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

Tli./c =

• •

"Пк •

( 5 - 6 )

Итак, построим на рис. 5.13 график 4

по

в ы р а ж е н и ю

(5.6)

r)i,2=r)iTi2 при Р6=Рб.

для двух меридианных

пролетов

с

регене­

рацией

сигналов

в пункте

ретрансляции .

Аналогично г р а ф и к 5

характеризует

надежность

двухпролет-

ной широтной линии, а график 6 надежность

двухпролетной

состав­

ной трассы с широтным и меридианным

пролетами. Следовательно,

относительный выигрыш в снижении вероятности искажений

(или

приближенно — ошибок)

на двухпролетной

трассе

по

сравнению

с протяженной

однопролетной

определяется

коэффициентом

эф ­

фективности

ретрансляции

(кэр):

а =

рУР'б -

(5-7)

где Р'ь

— ч а с т о с т ь искажений

на однопролетной трассе;

а

Яд

—

частость ошибок на двухпролетной линии, составленной

соответст­

венно из трасс 1,1 или

1,2

или 2,2.

Т А Б Л И Ц А

5.9

№ трассы

№ графика

Значение а при различной величине г| , %

95 9»

90 а

80%

70%

6 0 «

1,1

4

2,5

6

13,7

27,8

750

1,2

5

1

1,5

2,4

4,2

7,5

2,2

6

—

0,5

0,9

1,25

2,3

По

г р а ф и к а м

3—6

составлена табл .

5.9,

в

которую

сведены

зна­

тельно трассы

3.

И з табл .

5.9

следует,

что на линиях широтного направления

эффективны двухпролетные трассы только наклонного

направле ­

ния. Широтные

составные

радиолинии не обеспечивают

ощутимого

шении

качества связи

могут д а ж е привести

к проигрышу

(<х<1).

Наконец, график

7 иллюстрирует

качество

связи

трехполетной

трассы, состоящей

из

широтных участков. Сравнение

графиков

7

и 3 показывает, что качество связи

однопролетной

и

трехпролет-

ной трасс практически

одинаково.

В заключение сформулируем

порядок оценки эффективности ра­

диолинии с ретрансляцией, который может

оказаться

полезным

при проектировании или эксплуатации радиосвязей .

\

1.

Выбираются

или

определяются

экспериментально

характери ­

стики

качества связи

r\ = f(P6)

для

однопролетной

линии

связи

и

возможных вариантов

пролетов.

Y = Р'о/Ро-

(5.8)

Метод расчета вероятности ошибок на

составных трассах

Учитывая, что любую многопролетную

трассу аналитически

летов в один, рассмотрим, в первую очередь, эффективность

реге­

нерации на трассе из двух разных пролетов.

В этом случае вероятность ошибок на составной трассе при

наличии регенератора в пункте перецриема Pi, 2 определяется

сум­

мой вероятностей ошибок на

к а ж д о м из пролетов без их произве­

дения:

Pi.2=Pi

+ P*-PiP*,

(5.9)

равно сумме ошибок на к а ж д о м из пролетов, за

исключением

слу­

чаев совпадения

ошибок (компенсация ошибок) .

П о л а г а я , что

ошибки возникают при возрастании амплитуды

вре­

регенератора

р,, определим . вероятность

ошибок

через

плотность

распределения

искажений

W(6):

00

00

00

00

Р , , 2 =

J

Wi(6)d 6 + I

W2(b) d5 — j "

1^(6)d б j

W2 (6)d 6.

(5.10)

у.

у.

И

М

-

П р и отсутствии регенератора в точке переприема

необходимо

обеспечить такое качество

связи на к а ж д о м

из

пролетов,

чтобы

нию с величиной Pi,2 на величину значения

вероятности совпаде­

ния

искажений

на к а ж д о м из пролетов — Р с .

