Контроль за станом каналу зв’язку
Методи контролю стану каналу зв'язку відрізняються насамперед критеріями оцінки стану каналу зв'язку. Такими критеріями може бути вид імпульсної характеристики, коефіцієнт помилок елемент і т. п. У разі доцільно говорити про оцінку якості дискретного каналу, розуміючи під цим оцінку ступеня придатності капала передачі дискретних повідомлень. Для визначення коефіцієнта помилок можуть бути використані прямий та непрямий методи.
Прямий метод передбачає визначення коефіцієнта помилок шляхом підрахунку числа помилкових елементів заздалегідь відомої прийомі послідовності елементів на інтервалі аналізу
де - Число помилкових елементів на інтервалі аналізу; N - число елементів, переданих за час Т. Коефіцієнт помилок є оцінкою ймовірності помилки, що позначається надалі
Непрямі методи оцінки якості каналів засновані на використанні зв'язку між помилками і спотвореннями форми сигналу і передбачають підрахунок числа спотворених сигналів з наступним визначенням. Точність одержуваної оцінки можна характеризувати дисперсією оцінки ймовірності помилки. Очевидно, що найкращим з двох методів оцінки якості каналу, що розглядаються, буде той, який при заданому об'ємі вибірки (інтервалі аналізу) дає менше значення дисперсії оцінки.
При прямому методі каналом потрібно передавати відому на прийомі послідовність, яка називається тестом. Тому метод часто називають тестовим. Непрямі методи не вимагають передачі каналом тестової послідовності, і тому називаються безтестовими. Застосування безтестових методів оцінки якості каналівбільш переважно, так як при цьому якість каналу оцінюється в процесі роботи та робочих сигналів.
При передачі по дискретному каналу тестової послідовності
де за наявності помилок інакше. Отримана оцінка є незміщеною, тобто математичне очікування випадкової величини і Дисперсія оцінки визначається виразом
Оцінка якості каналу під час використання бестестового методу, як зазначалося, здійснюється за результатами прийому робочих сигналів.
Нехай для кожного з N одиничних елементів на інтервалі аналізу можна визначити умовну ймовірність неправильного прийому , де Н означає неправильний (помилковий) прийом, a У сигнал на прийомі. Тоді
Отримана оцінка є також незміщеною, і дисперсія цієї оцінки, як показано [6.10], менше, ніж при тестовому методі. Таким чином, при використанні бестестового методу можна отримати при заданому часі аналізу менше значення дисперсії оцінки або при заданому значенні дисперсії оцінки отримати оцінку для ймовірності помилки за менший час
Розглянемо ще один простий непрямий метод оцінки якості каналу, що ґрунтується на підрахунку числа стертих одиничних елементів на інтервалі аналізу [8.1]. Припустимо, що в каналі діє флуктуаційна перешкода з відомою дисперсією. Нехай ймовірність помилки визначається формулою (див. гл. 6)
Нехай де ( - густини розподілу сигналу на виході демодулятора при передачі "0" і "1" відповідно (рис. 8.2).
де – функція Крампа. Для заданих порога стирання А ймовірність стирання одиничного елемента
Імовірність помилки є функцією а чи о. Імовірність стирання залежить ще й від порогаА. Визначаючи на інтервалі аналізу N елементів число стирань v, можна знайти оцінку для ймовірності стирання елемента і з рівняння
для заданих значень і А визначити а.
Мал. 8.3. Ймовірність помилок для трьох станів каналу
Підставивши знайдене значення а (8.1), визначимо ймовірність помилки
Дані про кількість стирань на інтервалі аналізу можна також використовувати для поділу станів каналу. Нехай канал може бути в одному з L станів, кожен з яких характеризується ймовірністю помилки на елемент . Покладемо також, що стирання незалежні Тоді ймовірність того, що на інтервалі передачі N одиничних елементів число стирань для стану каналу дорівнює v визначається формулою
де ймовірність стирання елемента стану каналу. Типові графіки залежності у разі, коли канал може бути в одному з трьох станів, наведено на рис. 8.3. Графіки відповідають нагоди З графіків слід, що й число стирань то найбільш ймовірно, що канал перебуває у стані I (імовірність помилки дорівнює оскільки При числі стирань доцільно вважати, що канал перебуває у стані II.
