Файл: Зелигер Н.Б. Основы передачи данных учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 209

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ба

 

 

 

положительно, а .в случае

н

 

удлинения

его — отри­

4-

 

цательно. Ошибочная ре­

 

 

гистрация .произойдет, ес­

 

 

 

 

ли смещение 'внутрь ин­

 

 

 

 

тервала to любой из 'гра­

 

 

 

 

ниц

посылки или

обеих

 

 

 

 

одноврем'внно іпревысит

 

 

 

 

величину

направляющей

 

 

 

 

способности р. приемного

 

 

 

 

устройства.

 

 

 

 

 

 

Согласно теореме сло­

 

 

 

 

жения

вероятностей для

 

 

 

 

независимых и сш мести-

 

 

 

 

вых .событий получим, что

 

 

 

 

вероятность ошибки

 

 

 

 

 

Р 0Ш=

Р і + Р і --PlPfr

Рис. .3.6. К определению вероятности ошибки

 

 

 

 

(3-8)

при регистрации кодовых посылок короткими

Где п, ц л2 _вероятности

импульсами

 

 

смещений на величину р,

левой и правой границ посылки внутрь интервала to, равные

 

 

 

 

и (6 —а)*

 

 

(3.9)

Рі =

Рг = Р =

М

'

2(12 d б,

 

 

а УV2я

J

 

 

 

 

 

или, после замены переменной

= х,

 

 

 

 

 

аэ

 

 

 

 

Д -0

_ X*

 

 

00

 

 

а

 

Г

2 dx =

1'

2 dx -

— -

Г

е 2 dx.

(3.10)

У2я J

У'2л

 

 

У2п J

 

 

Д—о

 

О

 

 

 

 

 

 

Имея в виду что первый член выражения (ЗЛО)

равен 0,5, по­

лучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р = 0,5 — Ф (ft).

 

 

 

 

(3.11)

Здесь Ф(/г) — нормированная функция Лапласа,

с помощью ко­

торой вычисляется второй интеграл выражения (ЗЛО):

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

Ф ( Л ) = - ^ г Г е 2

dx,

 

 

 

(3.12)

 

у J

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h =

|i — а

 

 

 

 

 

(3.13)

 

 

 

 

 

 

 

32


Учитывая (3.8) и (З.Ы),для Рош окончательно получим

Яош= 0,75-Ф(А)[1-ЬФ(А)).

(3.14)

Из (3.13) и (3.14) следует, что вероятность ошибки Рош ЗН'ВіИсит как от параметров а іи а закона распределения искажений, т. е. от качества канала связи, так и от исправляющей способности р. приемного устройства, т. е. от качества оконечной аппаратуры.

Решим теперь ур-ние (3.14) относительно Ф(к):

ф ( А ) = - 0 , 5

+ / Г

Л

ш.

(З-15)

Разлагая в (ЗЛ5) корень

в ряд по

степеням

малой величины

Р ош и удерживая первые два члена ряда,

получим [учитывая при

выборе знака перед корнем,

что Ф(!г) является величиной сущест­

венно положительной]

 

 

 

 

 

Ф (А) = 0,5

(1 -

Рош) =

0,5Dm,

(3.16)

где Dna — достоверность информации.

Пользуясь теперь таблицами функции Ф(к), находим значение h, отвечающее предельно допустимой величине Р 0ш, после чего для данных параметров а и а необход'имдія иоправляющая способность р прием­ ного устройства опреде­ лится из '('3.13).

Пример. Потребуем, чтобы

PomsSIl-lO-5. Тогда из |(346) находим, что Ф(Іі) =0,4999950.

Из таблиц определяем, что /і= =4,427. Наименьшее значение р, при котором для заданных значений а и а обеспечивается необходимая достоверность при­ нимаемой информации (ПппіЭ* ^ 1>—1-іЮ-5), определится из

(3,13): р=Лст+а.

На рис. 3.7 показано семейство прямых зависи­ мости (3.13) при различ­ ных значениях парамет­ ра а.

