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

Р6К

=

~

•

где пк — количество замеров

в

группе, а п — общее число заме ­

ров в зоне 5.

роятностью появления ошибок и вероятностью попадания

иска­

женного фронта сигнала в данную

область [7]. П о найденным

зна­

чениям

частости

искаже ­

ний

определяется

надеж ­

ность

канала

связи

т), %,

как

процент

замеров с

заданной

вероятностью

искажении

6К

в

пятой

токгц

зоне

анализатора .

Н а

рис. 5.6

представ­

лены

результаты

измере­

ний

эффективности

ан­

тенн,

полученные

путем

поочередной

коммутации

антенн на один из прием­

ников.

На

рис. 5.7

дана

сравнительная

оценка на­

дежности связи для

оди­

ночного

приема,

произве­

денная

дл я

к а ж д о й

пары

антенна

—

приемник.

Количественные

ре­

зультаты

измерений для

Рис. 5.6. Характеристики качества связи

различных

комбинаций

антенн

и

приемников,

для трех

антенн на одном приемнике:

взятые

из

графиков

рис.

/ — антенна

/ (

при емник /

5.6

и 5.7

сведены

в

табл .

2 — антенна 2 \

3 — антенна

3 (

5.3.

П о полученным данным можно сделать вывод об идентичности

отдельных

ветвей разнесения

(разброс

по надежности

не

превы­

ш а е т 1,75%),

а следовательно, о

правомерности

сравнительной

оценки исследуемых методов сложения .

^

Н а рис. 5.8

представлена

зависимость надежности

к а н а л а

свя ­

зи от вероятности искажений

Р в

Графики построены

в л о г а р и ф ­

I

I

L _

of

Ю'3

m~*

lin

к

Т А Б Л И Ц А 5.3

Разброс надежности Дг), %, при

Комбинации

радносредств

Р6

=10—4

Ночь

|

День

Антенна 1—-Антенна

2]

0,5

0,75

Антенна 1—-Антенна

3)

Приемник

/

0,75

1,75

Антенна 2--Антенна

31

1,25

0,75

Антенна 1, приемник

1—Антенна 2,

приемник 2

0,0

0,25

Антенна /, приемник /—Антенна 3, приемник 3

1,75

0,05

Антенна 2, приемник 2—Антенна 3, приемник 3

1,75

0,75

по

вероятности

искажений

для

сдвоенного

и строенного

приема

по

сравнению

с одиночным

для

выбранного

значения

надежности

связи.

И з рисунка

видно, что зависимость надёжности от

достоверно­

Т А Б Л И Ц А 5.4

Надежность т). % при Р^ =

10 -4

Время суток

приеме

при различном

одиночном

сдвоенном

строенном

День

' 80

87

95

Ночь

55

75

91

В табл . 5.5 представлены выигрыши от разнесенного приема,

взятые из результатов

эксперимента по г р а ф и к а м рис. 5.8.

Выигры­

ши берутся по

вероятности искажений для выбранного

значения

Т А Б Л И Ц А 5.5

Ночь

День

Внд разнесения

Вероятность искаже­

Выигрыш В

Вероятность искаже­

Выигрыш В

ний

ний

Одиночный

1 3 , 3 4 - Ю - 4

1

5 , 6 2 - Ю - 4

1

Сдвоенный

7,1

• 10~4

1,9

3 , 3 5 - Ю - 4

1,7

Строенный

2 , 1 1 - Ю - 4

6,3

1 , 0 5 - Ю - 4

5,3

Т а к им образом видно, что

практический выигрыш много мень­

ше расчетного,

однако д а ж е

при наличии в р а д и о к а н а л е сосредо­

точенных помех

и зависимых

ошибок в ветвях разнесения стати­

несенных пунктов,

когда комбинирование сигналов по их энергии

становится

невозможным .

Результаты оценки в системе

ОБП

Статистический

автовыбор сигналов может т а к ж е

использо­

ваться при

частотном и частотно-временном

разнесении

сигналов

няемых в О Б П радиосвязи как

один

из методов обмена пропуск­

ной способности на помехоустойчивость.

