Основные компоненты точности (достоверности) передачи информации

Нормированная суммарная среднеквадратичная ошибка передачи аналогового сигнала по цифровой системе передачи информации, определяемая как отношение суммарной дисперсии ошибки к дисперсии информационного процесса, по условиям ТЗ не должна превышать одного процента, что и будет являться главным условием обеспечения качества работы системы.

Суммарная ошибка складывается из следующих компонент:

= + + + =

Составляющие суммарной ошибки:

1) Ошибка, связанная с ограниченным динамическим диапазоном АЦП;

2) Ошибка квантования по уровню;

3) Ошибка дискретизации и восстановления;

4) Аномальные ошибки или шум ложных импульсов.

Предположим в качестве первого приближения, что в все составляющие суммарной ошибки имеют примерно одинаковую величину. Тогда каждая составляющая ошибки должна вносить всего лишь четверть суммарной

= = = = = 0.0025

Условие того что каждая составляющая не должна превышать более 0.25% (не более 0.0025) является удобным с теоретической точки зрения, но может быть в дальнейшем, как уменьшено, так и увеличено в результате расчетов реального задания.

4.1 Расчёт ошибки, связанной с динамическим диапазоном:

Так как уровень сигнала непрерывно меняется во времени мы вынуждены ограничивать уровень передаваемого сигнала, это связано с техническими ограничениями аппаратуры. Ограничение диапазона уровня сигнала приводит к неустранимой ошибке, которую мы можем подсчитать относительно закона распределения нашего сигнала.

= 2 <=0.0025 ,

где D - величина используемого динамического диапазона сигнала в Вольтах.

4.2 Расчёт ошибки, связанной с квантованием по уровню:

Для последующей передачи аналогового сигнала в цифровой форме производится разбиение диапазона значений сигнала на конечное число уровней. Так как отклонение текущего уровня сигнала от ближайшего уровня квантования так же вызывает ошибку необходимо выбрать количество уровней разбиения таким образом, чтобы удовлетворять требованиям ТЗ.

Таким образом, ошибка вызванная квантованием уровней сигнала:

<=0.0025,

где - шаг квантования, равный отношению диапазона значений к количеству интервалов разбиения N-1, здесь N – количество уровней квантования, связанное с разрядностью АЦП соотношением , где n – количество разрядов в АЦП.

4.3 Расчёт ошибки, связанной с дискретизацией и восстановлением:

Ошибку, возникающую в процессе выполнения операций дискретизации-восстановления, будем определять, учитывая только эффекты, связанные с перекрытием спектров при дискретизации сигнала во времени:

= <=0.0025 , где f_s - искомая частота дискретизации (сэмплирования).

4.4 Расчёт ошибки, связанной с аномальными выбросами:

Предыдущие ошибки возникали в результате технических и аппаратных особенностей построения системы.

Рассматриваемая ошибка возникает в результате воздействия шума, всегда присутствующего в радиоканале. Наличие шумовой помехи в цифровой линии связи приводит к тому, что каждый информационный бит в кодовом слове может быть принят с ошибкой, характеризуемой вероятностью битовой ошибки.

Расчет величины вероятности ошибочного приема бита информации будет рассмотрен в следующем подразделе и осуществляется по теоретической кривой BER для рассчитанного отношения сигнал/шум.

Ошибочный прием информационных символов приводит к неправильному восстановлению уровня сигнала в рассматриваемом временном отсчете. Эта ошибка называется аномальной и ее дисперсия находится по формуле:

* Δ ( - 1) / 3

где - вероятность ошибочного приема каждого информационного символа (битовая ошибка), k - количество бит для квантования в АЦП, Δx- шаг квантования по уровню.

На основе данного соотношения можно определить максимально допустимую вероятность битовой ошибки. Или же после расчета вероятности битовой ошибки в соответствии с энергетикой канала (см. раздел 5) можно рассчитать соответствующую ей величину аномальной ошибки.