книги / Многочастотные системы передачи дискретных сигналов

Интегрируя выражение (4.30) по всем возможным зна­ чениям помехи, получаем вероятность правильного приема:

+ ф ( / . Г ^ Л » . + т , ) 1р Л .

Ряс. 41. Структурная схема дискретного приемника

Тогдавероятность ошибки

В частном случае при т = 2 выражение (4.31) прини­ мает следующий вид:

Построение дискретного приемника. В соответствии с изложенными выше положениями можно построить систему передачи дискретной информации, структурная схема при­ емника которой изображена на рис. 41. В состав дискретного

литель; Б П — блок памяти; ГТ И — генератор тактовых

Сигнал из канала, представляющий собой случайный процесс, вызванный помехами в канале связи КС, поступает на ВУС, где разделяется на составляющие; сигнал синхро­ низации фильтром низких частот ФНЧ отделяется от спект­ ра сигнала данных и запоминается инерционным элементом, которым является узкополосный полосовой фильтр ПФ; сигнал данных заграждающим фильтром ЗФ очищается от составляющих сигнала синхронизации, фильтр верхних частот ФВЧ, включенный после ЗФ, дополнительно устра­ няет воздействие синхросигнала на подканал данных. С вы­ хода ФВЧ сигнал данных поступает на ДМ, где происходит его аналого-цифровое преобразование. Последовательность

т = 0; Б П представляет собой постоянное запоминающее устройство на трехвходовых схемах совпадения. Один вход каждой схемы совпадения подключается к соответствующе­ му разряду Р2, второй — к соответствующему разряду ре­ гистра-распределителя РЗ. Третий вход каждой схемы сов­ падения подключается к эталонному источнику сигналов логических «0» или «1 » в зависимости от значения коэффи­ циента Снг- 1- 1 . Генератор ГТИ задаёт временной масштаб всему приемнику. Сигнал синхронизации с выхода ПФ поступает на усилитель-ограничитель УО, где преобра­ зуется в последовательность прямоугольных импульсов со скважностью 2. Эти прямоугольные импульсы управляют через блок управления Б У временной привязкой процес­ сов приемника.

Если Л^_1 — число импульсов вида «— 1» в последо­ вательности {а[}, Ы+ 1 — число импульсов вида «Ч -Ь в той же последовательности, то можно составить систему:

сравнением с порогом 2* накопленной суммы коэффициентов Слл,.-/- 1 для тех значений I, для которых в регистре Р2 за­

писаны «+1». Тем самым прием сигнала /(/) в цифровом ви­ де предусматривает лишь единственную арифметическую операцию (сложение), наиболее естественную для цифро­ вых устройств и требующую наименьшего времени для ее осуществления. Цифровой ПЭ, являющийся схемой сов­ падения на число вида «больше заданного», выдает сигнал вида логических «О» или «1» в зависимости от значения неравенства

Р (0) < 2 * или р (0) > 2 \

Сигналы с выхода ПЭ записываются в выходной регистр и стробируются тактовым сигналом, чем осуществляется перезапись информации потребителю.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

МНОГОЧАСТОТНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

тасе системы передачи ■^дискретной информации (СПДИ) можно разделить надве основные группы: системы

без обратной связи и системы с обратной связью.

Системы, относящиеся к первой группе, делятся на си­ стемы с простым кодом, с использованием избыточных кодов

ис многократным повторением информации. Основным не­ достатком систем передачи с использованием простых не­ избыточных кодов является низкая помехоустойчивость приема сообщений в условиях действия помех. Поэтому та­ кие системы используют, главным образом, при передаче информации в локальных сетях на короткие расстояния при низком уровне помех в канале связи. Для повышения верности передачи информации по каналам с помехами мож­ но использовать избыточные коды, исправляющие ошибки. В таких системах передаваемая кодовая комбинация кроме информационных единичных элементов содержит и прове­ рочные единичные элементы, которые формируются на пе­ редающей стороне из передаваемых информационных эле­ ментов по определенному правилу. На приемной стороне

врезультате проверок в случае искажения информации получают номер искаженного разряда кодовой комбинации

иисправляют ошибку. Избыточность, вводимая в код, за­ висит от кода, является постоянной и не изменяется в за­ висимости от состояния канала связи. Поэтому могут быть

случаи, когда при хорошем состоянии канала, где достаточ­ но использования простого кода для получения заданной верности передачи информации, используется избыточный код. Это в значительной степени снижает эффективность ис­ пользования канала связи. Возможен также случай, когда инфррмация, передаваемая по каналу связи, искажается под действием помех до такой степени, что введенная избыточ­ ность окажется недостаточной для исправления всех оши­ бок. Выбор кода для систем передачи' является довольно сложной задачей, что объясняет ограниченное применение

СПДИ с избыточными кодами в настоящее время. Введение переменной избыточности кода в зависимости от состояния канала связи значительно усложняет аппаратуру из-за большого возрастания числа логических операций при ис­ правлении ошибок.

Широкое распространение получили СПДИ без обрат­ ной связи с многократным' повторением передаваемой ин­ формации. В этих системах, легко реализуемых на сущест­ вующей аппаратуре, повышается верность передачи ин­ формации. При этом передаваемое сообщение повторяют многократно, а истинное сообщение определяется по на 11-

большему числу совпадений в многократно принятой после­ довательности. Например, если принято трехкратное пов­ торение, при приеме последовательности букв ПРП при­ нимается решение, что передана буква П. При приеме трех различных букв информация стирается. Недостатком таких систем.является низкая пропускная способность, которая уменьшается прямопропорциональнократности повторения.