Эффективность строенного

приема

при частотном разнесении

оценивалась на

опытной

траюсе

О Б П

летом

1968 ir. на

частоте

16 МГц . Р а з н о с

м е ж д у

п о д к а н

а л а м и

модема

составлял

240 Гц,

• W1 2,5

5 15W11 2.5

5 7,510-* 2.5 5 7,5 I0~z

2,5.5Р„~

Рис. 6.9. Характеристики

качества

овязи при частотном

разнесении

(нечетные

каналы)

бок производилась

на стандартных сигналах при

одновременном

приема, на рис. 5.10 даны соответствующие графики для

первых

четных к а н а л о в модема. П о г р а ф и к а м м о ж н о судить и о

степени

Т А Б Л И Ц А 5.6

5 • 1 0 — 3

1 -1 о—3

5 • 1 0 - 4

М О - 4

5- Ю - 5

Чз. %

93

67

60

40

35

Т)1- %

80

50

35

10

5

Пз/Цг

1,16

1,3

1,7

4,0

7

При

испытаниях О Б П

модема

тонального

т е л е г р а ф и р о в а н и я

МС - 5 с

ортогональным Д Ф М сигналами

была выполнена оценка

эффективности

частотно-пространственного разнесения [27].

При этом о б щ а я пропускная способность модема за счет час­

тотного

разноса

с н и ж а л а с ь

с 4800

до 2400 бит/с,

а дл я

сложения

четырех

сигналов

(двух частотноразнесенных и двух разнесенных

в пространстве)

использовался метод

оптимального

некогерент- i

ного сложения .

Испытания

проведены

на широтной

трассе

протяженностью

2500 км

весной

1968 г. В качестве

датчика информации

использо-

в а л ся

генератор

псевдослучайной

последовательности

импульсов

с периодом

в

63

элемента, а

ошибки

фиксировались

поэлементно

на этой ж е

последовательности

сигналов.

•Оценка эффективности В такого метода счетверенного радио­

приема дана в табл . 5.7,

где представлен в ы и г р ы ш

(по

уменьшению

частости ошибок)

для разных

значений

надежности

т)

при

введе­

нии пространственного разнесения в дополнение к частотному.

Следует

подчеркнуть, что

Т А Б Л И Ц А

5.7

введение

частотного

разне­

сения в этом модеме обеспе­

Г|. %

90

80

70

60

50

•Пер

чивает

больший эффект,

чем

. введение

пространственного

В

2,4

3,25

3,0

3,1

2,4

2,16

в дополнение

к

частотному.

В а ж н о подчеркнуть,

что

хотя

эффективность

всех

методов разнесенного приема увеличивается с улучшением

качест­

ва одиночного

к а н а л а

связи, но

время

работы

с

возрастающим

выигрышем —

уменьшается .

Этот факт иллюстрирует вывод о том, что разнесенный

радио­

прием,

т а к

ж е

как

и

мощность

радиопередатчика,

не

является

ре­

ш а ю щ и м

средством

повышения

качества

связи

в

р а д и о к а н а л а х

с многолучевостыо.

Отмечая возрастание выигрыша с улучшением качества

связи,

следует, однако,

помнить, что

это

в о з р а с т а н и е

ограничено

корре­

ляцией

помех

в разнесенных к а н а л а х .

Подобные

выводы

можно

сделать

и

по

результатам

линейных

испытаний

метода

сдвоенного

радиоприема

с

додетекторным

фа-

- зированием

фазоманипулированных

сигналов,

где средний

выиг­

рыш по вероятности ошибок составил

три раза {78].

Р е з ю м и р у я

оказанное, отметим,

что

хотя практическая

эффек ­

гаемый

результат вполне оправдывает использование

пространст­

венного

и частного разнесения. Оценка эффективности

различных

методов

'разнесенного

радиоприема п р о д о л ж а е т оставаться акту­

а л ь н о й

(особенно д л я

случаев частотно-временного и

пространст­

диолиний, в частности отсутствует количественная оценка

эффек ­

тивности ретрансляций .

