Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

15.74 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 / 2322 23 > Следующая >>>

Д л я контроля качества радиоприема		может использоваться		так
ж е измерение среднего уровня	сигнала	посредством	регистрации
напряжения с выхода детектора	А Р У приемника . Этот		метод	д а е г

возможность автоматически контролировать состояние радиоканала при определенных видах модуляции, но т а к ж е дает значительныепогрешности. Они вызываются тем, что в условиях коротковол новой связи при достаточно быстрых изменениях условий распро странения, практически, весьма затруднительно работать вблизи максимально применимой частоты, т. е. при однолучевом распрост ранении, и, следовательно, связь почти постоянно ведется при мно голучевом распространении, и потому изменение величины напря женности поля на входе приемника нелинейно связано с искаже ниями принимаемых сигналов. К последнему приводит и явление-


радиоэха,		т а к	ж е наблюдающегося			при связи	на коротких		волнах.
Н а з в а н н ы е			выше	явления	объясняют тот		известный	факт, что
искажения		сигналов		(например,		временные	искажения	телеграф
ных	с и г н а л о в — п е р е м е н н ы е				преобладания)		возникают	при боль
шой	напряженности			поля на	входе приемника		и, наоборот,		падают

при малом уровне принимаемых сигналов. Последнее, как отмеча лось выше, ставит под сомнение целесообразность автоконтроля качества радиоприема по тем или иным параметрам, характери зующим уровень напряженности поля в точке приема .

Наконец, в а ж н о отметить, что «энергетические» параметры кон троля качества овязи совершенно игнорируют временные харак теристики радиолинии — нарушения синхронизма, «шум времени»

ит. п. (87].

Впредыдущих главах было показано, что целесообразнее вы брать такой параметр контроля, который однозначно определяет эффективность приема по качеству сигналов передаваемой' инфор мации непосредственно после детектирования. Необходимость ор ганизации автоматического контроля, в первую очередь телеграф ных сигналов, диктуется тем обстоятельством, что телеграфирова ние в настоящее время является основным видом передаваемой по радиолиниям информации, и тем, что такой метод контроля при меним в случае передачи кодированных телефонных и фототеле графных сообщений.

При использовании модемов с додетекторным интегрированием,

эквивалентным критерием	качества связи являются флуктуации
фазы радиосигналов или уровень сигналов на		интеграторе.
Следовательно, з а д а ч а	состоит в том, чтобы,	нормируя качество

связи на эксплуатирующихся радиотелеграфных радиолиниях, про гнозировать качество связи на этих радиотрассах и для перспек тивных модемов радиосвязи .

Нормирование качества связи параметром кид

Ка к показал анализ качества радиосвязи на коротковолновых

радиолиниях i[86, 88], ни	надежность, определяемая параметром rj,
ни потеря достоверности,	оцениваемая частостью временных иска-

— 210 -

жений, не остаются постоянными во времени, но существенно за висят как от условий распространения, так и от р е ж и м а радио линии.

При этом, естественно, основные изменения качества связи опре деляются сменой сезонных и суточных условий распространения радиоволн . Следовательно, нормирование качества радиосвязи д о л ж н о выполняться с учетом этих изменений. Поэтому были про ведены долговременные статистические исследования с помощью регенератора «Кварц» [32] по определению надежности rj и потерь достоверности Р6. Измерения выполнены на радиоцентрах в Сред ней Азии в 1966—1968 гг.

