ТЕХНИКА
ПЕРЕДАЧИ
ДАННЫХ .

1
1

1

)

1
1

1

.

(

;

1

.. '::

_,.;

1

"

'

1
1

1

j
1

•

1,

1

1

1
J

1
1

1
1
J·

/

1

1
',\

\

\
)

·)

ТЕХНИКА
ПЕРЕДАЧИ
. ДАННЫХ

r

1

Сборник статей
под редакцией
В. О. Шварцмана

\
1

1

',,
(

1

)

i

)

1
'

)
ь

'!

9

"1

)

0650 72

ь~ '?~ ~льств;::вязь.-;}Jt12:>
МОСКВА 1976

-~----· ---·-~цц

__

:";·У~"'.Ь.•41:.~ (J.)J~~:;·;~~-;

,' ':
•
~

·~ *1 (' ~ • ~

.,, ·r

,\:..;:--;w t- .;.~>

---·----_,J

,:-----=-·~

" ,

t!.} ,-}:

~.;;:.-"?~\),

~
'

ПЕ Р Е В tР Е НО __ ;

1iФI

тзs
-.УДI(

621.39:6811.327.8

Техника передачи данных. Сборник статей
под ред. В. О. Шварцмана. М., «Связь», 1976.

1'38

с. с ил.

128

Рассматриваются

данных.
щим

Значительное

практический

;ройств

последние

внимание

интерес.

преобразования

достиЖения

уделено

Например,

сигналов и

техники

вопросам,

вопросам

адаптивных

передач•

представляю­

построения

уст­

корректоров 11еж­

символьных искажений. Излагаются методы оптимизации программ
передачи

данных

и

повышения

эксплуатационной

надежности

ап­

спаратуры .

Сборни~<
- аспирантов
·;т ики

и

рассчитан
студентов,

на

научных

работающих

в

работников,
области

инженеров,

теории

и

прак­

передачи данных.

30601-1105

6Ф1

т 045(01)-76 44 - 75

"Т ЕХНИКА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

«Сборник статей под редакцией В. О. Шварцмана

!Редакторы В. Л.

Черняк, Н. В. Сосновская, Н. А . Мотягина

:Художник В: Г. Первов

'1fехнические редакторы Е. Р.

Черепова, Л. А. Горшкова

;•tСорректор В. С. Евдокимова

·<t;дано в набор l/VI 1976 г .
1 -15702 Формат 84Х 108/" Бумага писч . №

'Тираж

5300

экз.

Изд. №

· <Издательство «Связь• . Москва

17031
101000,

Типограф ия издательства «С вязь•
·.:."Iосква

101000,

ул.

Кирова, д.

2 6,72
Зак

Подп. в печ. 3/VIIJ 1976 <'усл.-печ. л .
6,75 уч.-изд. JS.

№

146

Чистопрудный бульвар, д.

Госкомиздата СССР

40

~:© Издателъство: «Связ ь», 1976 r.

Цена

2

57 I<on.

',

..
ПРЕДИСЛОВИЕ ИЗДАТЕЛЬСТВА

На
о

XXV

комсомольцах,

кликнуться

съезде КПСС т. Л. И. Брежнев rовориm
ко торые

готовы

искренно

на любые хорошие начинания.

и

горячо

от­

Вот такому

начинанию молодых ученых ЦНИИС и комсомольцев.
издательства «Связь» обязана своим рождение м книга,.
ко торую Вы держите в руках.
Идея издания · рассматриваемой 'Работы роди­
лась в результате совместной работы комсомольских ор­
rа·низ аций ЦНИИС J\1янистерства связи СССР и изда:­
тельства «Связь» Госкомиздата · СССР.
В результате дискуссий и плодотворного обмена мне­
ниями было решено силами комсомольцев д'Вух · Ор·гани.­
за ций подготовить к публикации материалы научных
исследований проблем передачи дан~ных. Эти проблемы
ч1резвычайно важны для решения ·народнохозяйственных.
задач, ~поставленных XXV съездом КПСС. Материалы
сборника посвящены самым актуальным направлениям
теории и практики передачи данных.

Написание книги , издательские процессы, необходи­
мые для качественной подготовки ее к печати,
тирование,

техническое

редактирование,

-

вычитк.а

редак- .

-

вы - .

полнены
комсомольцами
издательства
«Св язь» -и·
ЦНИИС на общественных началах в свободное от рабо ­
ты время. Это первый опыт коллективного сотрудниче­

ства молодежных колЛективов ЦНИИС и издательства .

«Связь». Разумеется, было бы очень важно узнать мне ­
ние наших читате.Лей о содержании работы и, что сам9е- ­
важное, вообще о подобной практике издания книг.
Отзывы и . пожела•ния по работе следует направлять..
в издательство «Связь»: 101000, Москва-центр, . Чист9 - .
пруд'ный бульва1р, дом 2.

ПРЕДИСЛОВИЕ ОТВЕТСТВЕННОГО
РЕДАКТОРА

Новой, быстро развивающей областью электро­
с вязи является передача данных, т. е. передача информа­

ции, ·предназначенной для обработки техническими сред­
ства1ми, например

элект1рон~ными .вычислительными

ма­

шинами.

В процессе .созданrия 1в нашей ·стране систем Передачи
данных возник широкий круг

проблем

.ка1к

научного,

так и инженерн~ого ха'Рактера . Одной из
актуальных
проблем явилась раз1работка вьюоконадежной, простой
в эк.сплуатации и технологической для серийного произ­
водства аппаратуры пер.едачи данных, работающей
существующим

канала1м

связи

со

средними

и

по

высокими

скоростями. Другая важная задача, решаемая в настоя­
щее

время,

-

оптимизация

аппаратурных

и

програм­

·мных методов защиты от ошибок, используемых для до­
.стижения высокой достоверности передачи даН1ных.

Сложной про·блемоn, связан~н1ой с построением сетей
передачи данных,

является

создан,ие

центров

коммута­

ции потоков информации ~между объектами
различных
.систем управления. Решение этой пр·облемы
является

частью большой работы по созданию

Общегосударст­

венной автоматизирова.нной си.стемы 1сбора и обработки
:информации. Поя вление среди существующих
средств
.связи парка аппаратуры передачи \данных 1по11ребовало

;разработки и внедрения новых научно обоснованных ме­
тодов эксплуатац11и этой ап паратуры .
.атации

аrппарату~ры -передачи

·Статочного ·опыта

относятся

данных

к числу

Вопросы эк,сплу­
вследствие

наименее

недо­
изуч·ен­

ных. Указанные проблемы ча.стично описаны в статьях
предлагаемого ·сборника, авторами которого
являются
-молодые специалисты Центрального
научно-исследова­
·тельского инс11итута овязи ( ЦНИИС), в основном
вы-

'4

пусюни1ки Московс·кого элек'Гротехнического
института
СВЯЗ!И (МЭИС).
В настоящее время все шире применяется аппарату­
ра передачи данных по каналам 'Гональной частоты на

скорость 2400 бит/с. Пр1Имер современной

реализации

такой аппаратуры с использованием элементов дискрет­

ной техники описан в статье «Устройство
преобразова ­
ния сигналов на ·скор ость 2400 бит/с».
Кру1пным достижен1Ием техники передачи данных по­
следних

лет

явл1яется

практичеокое

подтвер~ден:ие

воз­

можности уверенной работы со скоростью 4800 бит/с по
существующим каналам ТЧ. Этому способствовала раз­
работка аппаратуры передачи данных на скорость 4800
бит/с, проведен1Ная ш ЦНИИС.
Одним из основных ,препятствий ·На пути •дальнейше­
го повышения скоростей передачи да:нных я;вляется рост
межсимвольных
вызван н ых

искажений

1неиде.альностью

в

принимаемом

частотных

ка.налов ТЧ. Вопросам .коррекции, оценки

сигнале,

характеристик

и

анализа

межоимвольных искажений посвящены помещенные

в

·сборнике статьи : «Коррекция межсимвольных искаже­
ний при передаче данных со скоростью 9600 бит/с», «Об
оценке межоимвольной интерференции при ~приеме одно­
полосного сигнала» и
граммы при

«0

построении «Глазковой» диа­

использовании

парциалыю - откликового

ко ­

дирования».

Для передачи данных •СО скоростью 48 кбит/с И·Споль­
зуются первичные широкополосные каналы с
полосой
частот 60--1108 •кГц. Частотные характерттс н1ки этих 1<а ­
налов имеют ряд особенностей, .которые 11-1еобходимо п1ри­
ни.мать во внимание при разработ.ке устройств преобра­
зования аигналов . В статье «У· стройство
преобразова­
ния сигналов на скорость 48 кбит/с» описаны новый ме­
тод передачи, учитывающий особенности характерr~ стик
пер ви чных широкополо с ных каналов, и аппаратура, в ко­

"Горой этот метод реализован.
Отличительной чертой сов.ременных. устройств преоб ­

разования сигналов я·в л яется , иапользование цифровых
методов формирования •спектра ;передаваемых оигналов.
Результаты расчета параметров цифровых эхо-синтезато­
ров , фо·рмирующих сигналы оо спектрами ~различной .кон ­
фигурации, приведены в статье «Формирование опектра
-u\1одулирова~нных С!игналов».

5

.

Особенности 1использования для цепей

с,инхрониза­

ц,ии методов дискретной фазовой автоподстройки часто ­

ты аписаны в статье «Расчет оптимальных

характери­

стик системы синхронизации».

Помимо вопроса.в, ·касающихся методов преобразов а ­
ния сигналов прrи передаче данных по ка~налам
ТЧ
и
первичным _ широкополосным каналам, в оборнике отра­
жены н е которые вопросы !Построения систем и сетей пе­

редачи данных. В статье «Оmшмизащия пrрогрruмм ~пере­
дачи данных»

предлагаются ,методы

оптимизации

про г ­

раммных алго.ри11мов защиты от ошибок, применяемых
в системах передачи данных. Статья «Метод повышен ия
ЭIКсплуатационной надежн~ости средств передачи данных»
посвящена

построению программы поиска и устранещ~я

неиоправностей в виде 'Стоха,стичеоких сетей. В

.стать е

«Анализ алгоритмов ЭВМ, управляющих к а1Нала1ми пе­
редачи

данных»

раrс-смотрена

методика

определени я

времени выполнения алгоритм-ов ЭВМ и даны практиче­
ские рекомендации по расчету оптимальной

за лрузк и

ЭВМ алгоритмами управления. Описанию
простого и
эффективного варианта контроля правильности функци ­
онирования у,строй,ства -сопряжения посвящена
статья
«Вопросы аппаратного контроля устройства -сопряжени я
в центре rкоммута1ции ·сообщений» .
Предлагаемый читателю ,сборник является
первЫlм
опытом содружества молодых 'Специалистов ЦНИИС и
издательства «Связь » . Хочется ,выра зить надежду,
что
это плодотворное начинание будет продолжено.