Ретрансляции

рекомендуются

обычно

[3] на трассах,

захваты ­

вающих

зону полярного поглощения, а т а к ж е на тех трассах,

где

велика

долготная

разница

при

большой

протяженности

трассы,

т. е. при неоднородности 'ионосферы.

Ретрансляция,

р а з д е л я я

трассу н а дв а

более однородных

про­

щем

выборе

частот «а пролетах, а т а к ж е

позволяет

регенерировать

искаженные

сигналы. О д н а к о

увеличение количества

радиочастот

и технических средств, необходимое при ретрансляции,

удорожает

радиолинию

и поэтому

з а д а ч а

сводится

к

поиску

определенного

компромисса.

Следует

т а к ж е отметить, что общие

закономерности,

отмечен­

ные

выше, определяют

только

качественную

картину,

в то

время

к а к

конкретные условия

(география трассы,

режим

работы

радио­

средств и т. п.) существенно изменяют количественные оценки.

Поэтому

следует оценить количественно эффективность

ретранс­

ляции на конкретных радиолиниях .

Оценка эффективности ретрансляции

по

надежности

связи

Рис. 5.11. Зависимость

необхо­

в то время ка к на

трассе

в 6000 км

оно возрастает

до 100 д Б . Это

означа­

димого отношения сигнал/по­

ет, что весьма

целесообразно

исполь­

меха от .протяженности

трассы:

V=282 Вод;

V=

зовать

м а л о м о щ н ы е

передатчики на

= 141 Вод

к а ж д о м из пролетов

составной

радио - '

линии

вместо

того, чтобы

«пробивать

к а н а л мощностью»

единственного

сверхмощного радиопередат -

•чика.

— 186 —

Следует,

однако, оговориться, что данные,

приведенные

на

рис. 5.11, не

д а ю т однозначной количественной

оценки ввиду

того,

по вероятности ошибок,

по

вероятности

временных

искажений

[6, 7, 53, 54]. В этих работах,

выполненных

разными методами, на

различных трассах и в разное

время, был, однако, получен общий

вывод о том, что наименьшую

потерю достоверности

обеспечивает

односкачковая трасса протяженностью около 3000 км.

Следует подчеркнуть,

что при прочих р а в н ы х условиях, на ши­

частости временных

искажений) на трассе

в 2—3

тыс. км

примерно

в пять

раз меньше,

чем н а

трассе в 6—7

тыс. км. В этих

ж е усло­

виях односкачковая трасса меридианного направления

обеспечи­

вает выигрыш до тридцати

раз {7].

Однако сказанное в ы ш е

не позволяет

утверждать, что

выигры­

ши

в

помехоустойчивости,

свойственные

односкачковым

трассам

по

сравнению с многоскачковыми, сохраняются

при замене одно-

Я1гк =

Ш:

• -Чк

(5Л)

или, переходя к вероятностям

ошибок:

P i . K = l - [ ( l - P i ) ( l - P a )

• •

( 1 - Р к ) ] .

(5.2)

После простых преобразований

получим

д л я

двухпролетной

трас­

сы

(К=2):

Pi.2

=

Pi+P*

— PiPi]

(5.3)

для

трехпролетной:

-Pi ,з = Pi +

Р 2 +

P s

+

Р1Р2Р3 -

Р1Р2 - Р2Р3 - Р1Р3.

(5.4)

Физически это означает, что ошибки, возникающие на

проле­

тах, суммируются, а при наличии ошибок

на к а ж д о м пролете

часть

ошибок, возникших

на п р е д ы д у щ и х

пролетах,

«компенсируется»

на последующих за счет искажения на

р а з н ы х

пролетах

одного

бинарного знака .

Итак, следует стремиться к тому, чтобы

вероятность

ошибок

на пролетах была равной и в этом случае результирующая

вероят­

ность ошибок определяется

биномом

Ньютона:

1.К

1 - 0 -

Л ) *

*

(5.5)

1.2

2 P X - P f ;

р 3 = З Р 1 - З Р ? + Р ? и

т . д .

