книги из ГПНТБ / Бухвинер В.Е. Оценка качества радиосвязи

50

SO

70

SO

90 ^ у в у ю щ и е

радиолинии

Д Ч Т данно-

— г о

класса

работаю т с запасом

на­

дежности и изменение любого од­

ного из

основных параметров

Р,

А;/, то не

может существенно

по­

влиять на вероятность ошибок, в

то время как одновременное из­

менение

этих

параметров

опре­

деляет

изменение

помехоустой­

чивости.

Полученные

данные позволя­

ют рекомендовать д л я подобных

Рис. ЗЛЗ. Зависимость вероятности оши-радиолиний

(Я = 20

кВт

Af

=

^ c Z

Z l

^ Z Z

K

S

l

= 1 0 0 0 Г Ц

)

Работу при

скоростях

^

v

J ' манипуляции

в

300, 600

Бод,

т. е.

с

пропускной

способностью

С =

= 600,

1200

бит/с,

при

вероятности

ошибок

Я о = ^ Ы О ~ 3

в

90%

вре­

мени работы по расписанию .

3.2. А Н А Л И З

К А Ч Е С Т В А

С В Я З И

Н А Д А Л Ь Н И Х

. I

К а к

известно, при многолучевом распространении радиосигна­

л о в на

коротковолновых линиях связи обычно не о б н а р у ж и в а е т с я

нием качества передачи информации

[5]. .Отношение сигнал/помеха

( д а ж е

в тех ограниченных случаях,

когда его можн о определить)

т а к ж е

не позволяет однозначно судить о качестве

связи.

В то ж е время непрерывный анализ амплитуды

временных иска­

менных искажений

телеграфных сигналов

в

к а н а л а х радиосвязи

в ы з ы в а ю т интерес

ввиду тех возможностей

в

оптимизации режи­

изучении этих закономерностей.

Достаточно

отметить,

что с уче­

т о м закономерностей флуктуации

временных

искажений

возможно

автозапроса без

избыточного

кодирования [17]. Возможность в ы :

бора амплитуды

временных

искажений сигналов — о критерием

использование коротковолновой радиосвязи сохраняет

в а ж н е й ш е е

значение [57].

Кроме того, необходимо отметить, что исследование

количест­

венных характеристик изменения временных искажений

позволяет

скачковых радиолиний.

•При этом на д надежностью г\, как и выше, будем

понимать

время

работы

с

заданной

потерей

достоверности,

определяемой

вероятностью

Р6

смещения во времени фронта двоичного

детекти-

рованого сигнала

на величину о ^ б п

, где б п — пороговая

величина

- искажения .

Поскольку установлена [7] высокая степень корреляции

иска­

жений

и ошибок

(при поэлементной

регистрации ошибок

коэффи­

циент

корреляции

превышает величину

0,7 дл я с л у ч а я

б п ^ 4 0 % ) .

будем полагать, что потеря

достоверности п р и б л и ж е н н о

оценивает­

ся вероятностью

Р6,

а

н а д е ж н о с т ь

определяется

п а р а м е т р о м

т| = 1—Т6/Т, где Т&

— в р е м я

работы

при 6 ^ б п , а Т—общее

время

работы

радиолинии.

Хотя

количественные

зависимости,

х а р а к т е р и з у ю щ и е

степень

соответствия вероятности ошибки Ри

и вероятности

искажений

Рй.

продолжают уточняться по мере накопления статистических

мате­

риалов

на различных

радиолиниях,

принимая значение

Р&

в

ка ­

ные рекомендации по оптимизации

режимов

эксплуатации

д а л ь н и х

радиолиний.

к Сопоставление

надежности т)

и потери

достоверности

Р 6 дл я

дальних трасс выполним, как и дл я односкачковой трассы,

г р а ф и ­

чески в координатах «надежность — достоверность» .