Доктор технических ,наук
В. Шварцман

УДН

681.372.8

Л. П. Лобзова, В. Б. Садовский,
Г. В. Штейнбо~

УСТРОЙСТВО ПРЕОБР А30ВАНИЯ
.1

СИГНАЛОВ УПС-2400
В сра,внительно короткий срок (;первые модемы появились в
50-х годах . ХХ столетия) проектирование устройств преобразования
с игналов (УПС) сделало огромный ска ча.к,
дост.игнув величины
уделыюй окорости порядка 3-4 бит/с на 1 Гц полосы за.нимаемых
частот. Так , в отечественной и зарубежной литературе в ·на·стоящее
время ·имеются описания УПС со скоростями .рабо'Гы до 12 1<бит/с,
работающих
в
лолосе частот
·стандартного телефонного канала
(300-3400 Гц). Освоение все более высоких уделыных скоростей

безуслов•но открывает новые перспективы в тех·нике передачи дан­
ных. Однако в
дачи·,

в

настоящее

ча·стности

время

соЗ<да ·ние

все еще существуют и другие за­

недорогих,

простых

в

производстве

и

э ксплуа'Гации •модемов со скоростью работы 2400 бит/с, устойчиво
работающих на большие расстояния (10--112 тыс . км) по арендован­
ным телефонным .каналам связи. Описанию такой разра.ботю1 и
посвящена

настоящая

статья.

МЕТОДЫ МОДУ1ЛЯЦИИ И ПРИЕМА

В соответствии ·С

рекомендациями

МККТТ

в

УПС-240 0 применяется двукратная относительная фазо­
вая модуляция (ДОФМ). Перечень других
хара 1ктери­
ст ик модема 1принед ен ниже.

Ввод и выв·од данных
С1юрость передач.и данных
Метод модуляц.ии
Частота модуляции
Меrод приема
Метод регистрации
С'Габильно с ть ча ·с тоты ге нератора
JVLо щно сть сигнала на выходе передатчика
(регулируемая)

С2, синхронный .
1200, 2400 ~бит/с
ОФМ,ДОФМ
1200 .Гц
автокорреляционный
укороченный контакт

1о-5
0--7-с - 17 дБ

Требуемая стабильность частоты генератора
противоположного

1)

пункта

J\'lощность сигнала на входе при.емника (д о пустимая)
.
Сдвиг частот в канал е связи (допустимый)
Неравномерность А ЧХ канала связи (допус тимая)
.
.
Чи·сло переприемных уча.стков по НЧ (макс имальное)
.
Отношение сигнал / шум на входе приемн1ша
при .вероятности оши.бки в дискретном ка­
н але

10- 5

10 - '•
-8--7--40 дБ
1О Г.ц
1О дБ в полосе
1200-2400 Гц
12 .
13

дБ

7

Среднее время наработки .на отказ

Мощность,

потребляемая

от

.

источника

В, 400 Гц
.
Габаритные размеры
Масса

220

1500 "
150 В·А
500Х700ХЗОО мм
·ОКОЛО

20

КГ

Имее11ся уже немало описаний УПС 1с ДОФМ, в

ко-

11орых определен круг задач, ~решаемых при разработке

модемов такого типа. Кроме аналогичных, а также ти­
повых проблем проектирования радиоэлектронной аппа­
ратуры (технологичность, 1стоимость, простота э~сплуа ­
тации ,

надежность

и

др.),

коллектив

сотрудников

ЦНИИС при разработке описываемого ~модема постави л
и

решил

новые

вопросы,

снязанные 1с увеличением

до ­

пустимой протяженности · ,каналов . связи.

Размеры территории нашей страны делают н е обхо ­
димостыо сущергвование каналов 1 связи ·протяженностью

10-'----·12
НЧ до

тыс. I\IM. · С числом переприем, ных
участков
по
Увеличение допустимою числа переприемных

12.

у ча,стков ~влечет за собой, во-:первых, ро· ст амплитудно­
и фа з о - частотных искаж,ений и, во-вторых,
увеличение
возможного сдвига несущей ча, стоты сигнала. В
с этим, кроме ух 1 удшения помехоустройчивости,
кают

определенные

трудности

при ~реализации

связи
возни­

систем ы

выделения несущей частоты в модеме. Большим шатом
вперед при решении этих задач было примен е ние мето­
д а авт()lкорреляционного приема, который не реагирует
на сдвиг несущей ча1стоты сигнала. В автокорреляцион ­
ном приемнике влияние иакажений А ЧХ и ГВЗ канал а
св1язи

практически

1 проявляется

лишь

как

межсим 1 воль ­

ная интерференция сигнала данных . Обладая несколыко
худшей помехоустойчивостью по сравнению ,с .когерент­

ным , такой приемник должен вести себя
лучше
при
воздействии импульсных помех и перерывов, так как по ­

сле оконЧания их

действия ему не требуется

для захвата несущей частоты сигнала данных.

времени
С уче -

том полосы зю-гимаемых в канале связи частот теоретИ­

чеокое соотношение сигнал/помеха (для белого шума:)
при вероя11но, сти ошибки 10-5 составляет 9,5 и 10,5 дБ
для

ког ерентного

и

а'втокорреляционного

приемников

с

ДОФМ
соот1Ветственно.
Реальное
соотношение
сигыал/шум в телефонном канале ~имеет величину
по ­
рядка 20-25 дБ . Очевидно, что возникающие при экс­
плуатации ошибки
(I0-3-10-4) являются следствием
именно импульсных помех и перерывоiВ.

8

·

Функциональная схема реализованного модема при ­
ведена на 1рис.

1.

Р ис. 1:
К - кодировщик;
ДМ - дискретный .модулятор;
ДЛЗ - днс:крет·ная линия задержки; Д - декодировщик и
демодулятор;
С - устройпво тактовой \:ИНхрониза.ци.и;
ИО - устройство выделения импульса ·отсчета; УК -уст­
ройство контроля; УП - устройегво пита,ния; СУ - с о·rласующие устройства

ВЫБОР МЕТОДА КОРРЕКЦИИ

Коррекция межсимвольных искажений сигнала
в УПС - 2400 не требует высокой точности. Поэтому нет
смысла в рассмотрении гармонической коррекции, и воп­
рос заклю чае11ся лишь в том, требуются ИЛ'И нет ампли­
тудно - частотные кор,ректирующие

звенья

и

с точностью

до ~какого числа переприемных уча,стков ~необходимо про­
вод,ить коррекцию фазо - ча•стотных искажений
,канала
связи.

Для передачи информации в УПС-2400 применен сиг­
нал, имеющий на входе демодулятора •спектральную ха­
рактер.истику вида cos 2x, которая, ка1к .известно,
удов­

летворяет условию сел ективности

[l].

Межсимвольные

искажения в таком сигнале отсутствуют. В 1ка1нале с~вя­
зи с 12 перепр.иемными участками и с учетом
ма1кС'и­

мальной неравномерности АЧХ ·соединительных

линий

амплитудно -частотные искажения в полосе частот 12002400 Гц могут достигать l О дБ. Считая для простоты

9

/

Гц

f,

6'00

j a(f} - АЧ Х канала
1 с6язи (rJoпycmuмыtJJ

f,

Гц

d_J crrмiп,;:,~:20{Ji-

I ) lj - ,преоtfра.и6онноя

спектральная
%0/JО!(mе;шотико

. '-"''
1

, i .,

uz1
----t

----=1200

2t;00

--~J-·Colz

----

f, Гц

f,

Рис.

Гц

2

амплитуд'но-ча·стотные искажения линейными (рис. 2) и
построив преобразованную спектральную характеристи­

ку сигнала С (f), можно рассчИ:тать

!(1]

величину меж­

символьной помехи сrпм, которая возникает при этом, и
снижение помехоустойчивости приема ,Лм при Раш= 10-:.

Проведенный расчет показывает, что снижение поме­
хоустойчивости незначительно, а значит, введение
ам­

плитудно-частотных ~корректирующих звеньев необосно ­
ванно, та1к как не дает никакого существенного выигры-

10

ша. Аналогичный расчет снижения помехоустойчивости
из-за влияния максимальных фаза-частотных искажений

12

переприемных учас'!'ков показывает, что пр1Ием

сИ:г­

налов без ~коррекции осущес1ви1'ь нельзя (ха·рактеристи1<и ГВЗ каналов С!ВЯЗИ приведены в [2]).

По формулам, пр; иведеннь1,м в (l], рассчитаны значе­
ния снгнал/п'омеха, ~ которые не буд:ут превышены с ве­
роятностью

0,9 для коррекции с разной степенью точно­
сти. Результаты · расчета сведены в табл. 1.
Таблица

Коррекция ГВЗ с то.чностью до

1

Значения сигнал/помеха, дБ /

одного

нуля
участков

17,0

1

двух

участка

участков

трех

участков

1

16,5

1

1

1

15,О

15,8
1

1

Анализ расчета показывает, что коррекция с точно­
с тью

до

одного - двух

переприемных

участков

вполне

приемлема для передачи сигнала · с ДОФJv1 на · скорости
2400 бит/м. Структурная схема .реализованного ·кор:рек­
тора приведена на рис. 3. Корректор состоит из трех

R&J~fLJe~
Тр1

,

•
Р1ис.

')

·

Тр2

3

фазовых звеньев, два из которых ~рассчитаны по харак­
теристике (.средней) четырех и одного-двух
переприем­
ных участков, трех переключателей и двух согласующих
трансформаторов. Различным набором переключателей
Bl, В2, ВЗ можно соз;Цать характеристику, компенсиру­
ющую искажения 2, 4, 6, 8 и ilO переприемных учас11ков.
Необходимость в согласующих трансформаторах вызва­
на тем, что в целях мини~мизации

размеров

фазовых

звеньев, выполненных на LС-элементах, их характеристи­
ческое сопротивление принято равным 3 кОм.

11

ПЕРЕДАТЧИК

Передатчик модема построен по часто применя ­
ющемуся принципу модуляции сигнала на высокой про­

межуточной частоте fп=9 кГц с последующим переносом
спектра ,сигнала в полосу частот телефонного

fн= 1,8 ·кГц. Этот способ позволяет

при

канала

несвязанlНых

тактовой и ·НесуЩей частотах (обусловлено требова1 ния­
ми стыка С2) легко формиро1Вать необходимую форму
спектра · Сигнала, свобод1ного от влияния отраженной его
ча 1 сти. В качестве модуляrщонного · кода пrринят код, ре­

комендованный МККТТ (табл.

2).
Таблица2

Вид информации а 1 а 2

01

00

Скачок фазы Л ер

оо

10

11

1

1

90° / 270°

1

Код1;1ровщи·к :и модулятор пр·омежуточной
построы-1ы целиком на элементах двоич1ной

180°

ча· СТ<оты
техники в

интегральном исполнении. Описания принщипа действия
таких усгройств неоднок•ратно 1привод·ил1ись в литерату ­

ре. Работу кодировщика ~можно записать в виде

Лер

= 270°,

Лер=

180°,

если а 1
если

= 1 и
а 2 = 1.

