Использование помехоустойчивых методов приёма.

Эти методы основаны на различных способах фильтрации принимаемого сигнала. Один из таких методов: метод накопления.

В соответствии с этим методом один и тот же сигнал повторяется несколько раз, а результаты, полученные на приёмном конце, определённым образом суммируются, т.е. накапливаются.

В то же время помеха, являясь случайной, частично компенсируется. В результате отношение сигнал/помеха увеличивается, помехоустойчивость повышается. Эта идея (накопление) используется при передаче измерительной информации в аналоговой форме и в дискретной форме. Рассмотрим случай передачи дискретных сигналов.

Помехоустойчивость æ дискретных каналов связи характеризуется вероятностью ошибки Р_ош, т.е. отношения числа ошибочно принятых знаков к общему числу переданных знаков и связана с ней зависимостью:

æ=lg (1/ Р_ош) (*)

Например, если Р_ош = 10^-5, то æ = 5, а если Р_ош = 10^-6, то æ = 6.

Оценим эффективность метода накопления количественно:

Если при одной передаче вероятность независимых ошибок обозначить Р_ош, то после N – кратного повторения передачи она будет равна: .

Следовательно, помехоустойчивость после N повторных передач с учётом (*):

æ_N = æ,

где æ – помехоустойчивость при однократной передаче.

Таким образом, помехоустойчивость при накоплении возрастает в число повторений раз (в N раз).

Аналогичный результат можно получить и при передаче аналогового сигнала.

Однако следует учитывать, что и время передачи также увеличилось в N раз.

Ясно, что, используя метод накопления, можно обнаруживать сколь-угодно (теоретически!) слабые сигналы на фоне помех.

Чтобы уменьшить время передачи N, можно перейти от последовательной их передачи к параллельной передаче, т.е. одновременно по N каналам.

Рассмотренный пример касался только передачи дискретного сигнала. Но метод накопления можно применять и для передачи периодического сигнала. Однако, в этом случае нужно стробировать отсчёты с периодом передаваемого напряжения (т.е. синхронизировать их).

Рассмотрим алгоритм реализации метода накопления при передаче кодовых комбинаций. При этом считают, что помеха не может разрушить “единицу”, но может дать ложный сигнал при выполнении “нуля”, т.е. “1” вместо “0”.

Алгоритм проверки будет таким:

Повторённую N раз одну и ту же кодовую комбинацию поразрядно подают на накопитель. Накопитель выдаёт “0”, если хотя бы один раз в этом разряде был принят нуль, и выдаёт “1”, если во всех кодовых комбинациях в этом разряде была принята единица.

Например, для случая N = 3. пусть переданная комбинация имеет вид:

1 0 0 0 1

принято первый раз: 1 1 0 1 1

принято второй раз: 1 1 0 0 1

принято третий раз: 1 0 1 1 1

на выходе накопителя: 1 0 0 0 1 , т.е. совпало с исходной кодовой комби-нацией.

А если всё же допустить, что помеха может разрушить “1” и исказить “0”?

Тогда сравнивают все символы и выходному символу приписывают наиболее часто встречающийся символ (т.е. по мажоритарному принципу).

Например, если в k-ом разряде принято два символа “0” и один символ “1”, то выходной символ формируется как “0”. Такой метод называется метод“два из трёх”.

Возможны и методы определения достоверности “3 из 5”, “4 из 5” и т.д. Однако это увеличивает время передачи соотношений.

Кстати: в качестве устройств – накопителей могут быть использованы:

• конденсаторы ( при передаче аналоговых сигналов);

• электронно-лучевые трубки с послесвечением (при передаче аналоговых сигналов);

• цифровые схемы накопления. (при передаче кодов).

4-й метод повышения помехоустойчивости:

“Введение обратных связей”.

Обратной связью могут быть охвачены те или иные узлы ИИС. Если выделить в структуре ИИС её часть, примыкающую к линии связи со стороны передачи и стороны приёма, то можно показать два варианта введения обратной связи:

Рис.

1 вариант ОС. При повышении уровня помех в ЛС обратная связь вызывает увеличение выходной мощности усилителя. При этом изменение коэффициента усиления усилителя компенсирует влияние помех.

2 вариант ОС:

а) системы с переспросом (с решающей ОС);

б) системы со сравнением (с информационной ОС).

В системах с переспросом (с решающей ОС) решение о правильности принятого сигнала вырабатывается на приёмной стороне. Для этого используются коды с обнаружением ошибок (например, по контролю чётности) и по обратному каналу (ОС) посылается запрос повторения (“переспрос”) передачи при обнаружении ошибки. Запрос повторяется несколько раз до приёма неискаженной кодовой комбинации. Для возможности многократной передачи кодовой комбинации по ЛС по переспросу, эта комбинация запоминается в памяти кодера.

Причём, переспрос можно производить по-разному:

• для отдельных символов кодовой комбинации;

• для всей кодовой комбинации.

В системах со сравнением (с информационной ОС) сигнал после его приёма запоминается на приёмной стороне и передаётся по обратному каналу на передающую сторону, причём, каждая принятая кодовая группа. Здесь он сличается с первичным сигналом, и в случае выявления искажения посылается команда на стирание искаженного сигнала в устройстве памяти приёмной стороны. Если же искажение не выявлено, то посылается сигнал подтверждения (квитирования) правильно принятого сигнала (сигнал подтверждения называют ещё сигналом – квитанцией). Таким образом, здесь решение о правильности принятого сигнала принимается на передающей стороне.

Сравнивая систему с переспросом и систему со сравнением, следует отметить, что система со сравнением имеет значительно более загруженный канал ОС, т.к. эта система требует пересылки по ОС всех принятых сигналов. А в системе с переспросом обратно посылается только сигнал, требующий повторения посылки.

5-й метод повышения помехоустойчивости:

“Увеличение мощности сигнала”,

Это даёт увеличение отношения сигнал/шум. Причём, можно увеличить мощность сигнала на всё время передачи, т.е. коэффициент усиления = const. А можно изменять его (Кус) в зависимости от уровня помех автоматически, вводя ОС (этот метод мы уже рассмотрели: см. 1 вариант ОС на рис.).

6-й метод повышения помехоустойчивости:

“Использование помехоустойчивых методов подключения источников сигналов”.

Рассмотрим обычную схему подключения источника сигнала Еис, имеющего внутренне сопротивление Rис, к входной цепи, например, линии вязи с оконечным (приёмным) оборудованием ИИС:

Рис.

Такое подключение называют несимметричным, т.к. различные точки цепи (1 и 2) заземляют в разных местах. Из-за этого между заземлёнными точками появляется сопротивлении Rз. На это сопротивлении Rз создаётся разность потенциалов Епр, называемая продольной помехой или помехой общего вида. Кроме этого, возможен ещё один вид помехи во входной цепи - поперечная помеха или помеха нормального вида Епопер. Ещё одно название – наведённая помеха.

Действие обеих помех покажем на рисунке:

Рис.

Рассмотрим методы уменьшения этих помех.