Таким чином, вважаємо, що першому стану відповідає другому та третьому. При використанні даного методу оцінки якості каналу, як і будь-якого іншого, можливе винесення неправильного рішення про те, в якому стані знаходиться канал. Наприклад, якщо при виноситься рішення про те, що канал знаходиться в першому стані, то насправді він, щоправда, з меншою ймовірністю міг перебувати і в стані ІІ і навіть ІІІ. Для оцінки якості поділу станів каналу можна використовувати матрицю, де ймовірність прийняти рішення про те, що канал знаходиться в стані, коли насправдімає місце стан.
При поділі трьох станів каналу
де
Ідеальне поділ станів каналу відповідає випадку, коли всі інші елементи матриці дорівнюють нулю. Зрозуміло, забезпечити такий поділ неможливо.
Розглянуті методи оцінки якості каналів не вичерпують всіх можливих, опису яких присвячено чимало статей і монографій [8.2, 8.3].
За місцем включення пристроїв контролю розрізняють адаптивні системи ПДС з пристроями контролю, що включаються на передачі, прийомі або передачі та прийому одночасно. Найчастіше пристрої контролю включаються на прийомі та інформація про результати контролю (у разі необхідності) надсилається каналом зворотного зв'язку на передавальний кінець.
За часом аналізу стану каналу розрізняють системи ПДС із постійним та змінним часом аналізу. В останньому випадку інтервал аналізу залежить від якості каналу, при цьому чим більше коефіцієнт помилок, тим швидше можна винести рішення про якість каналу.
Контроль може здійснюватися з метою винесення рішення про якість каналу лише на інтервалі контролю. Це так званий поточний контроль. Його можна трактувати як контроль якості сигналу. Прикладом такого контролю є визначення стосовно кожної кодової комбінації правильності її прийому. Контроль може проводитися також з метою визначення якості каналу на ділянці стаціонарності за результатами вимірів на інтервалі часу істотно меншим, ніж інтервал стаціонарності. При цьому завданням контролю є прогнозування стану каналу
Якщо поточний контроль, як правило, призначений дляполіпшення умов прийому сигналу, за результатами аналізу якого винесено рішення про його якість, прогнозування спрямовано зміну системі ПДС, що забезпечує необхідні якісні показники системи після прийняття рішення.
Використання результатів контролю. За результатами контролю можуть змінюватися параметри ЗПС або ПЗВ або обох пристроїв одночасно. Питання адаптації, пов'язані з СПС, було розглянуто в гол. 6.
При адаптації на рівні ПЗВ розрізняють: адаптивне кодування та адаптивне декодування. При адаптивному кодуванні відповідно до стану каналу змінюється структура коду - співвідношення між числом інформаційних та перевірочних елементів, довжина блоку тощо. Варіантом найпростішого адаптивного кодування є повторення кодової комбінації при виявленні помилки. Системи, в яких повторення кодових комбінацій відбувається при виявленні помилок, відносяться до систем з ОС. Ці системи найчастіше застосовуються практично, тому докладно розглядаються нижче.
Якщо при неадаптивному декодуванні рішення про вид кодової комбінації, що передається, приймалося на прийомі однозначно, тому що кожному синдрому приписувалося одне найбільш ймовірне поєднання помилок, то при адаптивному декодуванні кожному синдрому відповідає N варіантів поєднання помилок, де N - число станів каналу. Таким чином, рішення про прийняту комбінацію для одного і того ж синдрому залежить від стану каналу.
Так як при винесенні рішення про стан каналу можливі помилки, то і оптимальне рішення про кодову комбінацію може бути прийнято з ймовірністю, відмінною від одиниці і залежить, в свою чергу, від якості роботи пристрою контролю якості каналу (сигналу).