а2

=

О или а 1

=

О и а2

= 1;}
(1)

Легко убедиться, что в случаях
няютrся оба условия

Лер=

270° + 180°

=

ai =0

и а2=

1

выпол­

( 1), поэтому
450° = 90°,

а в случаях at =О и а3 =О не выполняется ни одно из ус­
ловий ( 1), что соо11ветствует модуляционному коду.
Модуляция ~промежуточной прямо;утольной
несущей
ча.стоты производится

акачками,

поэтому

спектр

моду­

Л1ированного сиf1нала имеет в.ид sinx/x. На рис. 4 приве­
дены ха'Ра1ктеристика полосового филь11ра и
сформиро­
ванный спектр сигнала данных, имеющий форму, близ­
кую к виду

cos

х (как уже указывалось, на входе демо­

дулятора приемни•ка спектр имеет вид cos 2x, это обус­
ловливается наличием в приемнике полосового фильтра
с ха1ра~ктеристикой вида

12

cosx).

/,..---~J-спектрсцгнала"
d канале

Рис.

сdяш

4

Имеет .смысл, 1по нашему мнению, остановиться

на:

раосмотрении преобразователя частоты, :примененного в.
модеме как в передатчике, та1к и в приемнике.
Работа
такого преобразова·теля (рис. 5) не та•к хорошо 1 извест-

Tpt

~~

на, как друг.их, несмотря на ряд его преИ1муществ. В от­
личие от широко применяемых кольцевых
балансных
цреобразователей, э.квивалеJНтом ·которых является рас­

"

сматриваемый
(см. временную диаграмму работы 1рис. 6, на которой для простоты показано преобразова­
ние низ·кой ча1стоты в высокую, что необходимо .на при­
еме), он обладает несамнен1;1ым преимуществом,
имея
только один трансформатор. Ключи Т 1 и Т2 легко могут
быть :реализованы в интегральном исполнени;и,
напри­
мер, на микросхемах типа , 1ЛП551.
Симметрирование
выполняетоя резистором R 1, а резистор R2 делает
вы-

13

v
,txJf-1-._....._._..__,....._....._,......_......__~_......__._.__._.__._.~._____t

Рис.

6

:ходное сопротивление 1п·реобразователя равным
задан­
iН'ОМу .
.- После ПJреобразования несущей ча1стоты сигнала на
-n ередаче он занимает полосу частот

в1Нутри

полосы

·сrаrндартного телефонного !Канала. Подавление побочных
:-продуктов преобразования
осуществляется
филь11ром
·'Нижних частот. На выходе r;ередатчи.ка находится
ре­

тулируемый усилитель, позволяющий установить необхо­
..дим.ый уровень силнала данных ,
ПРИЕМНИК

В модеме применен ,метод автокорреляционного
m: риема, од:на1ю этот широко Извес11ный метод не

име­

<ет широкого rраспростра:нения. в теХ~нике пе~редачи дан­
-н ~rх в нас1'оящее время нее больше при1меняются
элементы двоичной техники, В фа1зовой модуляции облег­
·че но применение таких элементов

потому,

что

амплиту­

да силнала ·на ~приеме 1 не несет информационного пара­

метра. Впрочем, появление высокоточных преобразовате­
.лей сигнал - код позволяет внедрять дискретную тех1!_И1ку И В 1 СИ:стемах, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ а·МiПЛИТудную МОдуля­
ЩИЮ .

.,

Простой

высоко'ючный фазовый демодул1ятор-деко­

;дир·овщик легко пос11роить при большО1м

соотношении

mесущей и тактовой частот. Так, в рассматриваемом мо­

-д-еме лри ча·стоте модуляции fм=
Н

1,2

кГц частота

не.су-

щей на входе демодулятора выбрана рав•ной fп=9,О .кГц-._
Если задаться погреШ1ностью фазового сдвига ,Л=5° (пр~
фазовом запасе 45° при ДОФМ), леrжо подсчитать тре-:­
буемую тоЧJнос-ть линии задержки:

T"= l!fм=833, (3) мкс; Тп= 1/fn= 111, (1) мкс~
Л = 5° = 5Тп/360 ~ 1,5 мкс.

't3

ТакИJм образом, необходим элемент

833

м•кс с точностью у.становки не хуже

задержки

±5

мкс и

на>

ста­

бильностью выше чем 1О- 3 . Очевидно, выполнить этw
требования, используя традиционные элементы задерж­
ки. невозможно.

-В описьiваемом модеме реализована диск•рет.ная
ния задерЖJки

[3],

ли~

прИJменение которой дало воз•можность

сравнительно легко · справиться •с поставленными требо­
ваниями. Дискретная линия задержки представляет со­
бой делитель на 128, ·на вход которого поступает 11асто·
та fвч~ ·1128fп = 1!152 кГц. На выходе делителя- значенИ"е>

частоты сигнала равно fп=9,О кГц. Установка фазы сиr . .
пала на выходе та1кого делителя, очевидно, может быть.

произведена с точностью до 1Л = 360°/128=3°.

Установка

осуществляется в середине каждой посылки после окон~
чания демодуляции декодирова 1ния, производящ-ейсю

методом однократной пробы (укороченного
.контакта)у~.
Онижение помехоус'Гойчивости, рассчитанное по форму­

лам .

:[4], при уменьшении фазового запаса до 45°-3°=-=420 за счет погрешности записи фазы в дискретну10>
линию заде~ржки ·составляет 1 дБ. В отличие от идеаль­
ного автокорреляционного приемника , та•кой

приемник:.

уже нельзя назвать нечувствительным_ к сдвигу несу"щей:,

частоты сиnнала, поэтО1му необходимо оценить
потер10>'
1Помехоустойчивос1'и, ·связанную со сдвигом частот в ка ­
н але ювязи. Если считать реально существующим сдвиг­
ч астот на 10 Гц, то после переноса 1на шромежуточнуЮ>
несущую величина ~периодов мест-ной и принимаемой ча ­

.,.

стот будет равна

Tn1 = lll,ll

мкс и

Tnz = ll0,99

мкс . За

посылку ·сигнала данных (-соотношение fп/fм=7,5) вели­
чи1на расхождения ·состав·ит

,,

ЛТ

=

(Тпl -Тп2) fпffм

= 0,9 МКС,

что ·будет составлять

Л~

= 0,9-360/Тп ~ 3°.
15.

,/

1

1

Снижение помехоу, стойчивости при т,аком

уменьше: ··

нии фазового запаса составляет 1 дБ. Следует о'!'метить,
что и больший сдвиг частот в ка 1 нале связи не составит
затруднения для работы модема, прием информации в
нем будет осуществJ11яться при этом лишь с
понижен­
ной помехоустойчивостью.
Вместе с подавлением побочных продуктов шреобра­
зова.ния на приеме полосовой фильтр приемника о:суще­

с11вляет оптималыную фильтрацию сигнала на фоне «бе­

лого ШУJма» . Существование оптимальной
фильтрации
на приеме обу1славливает возможность применения ме­
тода одно1<ра тн ой пробы при декодировании
сигнала,
что,

в

свою

очередь,

щик-демодулятор

позволяет

целиком

на

реализовать

декодиров­

э.т~ементах двоичной тех­

ники.

Од.ной из основных задач в проектировании модемов
является обеспечение тактовой синхронизации на прие­

ме. В УПС-2400 неве~рное определение середины посыл­
ки, кроме ошибки при демодуляции, повлечет за собой
и неверн ую запись фазы в дискретную линию задержки.
Реализованное в ; модеме устройство выделения
та1Ктов

приема 1 состоит из системы ФАПЧ с 'Постоянным шагом
подстройки

и

схемы выделения

тактовой

частоты

из

принимаемого сигнала . Дискретные системы ФАПЧ без
воздействия на мест:ный гвнератор
широко
известны.
Примененные в системе та·ктовой синхронизации дели­

тель .на 60 и реверсивный счетчш< на 16 позволили обес­
печить характеристики, ~приведенные в табл. 3.
Таблица
Хаотический,

Характер инфор мации

1равновероятный

Полоса захвата, Гц
Время фазирования, с (макси мальное)
Среднеквадратичное отклонение, мкс (регистрировалось при работе по реальным
каналам связи)

!

3

Отношение единиц и нулей

1 i 30

0,1
3

1

0,3
30

Применен ный 1 метод выделения та.ктовой частоты в
а1втокорреляционном пр:ием:нике [5] и 'система ФАПЧ по­
зволили ,выполнить ;и этот узел

модема целиком

на дво­

ичных элементах. К ,сожалению, объем статьи не позво­
ляет подробно остановиться на методе выделения такто -

16

'·
ой частоты приема, хотя при его ~разработке и испыта­
шиях пришлось решить ряд оригинальных задач.

Кроме указанных узлов, приемник модема содержит
еще детектор качества сиnнала ( 1 на ,рис. 1 1оовмещен
с
дем одулятором-декодировщиком), ,вырабатывающий сиг­

нал «Стирание» в том случае, есл~и разность фаз

двух

<ер авниваемых посылок близка к величине фазового

за­

~па~с а .

ПРОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

YiIIC-2400

Сопряжение 'Модема ,с оборудова1 нием обработки
данн ых (ООД) производится тто
станда· ртизованному
<етыку С2. Для этого в 1 состав УПС-2400 включены со ­
июсую щие устройства, обе· спечивающие
необходимый
wмен сигналами с ООД и параметры цепей 1 стыка. Со1rласующие устройства выполненьr' 1на операционных уои­
лwrел ях типа 1УТ402.
Генераторное оборудование модема состоит из
вы11:окостабилыного (10- 5 ) генератора прямоугольных им ­
mtул ьс ов с частотой . следования
чаетоты,

построенных

на

11ол нении типа 1 1ТК551.

1152

11риггерах

,кГц
в

и

Генераторное

vбеспечивает передатчик модема

делителей

интелральном

ис-

оборудовшние

·тактовой

частотой

fт =2,4 кГц, если синхронизация передатчика внутрен ­
JНЯЯ , уче11веренной

промежуточной

~несущей

частотой

4f;п =36 кГц для работы дискретного модулятора и ча­
сrотой преобразования fпр= 7,2 ,кГц. На приемн:Ик моде­
ма, в свою очер·едь, поступают:

сигналы

с

часютой

/вч = 1152 кГц и для работы дискретной линии задержки,
1Е111.шульсная

последовательность

системы

ФАПЧ

-

6Gfм =72 кГц и частота преобразования fпр=7,2 кГц.
Для обеспечения питающими
напряжениями
всех
фу,н·к циональных узлов модема в состав УПС-2400 вхо ­
дит устройство питания. К его входу ~подводится трех­
фазн ый фидер 200 В 400 1Гц. На выходе устройства пи ­
тани я имеются высокостабиль·ные пос11оянные напряже ­

.ния

интегральных микпосхем
серии
В и -12,6 В для работы инте ­
rрал ьных микросхем серий 140 и 118, а также -27 В

155,

ч

+5 В для работы
+ 12,6 В й + 12,6

(пониженной стабильности) для питания цепей контро ­
ля , коммутации и сигнализации.