Построенные по в ы р а ж е н и ю

(5.5)

графики (рис. 5.12) показы­

вают зависимость

результирующей

вероятности

ошибок

P i i

K

от

Р W

гтту—

10'

значения

вероятности

оши­

бок

на к а ж д о м

пролете

Pi

д л я

разного

числа

пролетов .

10''

К а к

видно из сопоставления

графиков,

наиболее

эффек ­

тивной

является

двухпро-

летная линия с одной рет­

рансляцией .

К р о м е

того,

НО''

графики

п о к а з ы в а ю т

быст­

рое

падение

эффективности

с ростом

числа переприемов.

Поэтому

воспользуемся

ука­

занной методикой определе­

ния эффективности

двухпро­

летной радиолинии

приме- ~

нительно к действующим ра­

д и о к а н а л а м

различной

ори­

ентации.

Рис. 5.12. Зависимость вероятности ошибок

Д л я определения

качест­

Р0

от числа

пролетов радиолинии К

ва связи в координатах «на­

дежность

—

достоверность»

выполнены

одновременные

измерения

временных

искажений

на

трех действующих

радиолиниях .

Испытания 'проводились в Москве в период с 19.06.69 по 29.07.69

ежедневно

с 8.00

до 21.30

при

помощи передатчиков

мощностью

Р = 2 0 к В т

и скорости

манипуляции

К = 200 Б о д

в р е ж и м е

Д Ч Т .

И с к а ж е н и я детектированных

сигналов регистрировались

анали ­

затором

Т А Н К

поочередно

на к а ж д о й

из трех радиолиний,

две из

которых

(табл . 5.8, трасса

/, 2)

имели

примерно

равную

протяжен ­

ность, но различались

направлением

(1 я 2), а другие дв е (2 ,и

3),

будем

называть

наклонными.) З а м е р ы производились поочередно,

причем

к а ж д ы й

з а м е р составлял

10 мин, так что на к а ж д о й из ли­

ний замеры выполнялись д в а ж д ы

в час.

Т А Б Л И Ц А 5.8

№ трассы

Направление трассы

Протяженность Частота, кГц Число замеров

1

Средняя Азия

<3000 км

19 465

461

2

Сибирь

>3000 км

15 695

472

3

Дальний Восток

<6500 км

19 155

544

По результатам измерений определялись частости временных

искажений,

п р е в ы ш а ю щ и х

значение

6:5=40%

дл я пяти

различных

групп качества и процент ^у.

времени работы

с такими

дЦ.

градациями

частости

S7*

-^расса

искажений —

надежность

п. в процентах .

Приведенные

на рис.

•5.13

графики

иллюстри­

руют

качество

связи

на

обследованных

трассах .

К а к

и следовало

о ж и д а т ь ,

наилучшее

качество

обе­

спечивает

«наклонная»

односкачковая

линия

ра ­

диосвязи .

Отметим,

что

количест­

венные значения

выигры-

"ша

в

помехоустойчивости

не

остаются

постоянны­

Рис. 5.113. «Надежность—достоверность»

одно-

ми, а растут с улучшени­

ем

общего

качества

свя­

пролетаых и д.вухпролетных

трасс:

зи. Так, при

вероятности

однопролетные

линии—эксперимент:

двухпролетные лимии — расчет

искажений

на

дальней

широтной трассе Ръ ^ Ы О -

4 надежность rj = 20%, в то время ка к

на односкачковой

широтной

трассе

л, = 65%,

а на меридианной —

л = 85%. Пр и заданной надежности

и, = 90%

на протяженной трас ­

се 3 вероятность

искажений

Рь ^ Ь Ю - 2 , в то время как на

одно-

скачковых широтной и меридианной трассах

значения

Р б снижа ­

ются в десяток и несколько десятков раз соответственно.

Результаты анализа

Используя

эти экспериментальные данные

и приведенную

мето­

диолинии г)1| 2 как произведение надежностей т]i и т)2

дл я к а ж д о г о

пролета при равной потере достоверности, принимая,

что оба про­