Вероятность

совпадения

искажений

Р с

характеризует

число

случаев, когда амплитуда однонаправленных искажений

на

пер­

вом

(6i)

и втором

(бг) пролетах

п р е в ы ш а е т

исправляющую

спо­

собность

оконечного

а п п а р а т а д.:

Р с =

Р ( в 1

+ б а > ц ) .

(5.11)

Следовательно, коэффициент эффективности регенерации для

двухпролетной

трассы

Y 2 =

= 1

+ _

.

(5.12)

М , 2

М , 2

Т а к и м образом, зная величину Pi,2, необходимо определить

зна­

чение Р 0 . Строгое решение

возможно при вычислении вероятности

но. Однако,

сделав

предположение

о независимости временных ис­

кажений на

пролетах трассы (что допустимо, например,

при вы­

боре оптимальных

радиочастот на

различных

пролетах

т р а с с ы ) ,

возможно получить

наглядное в ы р а ж е н и е для Рс

с помощью учета

всех возможных случаев совпадения

искажений.

летах

6i,2 не д о л ж н а

превышать

значения \л

(причем

ija = const),

примем, что допустимая величина

искажений

на

к а ж д о м пролете

двухпролетной трассы

д о л ж н а ограничиваться

значениями:

^

/

2

+ 4

„ л

и

б 1

^ / 2 - 6

|

(5.13)

б2

<

ц/2 — б

|

б2

<

ц/2 + б J

Тогда

вероятность

суммирования

искажений

Рс

(при

S i - t - p . )

можно определить

выражением

Р с =

J

W^db

j

tf/ДОб.

(5.14)

Ц / 2± о

ц / 2 ± о

Рс >

j W1{6)d

б j

W2(6)d

б + j

W!(8)d

б f W2(6)d6 + •

Д/2

Д./2

ц/4

3(i/4

И

Ц/2

W2{6)d8.

+

j

U/x(6)d6 j

(5.15)

3u/4

Ц/4

П о л а г а я ,

наконец,

что искажения

на обоих пролетах симмет­

ричны, примем, что половина

случаев

их совпадения приведет не

к суммированию, а к вычитанию искажений .

Итак, полученные

соотношения

(5.10) и

(5.15) позволяют рас­

ной линии

связи:

jx

ц

ц/2

ц

Н

Д/2

J W^d

б J № 2 ( б ) d б + j ^ ( б ) d б j Wa(6)d6-f- j

Wi(6) d б j W2 (6)d б

_j_ M72

M72

(i/4

i/Цх.

3/4u,

|x/4

Г CO

CD

OO

00

j

Wi(6) d 6 + j" W2

(6) d б — j tt^i (6) d б J W 2 (6) d б

(5.16)

Р а с с м а т р и в а я

в ы р а ж е н и е

(5.16),

можно

утверждать, что при

7—208

— 193 —

тора в точке 'переприема.

Д л я

расчета

радиотрасс

можно

воспользоваться

[6] степенным

законом

вида

W(8)=a5~b

или для

часов

лучшего

прохождения

применить экспоненциальную

аппроксимацию [57] W(8)=;ae.~b

•

При

оценке

эффективности регенерации

на проводных

к а н а л а х

(или дл я проводного пролета составной радиопроводной

трассы)

можно использовать

нормальный закон

вида

(6-m)»

•U7(fi) =

— т = — е

2 ( j 2

,

/ 2 л а

где а, Ь, т, о — параметры

указанных распределений,

определяе ­

мые качеством

связи.

Расчет эффективности регенерации сигналов

Воспользуемся разработанной методикой дл я количественной

оценки

улучшения

качества

связи

на

коротковолновых

радиоли­

ниях при регенерации телеграфных

радиосигналов

в пункте

пере­

приема.

Учитывая, что большинство магистральных радиолиний

пред­

ставляет

собой

двухпролетные трассы,

выполним

соответствующие

расчеты по ф-ле (5.16).