Устройство контроля обеспечивает функциональный
м тестовый ·~он11роль ~работы ~модема . .. фудкдионq.льный
}
.

· ._,_:-: __ :,с~

с-"""_"_,,._ _

065П 72
~~-" .---"~--"'-

17

. кантроль

1

модема производится по следующим парам ет-

рам:

а) уро·вню сигнала на выходе ~передатчика ;
б) наличию ·сигнала самой низкой из ча·стот в гене ­
раторном оборудова•нии;

в) наличию .каждого номинала постоян1Ных напряже-

·

ний питания .

явлению сигнала «Авария УПС» (А.УПС).

Функциональный ~контроль
приемника в ·Силу
его
Пропадание любого из этих сигналов приводит ·к п о ­
слож•ности не предусматривается . В прием.ни•ке •на вы хо ­
де усилителя-ограничителя производится кон11роль уров ­

ня принИJмаемого сигнала и, · если он ниже допустим ого,

вырабатывается ·сигнал «Авария канала связи» (А.КС).
Устройство тестового контроля (его цепи н а
ри с. 1
не по.казаны) состоит из простого датчика, вырабатыв а ­
ющего информацию в· ида 2:1, компаратора
ошибок
и
устройства оценки. Предусмотрены тестовый контрол ь
собрвенно УПС .и контроль дискретного канала . В пер ­
вом случае уеnройство оценки
вырабатывает
сигн ал

«Авария» по появл ению хотя бы одной ошиб.ки в шрин и ­
маемой информа.ции, а во втором · при достоверности
информаци и поряд1ка 10- 2 I0- 4 • При работе УПС на

себя (тестовый контрол ь УПС)

устройство

уровня •приема :выпол1няет новую функцию
ролирует у з лы прием•ника

со ·С т ороны

· контр оля
оно к о нт ·

-

канала

связ и

до

ус илителя-ограничителя включительно .

в ·модеме имеется возможность работы на скорости
бит/с в реж име ОФМ. Чаrстота модуляции при этО\М
не отличает.ся от режима ДОФМ 2400 бит/с . Это поз. в а­

1200

ляет оставлять неизменным большинство узлов м оде ма
при перекл ючении скорости работы .
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Линейные испытания
высокие

тех1ниче.с к ие

модема .

Работа

и

УПС - 2400

подтвердили

эксплуатационные

по р е альным

канала м

параме тры

связи

пров оди­

лась без и змерения их хара.ктеристик. Кор'Рекция
производилась пу тем

п ереключения · корректора

на

Г ВЗ
з а­

дан.вое число переприемных участков . В , з ависи мости
от канала достоверн а_сть информации менялась в
пр е­

делах (О,5-;-.1,2 )
18

I0- 4•

Дополнительно :вводились амплитудно-ча,стотные ис­
кажения и 1сдв'ИГ ча,стот, при этом ис"fюльзовался эхвива­
ле.:нт телефон1 ного iканала. Сравнительные хараю·ерис"Ги­
ки помехоустойчивос~и приведены на 'РИС. 7.

J·!tГ

10·4 ·--- S·/0-,f

--

!fl-st--~­

Po"ш

Рис.

7

кривая
теоретической
помехоустойчивости
автокор реляционно го приема ДОМ<!>, 2400 бит/с;
2 - кривая помехоустойчивости У ПС-2400 с уче­
том собственных погрешност ей ,. а так>ке сдвига
частот в канале связи на 10 Гц , амп л итуд ных
искажений 9 дБ в полосе 1200-2400 Гц и одного
нескорректированноrо переприемного у частка: 3 -

1-

..i..

экспериментальная

проверка

характеристик и

2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При разра'ботке УПС-2400 решались следующие
за1дачи: обеспечение высоких
технических
характери­
стик; простота реализащии; удобство обслуживания; ма­
лые га•ба1риты.

Для ,решения етих задач работа велась в двух на­
правлениях. Во-первых, веЛ'ся поиск новых технических·
19

решений, позволяющих реализовать большинство узлоз
модема на элемен·тах диокре11ной

техники,

а

также

уменьши· ть габариты 1и улучшить показатели тради цион­
ных а1налоговых устройств. Во - вторых, •был осуществлеьк
,переход к реализации схем на основе интегральных м ик­
роэлементов .

К новым техничеоким решениям
УПС-2400 можно отнести:

-

создание

при

разработке

автокор1реляцион.ного приемника

с дис-

к.ре11ной лин~ией задерж1ки;
·созда~ние дискретной схемы выделе1Ния

тактовой

частоты

приемни­

приема

в

а.втокорреляционно1м

ке;

применение дифференциальных усилителей

для1

усил.ителя-огр а.ничителя пр1иемника;

применение операциош1ых уеилителей для

обес­
печения параметров цепей стыка С2;
резкое уменьшение объема фильтрового оборудо­
вания

модема

традиционного

нием
и

и

!кор1 ректора

выполнения

их

с

за

счет

волновым

отказ а

Ом и переход к вол1-юваму сопротивлени ю

600

от

соп·роти вле­

1,$

кОм.

3,0

Ш·ирокое применение элементов диокретной техникii.
позволило спроектировать УПС - 2400 с минимальным ко­
личеством узлов, требующих регулировки и ,подстроЙJ.Юi
в процессе изготовления и эксплуатации. Кроме
того.
высокие

показатели

надежности

интеrральных

ми•кро­

сх·ем позволили добиться значительного прог·ресса в по­
казателях !Надежности УПС. Все это улучшило техноло­
гичность аппа1ратуры и облегчило ее эксплуатацию.
Однако в настоящее время стоимость отдельных уз­
лов

в

м 1и1кроминиатюрном

исполнении

пока

еще

превы­

шает стои· мость а1Налогичных устройств, · Созданны х

•на

обычных электрорадиоэлементах. Та•к, было
призн а1вrо
нецелесообраз 1 ным 1на со.времен.ном этапе .создание
па
базе мик· росхем фильтрового и коР'ректирующего обору­
дования.

Модем выполнен в блочно-ячеечной конррукции, что
реЕ\1онт выше~ши х
из

позволяет быстро осуществлять
строя

узлов

путем

замены

аналогичным.и

из

сос т ава

ЗИП. При в еденная в э к сплуатационной
до1кументациr1
iпрограмма . поиока и устра. нения неисправностей
дает
возможность на основании устройств встроенного конт­

роля 'В кратчайшие сроки определить место

возникше[

20

i

/

неисправности обслуживающему пер. соналу н!Изкой ква ­
лификацши .
Раз 1 работан:ный модем являе'!'ся 1плодО1м совместны х::
усилий ·большого числа · специалистов ЦНИИС .
Основ ­
ной вклад в теоретическую проработку вопросов проек­
тирова;ния и конструи1 рования модема был в1Несен
на ­
чальникам лаборатории ЦНИИС, кандидаrом техн1Иче­
ских нау1к т . Там,мом Ю. А. Краме авторов статьи , в.
разработке актив.но уча· ствовали тт. Израильсо1Н Л . Г .,
А1носова Л. И., Владимирова Т. А., К1 рячек В. Г. и дру ·­
гие, а та·кже тт. Камиссаров М. П. и Козлов С . Д. , ко-­
торые,

кроме того, проводили

СПИСО:К

нее

испытаН!ия

модема .

ЛИТЕ.РАТУРЫ

111. Тамм Ю. А . , Садовский В. Б. Спектральные методы оцен кw.
качества передачи цифровых сигналов. М . , «Связь», 1974. 72 с.
2. l(аналы передачи данных. Под редакцией В. О . Ш.варцм а н а.
М" «Связь»,
3 . Тамм

·1970. 304 с .
Ю.

А.,

Минкин

фазоманипулировашюго
№ Q88038 , 11970.

4.

Гуров В. С.,

Э.

Б.

сигнала .

Емельянов

Г. А . ,

Автокор·реляционный
Ав'Гор с.к.ое

Етрухин

Н.

кретной информации и телеграфия. !М., «Связь»,

пр.ие м н и к :

свидете л ь ств о •

Н. Передач а ди с- ·

11969. 560 с.

5. Тамм Ю. А. Устройство для выделения такто•вого колеба н и я;
в п риемнике фазоманипулир·ован.ного сигнала. Авторс1юе св·ид ет ель­
ство № 282404, 1970.
УДК

621.391.8

С. В. Сту:калов, Л. Г. Израильсон

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА РАБОТЫ
АДАПТИВНОГО :КОРРЕКТОР А
ДЛЯ УПС-4800

,,

Передача дискретной информации по ~канала м:
то1Нальной частоты (КТЧ) 1 с высокими уделыными 1 скоро ·
стями,

достигаемыми

п1ри

использовании

многопозици ­

онrных методов модуляции, невозможна ·без тщательной
коррекции

межсимвольных

помех, 1 напрИtмер, при

совме­

стном иопользоваrнии двух1позяционной
амплитудной и:
относи тельной фазовой ~модуляции с чаС'гично подавл ен•

ной одной боковой полосой (АОФМ, ОБП) . Одним
эффективных меrодов устранения .влияния таюих

и з,

помех

является коррекция форrмы импулысного сигнала на вы-

2t;

ходе демодулятора приемника

модема с помощью

гар­

монического 1кор1ректора, основой которого является ли­

ния задерЖК'И с регулируемыми коэффициентами

пере­

дачи в отводах [1, 2, 3, 5].
Наиболее цросто и ,вместе ,с тем доста'Гочно эффек­
тив1но ~можно автоматизировать процеос :наотройки тако­

го корректора, используя лращиен11ный метод. При

ис­

пользовании этого метода изменение коэффициента пе­
редачи

,в

отводах ,производится

дисКiретными

шагами,

причем ,направление 'регулировки определяет,ся ,в резуль­

тате а1нализа принимаемых сигналов 1в отсчетные момен­
ты времени.

В ада1птивном корректоре ,сведения

об

импульсной

реакции в от•сче11ные моменты времени, необходимые для
у1правлен~ия sаст, рой~кой корректора, выделяются
непо­
оредственно из сиг, налов в процеосе передачи информа­

ции . К таму же та 1 кой ·ко рректор опособен 1сле\l!:Овать за
из,мЕшЕшиями характеристик тракта передачи, т. е. обла­
дает

существенными

преимущества~ми

по

оравнению

предва,рительно настраиваемым1и корректорами

вольных искажений. Описание работы одного из
а,нтов

адаптивного ,корректора , приведено в

с

межсим­

[5].

1ва ри­
Анализ

работы 1 корректора в этой статье произведен в предпо­
ложении, Ч'Ю Рош<О,01. По-видимому, случай
работы
КQрректора при больших значениях Рош также
важен
для

практики,

так

ка 1 к 1соответ,ствует

условиям

начала

процесса настройки.

РасомотрИм работу адаптивного корректора
Лаки
при наличии довольно больших исходных иокажений
(когда Рош~О,1) применительно к приему четырехпози­

[5]

ционных

сигналов,

т.

е.

