11.1. Классификация и характеристики кодов

В системах телемеханики сообщения передаются по схеме (1а).

На пункте управления сообщение ("включить объект 1") преобразуется в линейный сигнал (три импульса тока положитель­ной полярности). Этот процесс называется кодированием. На конт­ролируемом пункте происходит обратное преобразование линейно­го сигнала в сообщение. Этот процесс называется декодированием. Используются также эквивалентные термины: шифрация и дешиф­рация.

Кодовым словом, или кодовой комбинацией называется конк­ретная совокупность импульсов тока, образующих линейный сигнал.

Кодом называется множество кодовых слов, используемых для передачи сообщений.

Обозначим через п число импульсов тока в кодовом слове (n— длина кода), а через k — число качеств импульсов тока (осно­вание кода).

В зависимости от длины различают одноэлементные и многоэле­ментные коды. В одноэлементных кодах п=1, и сообщение несет один импульс тока. Эти коды используют в системах телемеханики с разделительной и распределительной селекциями. В многоэле­ментных кодах п>1 и сообщение несут п импульсов тока. Их исполь­зуют при качественно-комбинационной и кодовой селекциях.

В зависимости от основания различают двоичные и многопози­ционные коды. Двоичные (бинарные, двухпозиционные)коды имеют два качества импульсов тока (k=2). У многопозиционных кодов k>2. Наиболее распространены двоичные коды, так как они имеют наиболее простую кодирующую и декодирующую аппаратуру. В дальнейшем рассматриваются двоичные коды и качества импуль­сов тока в них обозначаются абстрактно как 0 и 1. Важнейшей особенностью кодов является их классификация по помехоустойчивости.

Коды делятся на обыкновенные и корректиру­ющие. Обыкновенные коды не обеспечивают защиту от искажений сигналов в результате воздействия помех в линии связи. При иска­жении трехэлементного кодового слова в двоичном коде с амплитуд­ными качествами (рис. 11.2) на ПУ формируется слово 010, но в результате искажения из-за помех в линии связи подавляется амп­литуда второго импульса, и на КП поступает слово 000. В результате искажается информация и ложно включается объект 1 вместо 3.

Вероятность возникновения ошибки при передаче сообщений обыкновенным-кодом линейно возрастает с увеличением длины ко­да. Другими словами, чем больше информации надо передать, тем менее надежно она передается. Это недостаток обыкновенного кода.

Тем не менее обыкновенный код широко используется, если ве­личина q достаточно мала, так как имеет наибольшую емкость сре­ди всех кодов и самую простую аппаратуру кодирования и декоди­рования.

33

Корректирующие коды обеспечивают защиту от искажений (корректируют их). Так как борьба с помехами основная проблема теории кодирования, то все большое разнообразие кодов, использу­емое в современных системах телемеханики, связано с их различны­ми корректирующими способностями. Поэтому рассмотрим именно с этой точки зрения основные коды, которые нашли применение в системах железнодорожной автоматики и телемеханики.

Для оценки кодой используем две основные характеристики.

Емкость кода S — число сообщений, которые передаются дан­ным кодом; это число равно числу используемых кодовых слов.

Избыточность кода

R=n/m (11.1)

где r — число элементов кода; m — минимальное число элементов кода, необходимое • для передачи S сообщений.

Коррекция ошибок в избыточных кодах

Коррекция ошибок может быть двух видов: обнаружение и исп­равление. При обнаружении устанавливается факт наличия ошиб­ки, но не указываются номера искаженных разрядов. При исправ­лении эти номера должны быть определены и исправлены (это более сложная задача).

Свойство коррекции ошибок — следствие избыточности кодов. Код является избыточным, если для передачи сообщений использу­ются не все возможные кодовые слова. Условие избыточности дво­ичного кода

S<2".

Рассмотрим процедуру обнаружения ошибок. Пусть к нам по­ступила телеграмма с набором буки СЛКВО. Наличие ошибки оче­видно, поскольку этот выбор букв не имеет смысла. Слова русского языка имеют избыточность. В данном случае передавалось слово СЛОВО имеющее смысл (разрешенное а языке), но в результате искажения буквы О в букву К оно трансформировалось в слово СЛКВО, не имеющее смысла (запрещенное в языке). Если в резуль­тате искажения разрешенное слово переходит в разрешенное, то ошибка не обнаруживается:

1) СЛКВО 2) СЛОВО 3)КЛОВО

| олово

слово олово ¹ слово

Кратностью ошибки t называется число искаженных разрядов. Приведенные примеры — примеры ошибок кратности 1 и 2. Кодо­вым расстоянием d, или расстоянием по Хэммингу называется ми­нимальное число разрядов, которыми различаются два кодовых слова. Например, слова 011001 и 110011 имеют кодовое расстояние d=3

33