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
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