/>Содержание
Введение
1.Формы представления информации
2.Классификация дискретных представлений
3.Рациональное представление информации
4.Точностные характеристики передаваемой информации
Заключение
Списоклитературы
Введение
Телекоммуникацииявляются одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки итехники. Жизнь современного общества уже невозможно представить без техдостижений, которые были сделаны в этой отрасли за немногим более ста летразвития. Отличительная особенность нашего времени — непрерывно возрастающаяпотребность в передаче потоков информации на большие расстояния. Этообусловлено многими причинами, и в первую очередь тем, что связь стала одним изсамых мощных рычагов управления экономикой страны. Одновременно, претерпеваязначительные изменения, становясь многосторонней и всеобъемлющей, электросвязькаждой страны становится все более интегрированной в мировоетелекоммуникационное пространство.
1.Формы представления информации
Наиболеехарактерными для современных РСПИ являются три формы представления сообщений,которые формируются на борту и передаются по линиям связи:
1. Сообщенияо наличии/отсутствии некоторого априорно известного сообщения(включения/выключения двигателей, удары метеорита). В этом случае требуетсяопределить момент времени, когда произошло событие. Параметры указанного типаназываются сигнальными. Для фиксации события имеется несколько возможностей:
а) вмомент совершения события посылается специальный сигнал;
б) вмомент совершения события изменяется уровень напряжения, который подлежитизмерению.
2. Сообщенияо величинах характеризуют значения параметров в определенный момент времени.Контролируемые величины имеют различную физическую природу. Поэтому, дляформирования сообщений используются первичные преобразователи. При нелинейностиканала передачи необходимо произвести калибровку амплитуды и масштабирование повремени.
3. Сообщенияо процессах должны с заданной точностью воспроизводить процессы на определенномотрезке времени, т.е. в этом случае также необходимо производить калибровкуамплитуды и масштабирование по времени.
Существуетдва основных способа представления процессов: аналоговый и дискретный.Аналоговое представление заключается в том, что электрическая величина,играющая роль сообщения, формируется непрерывно. Такое представлениеиспользуется в системах ЧРК, где непрерывное напряжение модулирует несущие илиподнесущие гармонические колебания. Дискретное представление делится надискретно-аналоговое и дискретно-квантованное (цифровое). Дискретно-аналоговоепредставление сводится к тому, что непрерывный процесс /> заменяется совокупностьюаналоговых выборок, которые формируются через определенные интервалы времени(используются АИМ, ШИМ, ВИМ). Дискретно-квантованное представление отличаетсяот дискретно-аналогового тем, что выборки формируются в цифровой форме.
/>2.Классификациядискретных представлений
Дискретно-аналоговыеи цифровые представления могут быть классифицированы следующим образом (рисунок1).
/>
Рисунок1
Дискретныепредставления – это процесс замены непрерывного сообщения x(t)(первичный сигнал) функцией дискретного времени />. В общем случаедискретное представление может быть описано выражением:
Х1, Х2,…, Хn= АХ(t), (1)
сообщение информацияпредставление радиотелеметрический
гдеХ1…Хn – координаты сообщения;А – оператор представления.
Прилинейности оператора представления справедливо равенство:
/>, i= 1,2,...n, (2)
гдеVi(t)– весовая функция; Т – интервал представления.
Исходноесообщение восстанавливается с помощью оператора восстановления В по формуле:
/>, (3)
гдеWi(t)– координатная (восстанавливающая, синтезирующая) функция, знак * указываетотличие восстановленного сообщения от исходного за счет искажений и шумов.
Припредставлении выборками весовые функции Vi(t)=δ(t – ti),при этом Xi =X(ti).
Приобобщенном дискретном представлении координаты сообщения представляют собойкоэффициенты некоторого ряда, это позволяет сократить количество координат,т.е. объем выборки. В качестве координат функций могут использоваться полиномыЧебышева, Лежандра, Уолша и др.
Прирегулярных дискретных представлениях координаты X1,Xn формируются через одинаковыепромежутки времени. Такие системы наиболее широко распространены благодаряпростоте технической реализации.
Определимосновные особенности классов дискретных представлений.