Некоторые результаты нормирования качества связи										парамет
ром кид, полученные			в г. Т а ш к е н т е			(1966—1967 гг.), представлены -
г р а ф и к а м и дл я плохих рис. 5.24а						и хороших рис. 5.246				условий
радиосвязи на трассах / — 4 . В					табл . 5.15 приведены				некоторые
характеристики трасс.
							Т А Б Л И Ц А			5.15
Основные данные						Трассы ДЧТ-500
			/			2	3		4

Протяжен			2800		3100		5700
ность, км									5100
Направление			Северо-запад		Запад Северо-восток Восток
И з	рис. 5.24а,	б	видно,	что	вероятность		поддержания				связи
с T j < l	намного больше, чем дл я					т] = 1, особенно		при	увеличении
времени действия связи. Так, осуществление							связи	с т) = 90%			в те
чение одного часа возможно с вероятностью							0,75, а в течение				пяти
часов — с вероятностью 0,6 д а ж е					при плохих		условиях		радиосвязи
(рис. 5.24а). При хороших				условиях радиосвязи (рис. 5.246)							такие
значения вероятности достижимы					при т\| = 99%. В а ж н ы м				свойством
представленных функций является малое отклонение									Р	от	вре
мени действия с в я з и			при значениях			кид, близких к		среднестатисти
ческим:	Г \| С р = 0 , 8 9 ;	Р С р = 0 , 7 5 дл я				рис. 5.24а	и л . С р = 0 , 9 8 5 ;				Р С р =

= 0,875 дл я рис. 5.246.

Следовательно, м о ж н о сделать вывод, что по полученным функ циям возможно нормировать качество связи на предстоящее время так, чтобы среднее значение кид соблюдалось заданное время:

Т— Р t

Пусть, например,	г\|с.р = 0,89	и Р С р = 0 , 7 5	(рис. 5	.24а).	Это	озна
чает, что при данных	условиях	обеспечение	связи	с т ]	= 8 9 %	воз

м о ж н о	в 75% рабочего времени. Поэтому можно потребовать в
течение месяца		обеспечения качества связи т) =0,89% не менее, чем
на 31-	0,75 = 23	дня. В остальные восемь дней этого месяца каче

ство связи д о л ж н о быть не х у ж е 71=60%; Р С р ~ 1.

— 211 —

Д л я упрощения процесса нормирования возможно вести его динамически, т. е. на короткие промежутки времени, определяе мые изменениями условий распространения радиоволн .

Так, например, дл я рис. 5.246, характеризующего хорошие ус ловия распространения, возможно обеспечить т) = 98,5% не менее

Время непрерывного действия сВязи

Рис. ЬЗА. Вероятность работы с заданным качест

			вом в течение заданного времени Т (а, б)
чем	31 • 0,87		= 28 дней в месяц	(Р С р = 0,875)		. Остальные три дня кид
может		быть	меньше (п,ТОгп = 0,95).
	Таким образом, используя указанную методику, можно прогно
зировать качество с в я з и при потере достоверности Р 6 ^ 1 • Ю - 3 .
	На	рис. 5.25а, б показаны		годовые	изменения		качества связи
д л я	двух трасс (/ и 4) за 1967 г.					кид (г\ср),
	Здесь д а н ы средние за месяц значения						минимальные
из	средних		ежедневных значений t]min		за	месяц, а т а к ж е процент

времени работы РСр со значением кид не х у ж е т)Ср.

— 212 —

И з графиков		видно,	что годовой	ход параметров т)Ср и т)т, п		со
гласуется,	а параметр		Р не имеет	большого	разброса . Величины
т]Ср с марта	по октябрь		составляют	0,924-0,95,	а для зимы — 0,87ч-
4-0,92.
Минимальные		соответственные		значения	т) т гп=0,9 — 0,95	и

0,7ч-0,8. При этом процент времени работы с качеством п С р изме

няется

от 0,53 до 0,75.

На

рис. 5.25s 'показаны

средние по месяцам

значения кид — для-

трасс / и 2 за

1967 г. И з графиков

следует,

что годовой

ход пара

метра кид согласуется дл я

различающихся

трасс .

Значения т) в летнее

вре

мя

существенно

выше,

чем

для зимы.

Сказанное

выше

поз

воляет

рекомендовать

для

эксплуатационного

12 I

3 6

5 6 7 В 9

/О

II 12

нормирования

качества

связи

среднее

значение

§) j

Месяцы

параметра

кид — г)Ср-

В свою очередь, одно

временный учет трех па

раметров

(лср; г\ты;

Рс?)

