книги / Справочник по техническим средствам сбора и передачи информации

Приставка применяется в комплекте в аппаратурой «Ладога», но может работать и с другими фототелеграфными аппаратами. Приставка — осциллографическая, настольного типа. Ее электрическая схема выполнена на радио­

Приставки частотные АМ-ЧМ и ЧМ-АМ предназначены для преобразования амплитудно-модулированных сигналов, поступающих с передающего фототеле­ графного аппарата, в частотно-модулированные (приставка АМ-ЧМ) и частотиомодулированных сигналов, поступающих с радиоприемного центра, в ампли- тудно-модулированные сигналы для записи на приемном фототелеграфном ап­ парате (приставка ЧМ-АМ) [4]. Применяются также для преобразования частот, согласования частот входных и выходных уровней, входных и выходных сопро­ тивлений в тех фототелеграфных аппаратах, которые не имеют дополнительного частотно-преобразующего устройства, необходимого для передачи фототелеграф­ ных сигналов по радиолиниям связи. Основные характеристики приставок приве­ дены в табл. 54.

Приставки настольного типа работают в непосредственной близости от фото­ телеграфных аппаратов. Электрическая схема приставок выполнена на радиолам­ пах и полупроводниковых диодах.

Преобразующие устройства частотной модуляции (АМ-ЧМ и ЧМ-АМ) пред­ назначены для преобразования амплитудно-модулированных колебаний, поступа­ ющих с передающего аппарата в частотно-модулированные и обратного преобра­ зования, а также при необходимости для снижения загрузки телефонного канала за счет передачи и приема на пониженных уровнях [4]. Применяются преиму­ щественно при работе по коротковолновым каналам и типовым телефонным кана­ лам большой протяженности, подверженным колебаниям уровня и при больших

приема двоичного элемента не зависит от его значения, то вероятность рЛ(л) приема л-последовательности с ft-кратной ошибкой

Рк (я) = с у (1 - p)n~ k = ф у - \

где q = 1 — р — вероятность правильного приема элемента.

а в зависимости от мощности и длительности случайного возмущения, искажаю­ щего сигнал, может привести к неправильному приему группы двоичных элемен­ тов, т. е. к возникновению пакета ошибок. Имеет место также зависимость коли­ чества неправильно принятых элементов от длительности элементарной посылки, т. е. от скорости передачи, при неизменных канале и помехе. Поэтому в реальных каналах ошибки в принятых последовательностях коррелнрованы, а следова­ тельно, применение биномиальной модели канала может привести к ложным

рис. 69, а изображены два графика распределения pk (п) в процентах от общего числа комбинаций, принятых с ошибками, которые получены на радиоканале УКВ диапазона с использованием ЧМ модулятора-демодулятора на скорости 1200 бод. Характерной особенностью данных графиков является наличие резко выраженного максимума при £=» 1. Количество испытательных комбинаций длиной 16 двоичных элементов, принятых с одним искаженным элементом, дости­ гает 80%* Хотя эти распределения наиболее близки к биномиальному, однако даже для них разность между экспериментальными и расчетными параметрами настолько велика, что использование биномиальной модели для вычисления вероятности появления ошибок различной кратности приводит к недопустимым погрешностям.

многократных ошибок. На рис. 69,6 изображены два графика, полученные в УКВ радиоканале при частотной модуляции. График 3 получен при р =» 1,5* 10 8, т. е. при хорошем состоянии канала. Однако и в этих условиях комбинации, приня­ тые с одиночной ошибкой, составляют всего 70% от общего числа; на долю двояных ошибок приходится 15%, а остальные 15% более или менее равномерно рас­ пределяются между многократными (k > 2) ошибками. График 4 получен в усло­ виях интенсивных атмосферных помех. Если качество канала ухудшилось всего на 0,5 десятичного порядка, то характер ошибок существенно изменился; больше чем в два раза возросла доля двойных ошибок (около 38%), в то время как доля одиночных ошибок уменьшалась ло 50%.

На рис. 69, в изображены графики, полученные при высокой интенсивности импульсных помех атмосферного происхождения в телефонном канале радио­ релейной линии с использованием относительной фазовой модуляции. График 5 получен при скорости передачи 1200 бод, а график 6 — 1800 бод\ условия распро­ странения одинаковы и в том и другом случае. Характерно, что увеличение ско­ рости передачи приводит к таким же результатам, как и повышение интенсивности импульсных помех (см. рис. 69, б). Происходит это, вероятно, за счет уменьшения энергии элементарного сигнала.

