|
| |
|
Слаботочка Книги в виде зависимостей от Ei/N- Для тех случаев, когда предстааш интерес пиковая мощность, в приложении В выведено следуюи соотношение между пиковой и средней мощностями в многоуровнев системе: Отношение пиковой мощности к средней = 10 Ig- -,(4 (2/L) S (2i-\y 1=1 где отношение мощностей дано в дещ1белах, L - число уровней, ра положенных равномерно и центрованных относительно нуля (напр мер, ±1, ±3, ±5, ...+L- 1). Вероятности ошибки для системы с частичным откликом ви 1+D получены также в приложении В и представлены в виде график* на рис. 4. 27. Эти вероятности получены в предположении, что испол зуется раздельный прием каждого бита. Поскольку в системах с ча1 тичным откликом в соседних отсчетах проявляется избыточность (ко\ реляция), с помощью приемника Витерби могут быть получены лучшк характеристики [11]. 4. 5. КОНТРОЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК Для прямого контроля качества цифровой линии передачи сущест вует два способа: проверка по избыточности и измерение качеств импульсов. Оба способа рассчитаны на определение коэффициент; ошибок на бит в канале. 4.5.1. Проверка по избыточности Избыточность может быть введена в цифровой сигнал путем использования одного из двух общих методов. В первом случае код передачи сам пО себе может обладать избыточностью, как в случае биполярного кода. В условиях случайных независимых ошибок частость нарушений биполярности весьма близка к частости ошибок в канале (за исключением чрезвычайно высоких частостей ошибок). Во втором случае в цифровой поток может быть введена избыточность на логическом уровне в виде добавочных битов. Например, в сигналы типов DS-3 и DS-4 вводятся биты проверки на четность специально с целью контроля коэффициента ошибок в канале. (Структура цикла этих и других групповых сигналов более высоких порядков представлена в гл. 7.) (Основным достоинством использования избыточности на логическом уровне является ее независимость от линии передачи. В отличие от избыточностей кодов передачи биты проверки на четность не обеспечивает пересчета к коэффициенту ошибок в линии Рис. 4.28. Зависимость вероятности обнаружения ошибок проверкой на четность от вероятности ошибки на бит для сигналов типа DS-3 (блок проверки иа четность - содержит 4704 бита) и DS-4 (блок проверки на четность содержит 192 бита) № 1> о>ео1шш г т см гаеор-шш ч- со см чз>оог~ со ю м см , их6ои1аь kioMdaaodu иядито ыинзжЛбЕнао siDOHiuodflci один к одному. Следующее выражение связывает коэффищ1ент ошибок по четности (КОЧ) с коэффициентом ошибок на бит в канале: КОЧ= S () S(1 -5) (I нечетное) 1=1 i (4..8) где N - длина блока проверки на четность (число битов, на которых обеспечивается условие четности), S-вероятность ошибки на бит в предположении, что ошибки случайные, независимые. Связь между КОЧ и коэффициентом ошибок на бит представлена на рис. 4.28 в виде графика для сигналов типа DS-3 и DS-4. Отметим, что при малых значениях коэффициентов ошибок КОЧ, по существу, в Л раз больше коэффициента ошибок на бит. Однако при больших значениях коэффициента ошибок это соотношение меняется, так как любое нечетное число ошибок в блоке неотличимо от одиночной ошибки. Если коэффициент ошибок на бит настолько велик, что в блоке проверки на четность вероятно появление более чем одной ошибки, КОЧ как абсолютная оценка коэффициента ошибок бесполезен. В этих случаях КОЧ показывает только, что . коэффициент ошибок на бит находится выше порога, равного примерно 1/N. Поскольку формат цикла для сигналов типа DS-4 имеет более высокую плотность битов проверки на четность, сигналы типа DS-4 можно контролировать до значений коэффициента ошибок, более высоких, чем у сигналов типа DS-3. Для обеспечения уверенности в результатах измерения коэффициента ошибок испытуемая последовательность должна бьгеь достаточно длинной, чтобы позволить получить в среднем примерно 10 ошибок на участке испытания (например, длина участка испытания должна быть равна десяти, деленному на коэффициент ошибок на бит). Следовательно, если пытаться измерить низкие значения коэффициента ошибок на бит (например, 10- или 10-), то время измерения может оказаться слишком большим, чтобы контролирующее устройство могло отреагировать на изменение условий в канале, такие как замирания в радиоканалах. 4.5.2. Измерения качества цифрового сигнала Вторым основным способом контроля качества цифровой передачи является прямая обработка цифрового сигнала и измерение определенных характеристик, связанных с коэффициентом ошибок. Проще всего измерить мощность принимаемого сигнала (обычный способ для аналоговых систем). В условиях постоянных характеристик шумов такой подход является достаточно точным. Однако в линиях, где уровень шума может изменяться или где могут возрасти искажения сигнала, следует измерять качество самих импульсов. Рисунок 4.29 иллюстрирует работу обнаружителя псевдоошибок, рассчитанного на обнаружение импульсов с ненормальными амплитудами в моменты решения. В показанном примере двоичный цифровой сигнал восстанавливается при использовании единственного порога, расположенного посредине между амплитудами нор- Порог решения  > Область псевдоошибок Рис. 4.29. Обнаружение псевдоошибок шальных импульсов. Для определения наличия импульсов с ненормальными амплитудами введены два дополнительных порога. Значения отсчетов, приходящиеся на центральную область решения, ?;Ме обязательно представляют собой ошибки в передаче цифрового 11сигнала, но большое Значение коэффициента псевдоошибок является хорошим признаком того, что канал не работает должным образом. В условиях случайных (гауссовских) шумов частость появления псевдоошибок непосредственно связана со значением коэффициента ошибок. На рис. 4.30 представлены гауссовское распределение шума и пороги решения, выбранные таким образом, чтобы получить коэффициент псевдоошибок, в 100 раз больший коэффициента ошибок, равного 