Рис. 3.7. Зависимость исправляющей способно­ сти приемника от параметров а и а закона распределения краевых

искажений:

; — а = ( Ш ; 2 — а=0; 3 — а = —0,04

Н А Л И Ч И Е ВЕРОЯТНОСТНОЙ ЗАВИСИМ

ОСТИ М Е Ж Д У

С М Е Щ Е Н И Я М И ГР А Н И Ц КО ДО ВЫ Х

ПОСЫ ЛОК

Смещения границ рядом расположенных кодовых посылок вы­ зываются общей причиной — помехами в канале связи, поэтому между этими смещениями существует вероятностная (стохастиче­ ская) зависимость. В отличие от функциональной зависимости, ког­ да каждому значению одной величины соответствует вполне опре­ деленное значение другой величины, при вероятностной зависимо­ сти, зная значение одной величины (например, смещение 6 * одной

93


границы кодовой посылки), нельзя указать точно значение другой величины (например, смещение 6 Ѵдругой ее границы), а можно указать только закон ее распределения, зависящий от того, какое значение приняла величина б*.

Таким образом, каждому значению смещения б* соответствует множество значений смещения 6 У.

Числовые характеристики, относящиеся к одной случайной ве­ личине— математическое ожидание а и среднее квадратическое отклонение о, не дают полной оценки системы из двух (или более) случайных величин, так как они не отображают зависимости меж­ ду этими величинами. Поэтому в теории вероятностей [6 8 ] вводится

безмерная

характеристика — коэффициент корреляции

гху=

= Кху/о*Оу,

где кху— корреляционный момент (момент

связи)

двух случайных величин, ох и ѵу — соответственно средние квадра­ тические отклонения величин и б„.

Коэффициент корреляции, характеризующий линейную зависи­

мость между случайными

величинами,

изменяется в пределах

— I < :гЛ.у<с 1- Если гху> 0,

то корреляция

будет положительной,

т. е. с увеличением одной случайной величины другая имеет тен­ денцию к возрастанию. При гху=1, т. е. при самой тесной линей­ ной зависимости между случайными величинами, связь переходит

из вероятностной в функциональную,

имеющую вид

8у= а8х+Ь.

 

Если

іже гХу < 0,

то

корреляция

 

будет отрицательной и е возрас­

 

танием одной 'случайной величи­

 

ны другая

имеет

тенденцию к

 

убыванию.

Как и в предыдущем

 

случае, при

гху= 1

связь nqpe-

х_ ходит из вероятностной в функ­

 

циональную, определяемую 'фор­

 

мулой бѵ = а8х+Ь.

 

 

Таким Образом, коэффициент

 

корреляции гху характеризует сте­

 

пень интенсивности линейной свя­

 

зи между случайными величина­

 

ми. Очевидно, что для мезаівиои-

Рис. 3.8. К геометрической интерпре­

мых случайных величин коэффи­

циент корреляции .равен нулю.

тации системы из двух случайных ве­

Выясним, как

влияет .вероят­

личин

 

ностна я зависимость

между сме­

щениями кодовых посылок на правильность их регистрации. При рассмотрении смещений границ кодовой посылки целесообразно воспользоваться геометрической интерпретацией .системы из двух случайных івеличин, представив эту систему положением случайной точки на плоскости с координатами 6 * и б„ (рис. 3 .8 ).

Правильная регистрация кодовых посылок короткими импуль­ сами при наличии изохронного искажения определяется вероятно­ стью попадания случайной точки (б*, 8Ѵ), лежащей левее и ниже вершины (р,*, цу) бесконечного квадранта. Иными словами, пра-

94


вильная регистрация определяется вероятностью совместного вы­ полнения двух неравенств

— оо < б* < ц*

(3.17)

— ОО< бу < Ру

где рх и Цу — наибольшие допустимые омещения границ кодовой посылки внутрь интервала Z0.

