Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Теория и техника передачи данных и телеграфия учебник

..pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
23.44 Mб
Скачать

 

^ ^ + т г - 1

 

-

 

 

(4.5)

 

0 0 %

 

 

 

 

При значениях єі = є выражения

(4.4)

и (4.5) переходят

соот­

ветственно

в (4.1) и (4.2). При

єі =

1 получаем значения ц0

и

ц д р

для метода

стробирования. Кроме

того,

для

(4.4)

и (4.5)

спра­

ведливо раиенство (4.3).

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 4.5 в качестве примера

показан

случай

для е = 13 и

гі = 9. На

основании (4.4)

и (4.5)

получаем

0 = 35,7%

и

1ідр=28,6%.

§ 4.4. Косвенные методы обнаружения ошибок

Регистрирующие устройства, входящие в состав дискретного канала со стиранием, осуществляют контроль за параметрами сигнала и поэтому дают возможность ориентировочно (косвенно) судить о возможном появлении ошибок. В отличие от метода об­

наружения

ошибок с

помощью корректирующих кодов,

косвен­

 

 

 

 

 

 

 

 

ные методы

обнаружения

 

 

 

 

 

 

 

 

ошибок не требуют вве­

 

 

 

 

 

 

щ

дения дополнительной

из­

 

 

 

 

 

 

быточности

в

передавае­

 

 

 

 

 

 

 

і

мую

дискретную

инфор­

6).

 

 

 

 

 

ш

\

 

і

 

 

 

мацию. Такие

методы

в

 

 

 

 

 

1

литературе

называются

£)•

.

1

 

 

1 1

также методами

с

поэле­

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

1

ментной

проверкой

сим­

г) -

п

,

п

о

 

К

1

 

волов,

со

стиранием,

с

 

 

1

 

і —

 

1

«третьим решением», с ну­

д)-

 

1

 

 

 

 

— f -

 

 

левой

зоной

и т. п.

 

 

1

'

t — 2 — ° —

 

 

 

/

 

 

 

 

 

Так как

сигнал

имеет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

4.6.г,

 

Ъг-

большое

число

 

парамет­

 

 

 

 

 

 

 

 

ров,

то

число

 

способов

контроля (наблюдения) за их состоянием отличается большим разнообразием. Целесообразно выбирать такие параметры сиг­ нала, изменение которых с большой вероятностью вызывает ошибки или способствует их возникновению. Исследования [76] показали, что к подобным параметрам относится уровень сиг­ нала в различных точках тракта передачи дискретных сообщений (на выходе непрерывного канала, на выходе детектора демоду­ лятора), величина смещения границ кодовых посылок, число дроблений на выходе канала постоянного тока и т. п.

На рис. 4.6 приведен один из способов контроля (оценки на­ дежности) принимаемого сигнала в пределах элементарной по­ сылки с помощью так называемой «зоны устойчивого приема» или интервала стирания (рис. 4.66). Если границы искаженных посылок или дробления не попадают в рассматриваемую зону (первая и вторая посылки на рис. 4.6а), то посылка считается

принятой надежно и на выходе детектора качества сигнал отсут­ ствует («О»). В случае попадания в данную зону границы по­ сылки или дробления результат оценки полярности данной посылки исправляющим устройством берется под сомнение и на выход схемы детектора качества подается сигнал («1») . Так, например, для рассматриваемого на рис. 4.6 случая третья и четвертая посылки наиболее подвержены искажениям, поэтому прием их считается ненадежным и наряду с принятым решением по >j.x полярности (рис. 4.65) выдаются сигналы с выхода схемы детектора качества (рис. 4.6в).

От УФП

ш

ГгВхУ

 

ВыхТг

 

 

— С

Вход

ЛУТТГІ Я П '

Выход

 

—X

 

 

Сигнал

Рис. 4.7.

Наиболее просто реализуется детектор качества совместно с исправляющим устройством при дискретном интегральном ме­ тоде. На рис. 4.7 изображены схема исправляющего устройства, которая ранее была рассмотрена (см. рис. 4.4), и схема детек­ тора качества, состоящего в данном случае из двух ячеек памяти #773 и ЯПА и схемы Из. При небольших краевых искажениях принимаемых посылок эти ячейки памяти будут срабатывать по­ очередно и поэтому через схему Из сигнал не пройдет. При значи­ тельных искажениях (например, третья посылка на рис. 4.4) сра­

ботают обе ячейки памяти за время одной

элементарной посыл­

ки и на выходе

схемы И3 появится сигнал

 

стирания.