На рис. 70 изображены'графики, полученные в УКВ и РРЛ каналах с отно­ сительной фазовой модуляцией для испытательной комбинации длиной 27 двоич­ ных элементов. Для эксперимента использовали внешний датчик и приемник испытательных комбинаций. Эксперименты проводили и с меньшими длинами испытательных комбинаций. Вероятность неправильного приема комбинаций возрастает с увеличением длины ^-последовательности. Однако скорость возрас­ тания р(п) меньше скорости увеличения длины последовательности, что свидетель­ ствует о группировании ошибок.

На рис. 71^изображены графики для УКВ канала. Каждый из них получен путем усреднения частостей за сеансы, вероятность неправильного приема ком­ бинации в которых находится в пределах, указанных на рисунке. Общее время, за которое проводилось усреднение,—

многократных ошибок возрастает более резко, чем при. биномиальном законе.

На рис. 72 изображены графики для КВ радиоканала, полученные на трассе длиной 600 км» При измерениях использовали двенадцатиэлементные испытатель­ ные комбинации, передаваемые со скоростью 75 бод. Длительность сеанса изме­ рений составляла 30 мин. За это время по каналу передавалось 11 250 двенадцати­ элементных комбинаций (135 000 двоичных элементов). Реальные распределения ошибок для КВ радиоканала еще более резко отличаются от биномиальной мо­ дели. Кроме того, и стабильность параметров его изменяется в больших пределах, чем для рассмотренных выше каналов, за счет возрастания нижней границы [с большими значениями р и р(п)].

Применительно к радиоканалам можно выделить три типа ошибок. К первому типу относятся ошибки, возникающие при нормальном уровне сигнала и являю­ щиеся результатом воздействия аддитивных, главным образом импульсных, помех атмосферного и промышленного происхождения. Характерной особенностью данных ошибок является их группирование в пакеты и независимость вероятности искажения двоичного элемента от его значения. Второй и третий типы ошибок объясняются в основном мультипликативным воздействием помех, т. е. снижением

уровня сигнала в точке приема. Ко второму типу относятся всплески ошибок, каждый из которых составляет большой интервал принятой последовательности (порядка сотен тысяч двоичных элементов). Третий тип ошибок характеризуется появлением в принятой последовательности участков, состоящих из одних нулей (если нуль соответствует нулевому потенциалу двоичной последовательности).

Наибольшую трудность представляют ошибки первого типа, так как в дан­ ном случае решение о верности* принятого знака приходится принимать на осно­ вании результата декодирования только его самого.

О появлении ошибок второго типа свидетельствует большое количество забракован&лх знаков на сравнительно небольшом интервале принятой кодо­ граммы, что облегчает обнаружение ошибок, так как при этом целесообразно «вычеркнуть» весь участок принимаемой последовательности, включая и те комби­ нации, в которых ошибки не были обнаружены. Обнаружение ошибок третьего типа не составляет особой трудности и лишь приводит к определенным ограниче­ ниям в структуре помехоустойчивого кода.

Для защиты от ошибок используют избыточное кодирование сообщений. Кодирование в АПД заключается в преобразовании знаков р/ сообщения, соот­ ветствующих одному или группе алфавитно-цифровых знаков и представленных равномерным m-элементным кодом, в n-элементные кодовые слова 5 / корректи­ рующего кода (л, т). Разработано значительное количество корректирующих кодов, реализация которых не представляет существенных технических труд­ ностей [4]. В системах передачи данных в настоящее время наибольшее применение получили групповые коды, сочетающие высокую эффективность использования избыточности с относительной простотой технической реализации АПД.

Групповым кодом называется множество всех кодовых слов, образующих конечную группу относительно закона композиции группы, т. е. определенной операции над кодовыми словами,входящими в группу. В случае использования двоичных кодов в качестве закона композиции группы обычно применяется опе­ рация поэлементного суммирования по модулю 2. Такие групповые коды назы­ вают также линейными, так как любое кодовое слово может быть получено с по­ мощью линейных операций над информационными элементами.

Двоичные групповые коды являются разделимыми, т. е. в них можно выде­ лить т информационных элементов, совпадающих с соответствующими Элемен­ тами знака р/, и п — т избыточных элементов. Последние образуются путем суммирования по модулю 2 определенных наборов информационных элементовТак как результат такого суммирования определяется четностью или нечетностью количества единиц в наборе, то указанную операцию часто называют проверкой на четность, а избыточные элементы кодового слова—проверочными элементами-

Особенность группового кода заключается в постоянстве Состава информационных элементов, определяющих данный проверочный элемент для любого знака р Следовательно, для группового кода имеется единый алгоритм преобразования Pi -►5/, определяемый составом информационных элементов в каждой из про­ верок. Это обстоятельство и является причиной относительной простоты техни­

то/-й информационный элемент используется для определения значения (т -|- /)-гс? проверочного элемента.

