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

где Яд, Я н

вероятность

появления

фронта

сигнала,

искаженного

Д б

[ и ] = 0 - = - 1 0 ; 10-4-20; 20-4-30; 304-40; 40-^50 (днем (ЯД / )

в пределах —

или

ночью

(Рв)];

а и

b являются п а р а м е т р а м и

распределения, ко­

торые

изменяются

в зав-и-

т

- 3

to'-

симости от

качества

свя-

—

.10'

зи

(изменяя

н а к л о н

пря­

i'l-i

Щ

мой

b

п с м е щ а я

ее

а).

1

1

у hi 11 -

Д л я

проверки

пра­

вильности

аппроксимации

достаточно

вычислить

значения

функции Я(Д61

для

б[..] =10,

20,

30,

40,

50

и

отложить

их

на

функциональной

сетке.

Как видно из рис. 3.2,

расчетные

точки

(крес­

V

ты)

расположены в

соот­

ветствии

с

эксперимен­

тальными.

Используя

получен­

ную

аппроксимацию

дл я

проектирования

систем

автоконтроля

качества

связи,

определим

расчет­

Ршс. 3.3. Зависимость

вероятности

ошибок от

ную вероятность

ошибок

как

вероятность

события

вероятности

временных

искажений,

зафиксиро-

Р0(8>ц),

приняв

величи-

в а н ' Н Ь 1 Х

и а у

Р о

в н е 3 0

%

^

>

ну

и с п р а в л я ю щ е й

способности ц = 5 0 %

(идеальный

с л у ч а й ) :

го

л-ь

(3.3)

[»»]

Д л я

данных

условий

(табл. 3.2) Р = 0,9-10~5

и

Р ' = 1,8 • 10~4

днем

и ночью

соответственно.

Иллюстрацией взаимозависимости искажений и ошибок являет­

ся рис. 3.3, на котором

представлены

их

абсолютные

значения,

полученные

на

стандартном

тесте ( о ^ 3 0 % ) ,

откуда

следует, что

соответствующие

значения

с б л и ж а ю т с я

с

улучшением

качества

связи

( Я 0 = ^ 1 • 10~2 ;

Я 6 ^

1 • Ш - 2 ) , в

то

время

как при

ухудшении

роста искажений, при о ^ ц фиксируются

лишь ошибки, но не иска-

ч жения .

Поэтому критерий

«расчетной» ошибки можно использовать

для

сравнения качества

связи на разных

трассах и в разных режи ­

мах

работы.

Т А Б Л И Ц А 3.2

Время

Количество замеров в

Параметры степенного

Трасса, км

группах

закона

Расчетная вероят­

суток

ность ошибок Р„

т

т'

i\, %

а

в

о

Юг.

День

260

100

1,35-Ю5

5,13

3 , 1 - Ю - 3

1600,

трасса 1

—

18

6

—

—

Ночь

41

100

2,34-105

6,6

1 , 2 6 - Ю - 5

—

3

7,3

—

—

—

Югоосток

День

80

—

100

6,32-107

8,02

1 , 1 4 - Ю - 5

3000,

трасса 2

Ночь

80

—

100

1,5-10*

5,75 3,06- Ю - 4

Восток,

День

33

—

100

3873

5,2

0 , 7 3 - Ю - 4

3000, трасса 3

2

6

—

—

Ночь

142

100

3990

5,05

1 , 2 4 - Ю - 4

12

8

Восток,

День

171

—

100

1,12-10*

5,18

2,14- Ю - 4

3300,

трасса 4

11

6,5

—

—

Восток,

День

456

—

100

9,9-10"

7

9,85-10~5

4200,

трасса 5

—

43

9

—

—

—

Ночь

201

—

100

1,9 -10Б

5,45

1 , 2 1 - Ю - 3

—

80

40

—

—

—

Восток,

День

587

—

100

1,35-10*

5,17

2 , 8 8 - Ю - 4

6400,

трасса 6

—

17

3

—

—

—

Ночь

271

—

100

2,29-10*

5,2

4,35-10"1

—

28

10

—

—

—

А н а л и з на разных

трассах

параметров

а, Ь приведены

в табл . 3.2 дл я дневной и ночной

рабо ­

чих частот

при выделении

замеров с Р — l O ^ - f - l O - 3

в отдельную

группу;

здесь

гп' — число

таких

замеров,

а

т — общее

число

замеров .

Величина Ч г

, = т

т

-100 определяет н а д е ж н о с т ь

(или кид)

к а н а л а

связи,

причем

по д надежностью здесь

понимается процент

времени работы с заданной расчетной вероятностью

ошибок.

И з т а б л .

3.2 следует,

что качество с в я з и

на радиолиниях

днем

выше чем ночью. Абсолютные значения расчетной

вероятности

ошибок

находятся в

пределах P 0

= i l • 1 0 _ 5 - ь 7 - Ю - 3 , достигая

мини-

В данном случае критерий

расчетной вероятности ошибки слу­

ж и т для сравнения различных

режимов работы радиолинии.