П р и н и м а я степенной закон за аппроксимацию плотности

рас­

пределения

временных

искажений

в

области

10—50%,

запишем

Ц

ц

ц/2

ц

a^-b'db

j

<72o-*=d6-f-

j

a^^'db

j

*a2

б - * 2

d б

+

ц/2

ц/2

ц/4

Зц/4

/ 0 0

CO

J d i 6-6 ' d б + j a2 6~b' d6-

\Ц

Ц

Д

Ц/2

+

j

а! б - 6 ' d6 j

a2. б - " 2

d 6

Зц/4

ц/4

(5.17)

J a^-^ d б j * a 2 6 _ i s d б

В том случае, когда оба пролета характеризуются

одинаковым

качеством

связи,

можно

п р и р а в н я т ь

и

п а р а м е т р ы законов

распре­

деления

(01 = 02;

£>i = &2), что позволяет

упростить

в ы р а ж е н и е (5.17):

\ z

Ц/2

ц

ц

ЗЦ/4

d б

+

2 j

а б - * d б j

а б - 6 d6 + 2

j

a 6_ i d6 [

bb~b

d б

ц/4

I

ЗЦ/8

5Ц/8

3/4Ц

• j

a б - 6 d б

(5.18)

ц/2

н

а

\

6~6d6

j

Ь-''db

у*>\+

^

.

(5.19)

2 |' ^ b d б

Прй вычислениях по упрощенной

ф-ле (5.19)

значение

уг зани­

ж а е т с я

не более

чем на 20%

по сравнению

с

расчетами

по

" ф - л е (5.18).

Используем для расчетов статистические закономерности

изме­

нения

временных

искажений,

полученные

с помощью

анализатора

Т А Н К

на радиотелеграфных

к а н а л а х

систем Д Ч Т при одинаковых

радиосредствах и

одинаковой

скорости

манипуляции

(200 Бод )

[6,

40,

57].

П р е ж д е всего,

представляет

интерес оценить

э ф ф е к т регенера­

ции применительно к односкачковым

наклонным

трассам

направ ­

но для проектирования

дальних широтных радиолиний (эти трас ­

сы обычно направлены

под углом к меридиану) .

Средняя Азия и Д а л ь н и й

Восток. Условия измерений

и результа­

ты расчета

представлены

в табл . 5.10.

Т А Б Л И Ц А

5.10

Время

Параметры распределения ис­

Вероятность оши­ (Выигрыш от реге­

Трасса, км

кажений

суток

а

|

в

бок при ц=50?с

нерации у2,

раз

Средн. Азия

День

6,3- Ю7

8,02

1,1410~5

1,73

2800 км

Ночь

1,58-10Б

5,75

3 , 0 6 - Ю - 4

1,35

Дальний

Восток

День

1,35-104

5,17

2,88- Ю - 4

1,18

6400 км

Ночь

2,29-104

5,2

4,35- Ю - 4

1,13

Результаты расчета свидетельствуют о том, что регенерация

сигналов в точках переприема

целесообразна на линиях различ­

ного направления и различной

протяженности, а т а к ж е в различное

время суток.

В а ж н о подчеркнуть,__что показанный

выигрыш достигается прос­

тыми средствами путем применения автоматических

и экономич­

ных регенераторов [32].

Однако выигрыш в помехоустойчивости, который

обеспечивает

регенератор, не остается постоянным, а

изменяется в

зависимости

7*

— 195 —

з о н, фиксирующих середину

синхроимпульса,

что

обеспечивает ин­

д и к а ц и ю фронтов детектированных сигналов т р и

65=37,5%.

Известно, что коэффициент корреляции между искажениями и

ошибками

г

(при

65*37%)

принимает

значения

г ^ 0 , 8 5

[7], как

показано на рис. 5.14.

Рассмотрим

третье условие

подробнее,

поскольку

инерционность

регистрации определяет

помехоустойчивость

сигнализации

и поря­

д о к

оценки

эффективности

линии

г

с в я з и . В свою

очередь,

инерцион­

ность

регистрации

зависит

от

дли­

тельности

замера .

