12.2. Системы прерывистой связи

Системы прерывистой связи относятся к системам с обратной связью (первый вариант рис. 12.1) и строятся в тех случаях, когда амплитуда сигнала в канале связи изменяется в широких пределах. В системе прерывистой связи сообщения передаются только в те интервалы времени, когда обеспечивается достаточно уверенный прием сигналов (например, когда вероятность ошибки не превышает заданной величины или обеспечивается необходимое отношение сигнала к помехе). В промежутках между сеансами передачи сообщения, поступающие от источников, накапливаются в специальных накопителях (рис. 12.3).

Отношение длительности сеансов передачи к общему времени работы системы связи называется коэффициентом заполнения:

где – длительность сеансов передачи,

– общее время работы системы связи.

Рисунок 12.3. Структурная схема прерывистой системы связи

Для того, чтобы источники сообщений могли работать непрерывно, скорость передачи по линии связи должна быть выше скорости работы источника по крайней мере в раз, т.е.

Прерывистый режим работы системы связи является эффективным методом борьбы с замираниями в коротковолновых и ультракоротковолновых радиоканалах. Имеется возможность за счет увеличения скорости передачи сигналов во время сеансов связи не только компенсировать промежутки между сеансами, но и увеличить среднюю скорость передачи (скорость работы источника сообщений) по сравнению с обычной системой непрерывной связи, использующей этот же канал.

Для оценки помехоустойчивости и скорости передачи в системе прерывистой связи, использующей замирающий коротковолновый радиоканал, рассмотрим близкий к реальным условиям случай, когда амплитуда сигнала изменяется по закону Рэлея, а помеха является флуктуационной.

Пусть – отношение мощности сигнала к мощности помехи, – плотность вероятностей отношения . Т.к. амплитуда сигнала случайна и распределена по закону Рэлея, то имеет показательный закон распределения:

где – среднее отношение сигнала к помехе,

– средняя мощность сигнала.

Если – вероятность ошибки при данном значении , а медленно меняется по сравнению со скоростью передачи (медленные замирания), то средняя вероятность ошибки может быть определена путем усреднения по всем значениям :

где – пороговое значение отношения сигнала к помехе (сообщения

передаются только при ),

– коэффициент заполнения, который в данном случае равен вероятности того, что .

В системе связи с частотной модуляцией при некогерентном приеме

В этом случае с учетом (12.8):

Средняя скорость передачи элементов сообщения (допустимая скорость работы источника) согласно (12.7) равна:

Анализ выражений (12.10) и (12.11) показывает, что соответствующим выбором порога и скорости передачи во время сеансов связи переход от непрерывного режима передачи к прерывистому при одинаковой вероятности ошибки и одинаковой мощности передатчиков позволяет увеличить среднюю скорость передачи в 200-300 раз.

В метеорных каналах связи, где благоприятные условия для передачи сообщения наблюдаются только при появлении в области, облучаемой антеннами ионизированных следов метеоров, системы прерывистой связи позволяют организовать передачу сообщений на расстоянии до 2000 км при относительно малых мощностях передатчиков (1-2 кВт). Метеорные системы связи работают в УКВ диапазоне на частотах порядка (40-100 МГц). Средняя длительность отдельных сеансов передачи (метеорных вспышек) обычно не превышает 0,5-1 с, а коэффициент заполнения – (5-10)%.

В рассмотренных выше системах прерывистой связи предполагалась обратная связь только по первому варианту (контролируется только линия связи). Однако совместно с обратной связью по первому варианту в системах обратной связи применяется и решающая обратная связь с обнаружением ошибок. Например, в системах метеорной связи наряду с контролем уровня принимаемых сигналов используется решающая обратная связь с поэлементной проверкой принимаемых сигналов и с проверкой кодовых комбинаций. В перерывах между сеансами передачи система связи находится в состоянии переспроса и выходит из этого состояния, когда уровень сигнала становится достаточным и ошибки отсутствуют.

Необходимо отметить, что прерывистые системы связи в любом из вариантов могут применяться только при условии, что ценность передаваемых сообщений не уменьшается за время перерыва связи. Это условие может не выполнятся в некоторых системах управления производственными и другими процессами. В этих случаях, очевидно, целесообразно применять другие методы повышения достоверности приема.