В системах

с косвенным обнаружением

ошибок детектор ка­

чества может использоваться как самостоятельно, так и в соче­ тании с кодовым методом обнаружения ошибок (вторым решаю­ щим устройством приемника УГІД). Один из вариантов совмест­ ного использования обоих решающих устройств приведен на

11 Зак. 169.

161

рис. 4.8. Если надежность сигнала оценивается в пределах одной элементарной посылки, как это показано на рис. 4.6, то на вы­ ходе детектора качества устанавливается суммирующее устрой­ ство, которое дает сигнал о ненадежном приеме заданного коли­ чества посылок за время приема одной кодовой комбинации. При этом с помощью схемы «Запрет» блокируется выход информации с приемника УПД. Сигнал стирания формируется в случае, если кодовая комбинация не принадлежит кодовому множеству дан­ ного корректирующего кода или если заданное количество посы­ лок принято ненадежно.

Вход

информация

Приемник|—^уінрормация

Регистрирующее

 

 

устройстіо

 

УПД "

 

 

 

Ошибка

Сигнал стирания

 

. Суммирующее

 

 

 

 

 

устройство

 

 

 

Рис.

4.8.

 

 

Кодовые методы защиты от ошибок достаточно эффективны при передаче сообщений длинными блоками. Однако для ряда

каналов (коммутируемые телефонные

каналы, K B радиоканалы

и др.) передача длинными блоками становится

нецелесообраз­

ной вследствие уменьшения скорости

передачи

информации.

Б этом случае находят применение короткие блоки и заданные требования по достоверности могут быть обеспечены с помощью совместного использования кодовых и косвенных методов обна­ ружения ошибок.

§4.5. Оценка эффективности методов регистрации

4.5.1.Общие положения

Эффективность того или иного метода регистрации опреде­ ляется исправляющей способностью регистрирующего устрой­ ства при краевых искажениях и дроблениях. Чем больше исправ­ ляющая способность, тем меньше вероятность появления на вы­ ходе регистрирующего устройства ошибочно зарегистрирован­ ных посылок (ошибок).

Ранее было установлено, что исправляющая способность для метода стробирования при двусторонних симметричных искаже­ ниях краев 0.0^50%, при дроблениях р.д р *«0, а для интеграль­ ного метода \ло^2Ь% и Цдр 50%. Следовательно, если в данном канале преобладают двусторонние симметричные краевые иска­ жения, то более эффективным является метод стробирования, если ж е преобладают дробления, то интегральный метод. Исправ­ ляющая способность для рассматриваемых методов регистрации при односторонних краевых искажениях примерно одинакова и

может не учитываться при сравнительной оценке методов реги­ страции. ~ """ "'

• В реальных каналах связи обычно наблюдаются как двусто­ ронние краевые искажения, так и дробления, поэтому для оценки эффективности методов регистрации необходимо знать характе­ ристики распределения краевых искажений и дроблений.

Величина искажений (краевых искажений и дроблений) и частость их появления в реальных каналах связи определяются целым рядом факторов, многие из которых являются случай­ ными. Поэтому искажения следует рассматривать как случайный процесс, который может быть изучен с помощью статистического метода.

Статистический метод — один из объективных методов иссле­ дования реальных каналов связи. При использовании его с по­ мощью регистрирующих приборов производятся испытания раз­ личных каналов связи и собираются статистические данные об искажениях за достаточно продолжительный период времени (несколько суток или недель). В результате обработки и обоб­ щения полученных статистических данных выявляются законо­ мерности распределения искажений. Выявленные закономерно­ сти в статистических характеристиках аппроксимируются извест­ ными распределениями случайных величин, и полученные математические зависимости используются для необходимых расчетов.

4.5.2. Распределение

краевых

искажений

При обработке полученные

статистические данные, сводятся

в таблицы в соответствии с выбранными интервалами измерения величины краевых искажений. В качестве примера в табл. 4.1 приведены статистические данные по распределению величины краевых искажений принимаемых посылок для телефонного ка­ бельного канала при скорости работы 1200 бод.

