2. Структурная селекция с обратной связью

Структурная селекция с обратной связью реализуется в системах радиосвязи, содержащих два канала передачи информации. По одному (прямому) каналу передаются требуемые сообщения (например, знаки телеграфного сигнала, команды управления), по другому (обратному) — сигналы, обеспечивающие контроль за работой элементов основного канала.

Радиотехнические устройства с обратной связью подразделяются на системы с переспросом (с решающей обратной связью) и системы со сравнением (с информационной обратной связью) [75].

В системах с переспросом приемник с исполнительным устройством на выходе, анализируя поступивший сигнал, определяет, является ли принятая кодовая комбинация разрешенной или запрещенной. Если анализируемая кодовая комбинация относится к запрещенной, то приемник, не осуществляя ее реализации, воздействует на радиопередатчик, который по каналу обратной связи посылает сигнал (команду) переспроса. После получения команды переспроса включается источник сообщений. Последний с помощью радиопередатчика в прямом канале связи обеспечивает передачу всей предыдущей кодовой комбинации или только той ее части, которая оказалась искаженной помехами. Так повторяется заданное число раз или до тех пор, пока не прекратится поступление команд переспроса.

В системах со сравнением приемник основного канала с помощью передатчика в канале обратной связи информирует (уведомляет) передающую установку основного канала связи о поступающих сообщениях. Сигналы, передаваемые по каналу обратной связи, называются квитанциями. Последние могут быть копией сигналов основного приемника или каким-либо образом отличаться от них. В передающей установке основного канала квитанция сравнивается с переданным сообщением и в случае несоответствия вырабатываются сначала команды, запрещающие регистрацию предыдущего сообщения, а затем сигнал, характеризующий нужное сообщение. Если квитанция соответстствует переданному сообщению, дополнительная передача сигналов по каналу прямой связи не производится и приемная установка регистрирует полученное сообщение.

Системы со сравнением, квитанции которых представляют собой ретранслированный сигнал приемника в основном канале связи, именуются системами с ретрансляцией.

Системы с обратной связью обеспечивают защиту от маскирующих помех и могут использоваться для повышения помехоустойчивости радиотелеграфных и радиотелефонных устройств связи, командных радиолиний управления и систем передачи данных, в комплексах наведения самолетов и ракет и т. д. при условии, что сообщения передаются кодовыми комбинациями. Построение таким образом радиолокационных измерителей исключается, поскольку роль передатчиков для них играют цели или

радиоответчики ракет, самолетов и т. п., не способные обеспечивать информацией об измеряемых координатах.

Помехоустойчивость системы с обратной связью оценивается остаточной вероятностью рост того, что после окончания передачи сообщения оно окажется искаженным. Кроме того, важной характеристикой таких систем является среднее число посылок данного сообщения, определяющее дополнительное время, которое требуется в среднем для передачи одного сообщения.

Рассмотрим прежде всего систему с переспросом. Когда в такой системе количество повторений для передачи одного сообщения не ограничено, а канал обратной связи работает безошибочно, величину рост можно вычислить следующим образом. При первой передаче данного сообщения в приемнике возможны правильный прием кодовой комбинации, обнаружение ошибки или ее необнаружение. Обозначив вероятность этих событий будем иметь

Если в процессе первой передачи сообщения ошибка обнаружена, то по цепи обратной связи поступает сигнал переспроса и осуществляется повторная работа канала обратной связи. При второй передаче сообщения возможен тот же исход, что и при первой.

Регистрация искаженного сообщения происходит при появлении следующих несовместных сообщений:

— в процессе первой передачи сообщения ошибка не обнаружена;

— в процессе первой передачи сообщения ошибка обнаружена, а при второй передаче не обнаружена;

— ошибки обнаружены при первой и второй передачах сообщения, а в цикле третьей передачи ошибка не обнаружена и т. д.

Поэтому в системах связи с переспросом при и отсутствии ограничений на время передачи одного и того же сообщения

Как видно из формулы (8.2.9), величина прямо пропорциональна и увеличивается с ростом При заданных типе и интенсивности помех, вероятности и

зависят от структуры используемого кода. Если помехи не очень сильные, то и . В этих условиях рост приближенно равна вероятности того, что ошибка не обнаруживается. Величина всегда меньше, чем вероятность ошибочного приема при применении исправляющего кода. Поэтому система с переспросом более помехоустойчива по сравнению с системой, в которой используется корректирующий код с одновременным обнаружением и исправлением ошибок. Наличие ошибок в канале обратной связи увеличивает а ее вычисление в этих условиях и анализ даны в [75].

Среднее число посылок сообщений по прямой цепи без учета ошибок в канале обратной связи равно

Здесь вероятность того, что сообщение будет зарегистрировано после посылок. Но можно найти как произведение вероятности того, что ошибка будет обнаружена при передаче кодовой комбинации на вероятность регистрации сообщения т. е.

Учитывая соотношения (8.2.10) и (8.2.11), находим

Полученная формула характеризует сумму арифметическо-геометрической прогрессии, равную

Отсюда видно, что даже при требуется Следовательно, увеличение времени передачи и связанной с ним энергии сигналов в системе с переспросом оказывается незначительным.

Если подобным же образом рассмотреть системы с ретрансляцией, то можно убедиться в следующем [66, 75]. При отсутствии помех в канале обратной связи и неограниченном времени для передачи данного сообщения вероятность рост . Это объясняется тем, что все искажения

обнаруживаются. В тех случаях, когда помехи в каналах прямой и обратной связи по структуре и интенсивности одинаковы, вероятность рост и среднее число посылок для систем с ретрансляцией могут вычисляться по формулам (8.2.9) и (8.2.13) соответственно. Однако следует помнить, что эти формулы справедливы лишь при независимом поражении помехами элементов кодовых комбинаций.

Следовательно, системы с ретрансляцией оказываются более помехоустойчивыми, чем системы с решающей обратной связью, однако различие их помехоустойчивости оказывается несущественным.

Общее для систем с обратной связью состоит в том, что при очень сильных помехах их помехоустойчивость может быть хуже, чем у систем без канала обратной связи. Условия, при которых теряются преимущества систем с обратной связью, зависят от энергетических характеристик сигнала и помех, вида помех и т. д. Эти условия по отношению к флуктуационным и хаотическим импульсным помехам подробно рассмотрены в [75].