10~*. Привлекательным свойством такого способа является то, что он позволяет измерять весьма низкие значения коэффициен- та ошибок за сравнительно короткие периоды измерений. Отметим, Годнако, что коэффициент умножения числа ошибок зависит от зна-чения коэффициента ошибок. у Основной недостаток обнаружения псевдоошибок состоит в том, tiTo коэффициенты псевдоошибок не связаны точно с фактическими Значениями коэффициентов ошибок, если шумы не являются :Гауссовскими. Искажения в канале приводят в частности к высоким коэффициентам псевдоошибок, тогда как фактические значения коэффициентов малы. Несмотря на то, что импульсы имеют ненормальные амплитуды, ошибки не возникают, пока шумы не Вероятность псевдоошибки равна Ю * Вероятность ошибки иа приеме равна Ю  Рис. 4.30. Пороги решения для псевдоошибок при коэффициенте умножения числа ошибок, равном 100 добавятся к искажениям. В то же время при импульсных шумах значения фактических коэффициентов ошибок могут быть высокими, но значения коэффициента псевдоошибок относительно низкими. Соответствие между измеренными и вычисленными по результатам измерений значениями коэффициента ошибок улучшается, если сблизить пороги решения. К сожалению, суженные области решения для псевдоошибок трудно получить, и они приводят к уменьшенным коэффициентам умножения числа ошибок. 4.6. ВРЕМЕННОЕ ГРУППООБРАЗОВАНИЕ Хотя частотное группообразование при передаче цифровых сигналов является возможным и используется в некоторых специальных случаях, временное группообразование используется гораздо чаще и служит более экономичным средством увеличения емкости цифровых систем передачи. Одним из приложений техники частотного группообразования цифровых сигналов являются линии передачи данных с многоточечным подключением, где источники и приемники данных распределены вдоль линии. Однако в большинстве случаев на телефонной сети имеют дело с группами каналов в виде пучков соединительных линий между коммутационными станциями. Даже на местной распределительной сети, где может возникнуть соблазн добавлять и ответвлять каналы в произвольных точках, исходя из соображений эксплуатации и надежности используют в основном Групповые структуры. При временном группообразовании существуют два основных вида работы: тот, при котором часть пропускной способности системы передачи с регулярной периодичностью предоставляется каждому источнику, и тот, при котором пропускная способность предоставляется толысо тогда, когда в ней есть потребность. Первую форму работы называют синхронным временным группообразованием, когда необходимо отличить ее от вида работы по потребности. Другими словами, под временным группообразованием обычно подразумевают синхронную его разновидность. Форму временного группообразования по потребности называют по-разному: то асинхронным временным группообразованием, то статистическим группообразованием, то коммутацией пакетов. Телефонная сеть с коммутацией каналов использует преимущественно синхронное временное группообразование, в то время как в сети передачи данных обычно используют способы асинхронного временного группообразования. Рассмотрение этих последних способов отложено до гл. 8. 4.6.1. Группообразование по битам и кодовым комбинациям На рис. 4.31 показаны две различные структуры циклов при (синхронном) временном группообразовании. В первом примере каждому каналу приписывается временной интервал, соответствующий одному биту - отсюда и термин: группообразование по битам. Во втором примере каждому каналу приписывается более длинный временной интервал, соответствующий некоторому числу битов, называемому кодовой комбинацией,- отсюда и термин: группообразование по кодовым комбинациям. Решение о том, какую из структур использовать в конкретном применении, в первую очередь зависит от характера источников. В системах передачи типа Т в каждом канале в единицу времени формируется полная восьмиразрядная кодовая комбинация. Следовательно, здесь желательно использовать группообразование по кодовым комбинациям так, чтобы все биты могли быть переданы по мере их генерации. В отличие от этого кодеки дельта-модуляции более естественно сопрягаются с системой, где группообразование производится по битам. При использовании группообразования по кодовым комбинациям необходимо было бы накапливать периодические дискреты на выходе дельта-модулятора до тех пор, пока на предписанном временном интервале эта информация не была бы передана в виде блока символов. Помимо соображений о характере источников, системы с группообразованием по битам требуют меньшего числа высокоскоростных цифровых электронных элементов и, следовательно, предпочтительны, когда дело касается построения аппаратуры группообразования. В аппаратуре временного группообразования высших уровней для компонентных групповых сигналов используется группообразование по битам, поскольку компонентные сигналы представляют собой непрерывные цифровые потоки с побитовым представлением. Характерные форматы некоторых агрегатных групповых сигналов описаны в гл. 7, где рассматривается синхронизация цифровых потоков. Один цикл л Группообразование по битам , Слово синхронный имеет два смысла. Здесь подразумевается, что сигналы от источников являются постоянно следующими цифровыми сигналами, т. е. содержат хронирующую составляющую. В отечественной литературе принято называть такие сигналы изохронными, но это термин на группообразование не распространяется. Второй смысл слова синхронный состоит в том, что существует единая тактовая частота для ряда источников цифровых сигналов, и эти слгналы являются синхронными. Этот смысл будет использоваться в гл. 7.- Прим. перев. Группооэазова--ние по кодовым комбинациям - Один цикл Рис. 4.31. Группообразование по битам и кодовым комбинациям в четырехканальной аппаратуре временного группообразования 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [37] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |