Технические науки / 12. Автоматизированные системы управления на производстве

 

A.Y. Kulyk

Vinnitsa national technical university, Ukraine

Calculation of limit speed of transfer

of the discrete information

 

As the information-measuring systems and computer networks, information transfer is in very harsh conditions interference effects [1, 2]. В результаті їх впливу та наявності спотворень в каналах зв'язку форма сигналу на виході каналу відрізняється від його форми на вході каналу. As a result of their influence and presence of distortion in communication channels form a signal output channel is different from its form at the entrance channel. При надходженні до приймальної частини прямокутна форма елементів сигналу відновлюється за принципом порогових значень чи переходу через нуль. When the entrance to the rectangular shape of elements of the signal is restored on the basis of threshold values or zero crossing, В результаті цього фронти відновлених сигналів на виході каналу зв'язку не співпадають з фронтами початкових імпульсів на його вході. as a result fronts restored signal at the output channel does not coincide with the initial pulse fronts at its entrance. При цьому виникають граничні спотворення сигналів, які можуть призвести до втрати інформації за рахунок втрати синхронізації. Часова відстань між фронтами початкового та кінцевого імпульсів пов'язана із характером та рівнем завад і при певній швидкості передавання буде викликати спотворення інформації. The completely limit signal distortion, which can lead to loss of information due to loss of synchronization. Temporal distance between front end and the initial momentum associated with the nature and level of noise and at a certain speed transmission will cause distortion of information. За рахунок підвищення швидкості передавання в реальних умовах, проблема забезпечення ефективного передавання інформації розглядається досить широко, що підтверджується відповідними оглядами [3, 4]. By raising the speed of transmission in the wild, the problem of ensuring the effective transfer of information is considered fairly widespread, as evidenced by a review [3, 4].

During the exchange of information is the main problem transmission efficiency, which is to provide maximum transmission speed with respect to the probability of receiving the necessary data. Таким чином важливою задачею є визначення граничної швидкості передавання для збереження працездатності пристрою. Thus an important task is to determine the speed of transmission capacity for storing device.

Voltage on the receiving side channel  is the sum of voltages informative signal on the transmitting side  and noise

 

.                                         (1)

 

 

 

Fig. 1 – Часові діаграми спотворення сигналів в умовах граничних завад 1 – Time diagrams of signal distortion in the boundary noise

 


 Time difference between front momentum for transmitting and receiving side is determined by zero crossings of signals that under defined conditions  and . Given that shift fronts

 


                                 (2)

 

small, can be determined

 

.           (3)

 

Based on this

 

.                                     (4)

 

As

 

 .                  (5)

 

 

Substituting the result in (4), available

 

,                                           (6)

 

and taking into account that derivatives can be considered approximately equal

 

,                               (7)

 

precipitation fronts of pulses will be equal

 

.                           (8)

where – the rate of growth front.

 

Then

 .                                         (9)

 

Speed communication channel signals vc associated with the speed of information transfer vі the ratio

.                                                      (10)

  

The limit of pulse distortion is determined by the ratio

 

 .                                                     (11)

Then

.                                  (12)

 

Assuming that when transmitting in the channel of communication is the interaction of several factors that are random and are independent of one another, the resulting distribution law is close to normal

.                                (13)

 

The density distribution of a random variable f(δ) can be found from (13), using known ratio

,                                          (14)

,                               (15)

.                                 (16)

 

Substituting (15) and (12) to (13), available

.               (17)

 

Based on the ratio, standard deviation degree limit distortion of pulses defining relations

.                               (18)

 

To obtain formulas (18) is the speed of information transfer and the difference between logical voltage levels "units" and "zero", i.e. parameters that can vary during transmission. Виходячи з правила “3 σ ”, яке показує, що 99,7% значень попадають до цього інтервалу, можна підібрати оптимальні швидкість передавання v i Based on Rule 3 σ ", which indicates that 99.7% of values fall into this interval, you can choose the optimal speed of vi та рівні сигналів U 1 і U 0 , задаючись граничним спотворенням імпульсів δ з умови підтримання працездатності пристрою передавання. and level signals U1 and U0, having set boundary distortion of pulses provided support δ capacity transmission device. Тобто кінцева формула буде мати вигляд That is the final formula will look like

 

,                                   (19)

 .                                     (20)      

 

Fig. 2 – Theoretical and operational characteristics of the device that implements the method of adaptation taking into account the boundary noise: а – theoretical; б – operational (without adaptation); в – operational (with adaptation).

Thus, based on known transmission parameters (amplitude levels of logical zero and one, rapid fronts), defining the amplitude noise in the channel of communication and having error, you can get the maximum transmission speed for real conditions. Описаний алгоритм може бути реалізований програмно-апаратним шляхом на базі персонального комп'ютера чи мікропроцесорного контролера [5]. The algorithm can be implemented by software and hardware-based personal computer or microprocessor controller [5]. При цьому може бути задіяний режим програмного опитування, переривань чи прямого доступу до пам'яті. This mode can be activated software survey, interrupt or direct memory access. Отримані результати підтверджуються експериментальною перевіркою, результати якої наведені на рис. The results are confirmed by experimental test, whose results are shown in fig. 2. 2.

 

References:

1.     Квєтний Р.Н., Компанець М.М., Кривогубченко С.Г., Кулик А.Я. Основи техніки передавання інформації. – Вінниця: Універсум-Вінниця, 2002, 358 с.

2.     Шварцман В.О., Емельянов Г.А. Теория передачи дискретной информации. – М.: Связь, 1979, с. 112 – 118.

3.     Кулик А.Я. Адаптивні алгоритми передавання інформації. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2003. – 213 с.

4.     Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г., Кривогубченко Д.С. Методи адаптації пристроїв передавання інформації до параметрів каналу зв’язку. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. – 213 с.

5.     Патент України на винахід 52880А. H03M 13/00. Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання та пристрій для його реалізації. Бюл. № 1, 15.01.2003  / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г., Компанець М.М., Кривогубченко Д.С.