при

использова1нии

метода

АОФМ ОБП. А1 нализ производит,ся для алгоритма Ла­
:ки, когда аигнал ошибки определяется при приеме каж­
дой посылюи, и, •кроме того, для модифицированного ал­
горитма,

отличающегося

от

предыдущего

тем,

что

в

этом ~ случае оценка сигнала ошибки производится толь­

ко при :приеме сигналов с маюсимальной амплмтудой.
Пред;положим, что:

1. hi - приведенное значение .импульсной реакции
посыЛ'ки 1 с!{гнала в от.сче11но·й точ 1 ке, отстоящей на i так­
товых

интервалов

от

основного

отсчетного

значения

При этом h(t) функция, определяющая
вид
олибающей посьшки си11нала, причем 003 h(t) соответ-

{003).

22

---- --- - - · - - - -- - - ' - - -

ствует моменту времени
изображено на р1ис. 1.

2.

ап

а

t=O,

h (О) =ho= 1,

отсчетное значение посылки ' сигнала,

-

которой ~сов падает 1с момен'f!ом
времен~и
i= пТ,
где п целое rч~исло. При
m-'ПОЗИЦIИОiН'НОМ
ап

может

h0 -=1
п_,

т

/l_J

у,каз,анных оt10- -J

значеН1иях выражеН1ие для

сигнала
ошиб1ш е 0
при
пр~ие;ме ао
будет иметь

-z

_,

ео = [n=~ 00 anho-n -

a 0h 0 ]

'

о

h-z

hz hJ
2

J

t
т

h1

Рис.

вид

где аш

003

'С'ИГнале

принимать

ВОЗМ'ОЖIН ЫХ зн аче~НIИЙ.

При

как это'

+ аш,

(1 )

значение помехи, не связанное ·С 1межсимволь­

ными искажениями, в момент времени

i=O.

Выражение

( 1) можно предстаВ!ить как

где

значение импульсной ·реакции, знак

h; -

которой

необходимо определить.

При случайном характере следова1ния си1мволов ин­
формации выражение в квадратных с1юбках (2) будет
прин имать случайные значения. Примем, что ра,спреде­
ле~шие помехи, описываемой в (2) членом в квадратных
скобках, подчиняе'f!ся нормальному закону с математи­
чес,ким ожидание1м, равным нулю, и диспероией а 2 • Для
та1кого ра· спределения

помехи при

оценке е 0 вероятност ь

правильного определения знака

Рп = 1/2

+ 1/2Ф ( h_JaV2),

где Ф (х)

=

Je-t' dt.
х

,,

(2/Vn)

о

При т

=4

и использовании алгоритма Лаки

нал еа>О формируется всякий раз, когда

[5]

сиг­

2/3> 1ao+eol >
23

>

1/3 ил И = > 1а 0 +е 0 1>1. Сигнал е 0 <0 формируется
$ся кий раз, когда l>lao+eoJ>2/3 или 1/3>Ja0 +eoJ>0.
~армирование сигнала h;>O происходит при sign е 0 Х
Х si gn
Х si gп

ai>O,
ai<O.

а сигнал Ы<О формируется при

sign е Х

При оце:нке зна, ка е 0 , ,необходимого для определе1-r~ия
:з нака fL;, могут иметь место воеемь ,различных сочета­
ний а 0 и ai для hi>O, приведенных на рис . 2. Из рис. 2
-следу ет, что для 'Гаrкого а· лгоритма работы
корректора
iМОЖно записать

Рп-Ри= (1/8)[ РА 1 +Рл 3 +Рд 5 +Рл 7 +Р 31 +Р33 +Р35

+

+~+~+~+~+~+~+~+~+

+ РDв -(Рл2 + РА4 + РАб + РАв + Рв2 + Рв4+ рвб+
+Рва+ Рс1 +Рез+ Pcs + Рс7 + PD1 + РDз + Pvs +
+Pm)](l-·2PE5 )+(1!8)[P~ 1 +P~ 3 +P~ 5 +P~ 7

2

J

1

J

Ot----"---tc--0~.,.._,-

~-+-~-с+-~

/

-у

-5

,___.. .'-+--+-0_-+--+--i1_0"--<--+--+--=-0 - -ТD
1

· Рис.

.24

2

+

+~+~+~+~+~+~+~+~+

+ р;2 + р~4 + р;б + р;в - (Р'2 + р~4 + р~Б +
+~+~+~+~+~+~+~+~+
+ Р~7 + Р~1 + Р;3 + Р; 5 + Р; 7] ( 1 - 2PF5 ),
(3)1
где Рп вероятность ~правильного определения · зн а к а,
h_i; Рн - вероя11ность .неправильного определения з1на -­
ка h_i, ~причем Рн= tl-Рп.
При (Рп-Рн) >0 коэффициент передачи в -i~.м от··
воде будет изменяться, в 'Среднем, в правильном направ -­
лении, уменьшающем амплиту,ду имrrульоной !реакции в.

~i - й отсчетной точ,ке, что приводит к уменьшению влия ­
ния межсимвольной помехи.

При ~использовании 1модифициро.ванного

. алгоритм а.

работы корректора, в случае четырехпозиционных
нало~в.

оценка зна:ка

ео

производится

только

для

сиг ­

сигна ­

лов ·С ма1юималы-юй амплитудой . Это означает, что оцен ­
ео 1 2/3. Кро­

+ >
1ai1 > 2/3,

ка знака ео производится только при 1 ао
ме того, ·компоненты, соответствующие

имеют-

·

при у,ереднении удвоен1ный вес.

В этом · 1случае 1при оценке знака ео, с целью оп;реде­
ления зна,ка h_i (для h- ;>0), также вlОзможны восем ь
сочетаний а 0 и
которые представлены на рис. 3.

ai,

Алгоритм работы корректора при этом строится та ­

+ ео 1 > 2/3 фор мировать сиг­
li-i>O, если sign ea·sign а;>О, и h_;<O, если
eo·sign ai<O. В этом случае для cr:::::;;0,5 можно з а ­

ки м обр азОiм, чтобы при 1 ао
нал
s i gп

писать

Рп -Рн

=

(1 /8) [(Рл 1 -Рм) (1-2Рв 5 . 6 )

Х (1 -

2Рvs. 6)

Х ( 1-

2Р

При

+ (Р~ 1 -Р~ 2 ) Х

+ (Р82 - Р81 ) (1-2РЕ 5 • 6)+(Р~2-Р~ 1 ) Х

v:s. 6 )].

(4)

удвоении веса компонентов,

1ai 1>2/3, можно записать

соответствующих

(для cr:::::;;0,5)

+ РВ2 - Рв1) (2РЕ 1,2 + РЕЗ,4-РЕ5,б) + (Р~/ + р~2 + р~2 - Р~1) (2РD 1,2 + РDЗ,4-

Рп- Рн

=

(1/8) [ (РAl-PА2

(5)
25

Для ·количественного сравнения ра 1 осмотреН'ных алго­
ритмов rработы корректора по ф-лам (3) и (5) определе­
ны значения (Рп-Рн)рс сигналов зна1ка h_i при h_;=

1
-J
--

_1__

J,

! --

Ри:. З

=0,22 и h_i=0,066. При этом все восемь событий, на
(3) и (5),
считаются
.Р авновероятными. Кроме того, ( Рп-Рн) ре= Рп-Рн/О, 75,
тде коэффициент 0,75 учитывает число импульсов,
по­
<0онове которых записаны ф-лы

,ступающих на усредняющий реверсивrный счетчик регу­

лятора отвода при использовании
модифицирqванного
алгор;-;тма (5). Результаты ра·счетов приведены на рис.
4 и 5, из которых следует, что при cr> О, 11
значения

(Рп-Рн)рс для модифицированного алгоритма rnpимepJ-IO вдвое превышают ·соот)3етствующие значения для ал­
горитма Лаки.
На основании

рас-смотренного

модифицироваююго

длгоритма был разработан адаптивный

корректор

[4],

лредназначенный для совместной работы с устройством

:26

0,.9
0,8

Рис. 4: h_;=0,22. 1- моюr­
фицированиый
а лгоритм;
2 - алгоритм Лаки

Рис.

5: h_; =0,066. 1- моди­

фицирова н ный

2-

алго•рит м;

алгор!И·ТМ Лаки

преобразования сш~нала (УПС) при использовании ме­
тода АОФМ ОБП 1), структурная схема которого приведе­
на на ·рис.

6.

Сигнал «Знак отклонения»
ошибки

ei,

(30),

т. е. знак сигнала

формируется в приемнике относительно верх­

него нормированного зн<tчения амплитуды прИiнимаемого

сигнала, равного

±1и

поддерживаемого за счет работы

оистемы АРУ пр~иемника. Посжольку корректор включен
между выходом :КТЧ и входом приемtника, т_ е. 1Ко.р~рек­
ция

осуществляется

в полосе

частот, то для управления

регуляторами (РЕГ) отводов аналого.вой линии задерж­
ки .с целью определения знака hi необходимо з.нать аб­
солютную фазу (АФ) и 30 011носительно значения ± 1
в каждой отсчетной точке. Сиnналы 30, АФ, .получен·
ные .путем ~преобразован!Ия из информации фазового под­

ка1нала (ИНФ ФМ), а та·кже информации амплитущюго
подканала (ИНФ АМ) каждой из принимаемых посы-

.,,
1J Описанный выше модифи1циро.ванный алгори'Гм, а '!'акже ра·с­
сматриваемый на ·его основе ада1nтнвный -кор·ректор (рис. 6) ·равра­

ботаны при участии канд . техн. наук Б. С. Данилова и Ю. А . Там ­
ма.

27

..л ок, формируются приемником в двоичном виде и по­
.с тупают на соответствующие входы корректора.

