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

ний

счетчика 5 к числу показаний счетчика

7, таким образом,

дает

среднее число /( искажений, приходящихся

на

интервал

анализа

Та.

Причем отсчет интервала

т а

всегда

следует

с

момента

появле­

ния

первого искажения из группы. Интенсивность

группообразова -

ния

искажений

количественно

можно

характеризовать

коэффи ­

циентом

группирования 8, который

определим к а к отношение

чис­

ла

одиночных

(независимых)

искажений или ошибок

к их обще­

му

числу:

где z — о б щ е е

число

искажений

(ошибок);

х — число

групп

иска­

жений

(ошибок) .

Естественно,

что при отсутствии

группирования все

искажения

являются одиночными: 8 = 0.

Учитывая, что среднее число искажений К, приходящихся на

интервал

анализа

т а ,

определяется

показаниями

счетчиков

5

и

7,

можно

выразить

коэффициент

группирования 6 через значение

К:

р = , 1 - 1 / / С .

п

Среднее значение

К определяется

как K—^Ki/n,

где Ki — зна-

чение К при з а м е р е г; п — количество

1

замеров .

При

измерениях

интервал

анализа

т а последовательно

изме­

нялся,

а

результаты

измерений

последовательно

классифицирова ­

условиям, отношению

рабочей частоты

/ р а б к оптимальной

рабочей

частоте /опт, уровню и характеру

помех

и т. д . ) . Время з а м е р а

с од­

ним

фиксированным

интервалом

а н а л и з а т а

изменялось

через

30 мин, причем

для уменьшения

влияния нестационарности

радио­

канала на результаты исследований, помимо измерений в

реаль­

ном масштабе

времени, производилась

т а к ж е многократная

обра­

ботка

при разных фиксированных значениях т а

одних и тех же,

записанных на магнитофоне 8, сигналов.

Исследования производились на четырех среднеширотных

трас ­

сах радиосвязи

(табл. 3.16)

в к а н а л а х

ДЧТ - 500 со скоростью

ма­

нипуляции У = 200 Бо д при одинарном приеме .

Т А Б Л И Ц А 3.16

№

Протяжен­

Направление

Время

измерений

Дата

измерений

Число ча­

трассы

ность, км

московское

сов замеров

1

3700

Восток

08-17

Март—сентябрь 1970

1240

2

3100

Восток

08—17

Июнь—август 1970

490

3

5100

Восток

10-24

Август 1967 г.

200

00—08

4

5700

Северо-восток

07—20

Июль—август 1967

ПО

среднего

числа R, зафиксированных счетчиком кид

регенератора

« К в а р ц »

интервалов а н а л и з а

т а

(кид

р а д и о к а н а л а

определялся

отношением времени работы с з а д а н н ы м

коэффициентом телеграф ­

ных искажений ко всему времени предоставления

р а д и о к а н а л а

або­

ненту, заданному

планом - расписанием) .

Д л я

изучения

статистических

закономерностей

временного

рас­

пределения групп

искажений

производились измерения при интер­

в а л а х анализа т а > 1 с, а т а к ж е

ондуляторная запись

сигналов,

сни­

осуществлялся

методом функциональных

ш к а л (экспоненциальное,

нормальное, логарифмически - нормальное, вёйбулловское

распреде­

л е н и я ) . Установлено, что лучшее соответствие получается

при ап­

проксимации

распределения законом

Вейбулла — Гнеденко [92].

О

50 100

200

300

400

500

500

700

800

900

ШООХ.мс

Рис. 3.26. Зависимость среднего числа искажений на интер­

валах анализа от величины этого .интервала

На рис. 3.26 показана зависимость среднего количества

иска­

жений /(, приходящегося на интервал

анализа

т а , от величины

это­

го интервала .

Н а ч а л ь н ы й участок

кривых

рис. 3.26

(при т а < 100-4-150 мс)

ука­

зывает на явное наличие группирования искажений

в

радиока ­

нале . Н а л и ч и е почти

горизонтального участка кривой

( т а = 150-г-

-=-500 мс) позволяет

заключить,

что средняя

длина

групп

искаже ­

ний не превосходит

100-4-150 мс. Рост

значений К при

дальнейшем

увеличении т а объясняется

в

основном

регистрацией

искажений

последующих групп, попадающих в интервал

анализа .

Ввиду того что коэффициент

группирования р и среднее число

искажений на интервале анализа К находятся в линейной

зависи­

мости, зависимость

6=<р(та )

(рис. 3.26,

пунктир)

повторяет

ход

кривой

К = :

ф ( т а

) .