Поскольку

в соответствии с вре-

- м е н н о й

рекомендацией

М К К Т

д л я

радиолиний на

к а ж д ы е

100 000

при­

W

нятых

кодовых

комбинаций

не

10

I

I

1

„ ,

д о л ж н о

допускаться

более

10

оши­

20-

30

40

500,1.

Рис. 5J14. Зависимость коэффици­

бочных

алфавитных

знаков

букво­

печатающего

аппарата,

то

очевидно,

ента

корреляции

г

(искажения—

ошибки)

от

амплитуды

.искаже­

что

время

к а ж д о г о

замера

Т0

в си­

ний

6:

с т е м е автоконтроля

канала

связи

трасса 1600

км; режим Д'ЧТ; ско­

д о л ж н о

быть

достаточным

для пе­

рость

V=200

Бод;

июль—сен­

редачи

./V кодовых

комбинаций

(где

тябрь .1965

г.

Л? = Ю 0

000).

П р и

использовании

в р а д и о к а н а л е

систем

временного

уплотне­

ния

(мультиплексов — многосекторных

аппаратов)

время

з а м е р а

где т к

— длительность кодовой комбинации

буквопечатающего ап­

п а р а т а

( т к «

15

мс) .

З а

время

Т0

со скоростью

У = 1 / т 0 (где т 0

— длительность бинар­

ного знака)

может быть передано п = Т/хо

бинарных знаков .

Поскольку поэлементный

контроль в

р а д и о к а н а л е реализуется

ных знаков п в к а ж д о м замере определяется к а к n=Nxv[M%0.

,

Например,

при норме в 100 000

комбинаций

в к а ж д о м

замере

при

т к = 1 5 0 м с ,

V=20 0 Бод,

М = 4 п=10

' 1 5

0 ' 1 0 — = 7,5• 105

бинарных

знаков .

4 , 5 - Ю - 3

И з примера

видно, что к а ж д ы й

отсчет

получается

с

минималь ­

ным

периодом

в т о = п т о = 7 , 5 - 1 0 5 - 5 • 1 0 ~ 3 «

1 ч, что явно

неприемле­

мо

для целей

автоконтроля

при регулировании

технологического

процесса. Поскольку

за 1 ч

работы

допускается

не более

10

оши­

бок, то (с известными

допущениями

д л я качественного

к а н а л а

свя­

зи) можно считать, что за

6 мин

не

д о л ж н о

допускаться

более

одной ошибки

(допуская, что д а ж е

одна о ш и б к а в бинарном

знаке

приводит к ошибке в алфавитном з н а к е ) .

Поскольку, однако,- порог индикаций

временных

искажений

всегда выбирается меньше исправляющей способности

то

необ­

ходимо учесть, что за время Т0

н а прибор

регистрации

качества

связи (или приборсигнализатор)

могут поступить сигналы

д а ж е

нить, пользуясь степенным законом измерения временных

искаже ­

ний на данной трассе.

Так

как вероятность сигнализации Рс

— Р(8~^'5С),

где о 0

—

порог индикации временных искажений, то по правилу

сложения

эта

вероятность

р а в н а сумме

вероятностей

всех

возможных

зна­

чений,

л е ж а щ и х

в отрезке ( ц — б 0 ) , и может

быть

вычислена

инте­

грированием функции Р(>А8)

в пределах Ос,-д-:

Fn

/

1-6

б 1 - б

р с

= а Г Ь~ьdб,

где р, =

50о/0 или Р =

а

—

—

J

\ 1 — Ь

1 — ъ

Вычисления интеграла дл я трассы Юго-Восток

2 800 км

сведе­

ны в табл . 5.12.