целесообразен

при анали

зе

качества

работы

раз

личных радиолиний и на

'12

3 4

6 7

8 9

учного

прогнозирования.

Поскольку,

кроме

дол

Месяцы

госрочного

нормирования

качества р а д и о к а н а л а , не

обходимы

суточные

прог

нозы качества связи, рас

смотрим

суточные

изме

нения параметра

кид в за

12 1 2 3 4 5 5 7 8 9 10 II 12

висимости

от условий

ра

Месяцы

спространения

радиоволн.

Рис.

5.25. .Годовые

значения

кид для раз

П о

данным,

полученным

ных трасс (а, б,

в)

на северо-восточной трас

се протяженностью в 5400 км за май

1968 г., найдены

среднеста

тистические значения

почасового

г р а ф и к а

кид,

показанного

н а

рис. 5.26а. Здесь

ж е

приведено

суточное

изменение

соотношения

1 / т = / р а б / / 0 Р Ч >

приведенное, дли наглядности, к м а с ш т а б у кид .

И з

сопоставления

графиков

n\(t)

и \/m=f(t)

видно,

что

зна

чение к и д резко уменьшается в часы

наибольшей

крутизны

суточ

ного хода

графика О Р Ч .

Следовательно, можно

сделать

вывод,

что по з а д а н н ы м

графи

кам

дл я значения

1/лг

можно прогнозировать

изменения

качества

связи.

— 213 —

К р о м е того, можно отметить, что ухудшение качества связи наблюдается в сумеречные часы, в особенности в рассветное в р е м я .

Интересно отметить,	что у к а з а н н у ю тенденцию	(можно	просле
дить и по з а р у б е ж н ы м	данным . Так, например, по	графику	изме

нения значения коэффициента эффективности (рис. 5.266), полу

ченному	на трассе Япония — ФР1Г, видно, что качество связи ухуд
шается	утром	[83, 84], причем близки не только качественные, но
	ah	li/ir-
	to}

0 2 4 Б 8 10 12 14 1В

20 22 24

.Я

0,9

Часы суток

I Передштии в ФРГ WW-170

PV Передатчик S

/ Японии WTK-340

4	6	8	10	12	14	16	18	20	22 24
			Часы суток

ддухтональный прием В-прием на VM дискриминатор

Трасса Сингапур- Найроби-Лонвон Мирт ШБЗг.

6	8	10	12	14		15	18 '20	22	24	^
i»*		Часы суток							'	л
Рис. 5.26. Среднестатистические							часовые		значения
		кид (а,			б,	в):
режим ДЧТ-500;		V=200			Бод; е=16; t=\l мин

и количественные данные изменений, п а р а м е т р а кид и коэффи

циента	эффективности	(кэ) . Те ж е выводы		п о д т в е р ж д а ю т с я на
трассе	Сингапур — Лондон (рис. 5.26в) [89].
Близость количественных оценок эксплуатационных параметров
нормирования качества		связи	кид, впр и кэ	объясняется тем, что
все три параметра о т р а ж а ю т			объективные измерения условий рас
пространения радиоволн . Д л я			индикации, анализа, регистрации и

— 214 —

н о р м и р о в а н ия качества собственно радиоканала наиболее удобен параметр кид.

Кроме долгосрочного нормирования качества связи, необходимы нормы предупредительной сигнализации д л я случаев т) = 0. Много летний опыт эксплуатации регенераторов «Кварц» [32] в пункте ретрансляции показывает, что сигнализация обычно предшествует существенному ухудшению качества связи. Так, при последова тельной сигнализации в течение трех — пяти минут канал, как пра

вило, признается			телеграфом		непригодным		для эксплуатации . Д л я
каналов связи		с	А З О	время	сигнализации		обычно	увеличивается
до 10—20	мин,	после		чего т а к ж е		следует	отказ т е л е г р а ф а		от эк-
- сплуатации	данного к а н а л а .
Следовательно, нормированное						время	работы	с п = 0	служит
объективным критерием непригодности канала к эксплуатации .
Совместное рассмотрение параметров впр и кид позволило вы
явить их сходство			и различие		в различных		условиях	радиосвязи.