При этом

наблюдаютс я

резкое

увеличение В

(от 10 д о '50%) на участке, соответствующем

т а = | ( 1 0 4 - 7 б )

м е = ^ т а ,

и весьма

медленный

рост

его значений при дальнейшем

увеличе

нии времени

анализа .

Характерно,

что

при

работе

на

частотах,

близких

к

О Р Ч

( / р а б / / о пт = 0,8-7-0,95),

т. е. в случае

уменьшения

многолучевости,

средняя

длительность

групп

искажений

несколько

уменьшается

( т а < 7 5 - М 0 0

-MIC). Уменьшается

т а к ж е частость

следования

групп.

Поэтому

значения

К при т а > 7 5 мс располагаются

ниже,

чем при

/ р а б / / о пт = 0,64-0,8.

Следует

отметить, что значения К и в на интер­

вале анализ а

т а

< т а

при этом почти

не изменяются,

а значение кид

достаточно

велико: т) = 0,9.

При

увеличении уровня

шумов в р а д и о к а н а л е

(рис. 3.26,

штрих-

пунктир) заметное группирование искажений отсутствует

(отноше­

ние сигнал/шум

Я < 3 ) и ^

наблюдается

пропорцио­

нальный

рост

среднего

'''

числа искажений с увели- ">°

чением времени анализа . 0,8

При ухудшении каче- о,7

ства связи (т)<0,7) су- он

щественно

увеличивается

'

число

групп

искажений в #Я

минуту R (рис. 3.27). По - Ofi

'п-,

скольку при выборе ин-

тервала

анализ а

т а

боль-

^

ше средней

длительности

'

группы

( t 2 ~ 1 5 0

мс)

чис­

0

2

h

8

10 12 П

№ 18 20

22 24-R

ло интервалов Т а

СООТвет-

Рис. 3.27. Зависимость кид связи от колмче-

ствует

числу

групп

<R, за-

с т в а

групп R искажений в 1 mm при разных

О И ^ И Л Р Т Ч

« я

п и п

*Ч 97

значениях времени анализа:

ВИСИМОСТИ

на

рис.

6.11

трасса 2, июнь — август

1970 г., f=ll3 МГц

п о з в о л я ют заключить, что

межд у значением ки д и группированием существует

п р я м о л и н е й н а я

зависимость, причем при высоком качестве связи

(т]>0,9)

группи­

рование

искажений

резк о

п а д а е т

и

изменения времени анализа т а

не о к а з ы в а ю т .влияния на

результаты .

Н а

рис. 3.28

представлены

гистограммы

распределения

интер­

пределении

групп искажений

т а к ж е

наблюдается группирование.

Большинство групп искажений следует через

интервалы - н е более

1—2 мин,

что

соответствует

частости 0,54-1

групп

искажений

в 1 мин. Т а к а я

частота следования

групп искажений

согласуется

вает

на то, что д а ж е при сравнительно

низком среднем

качестве

р а д и о к а н а л а (т) = 0,62)

могут

наблюдаться

продолжительные пе­

риоды

времени (до получаса

и более),

в течение которых

искаже ­

ния

отсутствуют.

0,5,

0,5

•0,4

0,3

0,2

0J

1~.

О 1 2 3 4 5 5 7 8

9 Ю 11 12 13 й

15 IS 17 18 19 20 21 22 23 24 f

Рис. 3.28. Гистограммы

распределения временных интервалов

между

группами искажений:

трасса 3; одиночный прием; 6

августа ,1967 г., 11.30 — 23.30 моек, вр.;

/=15,8 МГц; Г) =0,62 с

АЗО;

замер

произведен

3

июля

1967 г., .12.15 —114.45 моек, .вр.; /=15,8 МГц; т) =0,82 без АЗО

На

рис. 3.29 представлено

семейство

распределений

временных

значений

кид связи по данным обработки

суточного

замера .

Из

рассмотрения

распреде ­

лений следует, что атри ухуд ­

шении

качества

связи

сокра­

щаются

временные

интервалы

между

группами

искажений,

причем

при г)<0,5

группы воз­

никают

с

вероятностью

Р%>

> 1 - 1 0 ~ 3

через 20 мин и

чаще .

Наоборот, при улучшении ка­

чества

радиосвязи

(г|>0,9) ин­

т е р в а л ы

между группами

с той

ж е

вероятностью

( Р 2 > 1 - 1 0 _ 3 )

достигает

полутора

часов.

Кроме того, можно отме­

тить, что вне зависимости от

качества

связи

чаще

всего

( P 2 > 1 - 1 0 - 1 )

наблюдаются ко­

роткие интервалы м е ж д у груп­

пами,

составляющие 1—2 мин.