В дискретной ча 1 сти ко1р .ректора на ошювании обра­
•ботки 30, ИНФ ФМ, ИНФ АМ принимаемых посылок
4рормируются ·СИI'налы управлен·ия регулятора1ми
отво­
дов с целью у1 странения межсим 1 вольных

иокажений

в

тре буемо~м числе отсчетных то'чек. Включение адаптив­
н ого 1 корректора на

для его работы
:из

принимаемых

·выдеJ1ения

входе приемника 'И

использование

сигналов, получаемых непосред 1 ственно
посылок,

позволяют

синх.росигналов,

что

улучшить

повь!шает

условия

качество

на­

·.с11рой ки корректора, а это, в свою очередь,
облегчает
· усл овия: работы систем выделения синх1рос~игналов. Та­
кое взаимодействие корректора

и приемника

модема

подтвердилось ·при испытаниях · ма 1 кета адаптивного кор­

ректора с 11 отводаМ!И сов1меетно с УПС с использова­
нием АОФМ ОБП и иллюстрируется рис. 7, на q<отором
·п рив еде на зависимость коэффициент.а ошибок по элемен­
· там и величины фазового запаса от времени ; настройки
корректора
ле нтных

при

искажениях

четырем

:ни и сигнал/флуктуационный

:28

в

тракте

переприем н ым

пер еда чи ,

у часткам

шум .ЛР=

15

и

дБ

эквива­

соотноше··

(зависи-

11.юсть K=f(rЛ ,rp) для tк=const снималась при заблокиро-.
ва1пюм корректоре после его rработы от обнуленного со­
аоя:ния соотве11ственно через 2; 4 и 12 с) . Вместе с тем

l<·!O-J

Л(j), граq
Лt, MK(f

. У.словия

Ри с .
ИЗ"мер ений : .Лр =
(«Те кст», 51 1 рд,

7:
15 дБ.
8=4800

В к л. КУ-ЧП.
б и т/с)

сnВ1местная работа ~корректора и УПС пр1И услов·ии, что
rкорре ктор

включен •на

,входе

П1риемн1ика

модема,

позво­

лил а производить передачу диакретной информации со
скоростью 4800 бит/с без заметного снижения пом ехо­
·устойчивосТ1и по канала1м большой протяже.нrв:ости с чис ­

лом перепр,ием·ных участков по низкой частоте до

·iпе­

;сти. П ри увеличении числа перепри емных участков до
десяти пом ехо устойчивость снижалась н е более чем на
5 дБ. Кроме того, при работе по ка1налам ТЧ ка·белыной
5аrистр али цротяжениостью до 12 ООО км с 11!2 п ерепри1ем.ным и учжткаrми ·со · скоростью 4800 б~ит/с .среднее зяа ­

чение коэффициента ошибок по элементам Р ош:::::::: 7 · •1О- 5
~а

300

ч измерений .

На ооновании вышесказанного 1можно сделать
вы ­
вод, что ·использование ·модифицирова.Н'ного
алгоритrМа
шастройк;и адапт1ивного 'Кор.ректора и раз,ра'6отанного на
~го основе· корректора,

а

та1кже

включе.ние

его rна

входе

29

приемника

сходИ1мос1ъ

модема

позволяют

корректора

П1 ри

значительно

значительных

улучшить

исход1ных

ис­

кажен1иях в •ка1 нале ТЧ и, как следствие, повысить даль ­
ность передачи д~иокрет:ной информации.
СПИСОК

1.

ЛИТЕРА .ТУРЫ

Данилов Б. С. Устройства преобразования сигнало·в для пе­

редачи цифрО1Вых данных. Обзор. М., ·изд-во Междуна·родного цент­
ра научной и техничес1юй .информации, 197 1. 41 с.
2. Данилов Б. С., Штейнбок М. Г. Однополосная передача ци ф­
ровых сигналов. !М. , «Связь», 1974. li36 с.

3. Стукалов С. В . Цифровой автоматически насrrраиваемый кор­

рекгор межсимвольных искажений . ~ «Сборник научных трудов» ,
М . , ЦНИИС, 1972, вып . 2, с . 145~ 1 5J.
4. Тамм Ю. А., Стукалов С. В., И'!раильсон Л. Г. Устройств о
для коррекции межсимвольных искажений. Авторско е свидетельств о
№ 439073 (СССР). Публ. в бюлл. «Открытия. Изобретения, Про­
мышленные об.разцы. Товарные знаки», 1974 , № 29, с. 1611..

5. Lucky R. W. Tecnigues for Adaptiv Equalization of Digital
Communication Sistems. - «В. S. Т. У.», Februari, 1966, рр. 255- 286.
УДК

621.376.4

С. В. Стукалов, В. В. Орлов
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ

ИСПЫТАНИЙ УПС-4800
С АДАПТИВНЫМ КОРРЕКТОРОМ

НА СКОРОСТИ

4800

бит/с

Уверенная передача цифровых сигналов со ско­

ростью

4800

бит/~с по ка1налам ТЧ невозможна без . кор ­

рекции меже.им.вольных искажений, .возникающих из-за
неидеаль~ност,и

частотных

характеристик

тракта

переда ­

чи. Для уменьшения меж·символыных иокажений в

став УПС вводится корректор сигнала
ж·ет .подключаться как до, так и после

Так, в модеме типа

203 l(l],

,[1],

который

со­

мо­

демодулятора .

позволяющем передавать циф ­

ровые сигналы со ·скоростью 4800-9600 бит/с, ~коррек­
тор (ада1птивный) включен после демодулятора .
При
этом для работы у•стройства выделения несущего колеба­
ния (УВНК) используется искаженный принимаемы й
сигнал, что по'I'ребовало усложнения УВНК и введения
п редварительной .установки фазы выделенного несущего
колеба:ния. Уст.ройиво ,выделения тактовых .импульсов

3()

/

(УВТИ) хотя и включено после корректора, тем не менее
для нормального функционирования нуждается в пред­
варительной установке фазы тактовых импульсов.

В УПС с АФМ ОБП

;[2, 3, 4], предназначенном для
с.коростью
4800

передачи д,искрет,ной информации . со

бит/с, адаптив.ный ~корректор нключен на входе ,прием­
ника. Такое подключение корректора предполагает [1],
что по мере его ,насТ!ройки

происходит

оптимизация

сквозных , частотных хара·ктеристик тракта

корректора. При этом облегчается

передачи и

работа

устройств

синх·ронизации, что позвоi!яет их упростить. В
дятся

основные

принципы

построения

и

[1]

приво­

результаты пер­

вого этапа лабораторных и линейных испытаний этого
типа УПС. Ниже расоматриваются результаты второr·о
эта,па лабораторных испытаний. Схема измерений при­
ведена на рис. 1.
·

5

Рис. 1:
1 - счетчик .импульсов ; 2 - ПВО; З Пд; 4 - генератор флуктуационного шума; 5 - тракт передачи;
б - корректор;
7 - измеритель
уровня; 8 - Пм

Псевдослучайная последовательность двоичных

И:\t­

пульсов с периодом повторения 511 бит,
вырабатывае­
мая прибором выявления · ошибок (ПВО), поступает на
вход передатчика (Пд) УПС. Модулированный сигнал с
выхода Пд подается через тракт передачи на вход
адаптивного корре11<тора (К), а · с выхода послед1 него на вход приемника (Пм) УПС. Получаемая на выходе
ПМ информационная последовательность двоичных им­

пульсов возв1ращается в ПВО для определения ошибоч­
но принятых

посылок,

времени, раю:ый

100

количество

с,

которых

подсчитывае тся

за

интервал

счетчиком

им­

пульсов. В качестве тракта передачи исполь з уется набор
фазовых контуров 2ПУ, 4ПУ и 6ПУ, хара1ктеристики не­
рав1намерносги ГВЗ которых, приведенные
на
рис . 2,
приблизительно соответствуют усредненным
обратным

31

характеристикам ·неравномерности ГВЗ ·стандартн ых ·ка­
налов ТЧ, которые имеют соответственно 2, 4 и 6 пере­
пр~иемных участков. Флуктуационная помеха подмеm1яLlт, МС

Рис.

2

вается на вход тракта передачи, а разность уроВ'ней сиг­

нала (Ре ) и помехи (Рп), выбранная равной 14,8 дБ.
контролируется на входе Пм .
Результаты измерений, представленные на рис. 3 if
4 в виде графических зависимостей, характеризуют ра·
боту ,кор1ректора в частотной области. На рис. 3 через
1, 2 и 3 обозначены сквозные характеристики неравно­
мер,ности ГВЗ (,Лт) ~корректора и тракта передачи, соLlr,
о,

мс

2
o~--L.,.._L...,...J.,--/!,~~~..,;,i.~=-=-:!=:~?';:;--;;~~8'J,~oi7.r,ffщ

,,

-0, 2

•:\

-0,4

·\

\\
.,

-о,о

\ '-z

- tl,8
-1,0.
-cf,

\.

z

\J

-li4
Рис.

32

3

ответственно ·состоящего и з контуров 2ПУ, 4ПУ. !И 6ПУ.
При с шп и и эт их з ависимостей корректор
р Ж111М ·П ОСТОЯННОЙ настрой~и.

работает

в

д t', мс

44

t

0,2
ol--~~=1.,,--+-тh.--~-f--;f--k<~~---.1;:;---;;-';;7Л~
-(Ц

-0, 4
-(}, 6'
-tl,8
-!,О

-!,2

-!,4
Рис .

4

На рис. 4 приведены сквозные
характеристики неравномерности ГВЗ (1Лт) тракта переда"\IИ . (контур 6ПУ)

и :корректора при ~настройке · последнего в те,чен~ие фик~
сированных интервалов времени (tн)' paBHpl~ . О, ' 4, 8 и

14 с, начина.я от «обнуленного» состояния

коррек;~:ора;
l1J. Зде}:ь
и далее · величина времени настройки включает . в , себя
время вхождения УВНК 1и УВТИ в сшцронцзм. . .
,,
· Из хара•ктеристик, щ;шведенных 'На р11с. } . ,и' 4, сле,цу;

при котором' коэффиr.(иент его перед,ачИ rчшен

ет, что корректор в значительной степени ю;>~ренсирует
фазо-ч.астотные искажения тракта пере,JJ.ачи
в . ,, полосе.

9астот 1200-2400 Гц, соответствующей основной энер,
гии прини м аемого · сигнала . Остаточная нt:;р;;\JЗНОмерн.ость
ха1рактерис11ики ГВЗ в этом диапазоне частот имее:г ко­
лебательный ха.рактер с амплитудой, равной 0,2 1мс . Вр~­
мЯ, затрачиваемое на настройку корректора для компен­

сации фазо-ча·стот.ных . искажений· с остаточной неравно~

i>

Ме;оди~а пр.оведения измерений. Корр~ктор «блохи;уется:.

(т. е. запрещается его настройка) и «обнуля~тся:» перед началом
ка)!<дог-о сеанса н·астро-йки. Бло·кировl<а снимается tia время сеа·нса
настройки, после завершеттия которог-о .корректор снова «блокирует­

ся» и измеряется указанная характеристика. не.равномерности ГВЗ.

2-.146 .

33

>.\fерностью ГВЗ, равной 0,2 мс в диапазоне частот 12002400 Гц, составляет 4 с. При дальнейшей настрой­
ке величина остаточной неравномерности почти не изме­
.няется.

Рощt
70·/tl-J

6'tJ·/J-·'

so· ro-J
40·!0-J

J(J· 10-J
2()-!0-J

0

2

4

8

6'
Рис .

!О

!2

14 fн, С

5

На рас. 5 приведены графики заВ'исимости коэффици1ента ошибок (Рош) от времени настройки
корректора.
·:r,ра.ктом передачи являются ·контуры 4ПУ и 6ПУ . При­
;веденные зависимости обладают общим

свойствоuvr:

.личИна коэффициента ошибок резко уменьшается

:8Т---93%) в течение первых

ве ­

(на

2- 4 -с настройки 1корректо­
(на 10- 14%) на протя­

_-ра, а затем плавно снижается

жении следующих 10-12 с на.стройки . Из рассматрива­
· емьrх графиков та·кже следует, что при одном и том же

..остаточном значении коэффициента
•.фазо-часто"Гных искажений в тракте

ошибок увеличение
передачи вызывает
;некоторое увеличение вре.мени настройки корректора.
Воздействие корректора на работу УВНК
можно

f

.:·п·роследить по зависимости [Рош =
(.Л1q>)] коэффициента
.;:0шибок от величины сдвига фазы (Лiq>) несущего ко.i!еба­
•яиЯ, получаемого в УВНК при фи~сированных значени­
: ях вре~мени на-стройки tн 1 ). Исходным значением сдвига
1> Методи:ка проведения измерений.