симость Р{г\),

приняв | i = var,

что и выполнено

в табл .

3.3 дл я

обследованных

трасс.

ТАБЛИЦА з.г

трассы

Трасса, км

Время

Т], к

Расчетная вероятность ошибок при V==var, Бод

суток

141

188

282

564

/

Юг

День

100

4,2- Ю - 5

1,4-10- 4

7,4- Ю - 4 1,3- Ю - 2

1600

Ночь

100

2,1-10— 6

1,03- ю - 4

9,9- Ю - 4 4,8- 10~3

2

Юго—Восток

День

100

1,2-10 е

9,1- Ю - 6

1,6 - Ю - 4

2- Ю - 2

3000

Ночь

100

4 , 5 - Ю - 5

1 , 9 - Ю - 4

1,510 3 4,7- 10"2

3

Восток

День

92

1 , 9 - Ю - 5

6 , 7 - Ю - 5

3,9-10—1 8 , 2 - Ю - 3

3000

Ночь

94

1,9-10~5

7 , 6 - Ю - 5

4 , 8 - Ю - 4 1,2- Ю - 2

4

Восток

День

93,5

5 , 9 - Ю - 5

2 , 9 - Ю - 4

9,5- Ю - 4

1 , 5 - Ю - г

3300

Ночь

5

Восток

День

91

2,7- Ю - 4

1 , 4 - Ю - 4

1 , 4 - Ю - 3

7 , 1 - Ю - 2

4200

Ночь

60

2 , 7 - Ю - 4

1 , 0 - Ю - 3

6 , 2 - Ю - 3

1.45- Ю - 2

6"

Восток

День

97

8 , 3 - Ю - 5

2 , 8 - Ю - 4

1 , 6 - Ю - 3

3- Ю - 2

6400

Ночь

90

8 , 8 - Ю - 5

3,3- ю - 4

2 , 1 - Ю - 3

5- Ю - 2

Представленные

в т а б л и ц е данные свидетельствуют о том, что

делить помехоустойчивость

передачи

информации

в

синхронном

р е ж и м е Д Ч Т в зависимости

от требуемой

пропускной

способности

при определенной надежности радиосвязи ц.

Графики

на рис. 3.5, построенные по табл . 3.3,

иллюстрируют

суточные изменения вероятности

ошибок

на обследованных трас ­

сах, откуда

видно, что скорость

У?»300 Б о д практически

является

предельной

скоростью

дл я использования

радиолинии

в

телеграф ­

ном р е ж и м е

работы . В телефонном р е ж и м е при низкой

достовер­

ности в о з м о ж н а и б о л ь ш а я

скорость

манипуляции

( Р 0

~ 1 • Ю - 2 ) .

Следует

отметить,

что

при снижении

скорости

манипуляции

до 140 Бо д уменьшается р а з н и ц а

между дневным и ночным

режи ­

мами .

П о с л е определения

статистического

закона изменений

времен­

ных искажений в кв

р а д и о к а н а л а х Д Ч Т аппроксимации

его сте­

трассах (48] возникла

з а д а ч а сравнения расчетной

вероятности оши­

бок Р0, вероятности

искажений Р6 с измеренной

экспериментально

вероятностью ошибки Р'0ш

А н а л и з взаимосвязи искажений и ошибок

М е т о д и ка эксперимента сводилась

к одновременной

регистра­

ции распределения временных искажений и фиксации ошибок

при

разных скоростях манипуляции V, мощности

Р и девиации частоты

А/ передатчика]

И з м е р е н и я проводились на трассе

меридианного

н а п р а в л е н и я

протяженностью 1600 км в июле — сентябре

1965

г. в

ночное

вре­

мя [7]. Анализ временных искажений

сопровождался

одновремен­

но регистрацией ошибок на сигналах

вида

1:1 .

М а н и п у л и р у ю щ и е

сигналы имели кварцевую стабилизацию и обеспечивали

периоди­

ческое излучение к а ж д о й из четырех характеристических

частот

си­

стемы Д Ч Т . Такой р е ж и м достигался

подачей сигналов

вида

1 : 1

•и 2:2

на входы

п о д к а н а л о в

системы Д Ч Т . Следовательно,

время

излучения к а ж д о й из характеристических

частот %0=Л/У,

а

режим

работы системы — синхронный [16].

Измерения

проводились

на

закрепленных

технических

средст­

вах

повторяющимися

циклами,

к а ж д ы й

из

которых состоял из

следующих режимов

работы

(табл. 3.4).