Последнее

обстоятельство

свидетельствует

о

том,

что

группы искажений не являют -

и,ит ся

независимыми,

а

представ­

ляют

собой

«пакеты

пакетов»,

Рис. 3.29. /Распределение

интервалов

вре-г. е. к а ж д а я

группа

искажений

мели работы без искажений:

соседствует

с

другими

груп-

трасса J ,

август 1967

г., 10.00—24.00,

"

1 J

' J

"0.00-8.00

моек, вр.; / = 10;8; 16,8; 18,7 М Г ц ; п а

м " -

прием одиночный, т)=0,725

Проведенным

анализ

позво-

применяемых в

р а д и о к а н а л а х .

В частности,

в р е м я запоминания в накопителях систем

с А З О

или длина блока сигналов при блочном

защитном кодировании,

видимо, д о л ж н ы

приближаться к величине

0,]-т-0,5 с.

Очевидно то ж е время з а д е р ж к и д о л ж н о обеспечиваться

между

нала

на

резервный

с з а д е р ж к о й возможности возврата

на 0,1ч - 0,5с

(при

отсутствии заметной корреляции м е ж д у группами

и с к а ж е н и й ) .

3.5.

А Н А Л И З К А Ч Е С Т В А С В Я З И Н А

Д У П Л Е К С Н О Й Р А Д И О Л И Н И И

Общие сведения

К а к

известно,

суточные и сезонные изменения качества

радио­

связи

определяются изменениями в среде распространения

радио­

теризуют лишь качество симплексного

р а д и о к а н а л а ,

в

то

время

как дуплексная радиолиния состоит из двух симплексных

к а н а л о в

связи и общее качество связи определяется состоянием

к а к

пря­

мого, так и обратного

пролетов (особенно при эксплуатации

око­

нечного оборудования

с автозапросом

ошибок — А З О )

[96].

полезные д л я разработки

систем

с А З О , ибо при ухудшении связи

в одном из направлений

останавливается передача информации

как в прямом, так и в обратном

направлениях .

мизировать

организацию

радиосвязи .

Вообще

говоря, поскольку обе

точки

радиоприема

дуплексной

радиолинии

связаны

по

основным

п а р а м е т р а м

(трасса,

р а б о ч а я

частота,

условия

распространения)

и различаются лишь

степенью

станционных помех, то естественно предположить, что

качество

связи на

прямом

и обратном пролетах одинаково.

О д н а к о

вследствие

различия

уровня

и видов

помех

в

точках

приема,

а

т а к ж е

из-за

разных

условий

освещенности

на

трассе

Поскольку к настоящему

времени

отсутствуют соответствую­

щие количественные данные,

з а д а ч а сводится к тому,

чтобы

опре­

делить характеристики

качества связи

одновременно

в двух

точ­

ках приема дуплексной

радиолинии.

вания

соответствует прежним

работам по

оценке

качества связи

с помощью регистрации изменения величины кид,

определяемого

при ежеминутных з а м е р а х в

течение всего

времени

эксплуатации

радиолинии.

Т А Б Л И Ц А

3.17

№

Направление, ре­ Протяжен­

Число замеров, ч

Скорость

Дата

измерений

манипуля­

режима

жим

ность, км

ции, Бод

/

Юго-восток

без

3000

По

приему 1600

188

Январь—март,

ок­

АЗО

По

передаче 480

тябрь—ноябрь

1970

2

Юго-восток

с

3000

По

приему 1080

200

Октябрь—ноябрь

АЗО

По

передаче 840

1970

На

передаче применялись

ромбические

антенны

типа

Р Г Д - ^ - 1 '

а на приеме — антенны типа БС - 2 (сдвоенный прием) .

4

Рабочие

частоты

назначались

согласно

рекомендациям

И З М И Р А Н

на

15 20%

ниже прогнозируемых

частот

М П Ч . Ча ­

стоты приема

и

передачи

различались

между

собой

в пределах

1 МГц .

—

Регистраторами качества связи в пунктах радиоприема

служи­

ли регенераторы

«Кварц» .

П о к а з а н и я

регистраторов

кид

указан ­

вероятность

ошибок

не допускалась выше эксплуатационных норм,

т. е. Р0<1-т-2-Ю-3,

абсолютные

значения кид велики: п > 0 , 8 . Пр и

уменьшении

кид связи переводились на резервные частоты.

При вычислении

длины скачка [94] выяснилось, что на указан ­

ной трассе

(для обеих связей)

наблюдается существование одно­

ковой,

та к и двухскачковой. Таким

образом,

исследуемые связи

работали в условиях многолучевого

распространения .

На

рис. 3.30 и 3.31 представлены

суточные

изменения кид дл я

и

«обратного»

направлений

показывает, что разброс значения кид

не

превышает

5%. Следует

отметить, что изменения значений кид

на

обоих направлениях носят колебательный характер, причем ко-

W

12

14

is

k

'

20

?7

^~!it

Rue.