Программируемыедискретные представления предусматривают возможность изменения алгоритмапредставления, объема координат, показателя точности и других характеристик поопределенной априори установленной программе.
Адаптивныедискретные представления дают возможность изменять те же характеристикиавтоматически на основе анализа данных об изменяемом сообщении и имеют цельприспособиться к этим изменениям.
Приведемклассификацию адаптивных алгоритмов дискретизации (рисунок 2).
/>
Рисунок2
Адаптивныедискретные представления с переменным диапазоном квантования позволяютуменьшить объем сообщения при заданном показателе верности путем согласованиядинамического диапазона характеристики квантования и диапазона сигнала(например система адаптивной импульсно – кодовой модуляции).
Системас переменным интервалом дискретизации (например, система адаптивнойдискретизации) используется, когда в процессе передачи изменяется полосаспектра частоты сообщения. Введение такой адаптации позволяет в несколько разуменьшить среднюю частоту дискретизации.
Системас переменным шагом квантования (например, система адаптивной δ –модуляцией) позволяет уменьшить, по сравнению с равномерным квантованием,среднеквадратическую погрешность представления или уменьшить требуемую скоростьпередачи.
Системас переменным уровнем начала отсчета обычно использует разностные видымодуляции, например разностную импульсно – кодовую модуляцию. Формированиеразностей значений выборок равноценно перемещению уровня начала отсчетов, чтопозволяет уменьшить число уровней квантования.
Стохастическиедискретные />представления предполагаютпреднамеренное введение элемента случайности в процесс преобразования сообщениядля увеличения точности представления исходного процесса. В псевдослучайный шумдобавляют сигнал перед квантованием, а на приемной стороне осуществляетсяподсчет квантованных значений двух соседних уровней в интересах увеличенияточности представления.
Приквазистохастических ДП используется комбинация детерминированного и случайногоэлемента в процессе формирования координат сообщения.
Адаптивныестохастические представления – результат соединения адаптивных и стохастическихпредставлений, при которых одна группа характеристик изменяется стохастически,а другая адаптируется к измененному сообщению.
/>3.Рациональное представление информации
Приракетно-космических исследованиях наметилась постоянная тенденция к ростукосмических измерений и регистрации на борту летательного объекта информации.На ракете – носителе Сатурн – 5 системой измерения контролировалось около 2400сигналов, а объем измерений в одном пуске достигал 6 млрд. двоичных слов. Длякосмического аппарата «Аполлон» этот объем возрос на порядок при количестведатчиков равном 20 тыс. Для космического объекта типа «Пионер – 10»,предназначенного для проведения измерений в дальнем космосе, объем измеренийравен /> двоичных слов. Этиобстоятельства обусловливают необходимость увеличения скорости передачиинформации по радиоканалам.
Стоимостьрадиоканала передачи информации в настоящее время соизмерима, а иногдапревышает стоимость бортовой системы. Однако по оценкам специалистов в связи сосложностью алгоритма вторичной обработки информации при анализе характеристик летательногои космического аппарата обычно используют 5-10% данных, полученных с борта. Длявычисления вероятностных характеристик наблюдаемых параметров бывает достаточнообработать 0,1-1% полученной информации. Т.о, эффективность бортовой системыизмерений низка, несмотря на затраты значительных средств. В связи с этимсистемы телеизмерений на борту стали превращаться в бортовые системы сбора иобработки информации (БССО). Одна из первых систем БССО была разработана дляракет типа ТИТАН -3.
ЭтаБССО выполняла следующие задачи:
1. Адаптивныйопрос и сжатие телеметрической информации.
2. Вычислениестатистических характеристик наблюдаемых процессов.
3. Кодированиеинформации с контролем достоверности.
4. Определениелетно-тактических характеристик бортовой системы.
Благодаряиспользованию ЭВМ стало возможно перенести на борт целиком или частичнообработку измеряемых данных. Только таким путем, а не увеличивая пропускнуюспособность канала передаваемой информации, можно решить задачу передачивозрастающего объема сведений. Дальнейший рост скорости передачи информации вУКВ и СВЧ диапазонах затруднен. Поэтому, начиная с 1965 года, начинаютинтенсивно изучаться различные методы рационального представления информации.