Технически схемы кодирующих и декодирующих устройств для групповых кодов реализуются на п—т сумматорах по модулю 2, на входы которых в соот­

Избыточное кодирование в АПД используется либо для исправления ошибок, либо для обнаружения ошибок и следующей за этим повторной передачи кодо­ грамм. Использование корректирующих кодов связано с передачей по каналу избыточных сведений, содержащих информацию о структуре передаваемого знака. Это является одцой из причин того, что эффективная скорость передачи информа­ ции отличается от количества двоичных элементов, передаваемых по каналу в еди­ ницу времени.

Будем оценивать коэффициент использования канала е отношением среднего числа т двоичных элементов, выдаваемых приемником АПД в единицу времени, к среднему количеству п' переданных по каналу за это же время элементов. При декодировании с исправлением ошибок вероятность неприема знака р0 = 0. Избыточные сведения, передаваемые по каналу, однозначно определяются избы­ точностью кода. Следовательно,

т т

(86)

где пг — длина кодового слова в системе с исправлением ошибок. Поэтому мак­ симальная скорость выдачи информации источником не может превышать вели­

чины R' == eR =. — R (R — скорость передачи двоичных элементов по каналу). ni

При декодировании с обнаружением ошибок, помимо вносимой в код избы­ точности, имеет место повторная передача забракованных ранее знаков, которая также влияет на эффективную скорость передачи. Оценим коэффициент использо­ вания канала для некоторой гипотетической системы, в которой при «вычерки­ вании» знака для восполнения потерь информации по каналу передается М слов кода (л2. т) и забракованный знак повторяется до тех пор, пока не будет принят, т. е. 8 = 0. Предположим, что и при первой передаче применялся тот же код (п2, т). Если для приема знака потребуется / повторных передач, то по каналу будет передано дополнительно jMn2двоичных элементов. При достаточно большом времени между двумя последовательными передачами данного знака их прием можно считать независимым. В этом случае вероятность того, что для приема

знака потребуется / повторений, равна pJQ (1 — р0). Следовательно, среднее коли­ чество дополнительно переданных по каналу двоичных элементов

Как видно из формулы (87), в системе с обнаружением ошибок и повторением передачи группы кодовых слов эффективность использования канала зависит от вероятности «вычеркивания» знака. При заданном коде р0 определяется состоя­ нием канала. Следовательно, коэффициент е2 уменьшается с ухудшением состоя­ ния канала. Максимум е2 достигается при р0 0 и определяется коэффициентом избыточности кода (п2, т ) .

Если теперь обратиться к формулам (86) и (87), то из второй явно следует, что с увеличением вероятности р(п) появления неправильных знаков, а следова­ тельно, и вероятности р0 «вычеркивания» знака коэффициент е2 использования канала уменьшается. А так как скорость R' передачи информации при указанных ограничениях пропорциональна коэффициенту е2 и скорости R передачи двоич­ ных элементов, то задача выбора R дтя получения максимума R' должна решаться для каждого конкретного канала и применяемого способа восстановления потерь информации.

Однако это ограничение на выбор R не является единственным. С увеличением р возрастает вероятность рл неправильного приема знака. Значит, для обеспе­

чения условия Ял < е для больших значений R потребуется большая избыточ­ ность, что, в свою очередь, приводит к увеличению р0.

Задача выбора оптимальной скорости передачи двоичных элементов по каналу в реальных условиях осложняется также нестабильностью качества канала за

ростей. Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (МККТТ) рекомендуются следующие градации скоростей: 50(75) бод — стандарт­ ные телеграфные каналы; 150 и 300 бед— каналы радиостанций КВ диапазона; 600 бод — каналы низкого качества; 1200 бод — стандартные телефонные каналы

ных по эффективной скорости передачи информации, в которых используется АПД с обнаружением ошибок и повторной передачей (коэффициент использо­ вания канала е2) и АПД с исправлением ошибок при декодировании (коэффициент использования канала e j. Это приближенное сравнение выполнено по условию одинаковой достоверности информации для случая М = 3 (на рис. 74, где ргр —

граничное значение вероятности ошибочного приема двоичного элементаг .при котором обе системы имеют равную эффективную скорость передачи; п2 — длина кодового*слова в системе с переспросом). Для всех значений качества кана­ ла/?, лежащих ниже /?гр= /(л 2) , в системе с переспросом избыточность использу­

ется более эффективно, т. е. скорость передачи информации с допустимой веро­ ятностью ошибки оказывается вьЬне, чем в случае автоматической коррекции ошибок при декодировании.

Так как при любом способе кодирования ряд ошибок, приводящих к транс­ формации передаваемого кодового слова в другое кодовое слово, не может быть обнаружен, то каждый выдаваемый из АПД знак с некоторой вероятностью рл может оказаться неправильным. Вероятность /?л, обеспечиваемая аппаратурой

передачи данных, определяет потери достоверности информации при передаче по каналу. Вероятность Q = 1 — рл определяет степень достоверности принятой