Анализ временных искажений на односкачковых линиях радио­

связи,

эксплуатируемых в

р е ж и м е

Д Ч Т - 5 0 0 при скорости

манипу­

ляции

У = 1 8 8 Б о д ,

позволил

выявить определенные

закономерности

появления

временных

искажений

и показать,

что

в

интервале

б = ± 1 0 %

плотность вероятности

временных искажений

аппрокси­

мируется

нормальным

законом,

а

в интервале

б = 1 5 ± 5 0 % — с т е ­

пенным законом с

п а р а м е т р а м и ,

з а в и с я щ и м и

от

качества

связи .

Длина

обследованных

радиотрасс

с о с т а в л я л а

от

1600 до 6400 км .

При

этом

выяснилось,

что п а р а м е т р ы степенного

закона

имеют

существенный

разброс

и,

следовательно,

целесообразен

а н а л и з

флуктуации временных

искажений

при разных г р а д а ц и я х

качества.

Д л я

определения закона

распределения

временных

искажений

на трассах

протяженностью

с в ы ш е

6400 км были проведены стати­

широтного и меридианного

направлений

(табл . 3.6).

Измерения проводились

<в Москве в

1968 г. в соответствии с

расписанием работы радиолиний.

Телеграфный

анализатор надежности

к а н а л а Т А Н К

обеспечи­

вал регистрацию

фронтов

детектированных сигналов в

пяти фик -

Н а д е ж н о с т ь

связи

i\ при

потерях

достоверности,

у к а з а н н ы х

в

(

/I.Пк

)

табл . 3.7,

определяется

как

\ k

% ] ~

ЮОу 1

l

-

/ ,

где nh—ко­

личество

замеров при

фиксированном

значении

Р^;

п — общее

ко­

—

—

личество

замеров .

Частость появления фронтов в к а ж д о й временной зоне д л я лю ­

бой группы качества определяется

выражением

nk

I n

где 'nii — число

Р6[

=

2 j m t

J2 ' " ' '

фронтов в замере .

Таким образом, д л я указанных трасс

получены

распределения

частостей

искажений Рдс при заданном

качестве

приема. Аппрокси­

мация кривых

распределения

временных

искажений

выполнена

методом

функциональных

ш к а л — путем

построения

гистограмм

распределения на осях координат с различными

типами масштаб ­

ных функций. Наиболее удачными

аппроксимациями

распределе ­

тельный

законы, причем

распределение 'искажений .в к а н а л е с

пони­

ж е н н ы м

качеством — при

вероятности искажений в зоне 40-=-50% по­

рядка Р6

^

1<0-2-г-10~3

достаточно точно

определяется

степенным

законом

Р(, = а8~

ь

.

Показательный закон вида

Рь=ае~№

наиболее

—

характерен д л я аппроксимации искажений

в

к а н а л а х связи

повы­

шенного

качества

при Рй

^ 1 0 - 4 . Д л я всех

групп с п =

100%

опре­

д е л я ю щ и м

законом аппроксимации является

степенной

закон . Та­

П а р а м е т р ы а и Ъ в обоих закона х зависят от качества приема .

П р и аппроксимации распределений параметр ы а

и Ь вычислялись

по способу натянутой нити.

В табл . 3.8 указан ы соответствующие аппроксимации для об­

следованных трасс, а т а к ж е п о к а з а н ы результаты

эксперимента и

расчетные вероятности ошибок, вычисленные по

п а р а м е т р а м рас­

пределений.

состояний канало в с пониженным

и высоким качеством.

Д л я степенного

закона

100

Ру=сКа^

b~bdb;

-для показательного

закона

100

Т А Б Л И Ц А з.а

№ трассы

Время

Группа

Расчетная вероятность

суток

качества

ошибок

;

День

2

1 , 9 6 - Ю - 1

1,16-10*

5

1 , 6 9 - Ю - 5

/

Ночь

2

2.65- Ю - 1

5,68-104

5

4.66- Ю - 5

2

Ночь

2

1,73- Ю - 1

> 1 • 10"