3.30.

Суточное изменение

кпд

на дуплексной

режим

трассе без

АЗО:

1970

г.

У, январь — март

0,6

0,8

10

12

14

1В

18

20

22

t, Время моек.

Рис. З.Э1. Суточные изменения кмд «а

дуплексной трассе с

АЗО:

режим

2, октябрь—'ноябрь

1970

г.;

прямое

направление;.

обратное

направление;

дуплексной

Ясовп

при

г) = 95%;

X

X X качество

— . — . —

— 117

—

графиков

на

рис. 3.30

и 3.31

следует,

что

абсолютные

значения

кид 'В прямом

направлении

несколько выше, чем в обратном . Ука­

занное

отличие объясняется различием

в

условиях

эксплуатации

радиосвязи (-например, уровень помех) .

Сопоставление часового хода величины кид на рис. 3.30 и 3.31

•свидетельствует о том,

что

система с А З О

обеспечивает

необходи­

мое качество

эксплуатации

при снижении значения кид, однако

это снижение

не превышает

значения 5%

(иа уровне отличного ка­

чества

связи

значение

кид

равно 90-т-95%) и

наблюдается

лишь

кратковременно (в вечернее

в р е м я ) .

И з

рассмотрения

графиков

на рис. 3.30

и

3.31 можно сделать

вывод, что качество связи на дуплексной

линии

определяется

«наи­

худшим»

направлением

и

суточные изменения к и д

описываются

по минимумам графиков кид для обоих

направлений .

На рис. 3.31 дан

г р а ф и к

частости совпадения качества связи за

соответствующие часы д л я обоих направлений .

Т А Б Л И Ц А 3.16

Величина

т], %

>95

95- -90

90- -80

Частость

совпадений соответ­

1,0—0,83

0,8- -0,6

0,65- -0,6

ствующих

часовых замеров

И з табл . 3.18 следует, что частость совпадений

часовых

значе­

ний кид возрастает с улучшением качества связи. Наоборот,

при

ухудшении качества связи часовые значения кид различаются

боль­

ше. Неровный суточный ход изменения частости Рц,

показанный на

рис. 3.31, -иллюстрирует важность изучения корреляционных

ха­

рактеристик качества связи на дуплексной линии. При этом

сле­

дует подчеркнуть, что часовые замеры кид не характеризуют

мгно­

венные изменения качества связи, й, следовательно,

целесообразно

На рис

. 3.32 даны изменения кид в зависимости от соотношения

рабочей и

максимально применимой частот ' и / р а б / / м п ч . К а к сле­

но зависит в обоих направлениях от

соотношений т — / р а б / / м п ч

На этом графике можно выделить три различающихся

участка.

Первый

участок т = 0,45ч-0,55

значения кид занижены

и

слабо

з а в и с я т

от

значения т. Этому

участку

свойственно

большое

погло­

—

щение,

и

миоголучевость /проявляется

активней.

Второй

участок

т = 0,55-г-0,72 о т р а ж а е т сильную

зависимость значения к и д

от со-

отношения / п = / Р а б / 7 м п ч '

ч е м в ы ш е

частота, тем

меньше

влия­

ние многолучевости на качество каналов радиотелеграфной

связи.

Последний,

третий участок

т = 0 , 7 2 - И . При этом

значение кид

мало зависит

от соотношения

/ Р а б / 7 М П Ч ,

поскольку

многолучевость

I

1

.

L

I

I

n

I

I

„ .

0,45

0,5

0,55

0,6

0,55

0,7

0,75

0,85

ОРЧ

Р.ис. 3.32. Зависимость

кид от отношения рабочей и

оптимальной радиочастот

значения

дл я

поддержания

удовлетворительного

качества

связи

на данных

технических

средствах

приемлемо

соотношение

0 , 7 > т > 0 , 4 5 .

Учитывая то, что 'напряженность поля

радиопередатчика в

точ­

ке приема испытывает значительное колебание от

дневного

вре­

мени

к ночному

и его

величина

зависит

от

различных

факторов,

ионосфере происходит в одной

и

той ж е области

для обоих

н а п ­

равлений.

На рис. 3.33

приведены т а к ж е

соответствующие

изменения

зна­

чения уровня сигнала для режим а 2 за сутки

26

октября

1970 г. и

значения л за эти ж е сутки. Из

этого рисунка

видно, что суточные

изменения напряженности поля не связан ы

с

качеством

радио­

связи однозначно, ибо уменьшение значений кид

наблюдается как

при возрастании, т а к и при ослаблении поля

(см. 17 и 23

ч а с ) .

Действительно,

в ночные часы

уменьшение

напряженности

поля