К а к следует из определений, эти параметры близки по содержа нию, хотя впр регистрируется субъективно и вручную, а кид — объ ективно и автоматически.

Экспериментально установлено [86], что между впр и кпд суще ствует линейная зависимость. Что касается радиолиний с А З О , то радиосвязь поддерживается и при существенном снижении величи

ны кид ( т ) С р ~ 0 , 8 ) , в то время как впр при этом	не	снижается,			хо
тя радиоканал переходит в режим «вечного запроса» .
П о з в о л я я регистрировать качество связи без	учета возможнос
тей А З О (или других методов передачи избыточных		сигналов),			па
раметр кид стимулирует улучшение обслуживания		радиоканала .
В связи с тем что регистраторы кид входят в состав			регистра
торов «Кварц», они могут р а з м е щ а т ь с я на радиоцентрах			или	в	ра
диобюро. Последний случай предпочтительнее,	так	как	при	этом
эффективно контролируются как входящие, так	и	исходящие			сиг

налы. Корме того, включение регенератора на радиоцентрах исклю чает визуальный контроль искажений сигналов в радиобюро .

Что касается регистрации качества связи при передаче дискрет ными сигналами телефонных или фототелеграфных сообщений в однополосных телефонных р а д и о к а н а л а х , то здесь необходимы до полнительные статистические исследования, позволяющие устано вить соответствующие нормы.

Однако методика регистрации качества связи параметром кид полностью применима и д л я многоканальных систем уплотнения с тем отличием, что один прибор-регистратор может одновременно' контролировать все подканалы системы уплотнения.

Суточный анализ качества радиосвязи

Методика опыта в к л ю ч а л а круглосуточные измерения дифферен циального распределения амплитуд временных искажений детекти

рованных телеграфных	сигналов — W(P6)	при	одинарном	радио
приеме .и использовании	направленных антенн на		передаче	и прие
ме. Условия опыта п о к а з а н ы в табл . G.16.

— 215 —

								Т А Б Л И Ц А 5.16
№ трассы	Трасса, км		Дата	Частота, МГц				Режим
;	Юго—Восток		4—8 августа	День—13,6				ДЧТ-500
	2800		1967					200 Бод
2	Восток		Май—июнь	День—19,15				ДЧТ-500,
	6400		1967		15,85			200 Бод
				Ночь—13,8
3	Юг		Апрель	День—13,395				ДЧТ-400,
	2900		1969	Ночь—	7,740			96 Бод
Р а с с м а т р и в а я суточные изменения					временных		искажений, пока
занные на рис. 5.27 по пяти зонам дифференциального									анализа,
легко заметить,		что закономерности суточных изменений							вероятно
сти искажений		проявляются с увеличением их амплитуды . Действи
					тельно	вероятность				искаже
					ний «а уровне 6^-10% <не
					меняется		в течение			суток.
					Однако при 6 > 1 0 %					тенден
					ция	суточных			изменений
					у ж е намечается,				а	при б >
					> 2 0 % приобретает					харак
					тер, о т р а ж а ю щ и й					ухудше
					ние качества связи в суме
					речное время (утро, вечер) .
					Суточные		изменения			вероят
					ности	временных			искажений
					в зонах 6=304 - 40 %					и 6 =
					= 4 0 ч - 5 0 % достигают ('поряд
					ка .
					И з	рассмотрения				графи
					ков на рис. 5.27 можн о так
					ж е сделать вывод, что порог
					сигнализации			по	критерию
					временных		искажении -в си
					стемах с автоконтролем ка
					чества	связи или в			системах
					с. адаптацией			по		качеству
					связи	следует		выбирать при
					55230%.
					Уместно			напомнить, что
					при 6 > 3 0		значение			коэффи
					циентов корреляции м е ж д у
					искажениями			и	ошибками
г 25:0,8 [7]. Поэтому					возрастает			до	величины
г 25:0,8 [7]. Поэтому			д а л е е будем рассматривать суточные						изменения
искажений, превышающих значение					30 %.