Основныенаправления исследований:
1. Согласованиечастот опросов с характеристиками сигнала в случае регулярных выборок изаданном способе восстановления сообщения.
2. Разработкаэффективных обобщенно-дискретных представлений сообщений.
3. Разработкаквазиобратимых методов сжатия данных.
4. Исследованиеметодов эффективного кодирования.
5. Определениепомехоустойчивых кодов и узкополосных методов модуляции.
Натурныеиспытания алгоритмов квазиобратного сжатия данных на ракете “Полярис” показали,что при точности восстановления данных 1% средний коэффициент сжатия составляет12-30. Использование системы сжатия данных на космическом аппарате “Апполон”сократило затраты на 200 млн. $. Наибольшего эффекта в смысле сокращенияизбыточности следует ожидать от реализации методов необратимого сжатия, которыене позволяют восстановить на приемной стороне передаваемую реализацию какфункцию времени.
/>4.Точностные характеристики передаваемой информации
Дляхарактеристики точности передаваемой информации в РТМС применяют различныепоказатели верности. В соответствии с введенной выше классификацией необходимополучить оценки точности величины, функции и совокупность величин.
1. Величина/>(рисунок 3), где /> — текущая ошибка.
/>
Рисунок3
Вкачестве показателя верности используется:
1. Среднеквадратическоеотклонение (СКО)
/>, (4)
где/> — операция усреднения, /> - среднее значение ошибки.
2. Среднеквадратическоезначение (СКЗ)
/>. (5)
3. Относительнаяошибка
/>, где />. />
Вряде случаев бывает удобно приводить ошибки не к шкале />, а к эффективному значениюсигнала. Для эргодических процессов СКЗ сигнала совпадает с эффективнымзначением.
/>. (6)
Тогдаэффективная относительная ошибка равна: />.
Обычнов РСПИ используется понятие отношения сигнал/шум, связанное с эффективной относительнойошибкой соотношением: />.
2. Функция/>/>(рисунок 4), где /> - текущая ошибка.
/>
Рисунок4
Вкачестве показателей верности используются математически вводимые расстояния:
/>, (7)
/>. (8)
3. Совокупностьвеличин (рисунок 5), где />, />, …, /> — текущая ошибка.
/>
Рисунок5
Приоценке совокупности величин в качестве показателя вероятности используют:
/> (9)
/> /> (10)
Заключение
Радиосвязь- одно из самых простых и надежных средств связи. Рации полезны и удобны, ихможно использовать там, где недоступен ни один другой вид связи, системырадиосвязи недороги по цене, легко развертываются и нетребовательны к условиямокружающей.
Наиболеехарактерными для современных РСПИ являются три формы представления сообщений,которые формируются на борту и передаются по линиям связи:
1. Сообщенияо наличии/отсутствии некоторого априорно известного сообщения(включения/выключения двигателей, удары метеорита).
2. Сообщенияо величинах характеризуют значения параметров в определенный момент времени.
3. Сообщенияо процессах должны с заданной точностью воспроизводить процессы на определенномотрезке времени, т.е. в этом случае также необходимо производить калибровкуамплитуды и масштабирование по времени.
Списоклитературы:
1. Радиотехническиеметоды передачи информации: Учебное пособие для вузов / В.А. Борисов, В.В. Калмыков,Я.М. Ковальчук и др.; Под ред. В.В.Калмыкова. М.: Радио и связь. 1990. 304с.
2. Системырадиосвязи: Учебник для вузов / Н.И. Калашников, Э.И. Крупицкий, И.Л. Дороднов,В.И. Носов; Под ред. Н.И. Калашникова. М.: Радио и связь. 1988. 352с.
3. ТепляковИ.М., Рощин Б.В., Фомин А.И., Вейцель В.А. Радиосистемы передачи информации:Учебное пособие для вузов / М.: Радио и связь. 1982. 264с.
4. КирилловС.Н., Стукалов Д.Н. Цифровые системы обработки речевых сигналов. Учебноепособие. Рязань. РГРТА, 1995. 80с.