Для отделения сигнала от помехи можно использовать любое различие между ними. Однако различия между принимаемым сигналом и помехой часто трудно выявляются, особенно, если их спектры перекрываются. В этом случае для повышения помехоустойчивости целесообразно заранее (на передающей стороне) наделить сигнал каким-либо свойством, отличающим его от помехи, и использовать это отличие для разделения сигнала и помехи. При повторении сообщений (символов кодовой комбинации) сигнал наделяется свойством периодичности в ограниченном интервале времени. На приемной стороне выделение сообщений при этом может быть осуществлено двумя методами:
- методом накопления;
- методом мажоритарной обработки.
Сущность метода накопления состоит в том, что на приемной стороне все повторенные сигналы, соответствующие данному символу кода, и помехи суммируются в накопителе. Решение о значении принятого символа кода принимается по окончании цикла повторений данного символа. Повышение помехоустойчивости здесь достигается за счет того, что поскольку все образцы сигнала однополярны и одинаковы, то они складываются арифметически, а помехи, имеющие различные значения и полярность, складываются алгебраически. Процесс накопления значений помехи происходит медленнее, чем идет накопление значений сигнала, что увеличивает превышение уровня сигнала над помехой на входе решающего устройства.
Таким образом, в результате r -кратного повторения элемента кодовой комбинации и накопления на приемной стороне отношение сигнал/шум на входе решающего устройства увеличивается в r раз, что и увеличивает помехоустойчивость системы. Поскольку для накопления сигнала необходим в r раз больший интервал времени, чем при обработке одиночного символа, то повышение помехоустойчивости по методу накопления достигается за счет увеличения длительности сигнала.
|
|
Метод накопления обладает высокой эффективностью и находит практическое применение в каналах передачи КПИ. В частности, дублирование символов применяется в системах с обратной связью при передаче служебных команд и в системах одностороннего действия (без обратной связи) при значительных изменениях дальности связи, в которых используются также и методы удлинения символов.
Метод мажоритарной обработки также основан на повторении сообщений. Пусть кратность дублирования элементов кодовой комбинации равна r. На приемной стороне производится выделение всех r символов, обозначающих один и тот же элемент кода. За переданный элемент принимается такой, который имеет наибольшее число совпадений. Такой способ обработки называется обработкой по критерию большинства или мажоритарной обработкой. Для исключения неопределенности величина r выбирается, как правило, нечетной. Метод наиболее удобен при использовании двоичных кодов.
Таким образом, при мажоритарной обработке решение принимается в два этапа: вначале оно принимается для каждого случая повторения сообщения (символа кода), затем по мажоритарному принципу выносится окончательное решение о значении данного сообщения.
Произведем оценку помехоустойчивости данного метода. Вначале для определенности положим, что r = 3. На рисунке изображена диаграмма, иллюстрирующая процессы кодирования, передачи и декодирования элемента (разряда) сообщения, имеющего единичное показание. На диаграмме отражены все возможные случаи, которые могут иметь место при передаче данного элемента: правильная передача всех символов (i = 0 ), искажение одного (i = 1), двух (i = 2) и трех (i = 3) символов. В результате мажоритарной обработки в случаях, когда i = 0 и i = 1, элемент сообщения декодируется правильно, а в случаях, когда i =2 и i =3, появляется ошибка (вместо правильного единичного показания элемента фиксируется ложное нулевое показание). В общем случае ошибка имеет место при 
.
|
|
Таким образом, в рассматриваемом примере вероятность ошибочного декодирования элемента кодовой комбинации
рэ = рi=2 + рi=3,
где рi= 2 и рi=3 – вероятности искажения соответственно двух и трех символов в группе, составленной из r = 3 символов.
Если положить, что вероятность искажения каждого передаваемого символа равна рс, то
рэ = С32 рс2 (1– рс)3–2 + С33 рс3 (1– рс)3–3 = 3рс2 (1– рс) + рс3.
Обобщая соотношение на общий случай нечетных значений r, получаем
.
По помехоустойчивости метод мажоритарной обработки уступает методу синхронного накопления и может быть применен в системах, где реализация методов накопления не представляется возможной (из-за значительных изменений уровня сигнала, при коррелированных помехах, из-за трудности реализации синхронных методов),а удлинение символов нежелательно по соображениям унификации параметров совмещенной системы, когда совмещение осуществляется на базе траекторного или телеметрического каналов, задающих вполне определенные значения этих параметров.