книги / Оптимальные методы передачи сигналов по линиям радиосвязи

ствующие кривые распределения для x = /cF=l, 2, 3 и 4 и д л я V , из­ меняющихся в пределах от 1 до 10.

Само собой разумеется, что ординаты кривых имеют смысл только для целочисленных значений v.

Кривые показывают, что вероятности достигают максимума при тех значениях параметра v, для которых они построены. Будем счи­ тать, что при достаточно большом числе работающих станций сред­ нее значение мощности сигнала в месте приёма имеет значение Рг, вт. В своей работе Костас показал, что закон распределения дей­ ствительно принимаемой мощности сигнала относительно этого среднего значения почти не сказывается на конечных результатах анализа.

Определим отношение с/ш после сложения на выходе М приём­ ников при следующих предположениях.

Сигналы принимаются в перегруженном участке диапазона кв. Коэффициент загрузки диапазона п —KF характеризует число стан­ ций, принимаемых, одновременно в пределах однополосного спект­ ра шириной F. Полезный сигнал одновременно излучается М пере­ датчиками, работающими на произвольных частотах. Эти .частоты должны быть известны в месте приёма, что позволяет принять вес эти сигналы с помощью М отдельных приёмников, выходные напря­ жения которых подвергаются когерентному сложению. .. .

Излучаемая мощность равномерно распределяется между пере­ датчиками. Поэтому в месте приёма мощность каждого из прини­

На выходе каждого приёмника отношение с/ш составляет

шMP2KF MKF

При когерентном сложении на выходах М приёмников это отно­ шение увеличивается в М раз и достигает значения

Полученная формула показывает, что результирующее отноше­ ние с/ш тем выше, чем меньше коэффициент загрузки диапазона и чем уже требуемая для канала связи полоса частот. С другой сто­ роны, ф-ла (12.3) показывает, при каком значении коэффициента

загрузки при заданном отношении (— ) может быть уверенное те-

лефонирование. При этом цредполагается, что число М достаточно велико.

Для дальнейшего исследования предполагается, что телефонная связь при разнесённом М-кратном приёме будет проходить удов­ летворительно при условии, если отношение (с/ш) превышает еди­ ницу (0 дб). В качестве естественной меры улучшения качества

— 161 —

приёма при обычных системах телефонной связи используется ме­ тод увеличения мощности передатчика, а следовательно, и мощно­ сти принимаемого сигнала. Допустим, что тот же приём применён в рассматриваемой системе связи и мощности всех М передатчиков увеличены в т раз. Во столько же раз возрастает отношение с/ш в месте приёма и будет определяться формулой

Если в первом варианте удовлетворительный приём сигналов был возможен при коэффициенте загрузки п= 1 [ибо при этом зна­ чении п правая часть ф-лы (12.3) обращалась в единицу], то при по­ вышенной мощности передатчика отношение (с/ш)м обращается в

единицу при а —т.

Если мощность передатчика увеличена на т дб, то

При возрастании мощности передатчика на 3, б и 9 дб допусти­ мый коэффициент загрузки, при которой ещё возможна связь, при­ нимает соответственно значения п= 2, п=4 и п=8. Заметим, что увеличение мощности передатчика на т дб эквивалентно такому же увеличению отношения с/ш в месте приёма.

12.2.СРАВНЕНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ С РАДИОТЕЛЕФОННЫМИ ЛИНИЯМИ СВЯЗИ ОБЫЧНОГО ТИПА

Вупомянутой выше статье [33] Костас проводит сравнение ши­ рокополосной системы связи с однополосной и двухполосной (с по­ давленной несущей частотой). Отсылая читателей, желающих озна­ комиться с подробностями расчёта, к оригинальной работе, ограни­ чимся воспроизведением конечных результатов расчёта (рис. 12.3). По оси абсцисс этих графиков отложены значения коэффициентов загрузки п от я= 0 (отсутствие мешающих станций, а стало быть, и помех — надёжность связи достигает 100%) до п=10 (число ме­ шающих станций в полосе F достигает 10). По оси ординат отложе­ на выраженная в процентах надёжность связи.

Всилу особенностей широкополосной связи надёжность состав­ ляет 100% в тех случаях, когда (с/ш)м превышает единицу. Отно­

шение с/ш=1 играет роль резко и чётко выраженного порогового значения. Стоит сделаться этому отношению меньше единицы, как связь полностью нарушается. Наоборот, для систем однополосной и двухполосной модуляции зависимость надёжности от коэффициента загрузки выражается плавными кривыми. График рис. 12.3а по­ строен для начальных условий работы, когда мощность принимаемо­ го сигнала равна мощности мешающих сигналов, т. е. при т= 1.

— 162 —

Другие три графика соответствуют возрастанию мощности прини­ маемых передатчиков на 3, 6 и 9 дб соответственно. Заштрихованы участки, характеризующие надёжность для широкополосного теле­ фонирования. Сплошной линией показана надёжность для системы ОМ и пунктирной — д^пя системы ДМ. Рассмотрение графиков рис. 12.3 показывает, что в условиях эффективности широкополос­ ной системы связи она обеспечивает более высокую надёжность по сравнению с системами ОМ и ДМ. Особенно заметен вы­ игрыш при работе в условиях больших коэффициентов загрузки. При п —8 (при повышении мощности желаемого сигнала на 9 дб) широкополосная связь обеспечивает 100%-ю надёжность, тогда как ОМ и ДМ обладают надёжностью чуть выше 50%.

