В последнем случае производится повторная передача команды. Перечисленные ситуации составляют полную группу случайных событий. При повторной передаче команды, то есть в следующем цикле, снова возникает одна из указанных ситуаций.
Рассмотрим случай, когда общее число повторений передачи сообщений ограничено величиной . Примем, что результаты отдельных передач представляют собой независимые случайные события. Вероятность появления необнаруженной ошибки после повторения одной команды составляет величину , где второй множитель характеризует вероятность появления обнаруженной ошибки в предыдущих циклах передачи. Остаточная вероятность регистрации ошибочной команды находится по формуле
. (1)
Среднее число передач отдельного блока сообщения определяется формулой
. (2)
где - вероятность передачи команды.
Вероятность вычисляется в предположении, что в каждом из предыдущих циклов обнаружена ошибка, а в цикле с номером обнаружение ошибки не имело места:
. (3)
Уплотнение и разделение каналов
Рассмотрим уплотнение и разделение каналов, предусмотренных в нашей системе. Известны линейные и нелинейные методы уплотнения и разделения каналов. В командных радиолиниях основное применение получили линейные методы с использованием ортогональных сигналов. К числу линейных методов разделения каналов относятся временное, частотное и структурное разделение (соответственно различают временное, частотное и структурное уплотнение каналов). Временное и частотное разделение каналов основано на использовании сигналов, которые не перекрываются между собой во временной или частотной области, что обеспечивает ортогональность этих сигналов. При временном разделении каналов используются устройства типа временного селектора или коммутатора. Частотное разделение каналов производится с помощью полосовых фильтров.
Частотное уплотнение и разделение каналов
Частотное уплотнение канала (ЧУК). Такое уплотнение основано на принципе частотного преобразования спектров сообщений отдельных источников на передающей стороне системы связи. Для этого используется набор гармонических поднесущих с разными частотами . Модулируя (или манипулируя) поднесущие, можно получить канальных сигналов , каждый из которых занимает полосу частот , зависящую от ширины спектра исходных сообщений и вида модуляции. Чтобы уменьшить взаимное влияние соседних каналов и облегчить их разделение, между каналами вводят защитные частотные промежутки (полосы) . Поэтому полная полоса частот, занимаемая каждым каналом
(4)
где — защитный коэффициент полосы.
Рисунок 4 Спектр многоканального сообщения при частотном уплотнении каналов
Значение частоты нижней поднесущей обычно выбирается не менее , где — ширина спектра модулированной нижней поднесущей. При таком выборе частоты выделение и демодуляция нижней поднесущей в приемной части системы связи не встречает затруднений.
Частотное разделение каналов (ЧРК). При частотном разделении канальные селекторы представляют собой полосовые фильтры, полоса каждого из которых рассчитана на пропускание спектра «своей» модулированной поднесущей. Для ослабления влияния других поднесущих (особенно соседних) фильтры должны иметь частотные характеристики с большим коэффициентом прямоугольности.
Анализ искажений в системах с ЧРК связан с большими математическими трудностями, поэтому обычно вводят следующие допущения и идеализацию:
1. основная доля искажений обусловлена неидеальностью характеристик группового тракта. Искажения, возникающие в отдельных канальных трактах, значительно меньше и их можно не учитывать;
2. искажения в групповом тракте можно разделить на две независимые составляющие: искажения в высокочастотной части тракта (искажения модулированного сигнала) и искажения в видеотракте (искажения многоканального сообщения);
3. основной причиной искажений сигнала в высокочастотной части тракта является неравномерность частотной и нелинейность фазовой характеристик усилителя промежуточной частоты приемника в пределах полосы частот, занимаемой спектром модулированного сигнала;
4. основной причиной искажений в видеотракте является нелинейность его модуляционной и демодуляционной характеристик, которые при анализе можно рассматривать как единую модуляционно-демодуляционную характеристику.
Временное уплотнение и разделение каналов
В бортовом передатчике шара-зонда используется временное уплотнение каналов (ВУК), рассмотрим и его. Временное уплотнение каналов основано на дискретизации непрерывных сообщений по времени. При таком уплотнении используется набор импульсных поднесущих, не перекрывающихся во времени (Рисунок 6). Каждая поднесущая модулируется своим непрерывным сообщением в соответствующем канальном модуляторе. Естественно, что частота повторения импульсов в этих поднесущих должна удовлетворять для всех каналов, где - период повторения кадров, - максимальная ширина полосы спектра передаваемого телеметрического сигнала.
Рисунок 5 Структурная схема бортового передатчика шара-зонда
Многоканальное сообщение образуется в результате линейного объединения (суммирования) модулированных импульсов поднесущих. Очевидно, что ширина спектра многоканального сообщения однозначно определяется длительностью импульсов поднесущих и приблизительно равна величине .