5

< 1 0

- 5

3

День

2

7 , 5 3 - Ю - 2

2,01-104

5

3 , 7 5 - Ю - 6

4

День

2

9,63- Ю - 2

2,49-10*

5

3,86- Ю - 6

Ночь

2

1,2- Ю - 1

1,9-10*

5

6,32-

1 ( Г

б

где ц.=-50% — и с п р а в л я ю щ а я

способность

регенератора; ск — по­

правочный

коэффициент, определяемый дл я к а ж д о й группы из ус­

женность 9300 к»

2) границы — с п о н и ж е н н ы м ка-

— 94 —

ных трансляций не только на широтных, но и на меридианных

даль ­

них радиолиниях.

Отметим, кстати, что рис.

3.14

иллюстрирует

справедливость

аппроксимации

распределения

искажений степенным законом .

И з м е н е н и я надежности радиосвязи в зависимости от протяжен ­

ности можно проследить по рис. 3.15, где в координатах

«надеж ­

ность—достоверность»

т ) ( Р в )

характеризуются трассы 2

4

(при

этом н а д е ж н о с т ь т) определена

временем

работы

с

потерей

досто­

—

верности Р6).

Графики,

приведенные

на

рис. 3.15,

я в л я ю т с я

т а к ж е

проксимации

функции качества связи T ) = l f ( P e ) , поскольку они

с п р я м л я ю т с я

на логарифмически - нормальной сетке.

качества связи, а функция

Ф — интеграл

вероятности

Г а у с с а .

Н а к л о н г р а ф и к о в зависит

от качества

связи

и

определяется

п а р а м е т р а м и радиолинии.

Так,

графики

/,

2 и 3,

4

на рис . 3.15

ставляя похожие т р а с с ы — к р и в ы е 4 и 5,

можно отметить,

что пр,и

У = 1 8 8 Бод работа с - Р 6 ^ 1 • Ю - 3 возможна

в 80% времени

эксплуа­

тации, а при V = 9 6 Бо д — в 93%. Таким образом, сокращение про­

С р а в н и в а я помехоустойчивость на разных трассах

при одина­

ковой

надежности

т) = 90%,

по табл . 3.9, полученной

из рис. 3.15,

можно

отметить, что режим

ра'боты с повышенной скоростью мани­

пуляции

(V= 188 Бод) имеет худшие показатели .

Т А Б Л И Ц А 3.9

Трасса

3

2

4

/

Скорость

манипуля­

ции V, Бод

96

96

96

188

Вероятность искаже­

ний Р6

5 - Ю - 4

7 - Ю - 4

2-10~3

2,5-10~3

Анализ качества связи на трассах Буэнос-Айрес

и Д ж а к а р т а

(рис.

3.15) показывает, что на дальних

радиолиниях,

проходящих

через

экватор д а ж е при скорости в 96 Бод, время работы с вероят­

ностью

искажений

Р 6 < Ы 0 _ 3 не п р е в ы ш а е т 70-=-90% и возрастает

с укорочением трассы.

стве критерия оптимизации максимум амплитуд принимаемых

сиг­

налов или максимум отношения

сигнал/шум

{58]. Последние

иссле­

дования,

проведенные на линиях к в связи,

не у к а з ы в а ю т

на

пря­

мую зависимость м е ж д у коэффициентом ошибок и уровнем

сигнала

на приеме {5] и показывают, что обычно не обнаруживается

корре­

ляции м е ж д у напряженностью поля и изменением качества

пере­

дачи радиолинии. Д а ж е

на основании

измерений отношений

сиг­

нал/помеха нельзя сделать надежных

выводов в отношении

харак­

теристик

пригодности

сигнала .

Поэтому

целесообразен

поиск

Т А Б Л И Ц А 3.11

№ антенны

Тип антенны

Пространственный разнос между антеннами

Разнос, м

Направление

разноса

1

Б С - 2 ^ -

116

Поперечное

8

2

Б С - 2 ^ -

254

Продольное

8

3

64

588

Поперечное

Р Г Д — 1

4

4

65

648

Поперечное

Р Г — 1

4

5

6000

Продольное

Д е т е к т и р о в а н н ые сигналы подавались на регенераторы теле­

графных сигналов

«Кварц» [32] и далее на регистратор для опреде­

ления корреляции искажений и ошибок.

