книги из ГПНТБ / Терентьев, С. Н. Цифровая передача непрерывных сообщений

Р аспределение энергии кодового слова м еж ду разрядам и путем изменения амплитудны х значений сигналов

На рис. 52 изображена зависимость амплитуды сигнала от но­ мера разряда передаваемого числа. Графики, приведенные на этом рисунке, построены по формуле

Если значение N0 не изменяется, то зависимость амплитуды сигнала от номера k будет такой же, как зависимость Лк2 ==/(£).

Рис. 52.

По сравнению с примитивным кодированием способ оптималь­ ного распределения амплитуд приводит к проигрышу в использо­ вании динамического диапазона канала связи:

Для десятиразрядного двоичного числа Z)= 10,7 дБ. Такой ди­ намический диапазон при цифровом методе передачи приведет к

130

существенному недоиспользованию канала связи, что является нежелательным.

Можно предположить простой способ устранения этого не­ достатка. В большинстве случаев в системах передачи непрерыв­ ного параметра цифровым методом (цифровая радиотелеметрия, телеуправление) осуществляется многоканальная связь. Тогда в соседних каналах числа должны иметь разный порядок передачи. Если по одному каналу передается в данный момент младший раз­ ряд числа, то по другому — старший. Если информация по каждо­ му из каналов передается на своей поднесущей частоте (ЧРК), то суммарный коэффициент модуляции несущей будет оставаться при этом примерно постоянным. Сказанное поясняется графиками, приведенными на рис. 53. Как видно из рисунка, из-за нелинейно­

сти зависимости Ак = ?(£) не весь динамический диапазон ис­ пользуется в начале и в конце передачи кодового слова (заштрихо­

ванные области). Однако этот проигрыш незначителен, с ним мож­ но не считаться.

У си ли т ель

Рис. 54.

Практически реализовать распределение энергий между разрядами числа за счет изменения амплитуд сигналов по закону

-/

можно с помощью применения устройства, формирующего ступен­

к=1

133

разряда будет соответствовать графикам, представленным па рис. 56. На этом же рисунке представлены временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип двухканальной работы.

Как видно из графиков, при двухканальном режиме работы суммарная полоса частот, занимаемая двумя каналами, изменя­ ется в меньших пределах, чем при одноканальной работе.

Если полосу канала рассчитывать по суммарному спектру сиг­ налов в начале и конце кодового слова, то в средней его части она будет не полностью использована. Определим степень неполно­ го использования полосы канала как

135

Поскольку

Таким образом, двухканальный режим работы и в этом случае позволяет использовать полосу канала более рационально.

Устройство, реализующее изменение длительности сигналов в соответствии с (6.12), может быть основано на применении моду­ лятора частоты следования импульсов. Этот модулятор может быть весьма просто осуществлен на базе делителя импульсной по­ следовательности, предложенном автором совместно с В. М. Ру­ дым и М. П. Медиченко.

Функциональная схема устройства формирования оптимально­ го кодового слова и эпюры напряжения, поясня|кэщие его работу, приведены на рис. 57.

Оба описанные выше способа формирования структуры кодово­ го слова могут быть использованы в системах передачи данных. В зависимости от конкретных условий предпочтение может быть отдано одному из них.

6.3.КВАНТОВАНИЕ ПО УРОВНЮ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ШАГОМ

Вглаве V обсуждался вопрос о выборе оптимального числа уровней квантования, при котором дисперсия относительной ошиб­ ки при передаче непрерывного параметра I будет минимальной. Отмечалось, что оптимальное число уровней зависит от отношения энергии кодового слова к спектральной плотности помех. При ос­

новании кода т = 2 оптимальная значность кодового слова

136

Urг

0000010100000100020200020101

Рис. 57.

137

Если в процессе передачи расстояние между корреспондентами меняется, то отношение энергии сигнала к спектральной плотности шума в точке приема также изменяется и, как это имеет место в космической связи, в довольно широких пределах.

В связи с этим целесообразно оценить, насколько эффективной окажется такая адаптивная система передачи, в которой число уровней квантования будет изменяться по мере изменения отно­

Такая оценка может быть сделана с помощью коэффициента выиг­ рыша в точности передачи за счет оптимального выбора шага квантования:

Гп (//*)

(6.18)

(Я 2)

Здесь

Yn (Н 2) — дисперсия относительной ошибки передачи парамет­

заданного значения Н"-, определяемая формулой

(5.28).

Подставляя (5.24) и (5.28) в (6.18), получим выражение для коэф­ фициента Ру при т = 2:

ний п, которые выбирались из условия минимума дисперсии ошиб­ ки при исходном значении Я2.

Для большей наглядности по формуле (6.19) построены графи­ ки ру — /(//-’), изображенные на рис. 58.

Анализ этих графиков показывает, что изменение шага кванто­ вания, производимое согласованно с изменениями отношения сигнал/шум в канале, может дать существенный выигрыш в точности передачи. Так при изменении Н2 с 270 до 65 дисперсия ошибки за счет использования устройства с изменяющимся шагом квантова­ ния уменьшается примерно в 20 раз. Такой выигрыш в точности соответствует увеличению мощности передатчика на 3,3 дБ.

138

Все это свидетельствует о целесообразности квантования с из­ меняющимся шагом. Вопрос о том, как определить величину Н2, а

линии связи.

При втором способе для изменения шага квантования могут использоваться результаты измерения отношения мощности сиг­ нала к мощности шума как на борту, так и на земле, по калибро­ ванным измерительным сигналам, периодически передаваемым корреспондентами.

Существуют и другие.способы контроля качества канала, кото­ рые описаны в соответствующей литературе. Результаты измере ния используются для автоматической посылки команды коррес­ понденту на изменение шага квантования.

139