Временнóе уплотнение осуществляется в синхронном режиме. Для этого в устройстве уплотнения формируется периодическая последовательность кадровых синхроимпульсов с периодом . В зависимости от вида импульсной модуляции каждому каналу в интервале отводится определенное время , которое включает интервал , занимаемый каналом с учетом модуляции и временной защитный интервал , вводимый для уменьшения взаимного влияния соседних каналов и облегчения разделения каналов в приемной части системы связи. Таким образом,
, (5)
где — защитный коэффициент канального промежутка.
Временное разделение каналов (ВРК). При временном разделении канальные селекторы (Рисунок 11) представляют собой устройства совпадения по времени (временные селекторы). На один вход такого устройства подается многоканальное сообщение (последовательность информационных импульсов всех каналов), а на другой — специально сформированная вспомогательная периодическая последовательность импульсов (стробов). Для каждого канала последовательность стробов формируется генератором вспомогательных колебаний, работа которого синхронизируется с работой генератора канальных импульсов, находящегося в передающей части системы. Для устойчивой синхронизации канал синхронизации должен обладать значительно более высокой помехоустойчивостью по сравнению с любым информационным каналом.
Если информационный импульс совпадает по времени со стробом, то он проходит на выход данного временного селектора, если совпадения нет, то селектор оказывается закрытым. В результате такой операции многоканальное сообщение разделяется на импульсные последовательности, соответствующие отдельным каналам.
Рисунок 6 Многоканальное сообщение при временном уплотнении каналов
В системах с временным разделением модулируемый параметр сигнала изменяется скачкообразно в соответствии с импульсным характером многоканального сообщения. При конечной полосе пропускания УПЧ и видеоусилителя это приводит к появлению заметных переходных процессов и наложению остаточных колебаний от предыдущих импульсов на последующие. В результате появляются межканальные искажения, которые после общего демодулятора проявляются в виде наложения остаточного напряжения переходных процессов на огибающую каждого. Такое наложение приводит к некоторому сдвигу импульса во времени и изменению величины его амплитуды . Рассмотренные искажения обусловлены конечной полосой пропускания общего тракта системы в области верхних частот.
Цифровая радиолиния с сигналом КИМ-ФМ
В цифровой системе передачи информации с радиосигналом КИМ-ФМ необходимо оценить точность передачи сообщения и выбрать основные параметры радиолинии, определяющие точность. Известно, что в системе непрерывно принимаются сообщения. В приемном устройстве применяется прием “в целом”.
Необходимо знать - скорость передачи информации R (двоичных единиц в секунду), энергетический потенциал радиолинии, закон изменения несущей частоты из-за нестабильности передатчика и движения передающего и принимающего пунктов. Предполагается также, что символы в КИМ сигнале могут считаться независимыми, а априорная вероятность появления нуля и единицы одинакова.
Функциональная схема бортового передатчика шара-зонда представлена на Рисунок 5, она работает следующим образом. Сигнал с датчика поступает на временной коммутатор, где квантуется по времени, превращаясь в сигнал АИМ. Далее в преобразователе «напряжение — код» вырабатывается сигнал КИМ, в котором в двоичной форме закодирована амплитуда импульса АИМ и, следовательно, величина сообщения. Кодовое слово передается в течение времени . Сформированный видеосигнал модулирует несущую по фазе, образуя сигнал КИМ-ФМ. Далее сигнал КИМ-ФМ поступает на временной уплотнитель канала (сумматор), где вместе с остальными сигналами КИМ-ФМ суммируется.
В приемном устройстве после частотного разделения каналов, преобразования, усиления, временного разделения каналов происходит оптимальный прием “в целом”. Функциональные схемы оптимальных приемников приведены на Рисунок 11. Оптимальный приемник вычисляет взаимную корреляцию принятого сигнала с каждым из возможных сигналов и выносит решение о приеме того сигнала, для которого указанная величина имеет наибольшее значение. Схема оптимального приемника содержит активных корреляторов. В этом случае имеется генератор опорных сигналов, который вырабатывает «образцы» сигналов . В состав приемника входит также устройство синхронизации, с помощью которого обеспечивается синхронизация принимаемых и опорных сигналов, а также разряд интегратора после окончания кодового слова. Опорное напряжение вырабатывает система ФАП. При оценке помехоустойчивости оптимального приемника параметры входного сигнала считаются полностью известными. Такой приемник известен под названием корреляционного (или когерентного) приемника. Опорные сигналы поступают на корреляторы одновременно с принятым сигналом . Коррелятор состоит из перемножителя сигналов и интегратора. В момент окончания принятого сигнала выходное напряжение корреляторов определяется как
