Файл: Терентьев, С. Н. Цифровая передача непрерывных сообщений.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 79

Скачиваний: 0

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

3.Критерием сравнения эффективности методов является отно­

шение дисперсий ошибки в приеме передаваемых чисел:

2

 

 

^1

®ОШ KOI

 

(4.1)

 

 

2

 

9

 

 

 

^ош min

 

 

г д е Оош код — д и с п е р с и я

о ш и б к и

при

и зб ы т о ч н о м

к о д и р о в а н и и ;

«>ош ты — д и с п е р с и я

о ш и б к и

при

о п ти м а л ь н о м

р а с п р е д е л е н и и

 

эн ер г и и к о д о в о г о с л о в а .

 

4.

С р а в н ен и е в ед ет ся

в

п р ед п о л о ж е н и и ,

что о су щ ест в л я ет ся

п о эл ем ен тн ы й к огер ен тн ы й

п р и ем си м в о л о в к о д а .

 

При любом виде помехоустойчивого избыточного кодирования часть символов кодового слова предназначается для передачи ин­ формации (информационные символы), а часть — для обнаруже­ ния или исправления возникающих при передаче ошибок (конт­ рольные символы). Исходя из этого, примем следующие обозна­ чения:

 

 

 

 

п — ч и сл о и н ф о р м а ц и о н н ы х си м в о л о в в к о д о в о м

 

 

 

 

с л о в е ;

 

 

 

 

к — ч и сл о к о н т р о л ь н ы х си м в о л о в в к о д о в о й к о м б и ­

 

 

 

 

нации ;

 

п'

//

; к — ч и сл о си м в о л о в в к о д о в о й к о м б и н а ц и и при и з ­

 

 

 

 

б ы т о ч н о м к о д и р о в а н и и ;

 

г = 1 - £ — к о эф ф и ц и ен т и зб ы т о ч н о с т и к о д а ;

г ,

П

 

.

 

R

 

— \ --/' — относительная скорость передачи в канале;

 

(Л')2 =

/У2

 

—, —энергия символа избыточного кода;

 

 

 

 

ft

н~

ho2~ —— энергия символа при примитивном кодировании;

— кратность исправляемых кодом ошибок.

Если код способен исправить („ ошибок, то при независимых

ошибках в канале вероятность

неправильного приема

кодовой

комбинации

 

 

Пt

 

 

Р ы = 2 С»'(/></)’О - Р о ) " '- '.

(4.2)

Здесь

 

 

/>0' = 1

- Ф ( А ' )

(4.3)

79



— вероятность ошибки в приеме символа при избыточном ко­ дировании.

Если величина р0' < Ю~", что в практике обычно имеет место, то формула может быть упрощена без большой потери точности:

Ръ = С у 1(р0')'»".

(4.4)

Такую же вероятность ошибочного приема кодовой комбинации можно было бы получить при примитивном кодировании, если бы вероятность искажения символа кода равнялась бы некоторой ве­ личине р„«од, которая определяется соотношением

Pv. ^ЯРэкаи-

(4.5)

Иными словами, если применение данного кода обеспечивает до­ стоверность принятия кодовой комбинации, характеризующуюся вероятностью pk искажения хотя бы в одном символе кодового слова, то эквивалентная вероятность искажения элемента кодовой комбинации, с учетом (4.5), будет выражаться формулой

Р з код

С >+1(А/) 1и+1

(4.6)

п

 

 

Таким образом, при сравнении метода оптимального распре­ деления энергии с методом избыточного кодирования для вычис­ ления дисперсий ошибки в воспроизведении передаваемых чисел в последнем случае следует пользоваться формулой

 

 

 

2

 

4" — 1

 

 

 

(4.7)

 

 

3ош код =

 

g

Рэ к0Л|

 

 

ГДб

рь код определяется

формулой

(4.6). Теперь величина г), при­

нятая в качестве критерия оценки

эффективности

сравниваемых

методов, может

быть определена из выражений (3.39) и (4.7):

 

 

30Шкпд

4п

1

/?э код

 

р» код

 

/А С>\

 

h —

--------- —

о „ОП- 1

' ~ п

Рош

— и '

~ “

14.0)

 

 

3ошmin

 

О

 

 

 

Рош

 

 

Напомним, что в этой

 

формуле

 

G

определяется

выражением

(3.40)

и представляет

собой

коэффициент

выигрыша, обуславли­

ваемый оптимальным

распределением

энергии

кодового слова

между его разрядами, а вероятность

рош — формулой

 

 

 

 

 

Рот ~

1

 

Ф(А0).

