Критерии оценки качества работы систем радиосвязи

В приемном устройстве системы радиосвязи формируется оценка переданного сообщения по принятой смеси сигналов и помех. При этом выполняются операции, обратные операциям, выполняемым в передающем тракте: усиление и фильтрация, демодуляция и декодирование. В результате фильтрации максимизируется отношение сигнал/шум на входе демодулятора.

В системах передачи непрерывных сообщений на выходе демодулятора выделяется первичный сигнал, искаженный вследствие действия помех, который затем преобразуется в оценку переданного сообщения.

При передаче дискретных сообщений сигнал с выхода демодулятора подается на декодер, в котором производится обнаружение, исправление ошибок и формирование оценки первичного дискретного сигнала. Последняя преобразуется в оценку переданного сообщения. Операции демодуляции и декодирования при приеме дискретных сообщений можно реализовать в одном устройстве, которое принимаемую последовательность элементов радиосигнала сразу преобразует в оценку последовательности передаваемого первичного дискретного сигнала, или в оценку передаваемого сообщения. Данный метод приема называется "приемом в целом". При приеме в целом анализируется целый отрезок сигнала, соответствующий кодовой комбинации и на основании используемого правила решения осуществляется оценка передаваемого сообщения. Вторым распространенным методом является метод "поэлементного приема", при котором анализируются отдельные элементы сигнала, соответствующие кодовым символам и последовательно строится оценка кодовой комбинации, которая декодируется в оценку переданного сообщения.

Степень соответствия принятого сообщения переданному характеризуется показателем верности. В силу существенных отличий в последствиях воздействия помех в системах передачи непрерывных и дискретных сообщений используются различные показатели верности принятых сообщений. При анализе систем передачи непрерывных сообщений в качестве критерия верности используются показатели верности в точке и показатели верности на интервале как для отдельных реализаций, так и осредненные по ансамблю [10]. В технике связи для оценки верности воспроизводимых сообщений используются и другие

критерии, например, критерий выигрыша системы, разборчивость речи

при приеме телефонных сообщений и т.д.

При приеме дискретных сообщений элементы дискретного сообщения резко различимы и не имеют промежуточных значений, поэтому ошибки, возникающие из-за действия помех в канале связи, являются аномальными. В качестве показателя верности воспроизведения дискретных сообщений служит вероятность ошибочного приема (вероятность ошибки) [10]. Используют вероятность Р₀ (а_i) ошибочного приема отдельного символа

и среднюю вероятность Р₀ (А) ошибочного приема одного символа ансамбля А ={а_i , i = 1,..., М}

где Р_A (а_i) - условная вероятность ошибочного приема символа а_i из ансамбля A; Рa(а_i) - априорная вероятность передачи символа а_i ; â_i - оценка а_i .

Передачу на интервале времени (0, Т) последовательности из N независимых символов, выбираемых случайным образом из М возможных символов алфавита источника, можно рассматривать как однократную передачу одного сообщения, выбираемого из множества М^N возможных

сообщений. Тогда в качестве показателя верности оценки дискретной последовательности можно использовать вероятность P ₀ (A_r) (r=1,…., М^N)

ошибочного приема отдельной реализации А. дискретной случайной последовательности А = {A_r, r = 1,..., N}

среднюю вероятность P₀ (A) ошибочного приема последовательности А

или среднюю вероятность P_0N (А) ошибочного приема элемента дискретной последовательности

Качество приема зависит от помехоустойчивости системы связи. Для количественной оценки качества приема можно использовать критерий среднего риска

где G (a, â)-функция потерь; W(a, â) - совместное распределение случайного сообщения а и его оценки â .

Для систем передачи дискретных сообщений выражение для среднего риска имеет вид

где а_j и â _j - переданное случайное дискретное сообщение и оценка принятого сообщения; Р(а_j ) априорная вероятность передачи а_j ;

Р (â_j / а_j ) - условная вероятность формирования оценки â _j при переда-

че сообщения а_j .

При анализе помехоустойчивости системы связи часто используется критерий "выигрыша системы", который определяется в виде

где g_вых = Р_с.вых /Р_ш.вых и g_вх = Р_с.вх /Р_ш.вх - отношение сигнал/шум на выходе и входе приемника соответственно; Р_с.вых , Р_с.вх , Р_ш.вых и Р_ш.вх - мощности сигнала и шума соответственно на выходе и входе приемника.

"Выигрыш системы" показывает, насколько изменяется отношение сигнал/шум на выходе по отношению ко входу приемника. Для исключения

влияния различий в полосах пропускания тракта приемника при сравнении помехоустойчивости систем связи используют критерий "обобщенного выигрыша", который показывает степень изменения приемным устройством отношения мощности сигнала к спектральной плотности мощности помехи

Здесь N _0вх и N _0вых - спектральная плотность мощности помехи на входе и выходе приемника.

Качество работы системы радиосвязи характеризуется целым рядом

других показателей, в том числе скоростью передачи информации R и пропускной способностью С [3-5,10].

Скорость передачи информации R определяется средним количеством

информации, передаваемым по каналу за единицу времени.

Пропускная способность канала С - это максимально возможная для данного канала скорость передачи информации R.

Из теории информации известно, что пропускная способность не прерывного канала с шириной полосы частот ∆f _Э с белым гауссовым шумом со спектральной плотностью N^ и ограниченной средней мощностью сигнала Р_С определяется выражением

где Р_ш - мощность шума в полосе ∆f _Э .

Пропускная способность системы связи всегда меньше или равна пропускной способности канала связи. Для реальных систем связи R < С и при передаче происходит искажение информации. Пропускная способность канала передачи дискретной информации не превышает пропускную способность непрерывного канала.