Принята 1 вместо О

Принято вместо 1

Оптимальная величина порога равна половине высоты импульса

0,25 0,5 0,75

Величина порога в долях амплитуды импульса

Рис. 5.12. Влияние величины порога на вероятность ошибочных решений

сигнализирующий об этом превышении. Но нужно ли проводить такое сравнение непрерывно? Очевидно, нет, тем более что компаратор будет выдавать импульсы неодинаковой длительности. (В этом легко убедиться, проведя на рисунке, изображающем искаженный сигнал, горизонтальную черту - порог: все превышения этого порога имеют разную длительность.) Поэтому поступают так: через равные промежутки времени - тактовые интервалы - на компаратор поступает команда произвести сравнение! Кто дает такие указания, вы знаете -система синхронизации. Значит, опять нужны тактовые импульсы. Эти импульсы выделяют из цифрового потока тем способом, который мы уже описывали ранее.

Восстановление длительности импульсов осуществляется мультивибратором. Описанная процедура восстановления цифровых сигналов называется регенерацией (от позднелатинского regeneratio -возрождение, возобновление), а устройство, выполняющее эти функции, - регенератором. Как мы видели, регенератор включает в себя схемы: принятия решения, формирования импульсов, выделение тактовой частоты. Регенераторами снабжаются все цифровые системы передачи, работающие по электрическим и оптическим кабелям, радиорелейным и спутниковым стволам. На радиорелейных линиях связи регенераторы размещаются вместе с приемной аппаратурой на промежуточных и оконечных башнях (или мачтах), а на спутниковых пиниях - на самом спутнике и на приемных земных станциях. А вот на кабельных магистралях их даже закапывают в землю, т.е. на этих линиях регенераторов ставят так много, что их приходится врезать прямо в кабель, лежащий в земле.

Как часто следует включать в телефонный кабель регенераторы? Очевидно, это зависит от того, какую вероятность ошибки можно допустить при приеме цифровой информации. Вот как определяется

допустимая вероятность ошибки при передаче цифровым способом речи. Дело в том, что ошибки, допущенные при восстановлении цифрового сигнала, весьма своеобразно сказываются на телефонном разговоре: абонент слышит неприятные щелчки в телефоне. По существующим международным нормам удовлетворительным признается такое качество передачи речевого сигнала, когда абонентом прослушивается не более одного щелчка в минуту. Но, что удивительно, далеко не каждая ошибка при приеме символов цифрового потока приводит к щелчкам. Некоторые символы могут быть неправильно восстановлены регенератором практически безнаказанно ! Чтобы понять причину этого явления, давайте вспомним, как происходит процесс преобразования телефонного сигнала в цифровой. В аналого-цифровом преобразователе (АЦП) непрерывный телефонный сигнал превращается в последовательность отсчетов (в секунду их берется 8000), кодируемых в виде 8-разрядной комбинации двоичных цифр О и 1.

Пусть кодовая комбинация одного из отсчетов имеет вид 00111100. Если принять, что цена младшего разряда составляет 1 мА, то нетрудно подсчитать, какой высоте аналогового отсчета соответствует эта комбинация:

0-2+0-2%1-2Ч1-2+1-2+1-2+0-2Ч0-2° = 60 мА.

1/1 еще представьте себе, что все ближайшие отсчеты слева и справа от этого имеют примерно такую же высоту (это напоминает ситуацию, когда певец тянет одну ноту). Такое предположение позволяет нам отчетливее увидеть действие помех на речь.

Будем считать, что ошибка произошла в старшем разряде кодовой комбинации: вместо 00111100 восстановлена последовательность 10111100. Это значит, что вместо отсчета в 60 мА в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) будет восстановлен отсчет телефонного сигнала высотой

1-2%0-2%1-2=+1-2+1-2%1-2 + 0-2Ч0-2°=188 мА.

Если все остальные отсчеты слева и справа декодированы правильно и равны, как мы договорились, по 60 мА, то создается впечатление, что на переданный аналоговый сигнал как бы наложился узкий импульс тока величиной 128 мА. Вот этот-то импульс и вызовет прослушивание щелчка в телефоне абонента! А если ошибка произойдет в последнем разряде кодовой комбинации? Тогда после декодирования будет получен отсчет величиной 61 мА. Такое мизерное изменение амплитуды сигнала (менее 2%) совершенно неразличимо на слух.

Таким образом, ошибки в восстановлении различных символов в кодовых комбинациях речевого сигнала по-разному воспринимаются на слух. Экспериментально установлено, что заметные щелчки возни-

кают при неверном приеме только двух старших разрядов кодовой комбинации. Теперь мы сможем подсчитать допустимую вероятность ошибки.

Напомним, что по нормам допускается не более одного щелчка в минуту. Это означает, что в течении 1 мин разрешается принять с ошибкой либо один символ старшего разряда какой-либо одной кодовой комбинации, либо один символ, следующий по старшинству. За секунду в цифровом канале передается 8000 кодовых комбинаций. А за минуту? Естественно, 8000 60 = 480 ООО. В этих кодовых комбинациях опасными с точки зрения порождения щелчков являются 480 ООО 2 = 960 ООО старших разрядов. Если считать, что оба старших символа могут вызывать щелчки в равной степени, то следует обеспечить вероятность ошибки не более чем 1/960 ООО = 10 .

Число регенераторов на магистрали может достигать нескольких сотен. И в каждом из них компаратор может ошибиться и принять неверное решение. Если ориентироваться на самый худший случай, то можно подсчитать вероятность того, что ошибки появятся на выходах всех регенераторов одновременно. Эта вероятность равна сумме вероятностей ошибок в отдельных регенераторах. Допустимая вероятность ошибки для одного регенератора (если, например, их число равно 100, а вероятность ошибки для всех регенераторов не должна превышать 10 ) будет в 100 раз жестче: 10 . Допускается одна ошибка на 100 млн. символов!

Чтобы обеспечить такое вьюокое качество диагностики искаженных помехами и шумами импульсов, приходится включать регенераторы на городских телефонных кабелях, где и сигнал ослабляется сильнее, и помех побольше, через 2...3 км. На магистралях из коаксиальных кабелей, а они ослабляют сигнал в меньшей степени и защищены от помех лучше, регенераторы ставятся реже - через 5 км.

5.4. Помехоустойчивое кодирование

Передачу информации на расстояние люди осуществляли с глубокой древности. Естественно, что, зажигая цепочки сигнальных костров, посылая вдаль звуки барабана, сигнализируя дымом, нужно было одновременно проявлять заботу и о том, чтобы помехи не сорвали передачу: дождь не залил костры, ветер не отнес звуки в противоположную сторону, туман не скрыл дым

Со временем люди стали нуждаться в более совершенных формах обмена информацией. Появилась письменность. Она совершенствовалась в течение многих поколений, и на всем этом долгом пути прослеживалось противоборство двух тенденций. Первая из них отражала стремление к более краткой передаче информации (с помощью небольшого количества знаков) и привела в конечном