Как условились ранее, отклонение границ принимаемых посы­

лок

от идеального положения (6 = 0) в сторону опережения бу­

дем

считать

отрицательным, а в сторону отставания—^положи­

тельным. По

исходным данным — величине интервала и числу

зарегистрированных границ в нем, полученным с помощью реги­ стрирующего прибора, вычисляется частость, накопленная частость и нормированная частость.

Для сравнения

в

табл. 4.2 приведены аналогичные данные

для телеграфного

K B

радиоканала при скорости работы 50 бод.

На рис. 4.9а, б изображены соответственно гистограммы рас­ пределения искажений краев кодовых посылок для телефонного кабельного канала и телеграфного K B радиоканала. По виду гистограмм можно предположить, что распределение краевых искажений подчиняется нормальному закону. Как известно, плот-

11*

163

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4.1

Интервалы

Число

гра­

Частость

Накоплен­

Нормированная

величины

ниц в

ин­

ная час­

частость

 

 

 

искажений

тервале,

 

тость,

 

 

48, %

Щ

 

 

%

 

 

- ( 5 0 -33,3)

 

 

 

 

 

 

-(33,3-29,1)

1000

0,01

0,01

0,002

 

—(29,1—25,0)

6970

0,07

0,08

0,017

 

—(25,0-20,8)

38 000

0,38

0,46

0,091

 

-(20,8-16.6)

125 ООО

1,25

1,71

0,3

 

-(16.6-12,5)

414 000

4,14

5,85

1,0

 

—(12,5-8,3)

900 500

9,0

14,85

2,2

 

—(8,3-4,16)

1 547 ООО

15,47

30,32

3.7

 

—(4,16—0)

2 031 ООО

20,3

50,62

4,9

 

0-4,16

2 364 000

23,6

74,22

5,65

 

4,16-8,3

1 409 ООО

14,1

88,32

3,4

 

8.3—12,5

830 000

8,3

96,62

2.0

 

12,5—16,6

231 190

2,316

98,936

0,56

 

16,6—25,0

108 360

1,06

99,996

0,13

 

25.0-33.3

390

0,004

100,0

0,0005

 

33,3-50,0

 

 

 

2л/

10004 410

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4.2

Интервалы

 

 

Накоплен­

Нормированиея частость, %

 

 

 

 

 

величины

Частость,

ная

эксперимен­

 

 

искажений,

%

 

частость,

расчетная

%

 

 

%

тальная

 

 

 

 

 

 

 

- ( 5 0 - 4 0 )

0.08

 

0,08

0,008

0,01

 

-(40—30)

0,07

 

0,15

0,007

0,046

 

- ( 3 0 - 2 5 )

0,075

0,225

0,015

0,113

 

- ( 2 5 - 2 0 )

0,2

 

0,425

0,04

0,186

 

—(20-15)

0,57

 

0,995

0,114

0,27

 

—(15-10)

2,175

3,17

0,435

0,43

 

- ( 1 0 - 6 )

7,08

 

10,25

1,77

1,52

 

- ( 6 - 2 )

22,0

 

32,25

5,5

5,35

 

—2+2

35.0

 

67,25

8,75

8,5

 

2 - 6

19,24

 

86,49

4,81

5,32

 

6 - 1 0

8,64

 

95,13

2,16

1,52

 

10—15

3,15

 

98,28

0,55

0,43

 

15-20

0,865

99,145

0,173

0,27

 

20—25

0,35

 

99,495

0,07

0,186

 

25—30

0,175

99,67

0,035

0,113

 

30 - 40

0,21

 

99,88

0,021

0,046

 

40—50

0,12

 

100,0

0,012

0,01

 

Bfj&w/ta (/снагахении upaef, %

Рис. 4.10.

ность вероятности нормального закона распределения опреде­ ляется соотношением

 

1

 

 

(4.6)

 

о У 2т: е

 

 

 

 

где 5 — случайная

величина (в

данном

случае относительная

величина краевых

искажений),

%;

а

— среднее арифметиче­

ское значение случайной величины;

з — среднеквадратическое

отклонение случайной величины

от

среднего значения а.

