ГЛАВА 7. СИСТЕМЫ С МДВР И МДЧР

7.1. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ В ЦССС С МДЧР

Любой метод передачи информации можно характеризовать двумя основными параметрами — занимаемой полосой частот и необходимым отношением сигнал-шум в этой полосе для получения требуемой вероятности ошибки. Поскольку в общая мощность шума складывается из тепловых шумов ЗС и нелинейных шумов ретранслятора, для каждого метода передачи существует оптимальное соотношение между этими составляющими шумов, при котором обеспечивается максимальная пропускная способность [116].

Поясним это более подробно. Отношение с/ил на входе приемника цифровых сигналов в ЦССС с МДЧР можно записать в виде

где мощность сигнала; мощность теплового шума; мощность нелинейных шумов; спектральная плотность шума; полоса частот; число несущих в стволе ретранслятора; общая мощность

нелинейных шумов, зависящая от вида мощного усилителя; а — коэффициент, учитывающий фильтрацию нелинейных шумов фильтром с полосой Обычно функция хорошо аппроксимируется зависимостью при работе в квазилинейном режиме и резко возрастает вблизи точки насыщения. Найдем максимальное значение при фиксированном числе несущих. Дифференцируя (7.1) по и приравнивая результат к нулю, получаем, что соотношение

является условием максимума При заданном максимальное число несущих определяется из выражений (7.1) и (7.2) и составляет

Отметим, что формула (7.3) получена при условии, что в ЦССС имеется запас по полосе частот, т. е. для любого метода передачи выполняется условие полоса частот ствола, коэффициент использования полосы частот).

Сопоставим различные методы передачи сигналов в Если в одной системе используют сигналы с полосой и требуемое отношение в этой полосе равно а во второй соответственно то отношение их пропускных способностей

Сравним несколько известных методов передачи с системой с использованием двоичной фазовой модуляции ФМ-2. Будем характеризовать все методы передачи изменением частотной и энергетической эффективности (см. § 2.4). Параметр характеризует энергетический выигрыш рассматриваемого метода передачи по отношению к ФМ-2, а параметр равен скорости передачи информации по отношению к скорости при ФМ-2 при одинаковой полосе частот канала. Тогда, обозначая в выражение (7.4) можно записать в виде

В табл. 7.1 дано сопоставление нескольких методов передачи для двух значений и 3.

Таблица 7.1

В табл. 7.1 обозначено: биортогональные сигналы с числом сигналов 16 (§ 5.5); ФМ-4-СК - модуляция ФМ-4, сверточное кодирование со скоростью 1/2, декодирование по алгоритму Витерби (§ 5.5); ФМ-8-СК - сверточное кодирование канала с ФМ-8, декодирование по алгоритму Витерби (§ 8.3).

Анализ данных табл. 7.1 и формулы (7.5) показывают, что пропускная способность ЦССС с МДЧР зависит как от энергетической, так и от частотной эффективностей применяемых методов передачи, и эта зависимость носит нелинейный характер из-за нелинейных эффектов в ретрансляторе. При работе ретранслятора в квазилинейной области, где определяющими являются продукты интермодуляции третьего порядка , получаем т. е. пропускная способность растет быстрее энергетического выигрыша используемых сигналов. Важно подчеркнуть также, что при наличии запаса по полосе следует использовать более широкополосные сигналы. При работе вблизи точки насыщения значение растет и при этом т. е. увеличение пропускной способности определяется только энергетической эффективностью используемых в системе МДЧР сигналов. Реальное значение пропускной способности будет находиться между этими двумя оценками.

Анализ показывает высокую эффективность применения методов помехоустойчивого кодирования в системах МДЧР, которые позволяют использовать ретранслятор в режиме, близком к насыщению, т. е. с полным использованием энергетического потенциала линии связи. С другой стороны, следует отметить резкое уменьшение пропускной способности при переходе к сигналам многофазной ФМ. Так, применение сигналов ФМ-8, обеспечивая увеличение в 1,5 раза числа частотных позиций в стволе по сравнению с сигналами ФМ-4, при той же энергетике позволит передать только третью часть каналов относительно сигналов ФМ-4.