 

 

 

80


Приведем выражение (4.8)- к ,виду,, более удобному для вычислё* ний, исходя из следующих соображений.

Поскольку п' > 1 , то формула

(4.4) может быть заменена

сво­

им асимптотическим выражением:

 

 

 

 

 

 

1

•2

 

Р ъ ^ с У \ р 0') ta+\ q 0' f

(‘и+1) =

2»2

(4.9)

iV 2‘ k

 

 

 

 

 

Здесь

 

 

 

 

о = У п ' - р 0'

q0'\

 

 

 

h= (t« + И — п! Ръ\

Чо'= 1 - Р о ■

Однако выражение (4.9) все еще не удобно для практического ис­ пользования. Значительно проще им будет пользоваться при рас­ четах, если его выразить через табулированные функции Крампа. С этой целью сделаем следующие допущения:

 

<7о'~ 1;

 

(4.10)

 

о2 =

п' р 0\

 

 

Учитывая, что (h'f — h ^ 'R

и

 

 

 

 

Ро' = \ - Ф [ к 0у Ж

 

после несложных преобразований

получим

 

 

 

|\ _ ф ( Р ) ±

 

 

Рэ код ~

 

 

Z

(4.11)

Здесь

 

 

 

 

 

р =

/и-Ь 1 ---- £-[1 -

ф (А01^/?)]

 

г

к

---

;

(4.12)

У-^-[1 — Ф(л0|//?)]

 

 

| /

[1 -

Ф(АоК^)] .

Если

1 -Ф (А о^ )

> 10"2,

то в формуле (4.2) следует брать

два

члена. Тогда

выражение

для

эквивалентной вероятности ис-

6 С. Н. Терентье».

81


Кажения элемента кодового слова при избыточном кодирований будет иметь вид

 

[1 - ф ( р )] - |- + [1 -Ф (Ю ]~ -

(4.13)

 

Р » код

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ---- 75- [ 1 — Ф (А0 V ^)]

 

 

г = —

г

-................-

= = -

(4.14)

 

| /

 

~ - [ 1 - Ф ( А о К / ? ) |

 

Теперь

можно записать

окончательное выражение для

коэффи-

цпепга

т]:

 

 

 

 

 

 

■2

^

[1 - Ф(Р)]4- +

[1 - ф (Г)1 ^

 

 

°ош кол

 

 

 

 

(4.15)

 

~2

°

 

я [ 1 - Ф ( А 0)]

 

^ош min

 

 

Из формулы (4.15) следует,

что отношение дисперсий ошибок при

избыточном кодировании

и

оптимальном

распределении

энергий

выражается через параметры избыточного кода — кратность ис­

правляемых

ошибок и избыточность. Следует

также заметите,

что характер

зависимости коэффициента т) от

вероятности ошиб­

ки символов кодового слова достаточно сложный и проанализиро­

вать его непосредственно по выражению (4.15)

затруднительно.

Можно только заметить, что по

мере увеличения

мощности

кода,

т. е. увеличения избыточности г

(уменьшения скорости R),

имеет

место противоборство двух тенденций — уменьшение вероятности ошибки кодовой комбинации за счет увеличения кратности t га­ рантированно исправляемой ошибки и увеличение вероятности ис­ кажения элементарного символа кодового слова ро' за счет умень­ шения энергии сигнала (h') 2, отображающего этот символ.

Совместный эффект этих двух воздействий, как было сказано выше, в общем виде проследить не удается. Он зависит от кон­ кретного вида кода, начальных условий в канале и разрядности передаваемых чисел. Значительно проще получить ответ на вопрос об эффективности применения сравниваемых методов повышения точности передачи путем построения графиков зависимостей коэф­ фициента г], например, от вероятности искажения символа кодово­ го слова ро при примитивном кодировании. Такие зависимости при­ годятся в следующем параграфе для некоторых наиболее распро- ^

82