_i = K₁ + ∆n(i-1),

где K_i – количество импульсов i-го разряда передаваемого кода; K₁ – количество импульсов первого разряда передаваемого кода; ∆n – количество импульсов, устанавливающее различие между соседними разрядами кода.

Импульсы K_i передаются на одной рабочей частоте, чем обеспечивается дополнительная помехоустойчивость. Для оценки помехоустойчивости кодовых комбинаций воспользуемся энергетическим критерием помехоустойчивости, который определяется по формуле

, (1)

где U_c(t) – мгновенное значение сигнала; Т – длительность сигнала; - удельное напряжение помехи.

В случае использования для передачи сигналов одиночных прямоугольных импульсов амплитудой U_m и длительностью ∆Т выражение (1) упрощается и принимает вид

(2)

Из выражения (2) видно, одним из наиболее простых и надежных способов увеличения параметра , т.е. повышения помехоустойчивости, является снижение быстродействия системы за счет увеличения продолжительности импульса, при этом одновременно будет снижаться и вероятность подавления дискретной информации. Для пачки импульсов энергетический критерий

, (3)

где К – число импульсов в пачке.

Найдем энергетический критерий помехоустойчивости для двухчастотного кода

, (4)

где n – число разрядов кодовой комбинации.

Для счетного кода среднее число импульсов заполнения в пачке равно

, (5)

где ∆К – степень различия (по числу импульсов заполнения) между соседними разрядами передаваемого кода.

Среднее число передаваемых разрядов счетного кода n_c = n/2. Энергетический критерий помехоустойчивости для счетного кода

(6)

При ∆К = К имеем

(7)

Разделив выражение (4) на (7), после небольших сокращений получим

(8)

На рисунке 1 представлен график сравнения помехоустойчивости передачи двухчастотным кодом и счетным кодом, построенный по формуле (8).

α²_d/ α²_c

4

3

2

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n

Рисунок 1– Сравнение помехоустойчивости передачи двухчастотным кодом и счетным кодом

Из выражения (8) видно, что = при n = 3. С увеличением числа разрядов передаваемого кода помехоустойчивость счетным кодом значительно превышает помехоустойчивость передачи двухчастотным кодом.

Таким образом, предложенный способ передачи дискретных сигналов обладает высокой помехоустойчивостью. Кроме того, применение одной частоты для передачи нулей и единиц кода позволяет значительно упростить аппаратную часть системы передачи дискретной информации.