Тема 1.5 Искажения дискретных сигналов

 Методы регистрации. Исправляющая способность. Виды краевых искажений. Дробления.

                                   Характеристики  дискретных сообщений

Для оценки чисто информационных возможностей передачи вводят характеристику, называемую пропускной способностью – количество информационных единичных элементов (бит), передаваемых в секунду, в зависимости от того, какое количество служебных элементов приходится передавать наряду с информацией, т.е. наличие ошибок  в принятой информации.

 Характеристикой верности  является  вероятность ошибок:

Р_ош= n _ош / n _пер .

Р_ош – количество ошибок,

N_пер – общее количество переданных элементов.

Рекомендуемые материалы

В реальных условиях эксплуатации верность выражают коэффициентом ошибок по элементам  или по комбинациям  т.е. вероятностью ошибок на конечный интервал времени. При передаче телеграмм сообщений рекомендуется коэффициент ошибок по токам К _ош < = 3 * 10-5, т.е. не более 3 ошибок на 100000 переданных  трактов. При передаче данных К_ош <= 10^-6

Краевые  искажения  передатчика – нормированная величина искажений передаваемых  элементов, измеряемая непосредственно на выходе передатчика телеграфного аппарата. Краевые искажения измеряют в % длительности единичного интервала  t ₀. Норма на искажения передатчика 2-4%.

Исправляющая  способность  - характеризует качество работы оконечных приемников, их способность противостоять действию искажений двоичных сигналов. Различают исправляющую способность по краевым искажениям и по дроблению. Численно исправляющая способность выражается максимальной величиной краевых искажений или  максимальной  длительностью дробления, при которых принимаемые элементы комбинаций будут зарегистрированы приемником без ошибок.

m _кр = 8 _{max доп}

m_др=t_{др max доп}

Современные приемники имеют исправляющую способность 25-50 %  длительности t₀.

Запас устойчивости – разность между величиной исправляющей способности приемника и величиной  суммарных краевых искажений на входе этого приемника

D=m-d_общ

Следовательно, для безошибочности приема элементов комбинации запас устойчивости должно быть положительным.

Надежность – характеризует способность аппаратуры передавать информацию с заданной величиной, объемом и сроком. Невыполнение одного или нескольких из этих требований является отказом. Отказы бывают частичными и полными.

Полный отказ - невозможность вести передачу, т.к. аппаратура или канал вышли из строя. Сохранение работоспособности при частичном ухудшении показателей работы называется частичным отказом.

Для оценки и нормирования надежности используют следующие характеристики:

- интенсивность отказа элементов или системы l –  среднее число отказов за   один час;

- среднее время наработки на отказ  Т₀ - усредненное время нормальной работы между двумя сменными отказами; Т₀=1 / l, то можно определить:

  ,

где Т  - время исправной работы между двумя сменными отказами.

N- общее число отказов на период наблюдения.

     -    коэффициент готовности.

Кг=(То/(То+Тотк))

Тотк – средняя длительность отказа, зависящая  от квалификации обслуживающего персонала и ремонтопригодности аппаратуры.

Все перечисленные характеристики являются усредненные.

Искажения дискретных сигналов

Любое изменение принятого телеграфного сигнала относительно переданного называют искажением. Эти искажения могут привести к ошибочному приёму отдельных знаков передаваемого текста, что приводит к искажению передаваемой информации. Причиной искажений телеграфного сигнала могут быть различного рода помехи или неудовлетворительная характеристика каналов связи.

Рисунок. Краевые искажения

От степени искажения телеграфных посылок зависит надежность телеграфной связи. Искажение – степень несоответствия принятой посылки переданной, т.е. изменение длительности или формы принятых посылок по сравнению с переданными. Искажения телеграфных посылок бывают краевыми и в виде дробления.

Краевые  искажения – смещение на различную величину значащего момента относительно соответствующего идеально значащего момента. Значащими  моментами посылки называются моменты перехода из одного значения (1) в другое (0), а интервал между двумя значащими моментами называется значащим интервалом. Таким образом, краевые искажения выражаются в изменение длительности значащего интервала по сравнению с длительностью идеального значения интервала. Краевые искажения – смещение на различную величину начала или конца (или одновременно начала или конца) принятой элементарной телеграфной посылки по сравнению с переданной.

На рисунке а показаны посылки на выходе передатчика телеграфного аппарата. При отсутствии искажений посылки будут воспроизведены приемным телеграфным реле или электромагнитом через t_{1 .} Запаздывание посылок на время t₁ (положительное индивидуальное краевое искажение) вызывает одинаковое смещение их границ (значащих моментов). Длительность принятых посылок остаётся равной длительности переданных (рисунок б). На рисунке в- искажённые посылки. Искажения заключаются в смещении начал и концов посылок на различную величину tн и tк. Начало посылок  сместилось на величину tн, а конец – на величину tк. Искажения посылок измеряются в процентах и определяются по формуле:

Краевые искажения делятся на три вида: преобладания, случайные и характеристические.

