Качественные характеристики передачи сообщений.

11.4. Количество информации.

11.5. Квантование сигналов.

11.6. Характеристики каналов связи.

11.7. Разделение сигналов при передаче.

11.4. Каждое сообщение может принимать N - число значений, следовательно и сигнал должен иметь N - состояний. Для определения способности объема информации существует мера информации.

Количество информации: N = mⁿ.

m — количество информации.

n — степень m.

Указанной формулой пользоваться не всегда удобно, т.к. при большом n трудно подсчитывать, поэтому в технике связи принята логарифмическая шкала, которая представляет собой линейную зависимость между количеством информации и другими величинами.

I = loga N = n loga m.

За единицу количества информации принимается информация, содержащая n и может принимать два значения.

I = loga 2 = log2 2 = 1 двоичн. ед. = 1 бит.

a = 2.

Современная теория информации базируется на вероятностном подходе, при этом:

I = - loga Р.

при этом события принимаются равновероятностными.

Количество информации при равновероятных событиях всегда будет больше, чем не при равновероятностных. Пусть сообщение имеет ряд значений Х1,...., Хm с вероятностями Р1, Р2,...., Рm. При этом будем считать, что n большое. Тогда появление N в наборе из малого числа будет равно:

mі —набор элементов mі в наборе П.

mі = Рі П.

Тогда можно утверждать, что:

Х1 Р1n

Х2 Р2n

Следовательно, вероятность определенного сообщения будет определятся:

Энтропия при передаче информации — это есть количество информации, приходящееся на один элемент сообщения.

Пусть имеем два сообщения с равными вероятностями Р1 = 0,5. Р1 = 0,5.

Н = -(0,5 log2 0,5 + 0,5 log2 0,5) = 1.

2) Р1 = 1. Р1 = 0. Н = 0.

11.5. Выведенные выше формулы пригодны как для дискретных, так и для непрерывных сигналов.

Непрерывные сигналы — это такие смежные значения, которые отличаются сколько угодно мало друг от друга. Они применяются, как правило, для передачи информации.

Дискретные — для телеуправления.

Деление непрерывной функции на отрезки носит название квантования. Различают квантование по амплитуде и по времени.

Для уменьшения погрешности (б) значение интервала Х передается его серединой, поэтому приведенная погрешность будет равна:

К вантование по времени заключается в том, что значение функции сечется по оси абсцисс. Таким образом, любую непрерывную функцию можно передать конечным значением функции б.

11.6. Для этого вводится понятие объема сигнала и объема канала.

Vc = Fc Tc Dc.

Fc — спектр частот сигнала, несущего информацию.

Tc — время, необходимое для передачи сигнала.

Dc — динамичаский диапазон сигнала.

Рсmax, Рсmin - max и min уровни сигнала.

Vк = Fк Tк Dк.

Fк — полоса частот, которую может пропустить канал связи.

Tк.

Dк — динамический диапазон канала связи.

Рк — допустимый уровень сигнала до канала.

Рп — уровень помехи.

Рсmin  Рп.

Объем сигнала и объем канала есть не что иное, как меры информации, которые должны быть соответствующим образом согласованы: Vк  Vс — необходимое, но не достижимое в качестве достаточных условий:

Fк  Fc,

Тк  Тc,

Нк  Нc.

11.7. Передача информации имеет смысл (в одной физической среде), если эту информацию можно выделить на приемной стороне. Это в свою очередь возможно, если сигналы:

Fm (t) и Fn (t) линейно независимые.

Линейная независимость этих сигналов определяется:

Различают временное и частотное разделение сигналов.

Принцип ортогональности.

Временное — когда сигналы передаются в неперекрываемом друг другом промежутке времени.

Частотное — передача сигналов в неперекрываемом друг другом диапазоне частот.

Если сравнивать возможные объемы передачи информации при частотном и временном разделении сигнала, то окажется, что частотное разделение является более экономичным, т.к. информации можно передать больше.

Поскольку практически при частотном разделении передаваемый спектр частот бесконечен, то условие ортогональности выполняется приближенно.

РАБОТА ПЕРЕДАЮЩЕГО ПОЛУКОМПЛЕКТА ТС-КП

Схема полукомплекта рассчитана для работы при кодировании информации о состоянии объектов на импульсах и на пау­зах.

При подаче питания на­чинает работать мультивибратор МВ. Его импульсы, проходя че­рез триггер-делитель частоты ТД, приобретают полную симметричность при уменьшении частоты в два раза. В связи с наличием триггера-делителя частоты ТД частота мультивибратора выбира­ется в два раза большей, чем необходимо для работы полукомп­лекта.

Со 2-го выхода триггера-делителя частоты импульсы посту­пают через инвертор ИНВ(1) на вход шестиразрядного двоичного счетчика распределителя, приводя его в движение.

С 4-го выхода триггера-делителя частоты импульсы, нахо­дящиеся в противофазе с импульсами 2-го выхода, поступают че­рез инверторы ИНВ(2) и ИНВ(3) на вход передатчика частотно-модулированных сигналов ЧМС и затем в линию связи. Назначение инвертора ИНВ(З) состоит в повторном инвертировании импульсов 4-го выхода триггера-делителя частоты с тем, чтобы они на выходе передатчика ЧМС имели ту же фазу , что и импульсы, действу­ющие на входе счетчика распределителя.

Счетчик распределителя разделен на две половины, по три бинарных триггера в каждой. Каждая из половин работает на свои диодные дешифраторы (матрицы), причем к выходам первой половины параллельно подключены два диодных дешифратора параллель­ного типа - матрицы А и А' , а к выходам второй половины - один диодный дешифратор параллельного типа - матрица Б. Ди­одные схемы совпадения матриц А и А' собраны на минус, и поэ­тому счётчик распределителя на выходах этих матриц выдает от­рицательные импульсы (работает в прямом коде). Диодные схемы совпадения матрицы Б собраны на плюс, и поэтому счётчик рас­пределителя на выходах этой матрицы выдаёт положительные им­пульсы (работает в инверсном коде). Матрицы А , А' и Б состав­ляют первую ступень двухступенчатого диодного дешифратора распределителя.

У матриц А и А', в силу их параллельного подключения к выходам первой половины счетчика распределителя, одноименные по нумерации выходы собираются одновременно (например, выхо­ды 1 и 1' , 2 и 2' и т.д.).

Импульсы на выходах открытых матриц А и А' длятся в те­чение времени действия на выходе счетчика распределителя импульсов и следуемых за ними пауз, т.е. в течение одного пе­риода колебаний мультивибратора.

Каждая из этих длительностей используется для кодирова­ния сообщений путем последовательного открытия матриц А и А' во времени таким образом, что матрица А открывается только на импульсах, а матрица А' - только на паузах. Наложение и снятие запрещающего потенциала на выходы, матрицы А произво­дится от инвертора ИНВ(1) через двухкаскадный транзисторно-емкостной элемент задержки ГИ(3-4) и диоды Д7 - Д14. Аналогично наложение и снятие запрещающего потенциала на выходы матрицы А' производится от инверто­ра ИНВ(2) через двухкаскадный транзисторно-емкостной элемент задержки ГИ( 5-6) и диоды Д15 - Д22.

Назначение транзисторно-емкостных элементов задержки ГИ(3-4) и ГИ(5-6) состоит в том, чтобы открытие матрицы А (на импульсах) и матрицы А' (на паузах) происходило с некоторой задержкой относительно момента переключения счетчика распределителя и длилось бы не более продолжительности импульса tи или паузы tп соответственно. Задержка необходи­ма для исключения влияния на работу выходов матриц помех, возникающих от неодновременного переключения бинарных триг­геров счетчика распределителя. Ограничение открытого сос­тояния матриц необходимо для исключения возможности одно­временного открытого состояния выходов матриц А и А' (во вре­мя импульса или паузы).