. .собнуляется»
,.с.И'И-мается на

Корректор «блокируется» и
<перед •началом каждого сеа.нса настройки. Блокировка

время сеанс.а

настройки, после завершения котороtо

-rкорректор снова «блокируется» и измеряется зависимость Р о ш
· ==f'(д<р). На время •настрой1ки корректора устанавливается Лср=О.

~м

=

фазы является ,Л1<р = О,

что соо тв етствует

фаз~

(<рувн1<)

несущего колебания, вырабатываемого в УВНК. Трактом
передачи служит контур
4ПУ.
ЗависимоС'ТИ Рош =
= ,f (1Л1ср), снятые для величин tн = О, 2, 6 и 14 с, приве­
дены ·На рис. 6. Для каждой величины tн зависимость.
11ош

Ре·- Рп = i4, 8IJ!i

-/,f

о

Рис.

5

L1 9'1 гpaifi

6

Рош имеет минимум, ,которому соответствует «оптималь­
ное» (для ра1осматриваемого tн) з начение фазы несуще­
го колебания i<ропт· Величина <ропт достигается при сдви­
ге фазы несущего колебания ·ЧJувнк на величину Л· <ропт~
При fн = О, т. е. :в случае некорректированного

тракта

передачи , Л·<ропт=-10°, а Рош (ЧJувнк )/Рош (<ропт)

;:::::4,07,

где Рош('(j)Увнк) и Рош('<ропт)

-

ошибок, соответствующие С/Jпнк

значения коэффициента
и ·<ропт· По мере наст­

ройки корректора величина Л'<ропт уменьшается. При этом

также уменьшается и 011ношение Рош (ЧJувюJ/Рош(<ропт):.
В

та'6л.

1

приведены

Рош (!Vувнк )/Рош (<ропт)

.,

значения

Л<ропт

для различных величин tн;

И.

.

При tн = 14 с 1Л1<ропт=О 0 , т. е. <рУвнк ;::::; 1 ср 0 пт, а знаЧе"­
ние Раш становится минимально возможным. Таким обр'а:.
зом, по мере настройки корреК'гора величина Л~<ропт минИ­
мизируе11ся и в конечном счете значение фазы несущ~.гсv
l• . '

2*

"

Табли· ца

lн-. с

о

1
' Л<JJопт• град

2
1

-10

Рош ( <JJувнк)

-4,8

1

1

1

ю/

14

f

-3,6

/-r ,6 /

(}

1,38

l ,ll

1 'о.

1

4,07

Рош (СРонт)

6
1

3,68

ТабJJи.ца
lн , с

-7,4

Рош ( <JJувнк)
Рош (СРопт)

1

2,64

3,40

10

2

14

1

-2,5

1-0,81

1,89

1,21

1

1

1

6
1

1

-11 ,5

Л<JJопт . град

-

2

о
1

I

о

1,0

f

·

колебания •ст а1 новится наиболее

благоприятным ,

т . е.

оптИ1мальным для работы УПС . В табл. 2 црив·едены
значения tн, IЛсропт и Рош (1ср увн~J/Рош(ЧJопт) для
а1н ало­
гичного эксперимента пр1и тра:кте передачи бПУ. Резуль­
таты, п оме щен·ные в этой таблице, подтверждают

сде­

.rrанный выше вывод об оптимизации фазы несущего ко­

лебания, вырабатываемого УВНК в 1процес·се настройки
ра.осматриваемого типа корректора .

На рис. 7а, 6 приводятся зависимости коэффициента
ошибок Рош от сдвига фазы несущего колебания Лrср при
разной величине фаза - частотных искажен,ий и постоян­

но ~работающем в .режиме настройки

·корректоре.

При

снятии этих зависимостей устанавливается ~нужное зна ­

чение сдвига фазы несущего колебания и по

ВIИИ

15- 20

прошест­

с 1ИЗМ·еряется величина Рош- Из приведенных

характеристик

следует,

что

принудитель~на я

устано.вка

фазы несущего колебания приводит к .некоторому уве ­
личению Рош.. а следовательно, вредно оказывается
на

работу этого типа корректора в составе УПС.
На рис. 8 шредставлены зависимости ·коэффициента
ошибок Р()ш от ·сдвига во времен1И (ЛТ)

36

тактовых

им -

Пульсов при ~разной величине фазо - ча 1стотных искаже­
ний тракта передачи 1J. Здесь Т - длительность такто ­
вого интервала. Полученные характер, истшш показыва­
,ют, что положение тактовых импульсов,
вырабатывае­
мых УВТИ, является оптимальным.

Ре

0

- Р0

=!4, 8i7б

~--~--~--__L_-----

о

2

рис.

9

/'/ ( А"ОЛ-50 /(!/)

о Лf( КОЛ· 80 Л!!)

2
Рис .

H;;i

5'

{1

7

даны зависимости коэффициента

(Рош) от сдвига во времени
при различной

величине

(1 ЛТ) тактовых

фаза-частотных

ошибок

импульсов
искажений

1 ) Методика rпроведения измерений . Корректор «блокируется» и
«о·бнуляе тся» перед началом каждого сеанса ·настройки. Блокиров.ка
снимается на время с-еанса ·настройки,
после окончания кото-рого
корректор снова ·«блО1кируется» и измеряется тре:буемая завн-симость.
На время настрой1ки корректора устанавливается ЛТ=О .

37

тракта передачи и постоянно работающем
в
режиме
на·стройки 1юрреJКторе. При этих измерениях устаrнавли­
вается желаемая величина сдвига во времени

тактовых

Рош
Ре -Рп " !4,8(Jfi

6' Л!!

\

6' Л!!

ZO·!o-

4~У\
1 .

1

i

2ЛУ\\ \ .

ОЛ!/

\

j

/fШ/

\

\ \

'

\

-Р,4Т

~

.\

~

i/ ОЛ!J

10·!0-J

ZШJ

/ /

./

/1

.

./

\ ':::--._

-O,ZT

.//
/,

.............~

О,4Т

о,zт

о

Рис.

JT

8

::~/:\
S·!O·J
4·10-Jr---J·/O 'J

/

ЛТ.;: t4zт

2·!0-J~~~дr~!J
1•/0'3

1

·Рис.

1

-

7'"

9

импульсов и спустя 15-20 с измеряется значение Раш ·
Из зависимостей на рис. 9 следует, что для раосматрива­
емого корректора не требуется
при~ну,дительfЮЙ
уста-

38

новюи фазы тактовых импульсов,
УВТИ .

вырабатываемых

в

Приведенные результаты позволяют сдел~ть следую­

щие

выводы.

1) Структура рассматриваемого

УПС,

в

котором

адаптив·ный ~корректор включен на входе
приемника,
дает · положительный эффект, состоящий в оптимизации
фазы несущего ·колебания и тактовых импульсов.
2) В частотной области работа данного типа адап­
тивного корректора, как : соста:вной ча.с11и УПС, прибли­
жает·ся ~ функционированию корректора ·канала в диа­
пазоне частот, который соответ.ствует основной энергии
пр .инимаесv1ого сигнала.

3)

Иопытываемый корректор .не нуждается в

пред­

варительной установке фазы несущего колебания и так­
товых импулысов .

Авторы благодарят канд. техн. нау~1< Тамма Ю. А. и
Данилова Б. С. за большую помощь в постановке
за­
дачи и организации испытаний, а также за
редактиро­
вание статьи.

СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ

•I. Данилов Б. С., Штейнбок М. Г. Однополосная передача циф­
р овых ситналов. М., «Связь», ·1974. 135 с.
2. Гуров В. С., Данилов Б. С., Штейнбок М. Г., Орлов В. В"
-Стукалов С. В. Устройство для передач.и дискретной информации.
Авторское свидетельство СССР № 361529, опубл. 7.09.72.
·з. Гуров В. С" Данилов Б. С., Орлов В. В" Штейнбок М. Г"
Стукалов

С.

В.

Устройство

для

Авторское свидетельство СССР №

приема

375804,

дискретной

опубл.

информации.

23.03.73.

4. Тамм Ю. А., Стукалов С. В., Израильсон Л. Г. Устройство
для коррекци.и меж.символьных искажений. Авторс1<ое свидетельство
№ 439073, опубл. 05.08.74 .
УДК

621 .394.528

Б. П. Николаев, А. П. Пипкин
КОРРЕКЦИЯ МЕЖСИМВОЛЬНЫХ

ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ

ДАННЫХ СО СКОРОСТЬЮ

9600

бит/с

Экспер1И:ментальный адаптивный гармоническ·ий
корректор (ГК) был разработан дJIЯ 1и.ослед:ова ·ния воз­

можнос11и дос'Гiижения высоюих удельных ·скоростей пе­
редачи данных по каналу ТЧ . Известно, что надежная

39

многоуровне;вая передача по ·ка·налу ТЧ возможн·а толь­
ко

при

которая

мин:им1изаI.IJИИ
1вноаи11ся

межс:имвольной

~неидеальностью

интерференции ,

ампл1итудно-ча1стот­

ных хара·ктер1истик (А ЧХ) 1и характер~исТ1Ик группового
времени замедления (ХГВЗ). Данный корректор пред ­
назначен для .м·и~н:имизащи1и указанной меж1с: им-вольной
ин тер ференщии.

но

Упомянутые характери1с'f\ИК!И ка·нала ~могут медлен­
(по сравнеН1ию · со •скор· аrстью передачи) :изменяться

нслеД1с11в1ие
н1ия

и т.

изменений

температуры,

напряжен:ия

п:ита­

п.

ПОСТ,АНОRКА ЗАДАЧИ

Устройство

преобразования сигнала

(УПС),

в

саrстав 1юторо·го · вхо,щит ГК, долж~но обеспеч1ивать пере­
дачу данных методом амплиту;:r,но - фазовой .модуляц:ии
с частично подавленной од:ной боковой полосой (АФМ

ОБП) .со •скоростью 9600 бит/с по ~стандартным каналам
ТЧ, удовлетворяющим временным нормам на электр~и ­
чесшие пара1метры типовых
каналов ЕАСС
с учето м
отклонений от этих норм ~параметров кз.нало. в. Структу­
ра УПС преду.сматр1ивает у~становку ГК . на ~входе при­
емшика .модеиа .

ВЫБОР СТРУКТУРЫ КОРРЕIКТiИРУЮЩИХ

УСТРОЙСТВ (КУ)

Сложность КУ определя~тся относ•ительной ши­
р1иной •спектра .аигнала передач:и данных, т. е. отноше ­

нием Fв/Fн, 1исх· одными
:искажениями
·канала
ТЧ в
спектре Fн-Fв и заданной точно·стью
1юррекции, где
Fв и Fн - соотве11с"11венно верхняя и НIИЖ:няя
частоты
~спектра.