Одним из приближенных способов проверки степени согла­ сованности экспериментальных и теоретических распределений является выравнивание опытных данных на вероятностной бу­ маге [70]. На рис. 4.10 на вероятностной бумаге нанесены значе­

ния

накопленных частостей по данным табл. 4.1 (прямая /) и

4.2

(кривая //) и полученные точки соединены. Как видно из ри­

сунка, для телефонного кабельного канала согласование экспе­ риментальных данных с гипотезой нормального закона можно признать удовлетворительным, так как экспериментальные точки практически лежат на прямой /.

По графикам, изображенным на рис. 4.10, можно прибли­ женно оценить параметры распределения. Для нормального закона распределения величина а равна абсциссе, соответ­

ствующей накопленной

частости 50%

(для телефонного

канала

а = — 0,8),

а величина

а равна разности абсцисс точек

с на­

копленными

частостями

50 и 15,У%

(в данном случае о = 7 , 5 % ) .

Гипотеза о распределении краевых искажений по нормаль­ ному закону подтверждается также для случаев передачи дис­ кретной информации со скоростью 1200 бод по телефонным ра­ диорелейным каналам [53] и со скоростью 50 и 75 бод по кана­ лам тонального телеграфирования [18].

Анализ результатов статистической обработки эксперимен­ тальных данных для телеграфных K B радиоканалов показывает, что кривые плотности распределения краевых искажений не со­ гласуются с кривой нормального распределения. Данное обстоя­

тельство, в частности, подтверждает

рис.

4.10

(кривая

//), из

которого видно, что статистические данные для

K B радиоканала

не выравниваются

на вероятностной

бумаге.

 

 

 

Исследованиями [50]

установлено, что распределение крае­

вых

искажений

для

телеграфных

KB

радиоканалов

имеет

как бы два закона: один при напряжении

сигнала,

превышаю­

щем

напряжение

помехи

Uc > Оп,

и второй — при

напряже­

нии сигнала, меньшем или равном напряжению помехи

UcsCUn.

В первом случае распределение краевых искажений

подчи­

няется нормальному

закону с дисперсией

а Д

во втором — из­

менение величины краевых искажений подчиняется также нор­ мальному закону, но с дисперсией а3 2 , причем а2 2 > а Д Сле-

довательно, в рассматриваемом случае плотность распределения

краевых

искажений

при

ах

= а 2

— 0

равна

 

 

 

 

<? (3) -

Pi? («,) +

Р*<Р К )

=

T 7 W —

е " ^

+ Ь . е~

,

(4.7)

 

 

 

 

 

К 2те \ о,

 

а2

/

 

где

р, — относительное

число

посылок,

принимаемых

при

Uc

>

— относительное число посылок, принимаемых

при

£ / с < 6 / „ ,

причем

+

 

 

 

 

 

 

 

 

В формуле (4.7)

содержатся

четыре параметра: (Зь

(3e,

^ и

а2 ,

величины которых определяются с помощью статистических

данных. В частности, для распределения краевых искажений телеграфного KB радиоканала (см. табл. 4.2) получены экспе­

риментальные

значения параметров ах

= а 2

= 0;

\ = 4; а2 =

16;

= 0,8;

рг =

0,2 и

произведен

расчет

по

формуле

(4.7).

Ре ­

зультаты расчета приведены в пятой

графе

табл. 4.2.

Как

видно из

таблицы,

расчетные

данные

достаточно хорошо

со ­

гласуются с экспериментальными.

 

 

 

 

 

Следует отметить, что такой подход справедлив и для других

типов каналов, но в связи с тем, что доля ухудшенного

прохож­

дения сигналов (при Uc^Ua)

по отношению ко

всему

времени

передачи сигналов для телефонных кабельных и радиорелейных

каналов, а также каналов тонального телеграфирования

является

незначительной

(примерно

Рг = 0,01 —0,05), то

полученные

вы­

борки в основном отражают хорошее состояние канала

сц)

и поэтому аппроксимируются нормальным законом.

 

 

 

В табл. 4.3 приведены значения статистических характеристик

краевых искажений как для

рассмотренного выше

телефонного

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4.3

 

 

 

Число

Объем

 

 

 

 

 

Тип канала

переприе­

. а,

%

я,

%

п. п.

