CC BY
101
УДК 621.391
ПОКАЗАТЕЛИ ВЕРНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В АДАПТИВНЫХ КОРОТКОВОЛНОВЫХ КАНАЛАХ СВЯЗИ
А.Ю. Бузин1, А.Ю. Зарубин2, И.И. Малышев3
Воронежский военный институт радиоэлектроники (1);
Тамбовский военный авиационный инженерный институт (2);
ОАО «Концерн «Созвездие», г. Воронеж (3)
Представлена членом редколлегии профессором Ю.Л. Муромцевым
Ключевые слова и фразы: замирание принимаемого сигнала; канал связи; результаты контроля; частные критерии верности.
Аннотация: Получение статистических характеристик группирования ошибок в коротковолновом радиоканале и выбор в качестве показателя верности вероятности ошибочного приема знака или эквивалентной вероятности ошибки позволяет непосредственно в ходе сеанса коротковолновой радиосвязи получать достоверные результаты контроля верности передачи дискретной информации и эффективно осуществлять многопараметрические методы адаптации.
Наиболее объективной и важной характеристикой качества канала является верность приема информации, которая характеризует степень соответствия сигналов на входе и выходе радиоканала. Специфика различных видов радиосигналов приводит к необходимости введения частных критериев верности. Для наиболее широко используемых в военной коротковолновой (КВ) радиосвязи дискретных сигналов верность передачи информации традиционно оценивается вероятностью ошибочного приема элемента сигнала Рош. В условиях интерференционных замираний, описанных законом Накагами [1], вероятность ошибочного приема элемента сигнала определяется выражением
Рош =-.---------L—^ , (1)
' 0,5XИ02 '
2
1 + -
2
где Ио - отношение мощности сигнала к мощности помех на входе КВ приемника; т - параметр, физический смысл которого - отношение квадрата модуля передаточной функции к дисперсии квадрата этого модуля; X = 2 - коэффициент выражения, использующийся при некогерентном приеме сигналов относительной фазовой телеграфии; X = 1 - коэффициент выражения, при некогерентном приеме сигнала частотной телеграфии.
При т = 0,5 распределение Накагами [1] переходит в одностороннее нормальное распределение, при т = 1 - в распределение Релея, при т > 1 распределение Накагами хорошо аппроксимирует распределение Райса.
m
Однако, в условиях сильных замираний принимаемого сигнала, характерных для КВ радиоканала, ошибки перестают быть независимыми и группируются в пакеты ошибок. Поэтому вероятность Рош не дает полной характеристики состояния канала, поскольку не отражает временного распределения ошибок за период измерения. Многочисленные исследования статистики ошибок привели к тому, что в настоящее время насчитывается несколько десятков моделей, более или менее удовлетворительно описывающих потоки ошибок в реальных каналах [2].
В настоящее время разработаны математические модели КВ каналов, в которых эффект группирования ошибок рассматривается как следствие появления в аналоговом канале соответствующих искажающих факторов. Такая модель была рассмотрена в [2] применительно к релеевским замираниям для некогерентного приема сигналов, ортогональных в усиленном смысле. В этой модели основными оцениваемыми параметрами являются: отношение сигнал - шум И2, дисперсия шума, синфазная Дс и квадратурная Дк составляющие модуля передаточной функции канала Д.
Дальнейшим развитием данной модели является модель, предложенная в [2] и названная обобщенной гильбертовской. В данной модели эффект группирования ошибок зависит от статистических законов (функций плотности вероятности огибающей сигнала и помехи) замираний, которые предполагаются релеевскими и логарифмически-нормальными. При этом в модели [2] также учитываются гауссовские шумы, и предполагается, что осуществляется одиночный или разнесенный прием сигналов частотной телеграфии. Данная модель позволяет определить вид распределения ошибок Рп (т) и Р (> г, п) для различных значений параметров сигналов и помех.
Применяется также физико-математическая модель [2], в которой закон распределения ошибок находится как математическое ожидание вероятностей появления т ошибок при различных состояниях канала связи, задаваемых отношением сигнал - шум. В частности, если замирания столь медленны (интервал корреляции Тк >> Т), что практически можно параметр Д считать постоянным на интервале пТ, то канал называется составным и распределение ошибок описывается выражением
Широкое распространение получила двухпараметрическая модель дискретного канала связи, разработанная на основе обобщения результатов экспериментальных исследований большого количества реальных дискретных каналов [3].
В двухпараметрической модели помимо Рош вводится второй параметр дискретного канала связи - показатель группирования а, который изменяется в пределах от 0 до 1 и увеличивается с увеличением степени группирования ошибок. Тогда вероятность ошибок кратности г и более в кодовой комбинации длиной п может быть определена по формуле [3]
Величина показателя группирования а имеет наибольшее значение а = 0,5... 0,7 для каналов проводных линий, а для каналов КВ радиосвязи а = 0,3...0,4.
Pn (m) = cm { Р0тш (1 - Рош )n-m рш m
(2)
о
(3)
Подставив в (3) выражение (1), получим следующее соотношение
1 \1_а 1 i -1 I i -1
P (> t, n ) =--------------------------------------------------------------------------------- П -— ■ (4)
v y / 2\т 11 / . \1-а .