— 216 —

П р е д с т а в л е н н ые данные свидетельствуют о неправомерности, паспортизации канала связи с переменной вероятностью ошибок в.


общем без у к а з а н и я	суточного	хода качества	связи. Так, например,,
закономерности группирования		ошибок не могут быть		одинаковым и
в дневные и ночные	часы, а тем более в сумеречное			время . Точно,
т а к ж е при указании	вероятности ошибок		необходимо		оговорить,
часы, в течение которых д о л ж н а соблюдаться у к а з а н н а я					величина..
По-видимому, максимумы искажений соответствуют					в о з р а с т а

нию многолучевости, а минимум наблюдается при кратковременном:

наличии

однолучевого распространения

перед

заходом

солнца. В.

дневное

время

(8.00—19.00

час.) медленное улучшение качества

связи

носит колебательный

характер

и соответствует медленному

снижению М П Ч днем.

Во всяком случ-ае, по-видимому,

можно утверждать, что интег--

ральные кривые качества связи в координатах

«надежность—до-,

стоверность» г\(Р& ) имеют

нормально - логарифмическую

аппрокси*

мацию

именно по причинам

кратковременных сеансов ухудшения ц

улучшения

качества

связи,

я i

Сопоставляя

суточный

ход

функции

P6(t)

дл я

трех

трасс

(рис.

5.28),

можно

отметить,

что его

характер

одинаков

на

всех

трех

трассах,

хотя

'20.5-9.SS8z

абсолютные

средние

зна

чения

вероятности

иска

жений различны. Сравне

ние

представленных

гра

фиков 1—2 |(рис. 5.28)

показывает

т а к ж е ,

что

общим

ростом

вероятно

сти

искажений

уменьша

ется суточный диапазон их

3.3-3U-891-

изменений.

П о г р а ф и к а м 1—3 мо

ж н о

заметить,

что

коле

бания суточного хода ве

роятности

искажений

Р&

происходят

с периодом

один или два часа, за ис

2 h

10 12 14 № 18 20 22 2b

ключением

полуденных

часов,

течение

которых

Рабочие частоты

ГЕЯ

\Kaup

(11.00—13.00 час)

значе

Щ$

и////А

ние

Р6

приближаетс я

™

13395

1586013190

10510

среднему.

Рис.

5.28. Суточные

изменения

искажения

У к а з а н н а я

закономер

для трех

трасс

ность

позволяет

предпо

ложить,

что стабилизация

значения

искажений

полуденные ча-

— 217 —

еы определяется	стабилизацией		режима		освещенности		в	точке
приема . Отметим, что при		общем характере				суточных	.изменений
потерь достоверности р а з б р о с абсолютных				значений Рь на трассах
/ и 2 сильно отличается,		хотя трассы практически эквивалентны .
По-видимому,	различие	определяется		неоптимальным			выбором
ночной частоты	на трассе	2 по	сравнению		с	трассой	1 (7,74 и
10,2 М Г ц соответственно.		Таким	образам,		д а ж е двукратное			сни

жение скорости манипуляции не дает возможности повысить поме хоустойчивость в условиях использования неоптимальной ночной частоты (близость дневных частот на трассах 1 к 2 определяет бли зость значений вероятности искажений Р & ) .

Поскольку флуктуации значения Р6 (I) над средним уровнем не

превышают в сумме 10% времени, можно сделать вывод, что в 90% времени качество связи будет не хуже, чем указанное характерис тикой ц(Р6 )• Наконец, необходимо подчеркнуть, что увеличение искажений на трассе 3 определяется ее протяженностью . Следо вательно, при расчете надежности или потерь достоверности на ра диолинии следует учитывать ее протяженность.