Преимуществом систем второй группы является возмож­ ность повышения верности передачи информации без услож­ нения кода, используемого в системе. Для построения таких систем при передаче сообщений от станции А к станции Б встречный канал может быть использован для посылки пе­ редающему устройству А сведений о фактическом приеме сообщений на станции Б, т. е. в качестве канала обратной связи. Канал А Б при этом называют прямым, а канал Б •-+■ А — обратным. Обратную связь (рис. 42) применяют для получения сведений:

1 — о сигналах на выходе прямого канала (фиксируете сам факт поступления сигнала);

2 — о регистрируемых единичных элементах кода после демодулятора;

3 — о принимаемых кодовых комбинациях (охватывает всю систему).

Вариант 1 обратной связи контролирует только канал связи. В зависимости от состояния прямого канала связи передатчик может изменить условия передачи сигналов, осуществляет необходимые преобразования мощности спек­ тра сигнала, способа кодирования, скорости передачи, вплоть до временного прекращения передачи и т. д. В ва­ риантах 2 м 3 обратная связь контролирует не только сиг­ налы, но и решения, принимаемые приемником. Системы передачи с обратной связью удобно разделить на три груп­ пы: с решающей обратной связью или системы с переспро­ сом (РОС); с информационной обратной связью (ИОС); с комбинированной обратной связью (КОС).

В системах с РОС состояние канала оценивает приемная станция по числу ошибок, обнаруживаемых декодирующим устройством. Сведения о принятых сигналах с ошибками передаются по обратному каналу на передающую станцию. При приеме сведений об обнаружении ошибок передающая станция прерывает передачу и осуществляет повторную передачу искаженного единичного элемента (кодовой ком­ бинации, блока).

При информационной обратной связи вся информация, передаваемая по прямому каналу, регистрируется прием­ ником и возвращается на передающую станцию по обрат­ ному каналу связи. Передатчик производит сравнение пере­ данной и принятой информации. В случае обнаружения ошибок в каком-либо единичном элементе (кодовой комби­ нации, блоке) последний передается повторно.

Особое место занимают системы с КОС, которые автома­ тически изменяют способы передачи при изменении пара­ метров канала связи или при изменении свойств самих сооб­ щений.

Системы передачи дискретной информации с'любым ви­ дом обратной связи разделяют по способу повторения иска­ женного сообщения на системы с безадресным повторением и системы с адресным повторением. В системах с безадрес­ ным повторением при обнаружении ошибки повторяется вся информация от искаженной до последней комбинации, передаваемой в момент появления в передатчике сведений об ошибке. В системах с адресным повторением повторяется только тот единичный элемент (кодовая комбинация, блок), в котором была обнаружена ошибка.

2. МНОГОЧАСТОТНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ БЕЗ ОБРАТНОГО КАНАЛА

В многочастотных СПДИ использующих НС-код без раз­ деления частот на группы (см. гл. 2), кодовые комбинации передаются гпч-частотными единичными элементами. Из­ вестно, что вероятность ошибочного приема переданной ко­ довой комбинации

р ош= 1 — Япр.

где Я„р — вероятность правильного приема бинацнн.

Для НОкода вероятность ошибочного приема, в свою очередь, будет определяться вероятностью необнаруживаемых кодом ошибок н вероятностью обнаруживаемых оши­ бок. Последние в системах без обратной связи приводят к нефнксации кодовой комбинации, а следовательно, к ошибке. Вероятность ^обнаруживаемых кодом ошибок определя­ ется вероятностью образования ложной кодовой комбина­ ции из переданной Р„. а вероятность обнаруживаемых ошибок — вероятностью подавления кодовой комбинации Рп.к- Тогда

Так как кодовые комбинации НС-кода состоят из я , еди­ ничных элементов, то вероятность подавления кодовой комбинации и вероятность образования ложной кодовой комбинации соответственно определяются:

сигнала (одной частоты т ч-частотного единичного элемен­

ность отсутствия ложного срабатывания на какой-либо частотной позиции.

Учитывая, что единичные элементы состоят из т ч эле­ ментарных сигналов (частот), вероятность отсутствия лож­ ного срабатывания на всех частотных позициях в резуль­ тате взаимных переходов запишем так:

( 1 - / > л . э ) г,ч~ ш";

а вероятность появления хоть бы одного ложного сраба­ тывания

1 — (1 — Рп. а)п'1~тч.

Предположим также, что приемник производит поэле­ ментный прием и исключает одновременную фиксацию большего или меньшего количества, чем тч элементарных сигналов в единичном элементе (логическая или числовая защита).

Подавление единичных элементов может произойти в двух случаях: при подавлении сигнала помехой в ц из тч частотных позиций при <7 = 1 , 2 , ..., тч и при отсутствии ложных взаимных переходов частот; при отсутствии подав­ ления сигнала, когда в одной или боле частотных позициях появились ложные частоты в результате взаимных пере­ ходов.

Вероятность первого события

Как видно из этого выражения, наибольшая ве­ роятность события будет при подавлении сигнала на одной частотной позиции (при 7 = 1 ), а вероятности подавления сигналов на двух или более позициях будут на неско.лгько порядков меньше, поэтому ими можно пренебречь. Тогда

При использовании в СПДИ НС-кода с разделением шкалы частот на лгр групп и при формировании т ч-час­ тотного единичного элемента частотами, которые прини­ маются из разных групп, а также при тч — лгр и при равном числе частот в каждой группе [см. выражение (2.27)] вероятности подавления и образования ложной