Между отрицательными потенциалами выходов матриц А и А' с одной стороны, и положительными потенциалами выходов матри­цы Б, с другой стороны, могут быть подключены 128 сигнальных

контактов, принадлежащих объектам данного контролируемого

пункта. Подключение это произведено при помощи двух промежуточных матриц В и В' последовательного типа, составляющих вторую ступень двухступенчатого диодного дешифратора распре­делителя.

Каждая из матриц В и В' состоит из восьми групп (по числу выходов матриц А и А'), по восемь выходных цепей в группе (по числу выходов матрицы Б). Таким образом, матрицы В и В' имеют 8 х 8 + 8 х 8 = 128 выходных цепей.

От каждой группы матриц В и В' к одному выходу матрицы Б подключено только по одному сигнальному контакту объекта, а от всех групп число их составляет 16 (8 - от матрицы В и 8 - от матрицы В').

Матрица Б имеет также восемь выходов, каждый из которых контролирует восемь объектов, связанных с матрицей В, работающей на импульсах и восемь объектов, связанных с матрицей В, работающей на паузах.

При замыкании одного из сигнальных контактов в соответствующих позициях первой и второй половин счетчика распре­делителя между матрицей А (или А') и матрицей Б (через матрицу В или В') проходит импульс тока, который трансформиру­ется во вторичную обмотку одного из трансформаторов, включен­ных последовательно с выходами матрицы Б. Вторичные обмотки всех трансформаторов включены между собой параллельно через индивидуальные диоды Д23 – Д30. Назначение последних состоит в том, чтобы ток вторичной обмотки одного из трансформаторов не замыкался через вторичные обмотки остальных трансформато­ров, а попадал бы на 8-й вход усилителя-формирователя с трансформаторной связью ФК1(1).

При наличии нескольких замкнутых сигнальных контактов, (которые замыкаются при отключении объектов) последовательно во времени (в соответствии - с переключением первой и второй половин счетчика распределителя) в одном или в разных транс­форматорах проходят импульсы тока, каждый из которых попада­ет через усилитель-формирователь ФК1(1) на триггер кодирова­ния ТК, возбуждая последний.

В возбужденном состоянии триггер кодирования снимает блокировку импульсов мультивибратора на входе инвертора ИНВ(4). Двухразрядный датчик времени ДВ запускается под действием импульсов мультивибратора. Одновременно с запуском датчика времени отрицательным потенциалом 4-го выхода триг­гера кодирования через диодные логические схемы Д1(1) и Д1(2) удерживаются транзисторы инверторов ИНВ(1) и ИНВ(2) в таких сос­тояниях, в каких они оказались в момент возбуждения тригге­ра кодирования.

Происходит это следующим образом.

Отрицательный потенциал 4-го выхода триггера кодирова­ния запирает диоды Д1 и Д4 диодных логических схем Д1(1) и Д1(2) соответственно. Диоды Д3 и Д6 этих логических схем включены таким образом, что на аноде диода Д3 действует по­тенциал 4-го выхода инвертора ИНВ(2), а на аноде диода Д2 - потенциал 4-го выхода инвертора ИНВ(I). Так как инверторы ИНВ(1) и ИНВ(2) всегда работают в противофазе (от разных вы­ходов триггера-делителя частоты), то и потенциалы на диодах Д3 и Д6 всегда будут разноименными, и, следовательно, один из них будет закрыт, другой - открыт. Это в свою очередь определит состояние диодов Д2 и Д5 тех же диодных схем. Например, при закрытом диоде Д3 диод Д2 будет открыт, и через него отрицательный потенциал источника коллекторного напря­жения поступит на 6-й вход инвертора ИНВ(1). Этот потенциал на внутреннем диодном входе инвертора, закроет доступ импульсам, поступающим с триггера-делителя частоты, удерживал транзистор инвертора ИНВ(1) в открытом состоянии.