З а к а н ч и в а я анализ суточного хода функции Р 6	(t), необходимо
отметить те черты адаптации, которыми д о л ж н ы	о б л а д а т ь систе

мы радиосвязи . Во-первых, д о л ж н ы использоваться дуплексные си

стемы с А З О ,	з а м е д л я ю щ и е	передачу сообщений в часы ухудше
ния радиосвязи	(сумеречное	время) и обеспечивающие	максималь
но возможную	скорость передачи днем и ночью [17].
Д л я канала	с переменной	вероятностью ошибок	подходящи

цифровые телефонные системы, имеющие высокую смысловую из быточность речи и возможность переспроса в процессе диалога .

Наоборот, системы с симплексной коррекцией ошибок		неэф
фективны при резких суточных ф л у к т у а ц и я х вероятности		и с к а ж е
ний, т. к. большую часть суток введение	избыточности не	требует
ся, а в часы резкого ухудшения качества	с в я з и — н е 'оправдывает
ся.

Во-вторых, лучшим модемом радиосвязи следует признать тот, который обеспечивает наибольшую пропускную способность, ибо большую часть суток этот модем обеспечит высокую эффективность радиолинии, а при ухудшении качества связи пропускная способ ность модема может обмениваться на повышение достоверности.

Отметим, что эффективность радиолинии определяется пропу скной способностью модема, тогда как помехоустойчивость моде мов в к а н а л а х с резкими колебаниями вероятности ошибок срав нима в часы хорошего прохождения и в часы ухудшения качества связи .

В третьих,	расписание	эксплуатации радиолиний д о л ж н о	стро
иться с учетом	исключения	часов пониженного качества связи	(так,

например, волновые «переходы зачастую производятся одновремен но в двух направлениях радиолинии») . Однако применять эти и другие меры возможно при наличии прогноза качества связи, ко торый необходимо получить из прогноза радиочастот.

— 218 —

Методика прогнозирования качества связи

К а к

показано

выше,

суточный

ход

вероятности

искажений

Р б

(t)

определяется

волновым прогнозом,

средняя

вероятность

ошибок Р 0

зависит от протяженности

радиолинии.

Следовательно, имея характеристику г\(Р б) для заданной трас

сы,

можно

прогнозировать как надежность п. при заданной

средней

потере

достоверности

Р б ,

так и суточные

изменения

вероятности

искажений Р 6

или ошибок Р 0 -

Поэтому рассмотрим несколько подробнее зависимость

качест

ва

связи

от протяженности

радиолинии. Н а

рис. 5.33 показано из

менение

значения

вероятности временных

искажений

Ре

при б >

> 3 0 %

и л. = 90%

в зависимости от протяженности

радиолиний.

Представленные

данные получены

помощью

анализатора.

Т А Н К

при оценке

качест

ва связи на восьми ра

диолиниях

[7, 48, 57].

К а к

следует

из

этого

графика,

области i L =

= 16004-13 000 км

наблю

дается

пропорциональная

закономерность

росте

вероятности ошибок

с ро

стом

расстояния .

Несмотря

на

то, что

условия

распространения

радиоволн и условия эк

сплуатации

(ЧТ, Д Ч Т ) на

восьми

обследованных

трассах

различались

весь

ма

существенно, хорошая

аппроксимация

зависимо

сти

P6(L)

прямой

лини

ей показывает, что зако

номерность

является

сте

пенной.

Действительно,

поскольку

закономер

ность

возрастания

вероят

ности искажений с удли

нением

радиотрасс

P6(<L)

спрямляется ,на логариф

д 6

7 8 310

15 Т,пм

мической

функциональ -

НОЙ

сетке,

ТО

ttaLb,

рИ с. 5.33. Зависимость

вероятности искаже-

ГДе

а И Ь—коэффициенты

н и й

' о т протяженности

трассы

степенной функции, определяемые из графической аппроксимации экспериментальных данных [52].

Следует отметить, что аналитическая запись установленной за=

— 219 —

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 / 2322 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