Интересны также результаты сравнения между собой систем ОМ и ДМ. В некоторых случаях (рис. 12.3) при малых коэффициен-

Рис. 12.3

тах загрузки система ДМ обеспечивает более высокую надёжность, чем ОМ. В этом проявляются, так сказать в зародыше, преимуще­ ства широкополосной связи при значении М = 2. Вне условии при­ менимости широкополосной связи, как и следовало ожидать, систе. ма ОМ всегда выгоднее системы ДМ.

— 163 —

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В течение долгого времени техника, используемая в линиях ра­ диосвязи, развивалась в отрыве от теоретических исследований в области оптимальных методов передачи сигналов.

Этому можно найти два объяснения.

Во-первых, передающие устройства до последнего времени раз­ вивались в значительной степени независимо от приёмных. До сих пор только в редких случаях удавалось осуществлять комплексное проектирование передающего и приёмного устройств, составляю­ щих, вообще говоря, неразрывное целое и образующих в совокуп­ ности то, что сейчас принято называть системой связи.

Во-вторых, глубокие теоретические исследования методов пере­ дачи сигналов обычно выполнялись высоко квалифицированными и талантливыми математиками, которые далеко не всегда представ­ ляли, в каких конкретных технических формах можно воплотить предлагаемые решения проблемы оптимальной передачи сигналов..

Решение одной и той же проблемы техники искали ощупью, а математики — на строго научной основе. Математики, однако, не указывали конкретных рецептов доведения предлагаемых решений до практической реализации. И случилось так, что интуиция ниже, неров-практиков привела их к решениям, которые очень близки, а иногда и тождественны разработанным теоретиками схемам идеаль­ ных приёмных устройств. Примерами могут служить описанные в гл. 5 и 7 системы связи, использующие многоканальную относитель­ ную фазовую телеграфию и способ сложения отдельно принимаемых эхо-сигналов.

В настоящее время имеются все предпосылки к тому, чтобы усилия инженеров и теоретиков в создании оптимальных систем свя­ зи полностью координировались.

Успехи радиоэлектроники в создании логических схем и вычис­ лительных машин позволяют теперь выполнить в виде сравнитель­ но простых устройств все элементы идеального приёмного устройст­ ва или, если сказать точнее, идеальной системы передачи сигна­ лов. То, что ещё несколько лет назад казалось практически нереа-

— 165 —

'Лизуемым, теперь, опираясь на достижения последних лет, удается относительно просто выполнить. Подобное положение вещей позво­ ляет рекомендовать теоретикам в дальнейших исследованиях на­ править усилия на разработку таких методов передачи сигналов, которые уже при современном уровне техники могут быть претво­ рены в жизнь. Это, конечно, не исключает необходимости проведе­ ния перспективных, а порою и абстрактных, исследований, ибо весь опыт развития науки показывает, что предложения, представляв­ шиеся в своё время совершенно нереализуемыми, при переживае­ мом бурном развитии техники могут некоторое время спустя полу­ чить непосредственное практическое приложение.

Есть одно направление, которое до сих пор ускользало от вни­ мания теоретиков и где новые пути развития были указаны прак­ тиками.' Имеется в виду создание систем связи, в которых непре­ рывно оцениваются условия распространения радиоволн и на этой основе автоматически вырабатываются оптимальные условия приё­ ма сигналов.

Тривиальным примером подобных систем являются метеорные линии связи, в которых установленные на обоих конечных пунктах линий связи дежурные передатчики и приёмники автоматически сигнализируют о сформировании канала связи. К такого же рода, но более сложным системам принадлежит линия связи типа «Рейк». Одной из немногих теоретических работ, посвящённых саморегули­ рующимся системам связи, является недавно опубликованная статья Костаса [63].

Развивая это направление, по-видимому, можно будет создать весьма совершенные в смысле помехоустойчивости системы связи.

Другим перспективным развитием оптимальных систем связи яв­ ляется сочетание эффективных методов передачи сигналов с опти­ мальным кодированием. До сих -пор эти направления развивались независимо. Гармонически сочетая метод кодирования с примене­ нием, к примеру, систем относительно фазового телеграфирования, по-видимому, можно добиться весьма ощутимых успехов. Здесь представляется особенно заманчивым применение так называемого антифедингового кодирования, предложенного Э. Л. Блохом и А. А. Харкевичем [47]. Так же, как и при применении систем авто­ матической оптимизации методов приёма сигналов, можно поста­ вить вопрос об автоматической оптимизации — по непрерывно про­ изводящейся оценке условий распространения — методов кодиро­ вания сигналов.

Всё более и более широкое применение логических, вычислитель­ ных и решающих устройств в системах связи также является пер. спективным направлением развития оптимальных методов переда­ чи сигналов.

В этом кратком обзоре оптимальных методов передачи сигналов, естественно, нельзя было охватить и тем более оценить всего многообразия применяемых в настоящее время методов передачи сигна­

— 166 —

ЛИТЕРАТУРА

— 168 —

— 169 —

Опечатки, замеченные в книге М. П. Долуханова «Оптимальные методы передачи сигналов по линиям радиосвязи»

Зак. 693