Блок-схема регистратора представлена на рис. 3.16 и 3.17

('пун­

ктир) .

1 и 2 поступают на два регенерато­

Сигналы

с двух приемников

ра

«Кварц»

(рис. 3. 16). Фронты

сигналов, искаженных с в ы ш е 37%,

1

1

J

6

7

1

1

. J

1

3

5

1

3

s

1

7

Ид

1

г

4

1.

6

1

Ч 2

L .

Р,ис. .3.16. .Блок-схема

определения

корре-

Рис. 3.17. Блок-схема выделения снг-

ляции

.искажений

при

сдвоенном

приеме:

нала .ошибки при сдвоенном приеме:

/—приемник/;

2 — .приемник 2; 3 — регенератор 1; 1, 2 — приемники

2; 3, 4 — регенераторы;

4 — регенератор

2;

5 — одновибратор

/; б — одно-

5—синхронизатор;

6'— сравннтель;

7 —

вибратор 2; 7 — сравннтель; в —счетчик

счетчик

поступают на два одновибратора

5 и 6. Длительность импульсов на

выходе одновибратора 5 составляет 0,5 бит (2,5 мс), а на

выходе

одновибратора

6 — 0,5; '2;

10 «ли

100 бит. Т а к и м

образом,

вре­

мя

а н а л и з а

Т

составляет

2,5; 10;

50 и 500 мс. Сигналы с триг­

геров поступают на схему сравнения 7 и д а л е е

на

счетчик 8, регис­

трирующий совпадения искажений

в обеих ветвях

разнесения.

Ка­

счетчики регистрировали

т а к ж е число искажений,

превышающих

37% в к а ж д о й из ветвей

разнесения.

Блок - схема регистратора рис. 3.17 соответствует

р е ж и м у реги­

страции частости несовпадения ошибок.

Сигналы, поступающие с двух приемников 1 я

2, регенериру­

ниваемых бинарных з н а к о в ) , регистрируемый

счетчиком.

И з м е р е н и я в режиме регистрации ошибок

производились на

Такие

измерения имели

целью

определение

автокорреляционных

свойств искажений . О б щ е е число таких замеров

составило 960 (фев­

раль

и май 1969 г.).

П о к а з а н и я счетчиков

во всех

р е ж и м а х записывались один раз

сферных

данных.

Оценка идентичности ветвей разнесения производились по по­

казаниям регистраторов кид. Средние значения кид

д л я

всех трасс

радиосвязи

были в пределах

-п =0,9-4-0,99

д л я

лета

и л = 0,84-0,93

для зимы. При этом

п о к а з а н и я регистраторов

кид

в

ветвях разне­

с е н и я

всегда

отличались

не более

чем на 6%.

Н а и б о л ь ш е е

расхож ­

д е н и е

значений кид

было при использовании в ветвях

разнесения

разнотипных

антенн

(табл . 3.11, антенны /

и

4).

Рс

как

Частость

совпадения

временных

искажений

определялась

п

2

м с (

' С

л

'

I

где

п — количество

замеров;

Мм—

показания

счетчика

совпаде­

ний искажений за один замер, a Mat

— меньшее

из показаний

двух

счетчиков искаженных

сигналов

в

ветвях

разнесения

за

тот

ж е

часовой

з а м е р .

Вероятности искажений Р6,

ошибок Р0

и совпадения

искажений

Р(,с

определялись п о

ф о р м у л а м :

i x c

y>Moi

%мы

р. — _ !

1_ • р — _ !

•

Р . _ _ !

6

AtVn

'

0

AtVn

*

6<=~

AtVn

'

где

Мог

количество зафиксированных

ошибок

за

интервал

за­

мера At

( Д * = 1 ч ) .

—

4*

— 99 —