Закон нормального распределения величин 6 * и б„ в общем слу­

чае имеет вид

 

_____ 1_____ X

 

/(бх, бу) =

 

 

2 яахоу Y 1 г2

1

( Ьх~ахР

6

й/Гау) + ( Ѵ-°г/ ) 2

2 (1—г2)

 

( Ьх~ах) (

Х е

 

 

 

(3.18)

Здесь ох н Оу — средние квадратические

отклонения величин 6 * и

бу, ах и ау — математические ожидания этих величин, г — коэффи­

циент корреляции величин

и бѵ.

При ох= ]Оу=!о и ах—,аѵ= а

выражение (3.18)

примет вид

 

 

 

 

 

 

____ 1

[( У-«)2- * ( 6х-а) ( 6„-«)+( äy-a)2]

 

 

1

е

2(Та (1—г2)

 

 

 

 

 

/(б,, бу) = 2па2 УI г2

 

 

 

 

(3.19)

 

 

 

 

 

 

 

Вероятность ошибки

 

 

 

I I«6-

 

Р ош =

J

J / (Öz,

бу) döx d бу

 

(3.20)

 

 

 

 

 

 

ö„) cZ6 Л<Zбу.

Зная, что в

(3.20) двойной интеграл от /(б^ !öv) в бесконечных

пределах равен единице, и исходя из условия равенства предель­ ных смещений границ кодовой посылки (р1— ру= р ) , получим

 

 

Р

пт

=

1

 

 

 

Ч

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2па2 У Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х е

----------!-------Г( 6х- а ) 2 - 2 г (

бх- а ) ( б

- а ) +

( б - а ) 2]

 

 

(1-г-)

 

 

 

 

 

"

döxdöv

 

 

 

öx — fl

/

 

— А_^

 

 

ил'И после замены

 

о

 

и ~ ~

Іу

 

 

 

 

 

 

h

 

 

о

 

 

 

 

 

,

 

h

--------- ------- (

Р - 2 r t r <,.+f2)

 

^ош= 1

 

 

а

г .

(3.21)

-----— ^

 

Г

еГ

2 ü-r«)

*

y)dtxdty,

 

 

У \ - г2 J J

 

 

 

 

х у

 

где &= (р—а) jo.

95


В выражении (3.21) произведем под интегралом замену:

tx = V 1T L x - V l : T - y

(3.22)

t,

У

Тогда показатель степени при е упростится:

 

--------і-----( Г- -

2rtxty +

Р) =

- х2 + У2 .

 

 

 

2 (I _

Г 2 ) V Л

А

у

I у )

2

 

 

В новых переменных выражение (3.21) примет вид

 

 

гPОШ=11

------ !------ Г

Ге~

D{tx' ty)- clx dy.

 

 

 

2 я / і

— г2 J

J

 

D (X, у)

 

 

Имея в виду что соответствующий (3.22) якобиан замены

 

D U x i Іу )

дх

ду

ѴЧ2■ - У

 

 

 

d tx

d tx

 

 

 

 

 

 

D (X, у )

 

 

 

 

 

=

Г Г ^ Т .

dt у

d ty

V

 

 

ѵ ч 1-

 

 

 

д х

ду

 

 

 

 

окончательно получим

 

 

А-+У2

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.23)

 

 

Р°Ш_1

2nJ J

2

dxdy.

 

 

 

 

 

 

 

Здесь А — область интегрирования

на плоскости ху, ограниченная

полупрямыми MF и MN, уходящими из точкиМ / ----

■0\в—<х>

 

 

 

 

 

 

Ѵ'Ч

)(3.24)

(рис. 3.9). Уравнения полупрямых MF и MN имеют\вид

 

 

 

Y4Lx + ѴЧ2У= Іг

 

 

Легко видеть, что расстояние каждой из прямых (3.24) до на­ чала координат равно h.

Для облегчения последующих вычислений произведем поворот осей х и у так, чтобы первая стала перпендикулярной, а вторая — параллельной прямой MN (рис. 3.96).

Соответственные формулы преобразования:

x = £costp — т) sin ф

(3.25)

у = I sin ф -+- Т} cos ф ,

9 6