 |
Определение возможности работы разрабатываемой СПДИ по аналоговому каналу связи
|
|
|
|
Расчет разрабатываемой СПДИ необходимо начать с определения возможности работы этой системы по заданному аналоговому каналу связи. Для этого необходимо рассчитать показатели суммарной информационной производительности всей СПДИ Ic и пропускной способности аналогового канала связи Ск. А также определить объем канального сигнала Vc СПДИ и объем канала связи Vk. На основании сравнения численных значений Ic с Ск, и Vc и Vk сделать вывод о способности функционирования разрабатываемой СПДИ по заданному каналу связи.
3.1 Расчет показателей суммарной информационной производительности СПДИ Ic и пропускной способности аналогового канала связи Ск
3.1.1 Расчет показателей информационной производительности СПДИ
Производительность источника сообщений определяется количеством передаваемой информации за единицу времени.
В соответствии с исходными данными, производительность одного источника Ici без применения помехоустойчивого кодирования будет определена по формуле:
(3.1)
Тогда суммарная производительность СПДИ будет определена:
(3.2)
При введении помехоустойчивого кодирования кодом Хэмминга вида (15,11), получим производительность одного источника информации:
(3.3)
А суммарная производительность СПДИ будет иметь значение:
(3.4)
Количество информации Ici - это логарифмическая функция вероятности log р i, где р i - вероятность возникновения сообщения источника М из ансамбля L. Тогда
Ici= -log2 р i =log2(1/ р i). (3.3)
Иначе производительность источника дискретной информации можно определить как:
(3.4)
где Тп i - длительность элементарной посылки; Ft – частота следования посылок (тактовая частота), L – количество разрешенных состояний (в нашем случае L =2, т.е. сигнал может принимать только два значения), Н ci - энтропия источника сообщения
|
|
|
Вероятность р i в нашем случае для всех сообщений М-источников одинакова р i =0.5, тогда 
и 
.
Следовательно, энтропия каждого из М источников составит:
(3.5)
Подставив значения L и р i в формулу (3.4), получим что
(3.6)
Таким образом, 
- тактовая частота М-источника информации, 
- длительность посылки сигнала М-источника информации.
Следовательно, суммарная тактовая частота канального сигнала СПДИ будет равна: 
, а длительность посылки канального сигнала (видеоимпульса) СПДИ составит 
.
Суммарная энтропия СПДИ составит:
и будет равна энтропии каждого из источников.
3.1.2 Расчет показателей пропускной способности аналогового канала связи Ск
К типовым стандартным аналоговым каналам связи относят канал тональной частоты (КТЧ). Канал тональной частоты (КТЧ) характеризуется следующими интересующими нас параметрами:
- полоса частот F кн =0.3 (кГц); F кв =3.4 (кГц); ∆ F к =3.1 (кГц).
Пропускная способность КТЧ определяется формулой Шеннона:
(3.7)
где Рс – средняя мощность сигнала на входе приемника канала. По условию работы 
. Рп – средняя мощность помехи (шума) на входе приемника канала, определяемая по формуле:
(3.8)
где 
- доступная полоса пропускания приемника, 
- длительность посылки группового канального сигнала, Р0=4,001·10-11 (Вт)- спектральная плотность мощности аддитивного БГШ на входе приемника СПДИ (согласно исходных данных), то таким образом: 
- не зависит от типа канала связи и определяется исключительно параметрами приемного устройства.
Однако не следует путать среднюю мощность помехи (шума) на входе приемника системы Рп и среднюю мощность помехи в полосе частот сигнала равную:
.
Пропускная способность канала тональной частоты (КТЧ) рассматриваемой системы без учета помехоустойчивого кодирования кодом Хэмминга и введения сигналов синхронизации составит:
|
|
|
(3.9)
Пропускная способность типового канала тональной частоты (КТЧ) рассчитывается также по формуле (3.7) и имеет нормированную величину: 
, что практически более чем в 1.6 раза превышает пропускную способность рассчитанного канала связи Ск.
Это является следствием того, что мощность шума в рассчитываемом КТЧ превышает мощность полезного сигнала по величине примерно на 20 (дБ), а в нормированном КТЧ выполняется условие 
= 40-45 (дБ).
Полученные результаты расчета свидетельствуют, что суммарная производительность СПДИ без учета помехоустойчивого кодирования в 1.93 раза меньше пропускной способности аналогового канала тональной частоты: 
, а с учетом помехоустойчивого кодирования кодом Хэмминга значение 
.
Таким образом, для рассчитываемой СПДИ рассмотренный КТЧ может быть использован в качестве среды передачи группового канального сигнала как при введении помехоустойчивого кодирования, так и без него.
3.2 Расчет показателей объема сигнала Vc СПДИ и объема канала связи Vk
При оценке возможности использования канала электросвязи для передачи того или иного сигнала удобно наряду со сравнением информационной производительности и пропускной способности канала сравнивать объем канала V к с объемом сигнала V с, определяемые соответственно выражениями:
V к= Θ к·∆ F к· D к (3.10)
V с= Θ с·∆ Fc · D с (3.11)
где Θ к, Θ с – время занятия канала, время передачи сигнала соответственно; D к, D с – динамический диапазон канала и сигнала соответственно; ∆Fк,∆Fc - полоса пропускания канала и ширина полезного сигнала соответственно.
Условием возможности использования данного типа канала электросвязи для передачи того или иного сигнала является неравенство вида:
(3.12)
На практике используют частные случаи неравенства (12)
; 
; 
;
Проведем расчет составляющих параметров V с и V к:
1. В нашем случае, СПДИ будет предоставлять ресурс канала связи каждому из М источников информации на все время передачи цифровой информации источником Θ с, иными словами на время передачи кодового слова (временного интервала) Тсл=0.1(с). В свою очередь, время занятия канала ТЧ Θ к численно равно длительности кадра системы Тк=8(с), поэтому т.к. Тк>Тсл, следовательно, неравенство 
будет выполняться.
|
|
|
2. В разрабатываемой системе, полоса частот канала ТЧ 
предоставляется на время Тви =Тсл каждому конкретному источнику информации.
Ширина полезного сигнала ∆ F с численно равна ширине импульса группового радиосигнала СПДИ и будет иметь значение 
. Причем, энергетический спектр такого сигнала будет иметь значение 
, в следствие чего, основная энергия сигнала будет расположена в полосе частот канала ТЧ. Учитывая, что 
, информационный сигнал удовлетворяет неравенству .
3. Динамический диапазон СПДИ будет определятся нормированным динамическим диапазоном канала тональной частоты 
, поэтому в нашем случае условимся, что динамический диапазон группового сигнала будет выбран при проектировании СПДИ меньше значения 42-45(дБ), иными словами .
В связи с тем, что 
, можно сделать однозначный вывод, что КТЧ, удовлетворяющий исходным данным, подходит для передачи сигналов разрабатываемой СПДИ.
3.3 Оценка возможности использования заданного аналогового канала электросвязи
Необходимо отметить, что для рассматриваемой СПДИ выполняются необходимые условия функционирования многоканальной системы электросвязи, а именно 
и .
Целесообразно запас рассматриваемого канала связи по пропускной способности Ск> I с =1.93 раза (без применения кодирования) и (с применением кодирования) использовать для введения дополнительных мер повышающих помехоустойчивость системы связи в целом, а также сигналов синхронизации.
|
|
|