В это время в логической схеме Д1(2) диод Д6 будет от­крыт положительным потенциалом 4-го выхода инвертора ИНВ(1),

а диод Д5 будет закрыт положительным потенциалом падения напряжения на резисторе R2. На 6-й вход инвертора ИНВ(2) со стороны логической схемы Д1(2) поступать ничего не будет. Но теперь импульсы триггера-делителя частоты, поступающие на 2-й вход инвертора ИНВ(2), будут блокированы положительным потенциалом 4-го выхода инвертора ИНВ(1) .

В связи с прекращением переключения инвертора ИНВ(1) ос­танавливается счетчик распределителя, а с прекращением переключения инвертора ИНВ(2) на вход ЧМС передатчика через ин­вертор ИНВ(З) поступают длинный импульс или длинная пауза (в зависимости от того, возбудился ли триггер кодирования от вы­хода матрицы А, открывающейся на импульсах, или от выхода мат­рицы А' , открывающейся на паузах).

Такое состояние схемы будет продолжаться до тех пор пока триггер кодирования не будет сброшен в невозбужденное состоя­ние. Сброс триггера кодирования производится двухразрядным датчиком времени после отсчета последним четырех коротких им­пульсов мультивибратора.

Сверхдлинный фазирующий импульс в конце серии образуется из двух длинных импульсов, получаемых на постоянно замкнутых 63-м (7 гр. 8 выход) и 64-м (8 гр. 8 выход) выходах матрицы В с заполнением паузы между ними при помощи 63' выхода на инверторе ИНВ(З).

Для передачи на диспетчерский пункт сигнализации о сбое в полукомплекте телеуправления, на данном контролируемом пунк­те (ТУ-КП) используются не сигнальные контакты, которые для этой цели не пригодны, а 61'-й выход счетчика распределителя с присоединением к нему двух дополнительных диодов: одного -

от правого коллектора триггера запрета ТЗП полукомплекта ТУ-КП, несущего сигнал о сбое телеуправления на контроли­руемом пункте (если такой произойдет), второго - от шинки запрета матрицы А для обеспечения кодирования сигнализации о сбое телеуправления только на импульсе.

Передача сигнализации о сбое телеуправления происходит при переходе счетчика распределителя из 61-й позиции в 62-ю. При этом возбуждается триггер кодирования и в линию связи поступает 62-й длинный импульс. Сброс триггера кодирования происходит в обычном порядке.

Из работы полукомплекта следует, что не все 128 сигнальных контактов могут быть использованы для целей телесигнали­зации.

Семь сигнальных контактов (точнее выходов) либо непосредственно используются для выполнения служебных функций по­лукомплекта, либо не могут быть использованы в связи с прохо­дящим исполнением этих функций, а именно: ,

1. два контакта матрицы В (на импульсах), 63-й (7 гр. 8 выход) и 64-й (8 гр. 8 выход), закорочены и используются для образования сверхдлинного фазирующего импульса;

2. два контакта матрице В' (на паузах), 63-й (7' гр. , 8 выход) и 64-й (7' гр. 8 выход), не могут быть использованы, так как в этот момент происходит кодирование сверхдлинного фазирующего импульса (см. пункт 1);

3) один контакт матрицы В (на импульсах), 62-й (6 гр. 8_ выход), не может быть использован, так как в этот момент про­исходит кодирование сбоя телеуправления на данном контролиру­емом пункте (если сбой имеет место);

4) два контакта - 1-й (1 гр. 1 выход) на матрице В и 1'-й (1' гр. I выход) на матрице В' - не могут быть исполь­зованы, так как в этот момент на диспетчерском пункте про­исходит оброс (стирание) записей с магнитных элементов с прямоугольной петлей гистерезиса (торов) после восстанов­ления синхронизма между передающим и приемным полукомплектами (если синхронизм нарушался в предыдущей серии).

Таким образом, полукомплект может контролировать 128 – 7 = 121 объект телесигнализации.