Лекции по Теории передачи сигналов   

8. Передача дискретных сообщений

8.7. Прерывистая связь

В каналах со случайными параметрами амплитуда сигнала изменяется в весьма широких пределах. Вследствие этого отношение сигнала к помехе в точке приема, в отдельные промежутки времени становится недопустимо малым, вероятность ошибки резко возрастает и связь практически нарушается. Длительность и «частота» этих промежутков времени зависит от статистических свойств сигнала, а также от характера и уровня помех.

Подобные условия имеют место, например, в системах связи, использующих тропосферное и ионосферное распространение радиоволн.

Чтобы обеспечить надежную связь в таких системах, приходится выбирать уровень сигнала с заведомо большим запасом, что приводит к нерациональному использованию мощности передатчика.

Еще в более тяжелых условиях работают метеорные системы связи, где распространение радиоволн происходит за счет отражения от кратковременно возникающих ионизированных метеорных следов. Значительную часть времени сигналы вовсе отсутствуют, я связь полностью нарушается.

Эффективным средством передачи информации по каналам с большими изменениями амплитуды сигнала является прерывистая связь. В системе прерывистой связи информация передается только в те интервалы времени, когда амплитуда сигнала достаточно велика для обеспечения надежного приема. Если амплитуда сигнала падает ниже некоторого порогового значения, система с помощью команд, передаваемых по обратному каналу, переводится в режим ожидания и передача информации прекращается до тех пор, пока амплитуда вновь не превысит порогового значения. В период ожидания поступающая от источника сообщений информация накапливается в специальных накопительных устройствах. В рабочие промежутки времени накопленная информация передается с высокой скоростью на приемный конец, где она также записывается в накопителе, а затем на более низкой скорости считывается и подается к получателю. Благодаря большой мгновенной скорости передачи информации прерывистые системы связи могут обеспечить высокую среднюю скорость, достаточную для непрерывной обработки поступающих от источников сообщений. Таким образом, отличительной особенностью прерывистых систем является высокая мгновенная скорость передачи и наличие обратного канала связи, который, как правило, используется не только для управления прерывистым режимом работы, но и для передачи полезной информации.

Определим помехоустойчивость и среднюю скорость передачи информации в прерывистых системах связи.

Пусть P(q) — вероятность ошибки элемента сигнала при данном способе приема и q — отношение сигнала к помехе по мощности. Так как q — величина переменная, то помехоустойчивость характеризуется средним значением Р0, которое при медленном изменении амплитуды сигнала по сравнению со скоростью передачи вычисляется, как обычно, путем усреднения по всем возможным значениям q:

                                                                                             (8.21)

Здесь  — пороговое значение q, при превышении которого происходит передача информации, и — плотность  вероятности q при данном пороговом отношении . Зависимость от  объясняется тем, что любая плотность вероятности должна всегда удовлетворять известному условию

                                                                                                     (8.22)

Функция  связана с общим выражением для плотности вероятности p(q) отношением

                                                                                                                                            (8.23)

которое, как легко проверить, удовлетворяет условию (8.22). Поставляя (8.23) в (8,21), получим

                                                                                      (8.24)

Коэффициент

                                                                                                (8.25)

называемый иногда коэффициентом заполнения, равен относительному времени использования прерывистого канала для передачи информации. Он определяет среднюю скорость передачи информации, которая при заданной мгновенной скорости V, очевидно, равна произведению:

                                                                                                                                                                                (8.26)

Зависимость R() при постоянной величине, как правило, носит сложный характер. Для некоторых распределений р(q) могут быть найдены оптимальные значения V и , которые обеспечивают максимум R при заданной вероятности ошибки  .Конечно, выбор того или иного режима передачи определяется реальными условиями работы. В частности, при наличии многолучевого распространения радиоволн выбор режима с высокой скоростью V ограничен минимально допустимой величиной длительности элементарного сигнала. Расчеты показывают, что в случае рэлеевского распределения амплитуд для некогерентных систем ЧМ переход от непрерывной системы связи к прерывистой дозволяет при одинаковой вероятности ошибки Р0=10-4 и равных мощностях передатчиков повысить скорость передачи примерно в 300 раз. При одинаковой скорости передачи и той же вероятности ошибки во столько же раз может быть уменьшена мощность передатчика.

Прерывистый режим работы является режимом с переменной мгновенной скоростью передачи, принимающей всего лишь два значения: 0 и V. Очевидно, еще лучшие результаты могут быть получены в том случае, когда мгновенная скорость непрерывно изменяется в соответствии с изменениями уровня сигнала, увеличиваясь при сильных сигналах и уменьшаясь при слабых.



*****

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