Лекции по Теории передачи сигналов   

8. Передача дискретных сообщений

8.4. Параллельная передача

Одним из наиболее эффективных способов повышения достоверности принимаемой информации является многократная ее передача по различным каналам. Она может осуществляться как путем одновременной передачи одних и тех же сообщений по нескольким параллельным каналам, так и путем многократного повторения сообщений по одному каналу, который в этом случае представляет собой множество парциальных каналов, разделенных по  времени.

Очевидно, чем меньше корреляция между условиями работы каналов, тем меньше вероятность одновременного нарушения связи во всех каналах при передаче данного сообщения. В этом смысле более надежной является система параллельной передачи информации.

Если вероятность нарушения нормальной работы любого из параллельных каналов связи *, то при отсутствии корреляции между условиями работы каналов вероятность одновременного выхода из строя п каналов равна . Отсюда видно, что достоверность многократной  передачи существенно возрастает с увеличением числа каналов п.

Определим теперь вероятность ошибки Роппри передаче двоичных сигналов по п независимым каналам. Будем полагать, что в приемном устройстве решение выносится по правилу большинства, т. е. считается переданным тот из двух сигналов 0 или 1, который в п принятых сигналах составляет большинство. Для того чтобы устранить возможную неопределенность при вынесении решения, п выбирается, как правило, нечетным, т. е. n=2k - 1, где k=1,2, 3, ... B этом случае вероятность ошибки Роправна вероятности того, что в k или большем числе каналов символы зарегистрированы с ошибкой. Если Ро— вероятность ошибки в каждом из каналов, то, учитывая количество всевозможных ошибочных сочетаний, получим

Например, при n=3 и Р0=10вероятность ошибки примерно равна, т. е. помехоустойчивость приема существенно улучшается. Очевидно, это улучшение достигается за счет снижения скорости передачи. Действительно, как в параллельных каналах, так и каналах, разнесенных по времени, многократная передача сообщений ведет к снижению скорости работы системы связи в п раз, что является главным недостатком этих систем. Поэтому такой способ повышения достоверности передачи сообщений находит применение на ответственных линиях связи или в тех случаях, когда частые нарушения связи специфичны для данного канала. К подобного рода каналам, как известно, относятся каналы с переменными параметрами, в которых имеют место мультипликативные помехи, значительно снижающие помехоустойчивость системы связи. В системах радиосвязи каналы с переменными параметрами являются основным типом каналов. Мультипликативные помехи здесь проявляются в виде замираний.

В настоящее время существуют различные методы борьбы с замираниями, из них наибольшее распространение получили методы разнесенного приема, которые можно рассматривать как разновидность передачи по параллельным каналам. B отличие от рассмотренных выше систем параллельной передачи, при разнесенном приеме параллельные каналы образуются на приеме путем разнесения сигналов. В такой системе передается только один сигнал, а прием осуществляется несколькими антеннами, разнесенными в пространстве (пространственно-разнесенный прием), либо антеннами с  различной поляризацией (поляризационно-разнесенный прием), либо антеннами с разными диаграммами направленности (разнесение по углу прихода лучей сигнала). B диапазоне кв и укв наиболее распространенным является пространственно-разнесенный прием. Эффективность любого метода разнесения сигналов зависит от степени корреляции между ними. С увеличением корреляции вероятность одновременных глубоких замираний для всех разнесенных сигналов повышается. Исследования показывают, что если коэффициент корреляции , то эффективность работы систем разнесенного приема заметно падает. Поэтому разнесение осуществляется таким образом, чтобы замирания сигналов в различных ветвях разнесения по возможности происходили независимо.

Помехоустойчивость систем разнесенного приема, в значительной степени определяется способом формирования выходного результирующего сигнала из принятых разнесенных сигналов. Здесь различают способы, основанные на автовыборе и сложении разнесенных сигналов.

В системах с автовыбором из всех разнесенных сигналов используется только один.

В системах сложения результирующий сигнал образуется путем суммирования по определенному закону всех разнесенных сигналов. Если сложение осуществляется то высокой частоте или после когерентного детектирования, то такое сложение называется когерентным.

В общем случае по ветвям разнесения приходят высокочастотные сигналы с разными задержками и, следовательно, с разными фазами. Для того чтобы в системе сложения сигналы суммировались арифметически, необходимо прежде всего привести их к одинаковой фазе. Это осуществляется специальной системой фазовой автоподстройки. В результате сигналы во всех ветвях можно считать одинаковыми: S(t)=s(t). Тогда на выходе системы сложения получаем

где п — число ветвей разнесения и —коэффициент передачи i-й ветви разнесения.

Наиболее простым способом сложения является линейное. В этом случае все коэффициенты , а результирующий сигнал  представляет собой сумму напряжений всех ветвей разнесения. Лучшими характеристиками обладает система оптимального сложения, в которой коэффициенты  зависят от соотношения сигнала к помехе и выбираются равными :

Эффективность применения систем разнесенного приема удобно оценивать величиной выигрыша в мощности сигнала по сравнению с одинарным приемом при фиксированной величине ошибки.

Величина выигрыша зависит от метода формирования результирующего сигнала и числа ветвей разнесения п. Наибольший выигрыш обеспечивает оптимальное сложение, однако более простое лилейное сложение отличается от него незначительно. Для систем автовыбора выигрыш заметно меньше. Известны комбинированные системы, в которых совместно используются линейное сложение и автовыбор. По своим характеристикам такие системы близки к оптимальным.



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.