Т А Б Л И Ц А 5.12

Вероятность сигнализации при б, %

Вероятность

Режим

Распределение искажений

ошибок расчет­

ная

20

30

40

Я оР

День

Я | Д б | = 5 - 1 0 - 7

6~s

5,56-10~3 2 , 5 - Ю - 3

3 , 4 4 - Ю - 5

0,9- Ю - 5

Ночь

Р|Д6|=3-105 б - 6

1,8410~2 2 , 2 - Ю - 3

3,96-10— 4

1,8-10-*

Д л я

обеспечения

предупредительной

сигнализации

порог

сиг­

нализации 5с следует выбрать так, чтобы

Р с ^ З ч - 5 Р С р .

И з

т а б л .

5.12

видно, что т а к о е

условие выполняется

при

. 6^354 - 40% .

И з

сказанного следует, что при малом

времени

з а м е р а

Т и при

Р с > Р 0

может наблюдаться

л о ж н а я сигнализация .

Противоречие межд у стремлением получить непрерывный авто­

контроль с предупредительной

сигнализацией

об

ухудшении

ка­

зи, как

указано ранее, может с л у ж и т ь коэффициент исправного

действия

радиосвязи т), определяемый отношением времени предо­

— I L =

т—тТз

\%1 ~

т

т

'

где Ш — количество замеров

длительностью Т3, при которых

шению времени действия канала с оговоренным качеством

ко

все­

му

времени

действия

фиксируются

счетные количества замеров

т,

в

которых

временные

и с к а ж е н и я

п р е в ы ш а ю т допустимую

норму,

причем

индикация искажений начинается заново в к а ж д ы й

после­

дующий

замер .

Блок - схема регистратора кид с измерителем искажений

приве­

дена на

рис. 6.15.

На вход подаются

импульсы, временное положение которых

со­

нормы.

Эти

импульсы

поступают

К

зависит

от

принятой

нормы

на

2 1 — — г

J

вероятность

искажений

данного

г~у

уровня

за

время

Т3.

После

за­

Ряс. 5.15. Функциональная

схема

ре-

полнения

счетчика

искажений 2

пистратора

кид:

сигнал

с

выхода

последнего

по-

,

^

к

.. „

ис-

^

НаКОПИТеЛЬ

,~

В КОТО-

/ — измеритель

искажений; 2 —счетчик

СТУПЗеТ На

О,

кажений 3 —

накопитель;

4 — счетчик-инди­

ром хранится до тех пор, пока с

катор;

5 —отметчик времени

устройства

отсчета времени не поступит сигнал об

окончании

от­

резка измерения

Т3.

В

этот момент производится

опрос

накопите­

л я , и в том

случае, если число искажений за

время

Т3

превысило

норму е, с выхода

накопителя поступает сигнал на

выходную схему,

с о д е р ж а щ у ю

счетчик — индикатор

4, который суммирует количест­

во интервалов

времени

Т3,

когда к а н а л

работает с пониженным

ка­

чеством

пгб. Одновременно с опросом

накопителя

3

с выхода

мет­

подготавливает

его

к работе в следующий интервал времени Т.

Таким образом,

счет

искажений начинается

к а ж д ы й последую­

щий

замер

заново

без

учета качества

предыдущего замера,

при­

чем

стирается

вся

и н ф о р м а ц и я об искажениях, если количество

искажений

на

замер меньше емкости счетчика искажений е, что

и гарантирует

необходимую инерционность регистратора.

П о к а з а ­

ния

выходного

электромеханического

счетчика

увеличиваются

на

единицу после

к а ж д о г о

з а м е р а Т3 с пониженным

качеством,

и, сле ­

довательно, за

Кч

значение

кид определится к а к

%'»] =

( ! ~ Ш ) ' 1 0 0

( п р и

Т ° =

1

м и н ) -

Естественно, что

г)та* = 100 %,

если

т б = 0 ,

т. е.

за

все время

работы

не

зарегистрировано

замеров

с пониженным

качеством.

Наоборот,

miu=0

в случае, если все з а м е р ы —

брак.

Оценка качества связи по величине

кид позволяет

нормировать

его д л я

линий

связи

р а з н ы х

классов и

производить

сравнение ре­

ж и м о в

работы

за

короткое или длительное

время .