2
/ . \ i а i
i=2 | i | i-1
j
При передаче дискретной информации в КВ радиоканале с многопараметрическими методами адаптации без использования избыточного кодирования вероятность ошибочного приема знака, состоящего из пяти элементов п = 5, определяется выражением
51-а
Р~. = р (г 1,5) = --------------• (5)
'1 + 0,5^0 '
2
т j
В качестве характеристики системы связи с любым кодом используют эквивалентную вероятность ошибки Рэ, то есть вероятность ошибки в постоянном симметричном двоичном канале, в котором система с примитивным кодированием оказывается эквивалентной рассматриваемой системе [2].
Эквивалентная вероятность ошибки является удобной мерой для сравнения между собой не только различных кодов, применяемых в одном и том же канале, но и для сравнения различных систем связи, в которых могут использоваться различные каналы, различные методы модуляции и организации связи.
Для вычисления этой характеристики вводят следующие понятия:
- вероятность безошибочного приема блока Рбо - величина, к которой сходится по вероятности отношение правильно декодированных блоков Nпр к общему числу ^д переданных по прямому каналу и поступивших на декодер;
- вероятность обнаруженной ошибки Роо - величина, к которой сходится по вероятности отношение числа стертых ^ст (не выданных получателю) блоков к общему числу Ыд;
- вероятность необнаруженной ошибки Рно - величина, к которой сходится по вероятности отношение числа ошибочно декодированных и выданных получателю блоков N к общему числу Ыд;
- остаточная вероятность ошибочного приема блока Рост - величина, к которой сходится по вероятности отношение числа ошибочно декодированных блоков N к общему числу N блоков, выданных получателю.
Из свойства сходимости последовательностей случайных величин по вероятности следует, что для каналов, в которых определения Рост, Рно, Роо имеют смысл, справедливо выражение [2]
Р
Рост =----------. (6)
ост р + р-
1 но “1 бо
При этом эквивалентная вероятность определятся выражением [2]
n
n
т
Р
Р _ 1 ост
Р ъ
ni-a PA
к R[ni-aP(A -1) +1]
где A _ ^ i_2
i-1 n
i-a
i-1 n
i-a
i -І
t = dmin - параметр для режима обнаружения оши-
бок; t = [(^т1П - 1) / 2] + 1 - параметр для режима исправления ошибок;
[(4шп - 1) / 2] - целая часть постоянной ^тт - 1) / 2; dmln - минимальное кодовое расстояние; к - количество информационных символов в кодовой комбинации длиной п.
Таким образом, учет статистических характеристик группирования ошибок в КВ радиоканале и выбор в качестве показателя верности вероятности ошибочного приема знака или эквивалентной вероятности ошибки позволяет непосредственно в ходе сеанса КВ радиосвязи получать достоверные результаты контроля верности передачи дискретной информации и эффективно осуществлять многопараметрические методы адаптации.
n
Список литературы
1. Коржик, В.И. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений / В.И. Коржик, Л.М. Финк, К.Н. Щелкунов. - М. : Радио и связь, 1981. - 232 с.
2. Коржик, В.И. Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений в каналах со случайной структурой / В.И. Коржик, Л.М. Финк. - М. : Связь, 1975. - 271 с.
3. Пуртов, Л.П. Элементы теории передачи дискретной информации / Л.П. Пуртов, А.С. Замрий, А.И. Захаров. - М. : Связь, 1972. - 231 с.
Indexes of Data Communication Fidelity in Adaptive Short Wave Channels of Communication
A.Yu. Buzin1, A.Yu. Zarubin2, I.I. Malyshev3
Voronezh Military Institute of Radioelectronics (1); Tambov Military Aviation Engineering Institute (2); “Concern “Constellation ” PLC, Voronezh (3)
Key words and phrases: channel of communication; control results; fading of received signal; particular fidelity criteria.
Abstract: Production of statistic characteristics of errors grouping in short-wave radio channel and the selection of the possibility of error signal reception or the equivalent possibility of error as the fidelity index enables to obtain true results of control of discrete data communication fidelity in the course of short-wave radio communication session and apply multi-parameter methods of adaptation effectively.
Kennziffern der Richtigkeit der Ubergabe der Information in den adaptiven kurzwelligen Kanalen der Verbindung
Zusammenfassung: Das Erhalten der statistischen Charakteristiken des Grup-pierens der Fehler in dem kurzwelligen Radiokanal und die Auswahl als die Kennziffer der Richtigkeit der Wahrscheinlichkeit der falschen Annahme des Zeichens oder der aquivalenten Wahrscheinlichkeit des Fehlers erlaubt unmittelbar im Lauf der Sitzung der kurzwelligen Funkverbindung, die glaubwurdigen Ergebnisse der Kontrolle der Richtigkeit der Ubergabe der diskreten Information und wirksam zu bekommen und die mehrparametrischen Methoden der Anpassung zu verwirklichen.
Indices de la justesse de la transmission de l’information dans les canaux adaptatifs d’ondes courtes de liaison
Resume: L’obtention des caracteristiques statistiques du groupement des erreurs dans un canal de radio d’ondes courtes et le choix en qualite d’indice de la justesse de la probabilite de la reception erronee d’un signe ou bien d’une possibilite equivalente d’une erreur permet de recevoir lors de la seance de radio les resultats justes du controle de la justesse de la transmission de l’information discrete et de realiser effectivement les methodes multiparametriques.