Преобладаниями называют искажения, выражающиеся в постоянном изменении длительности посылки.

Случайные - обусловлены действием случайных помех на длительность посылки, которые под действием тока помех либо укорачиваются, либо удлиняются.

Характеристические - характеризуют искажения сигнала, зависимые от сочетания посылок, т.е. характеризуют посылки, возникшие только в том случае, когда короткой по длительности посылке предшествует длинная или наоборот. Характеристические искажения будут тем больше ,чем больше разница в длительности  принимаемых посылок.

Искажения посылок определяется всеми видами краевых искажений одновременно, поэтому общие искажения равны:

d_общ = d_пр + d_хар + d_сл.

Дробления - такие искажения посылок, когда происходит смена полярности посылки на её части или на всей длительности.

Причиной дроблений являются наиболее интенсивные помехи импульсного характера, а также кратковременные перерывы. Появление дроблений носит случайный характер. Дробление имеет знак, определяющий направление изменения значимой позиции. Длительность дроблений является случайной величиной, изменяющейся в пределах 0<tдр>t₀. Для большинства телеграфных каналов и каналов передачи данных характерны дробления длительностью около 0,5t₀. Более длинные и более короткие дробления встречаются реже. Кроме длительности дробления характеризуются также интенсивностью, т.е. числом дроблений в единицу времени (в час):

a= ,

где n др - общее число дроблений, зафиксированных за время измерения Тизм.  Величина a представляет собой вероятность того, что любой произвольно выбранный элемент КК будет поражен дроблением.

Группы дроблений, имеющие одну общую причину, называются пакетами дроблений.

Краевые искажения и дробления являются причинами появления ошибок в принимаемой информации. Ошибка - неправильное определение значащей позиции принятого элемента КК. Такую ошибку называют ошибкой по элементам. В зависимости от количества элементов, принятых неправильно, различают одиночную, двойную и т.д. ошибки. Наиболее неблагоприятной для распознавания является двойная компенсационная ошибка, называемая ошибкой смещения – одновременный переход 1 в 0 и 0 в 1 в пределах КК. Например:

                        передано    10110  00101  10101  00100

                        принято      10010  01001  11011  10111

                        ошибки       00100  01100  01110  10011

 Ошибки могут происходить:

1)      по вине оператора, ведущего передачу или подготавливающего сообщение к передаче;

2)      из-за погрешностей и слов в передатчике и приёмнике;

3)      из-за помех различного рода в каналах связи.

Помехами называются посторонние напряжения, произвольно возникающие в канале и поступающие на вход приёмника совместно с переданными сигналами. 

Вопросы для самоконтроля

1. Характеристики  дискретных сообщений.

2.Какие характеристики используют для оценки и нормирования надежности?

3. Перечислите причины возникновения искажений.

4. Какие искажения называют краевыми?

5. Объясните понятие значащего момента, значащего интервала.

6. Перечислите виды краевых искажений.

7. Чему равна степень допустимых краевых искажений при исправляющей способности телеграфного аппарата 25%.

8. Какие искажения называются дроблением?

9. По каким причинам могут возникать ошибки?

8. Что называется помехами?

Контрольное задание

1.Начертите временную диаграмму стартстопной комбинации заданной в таблице буквы без искажений и с искажениями при однополюсном телеграфировании с заданной скоростью телеграфирования.

2.Определите степень синхронных искажений.

3.Поясните, как влияет смещение стартстопного перехода на моменты регистрации.

4.Определите величину допустимых краевых искажений при смещении стартстопного перехода в сторону запаздывания на t _пер

Временную диаграмму стартстопной комбинации заданной буквы надо чертить в масштабе, предварительно определив длительность элемента по формуле:

      T₀ = 1 / V

 где  V – скорость телеграфирования.

Например, требуется начертить временную диаграмму кодовой комбинации буквы «Й» без искажений и с искажением, при котором передний фронт первого элемента сместился в сторону запаздывания на 1 мс, а задний фронт 4-го элемента в сторону опережения на 2 мс при V = 75 Бод. Стартстопный переход сдвинулся на     t_пер = 3 мс в сторону запаздывания.

Определяем длительность единичного элемента

 t₀ = 1/75  = 15мс

Букве «Й» соответствует комбинация 11010

Степень синхронных искажении определяется по формуле:

         d_СИНХ =   ( (D  t_max  -  D   t_min  )/ t₀)   * 100%

где

- Dt_max- максимальное отклонение в сторону запаздывания (имеет положительный знак)

- Dt_min- минимальное отклонение в сторону опережения (имеет отрицательный знак).

Степень стартстопного перехода определяется по формуле:

d_пер =    (Dt_пер / t₀ )* 100%.

С учётом искажении стартстопного перехода  d_ст.ст = d_СИНХ + d_пер.

Величина допустимых искажении уменьшится на d_пер.