Т А Б Л И Ц А

3.4

Пропускная

способ­

Скорость V, Бод

Мощность Р , Разнос Д /, Гц

ность С,

бнт/с

I канал

II канал

кВт

1200

600

300

20

1000

600

300

150

20

1000

600

300

150

5

1000

600

300

150

20

500

600

300

150

5

500

400

200

100

20

1000

400

200

100

5

1000

400

200

100

20

500

400

200

100

5

500

Группа

1

2

3

4

5

К

ю - ' - и о - 2

Ю - 2 - н Ю - 3

1 0 - 3 ^ 1 0 _ 4

Ю - 4 - M O - 5

< 1 0 - 5

Д л я

уточнения

оптимального

порога

сигнализации

в

системах

автоконтроля,

а

т а к ж е

дл я исследования

возможностей

нормиро­

вания качества

р а д и о к а н а л а непосредственно

по временным

иска­

ж е н и я м были проведены

исследования корреляционной

связи ме­

ж д у частостями

появления ошибок Р0 и частостями

появления

вре ­

менных

искажений

Р6{

при ;бг = 20-4-30 %; 304-40% и 404-50%.

•

Коэффициенты

корреляции выборки

[55]

определяются

как

г=той/'а°аь<

г

д е

тоб—эмпирическая

ковариация,

р а в н а я :

/ я о 5 =

п

= — = ^ ( P 0 f e

—

Po)(Pbk — РбУ, п

— количество замеров,

k .—- еди

ничный з а м е р ; Oq и о\.—

эмпирические дисперсии:

— 86 —

-

д _

искажений:

Л> =

—

*=1

Л,*;

Я £

= —

Р0 ь.

Соответственно коэффициенты приближенной регрессии опреде­

ляются как

A

°/°

= r - a ? - .

•

ft

= r ^ L

стб

"в/о

О о •

Определение вероятности ошибочной оценки частости ошибок

производилось

в соответствии

с

правилами оценки

доверительных

интервалов {56].

Р е з у л ь т а т ы измерений и расчетов приведены на

рис.

3.6

(усло-

вия:

июнь

1965

г.;

Р-=\

г/ft

= 20

кВт; AF=

1000

Гц)',

\ X

/бШод .ЗООБод

из

рассмотрения

которо­

го можно сделать следую­

щие

выводы .

1. П р е ж д е

всего

необ­

10

с \

ходимо

отметить,

что

' анализ

распределения

\

\

\

N

временных

искажений

те­

леграфных

сигналов

при

\

скоростях

манипуляции

\

600,

300,

200

Б о д

под­

—Эксперимент

N.

\

\

тверждает

справедли ­

—AnnpoKwmkчя

вость

аппроксимации кри­

вой

плотности

вероятно­

15

25

J5

45

50

сти временных

искажений

Рмс. 3.6. 'Распределение временных

искаже­

степенным

законом

и

при

ний при разных скоростях

манипуляции

разных скоростях

манипу.

ляции.

2. Оценка потерь достоверности по расчетной вероятности ошиб ­

ки

Р0

з а н и ж а е т

качество

с в я з и

по сравнению с эксперименталь ­

ным

определением

вероятности

ошибки,

и поэтому

критерий Рг0

следует рекомендовать

д л я

сравнительных

оценок. Наиболее

целе­

сообразной

представляется оценка

помехоустойчивости

радиока ­

нала непосредственно по частости временных искажений

Р ь

в

зоне

404-50%,

так к а к

относительная

ошибка &'=Рй/Р0

в

данном

слу­

чае

л е ж и т

в п р е д е л а х

>Д=0,5±1,1

1[56], а

коэффициент

в з а и м н о й

корреляции

г =

0,7-н0,98.

роятности ошибок

Р'0 при

определенной

надежности

и '

показы­

вает, что при сдвоенном приеме

в

режиме Я = 2 0 к В т ,

Д|/=1000 Гц

Т А Б Л И Ц А

з.5

(рис. 3.7)

снижение

ско­

Амплитуда

времен­

рости

с

600

до

300

Бо д

20-^30

30-н40[40-=-50

позволяет

повысить

до­

ных искажений

б, %

стоверность

(выигрыш —

Коэффициент

корре­

до

п о р я д к а ) ,

в

то время

к а к

изменение скорости с

ляции г

0,46

0,68

0,86

300 до

150 Бо д не обеспе­

чивает

заметного

повы­

устойчивость показывает, что данная радиолиния работает с

за­

пасом надежности, так к а к снижение мощности

с 20 до 5

кВт

не

сказывается

существенно на

достоверности

при

скорости

150

и

300 Бод (рис. 3.11). Сказанное

выше, по-видимому, можно

распро­

странить на

аналогичные' линии меридианного

направления .

5.

При

изменении

девиации

частот

A\f

достоверность

изме­

няется

незначительно

при

V—150Бод

(рис. 3.12),

однако

при

У=а300

Бо д двукратное

сокраще ­

ние

А/ на

порядок

увеличивает

Iff

60

70

90

100

вероятность ошибок

(рис.

3.13).

la-

п

77

85

I

г

0,9

0,95

I