мов

выборки

 

 

 

по НЧ

 

 

 

 

 

1

Телефонный

кабельный

1

3-10'

0

4.15

2

То же

 

11

107

- 0 . 8

7,5

 

ОТелефонный радиорелей­

KJ

 

ный

 

4-107

0

5,0

4

То

же

3

4-Ю'

- 3 . 3

11.2

5

То

же

1

6-106

— 1,2

5,33

6

То

же

3

5-Ю8

- 2,0

8.25

7

То

же

1

5-1№

— 1.5

10.7

кабельного канала (второй каїнал), так и для других телефон­ ных кабельных и радиорелейных каналов.

При исследовании искажений посылок путем измерения от­ клонений их длительности от эталонных значений (измерение изохронных искажений) установлено [19], что ход кривых рас­ пределения отличается от аналогичных кривых, полученных в том же канале путем измерения смещений границ. При аппрок­ симации полученных кривых распределения нормальным зако­ ном существует следующая однозначная связь между парамет­

рами

распределений:

 

 

 

 

 

 

 

 

аА = 2а;

д = о j / 2 ,

 

 

где а,

о — среднее

и

среднеквадратическое

значения

распре­

деления краевых

искажений

при измерении

смещения краев;

йд , <7д — те ж е параметры для

случая измерения

длитель­

ностей.

 

 

 

 

 

 

 

4.5.3.

Распределение

дроблений

 

Экспериментальные кривые плотности распределения дли­ тельности дроблений достаточно точно аппроксимируются лога­ рифмически-нормальным законом [18, 50], т. е. по нормальному закону распределена не длительность дроблений т, а ее лога­ рифм In т.

 

Плотность

распределения

вероятности

логарифмически-нор­

мального закона имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

(In і—т)"

 

 

 

 

 

 

 

 

'

е

** , 0 < х < « > ,

(4.8)

 

 

 

та у 2тс

 

 

 

 

 

 

где

т.длительность

дроблений; т — среднее

значение случай­

ной

величины

In т;

о — среднеквадратическое

отклонение для

случайной

величины

In т.

 

 

 

 

 

 

Основными статистическими характеристиками распределе­

ния

дроблений

являются:

х среднее

значение

длительности

дроблений,

со среднеквадратическое

значение

длительности

дроблений,

7 — интенсивность

появления

дроблений, равная

М

 

Т = ^

,

 

 

(4-9)

где МЛ — общее число

1

н

Тн

 

 

дроблений,

— время наблюдения.

М е ж д у величинами

х, со и от,

о

существуют

следующие

соотношения:

 

 

*|\2

 

 

 

 

 

 

 

 

i n ( i

+

) ;

(4.10)

 

да = 1 п т - у .

 

(4.11>

С помощью этих_соотношений по полученным эксперимен­

тальным значениям і и ш можно определить от и а.

В табл. 4.4 приведены статистические данные по распределе­ нию длительности дроблений для телеграфного K B радиоканала, на основании которых построена гистограмма, изображенная на

рис. 4.11. Из полученных

данных

видно, что

основную часть

 

 

 

 

Т а б л и ц а 4.4

Интервалы

Частость

Накопленная

Нормированная

длительности

частость

 

 

частость,

дроблений

-"'—100%;

 

_ и

' _ . 1 0 0 %

 

%

Дт, мс

 

 

 

 

 

 

Дт

Хщ

0 - 5

59.85

 

59,85

 

12,0

5—12,5

26,0

 

85,85

 

3,5

12,5-25

8,1

 

93,95

 

0,65

25—45

4,3

 

98,25

 

0,21

45 - 62

1.1

 

99,35

 

0,05

62-110

0,6

 

99,35

 

0,01

1 І 0 - 1 8 0

0,05

 

100,0

 

0,0007

дроблений (около

60%). составляют

дробления

до 5 мс. Значе­

ния экспериментальных характеристик соответственно равныг т = 8 мс, (0 = 11,5 мс, Y = 0.45» 10~3 дроблений/мс.

8\

to

is

го zs зо as *о ь5 »e

Рис. 4.11.

Данные для телефонного радиорелейного канала представ­ лены в табл. 4.5, а на рис. 4.12 изображена гистограмма рас-