При з ад а нном виде мрдуляции АФМ ОБП и инфор­
мационной сксJрости 9600 бит/с принципиально возмож­
ны

два

основных

п у ти

р е ализации :

увеличение

числа

уровней мл1и более пол:н·ое 'Использован·ие полосы ча·стот
канала; был выбран второй путь ., так как первый по­
зволяет дос11ичь зада~нной .скорости за счет
1сн1ижения
помехоустойчивости устройства, а второй - создать аппа­
ратуру •с более высо1юй помехоу.стойч:иваrстью . В 1 ~вязн
с этим был произведен а·нал1из А ЧХ и ХГВЗ "Каналов

ТЧ,

40

имеющих

различное

количе·ство

перепр~иемных

уча1стков по НЧ

~в заданной

для

коррекции

полосе

Гц. Были ра1сеМ'ОТР'ены · характер1ис11ики, полу­
ченные в результате :из•мере'Н'ия реалыных каналов ТЧ,

600-3000

и ха·рактер:ис11ики, устано.вл·енные нормами ЕАСС с уче­
том отклонений от н•их.
Сложность
1юррек11ирующих
уст.рОЙСТВ 'НаХОдiИ11СЯ В ПрЯМОЙ ЗаiВ!ИiС:ИМСJIС11И ОТ rВеЛIИЧ'ИНЫ
разброоа ХГВЗ ·канала ТЧ около •с.реднего
з-начения,
поэ'I'ому пр~и разработке ~системы коррекц·ии целесоо·б­
разно ~исходить 'ИЗ ·разброса
измеР'енных
чаеrотных
хара·ктеристик.
СР'едние
значения
нера.вномерно1с11и
ХГВЗ для
каналов ТЧ с 5, 8 1и 12 перепр:иемным1и
уча~стка1м;и, полученные 1В результате ~измерений и уста­
новленные нормами ЕАСС, ·мало отл1ич•аю11ся друг от
друга . Однако маюсимальные раэбро~сы ХГВЗ отличают­
ся от •среднего значения ве.сь·ма знач1ительно .

В ~результате анал~иза было установлено, что ·среднее
з начение неравномерн-ос'ГИ ХТВЗ кан·алов ТЧ .при любом
Числе переприемных участков в диапазоне 600-300 Гц
пример·но в 4-5 раз больше, а ·нер3'вномерность АЧХ
в тр.и ·раза ·больше, чем в полосе 1200-2400 Гц. При­
веденные

данные

по·казы.вают,

насколько

·вел:икш

'Иiска­

жен1ия ХГВЗ и А ЧХ 1в полосе чаrстот

600-3000 Гц по
срав.неН1ию с .искажеНJиями в полосе 1200- 2400 Гц, в •ко­
торой р·аботают

ра.нее

·разработанные

смот.ря на это, коррекция 1искаж·е1н~ий

600-3000

УПС

[1].

в полосе

Не­

ча1сrот

Гц с необходимой точностью 1не предста1вляет

пр1инципиальных труд:но1стей,

но решающее

з:начение

преобретают допустимый объем 1и сложно1сть 1юррекТrи­
рующих у1стройств.
Учитывая использ·ован1ие единой "Элементной
базы
для реал1изац~ии устрой1ств
УПС,
было
принято,
что
объем КУ не должен превышать объема пр:иемника 1и
передатчика модема. Пр 1 и этом
оrр 1 ан1Ичении была ис ­
пользована

слож1и·вшаяся

к на 1 стоящему

тура КУ, .состоящих 'ИЗ двух

фазового ·корректора

узлов:

в.ремени

•струк­

предвар~ителыюго

(ПФК) ·и точного гармоничес·кого

корректо·ра, пр~ичем разделен~ие коррек11ирующей слособ­

но1сти между ПФК :и ГК было
произведено так, что
комплект КУ в цел·ом при обеrспече!-!!ии заданных rскорос­
ти

'И

доставер1но1сти

передачи

данных

получ1ился

доста­

точ.но простым. На долю ГК приход1иТ1ся 1макоимальная
неравномер:ность ХГВЗ, возникающая
в ·ка·нале ТЧ с

одн1им переп.р1иемным учаегком. В результате модел1иро­
вания :на ЭВМ было установлено, ·Что пр:и ·налич1и1и ка-

41

нала

с

таким1и

оинх·ро•нного

оста11очным1И

демодулятора

искажениям1и

.возн1икает

.на

вых·оде

импулыс·ная

ция, пр1ичем ч1и· сло выборок, велич!Ина

реак­

которых превы­

1 % от ооновног.о значения, менее 24. Это значение

шает

и 01пределя·ет число регул1ируемых {)ТВодов ГК:.
СР АJ3НЕНИЕ АЛГОРИТМОВ НАСТРОИКИ ГК

Для разработки ГК было раюомотрено два

ал­

го.ри11ма регул~ировюи коэффицие:нт{)В в от.водах: ал~го­
р1итм на1стройюи по 1 среднеквадра11ичному
·критерию и

алгор·итм при1ведения к нулю

[2].

Среднеквадра11ичный

критер:ий ттмеет вид

J[у (t) 00

80 =

d (t)] 2 dt,

(1 )

-со

где 1
80 - ·среднеквадратичная ошибка; у (•t ) - юиг.нал н а
выходе ГК; d (t) - желаемый сигнал .
Для .мин1им1изации 80 обыч• но 1используе'Гся .мод!иф;и­
кация градиентного метода
ска,

метод наискорейшего спу­

-

который позволяет одновременно

воды . Преобразуя выражение

(1)

по

регулировать от­

можно полу­

[3],

чить выражеН1ие для ·изменения · коэффициента усилеНIИЯ

в k -м отводе

(аk)п =

(ak) 11_ 1-

где :a1i ло,

~ (д 8 0 /д

ak),

k - й регулятор; п

определяющее

-

вел1ичину

(2)
·число регулиро:вок; ~
шага

-

регулиро.вания,

чис­
11юто­

рое ~Выбирается достаточ•но 1 малым.
Среднеквадратичный алгор·итм
дает
хорошую точ­
ность · на1стройюи ГК, быстро ~сводит ошибку к минимуму ,
но на его реализацию в ;на.стоящее время необходимы
нео6оано1Ванно -большие затраты . Для описываемого ГК
приемлем алгоритм приведения к ·нулю, · 1юrорый поЗ1во­
ляет .сравН1ительно

легко

реализовать

хорошую точность настройки корректора,

схему

и

дает

необходимую

для приема данных .с высокой достоверностью. Алго­
ритм • мин1иrмиз1ирует пиковые 1ис·кажения
1или D-кр•ите ­
рий, где

(3)
11

. где hп

42

-

.величина выборюи в точке от. счета.

Работа Э'ЮГО алгоритма заключает·ся в 1 следующем .

К аждый отвод ГК корректирует принимаемый импулыс
только в одной ючке 011счета . Эхо-юигнал, ко'Горый дол­
_ жен быть м1ин~имиЗ1ирован да~нным коэффиц~иентом в отводе ak, определяе11ся путем умножения з1 нака ошиб.:кш
п р1Инимаемых данных

в отдельный

задержка
о ценку знака ·сигнала

ра, спространения
1с: игнала) на
в 1 соо11ветеnвующем
о'tводе ГК

fo+lmT (to -

sigп Ym-n· Суть

1на 1 стройки

момент

заключае1'ся

времен:и

в изменеН1И1И

коэффициента 1в отводе
на ощин шаг ~ в напра· вле1нии
уменьшения эхо-·с1 игнала 1с данной полярностью .
Уравнение регулирован1ия имеет вид
·

(4)
где sigп ет - знак ошибюи принимаемых данных.
Последо\Вательное ;суммирова1ние
та:к;их шагов ис­
пользуе1'ся для у~ст·ране<НIИЯ ошИ!бок в пр1иН1имаемом ~сиг­
н але ·в моменты ст.р'о1 бироваН1ия. Выбранный · .алгори11м
позволяет выполнить у1 стройство на1строЙI<'И
полно.стью
на д~искретных ИМС .
СТ,РУRТУРНАЯ СХЕМА

В ·Соотшетс11в1 ии ·с описанным
выше алтор1 итмом
о бобще:нна:я ,структурная схема корректора · с адап'ГIИВ­
;на 1 стройкой ('рис. 1) юостоит ;из у~стройства адаптив­
н ой наеnройки и ,соб~ственно ГК. Последний ~содерж~ит в

, н ой

-

!'-·- ·- · - . - -· - - · - -·-,
- -+-<
·н

i'

j

Рис.

1: 1 -

схема объеди·нения

43

себе линию задержк:и (ЛЗ) 'с р.авноразнесенным1и · от­
водами. Интервалы задержюи между
отводами ·равны
вел1ичине обратной л~инейной скорос1iи
передачи (для
простоты на рисунке их показано только п я ть) регуля­
Т·оров

а-2,

az,

а-1, .а1,

к'оторые включе1ны ~последова тель­

но ·с : выходами · соотве11ствующих отводов. Централь,ный
011вод ЛЗ не регулируе11ся 1 и подключ,ается ·к ·сумматору
непосредiст.венно,

а

·остальные

подключают,ся

через

ре­

гуляторы . Искаже·нный ,сигнал из ка!fала ТЧ поступает
на вход ЛЗ. Далее ~с:и гнал проходит через регуляторы ,
в каждом из которых он приобретает определенные вес
и фаэу по 'от:ношен~ию к эталонному ·сигналу, получаемо­

му в отводе без регулятора, iИ поступ·ает на .вход ·сум­
матора. На выходе
образуется
откорреК11иро. ва·1-гный
оигнал , следующий в пр1иемник 'Модема для обработк1 и .
У1стройс11во адаптивной на1стройки пред·назначено для
изменения коэффициенwв передач:И 'регулятор·ов 1в ,соот­
ве11стВ'ии ,с вышеопи1санным

алгор1итмом 1и

в

за1виоимос11и

от по·ступающих 1и з .модемов юиг.налов у1Пра1 вления. Со­
дерЖ'ит в ~себе два · сдвиговых реrжстра - PCl и РС2,
инте гр.аторы, :схемы ,сум'М1Ирования по модулю 2 'И · Схему
объед:инения 1. В ~схеме объещинен1ия по определенному
закону ·суммируют1ся силналы о э на·ках 'ошибки пр!ИНИ­
маемого

оимвола,

sign em лм

1и

которые

фазо1вого

вых у.стройств

модеrма.

поступают

sig·n em ФМ

1с

амплитудного

подканалов

порого­

На вых· оде ~схемы объед;и,нен~ия

образуется новый еонf1нал, называемый знаком ошибк;и
пр[!Н1Имаемого 1 аимвола

sign em,

1И он поступает на вход

РС2, который предна з начен для выравнивания времен­
ной задержки между информацией

sign em

· и информа­

цией о знаке nр1инимаемого 1сrимвола в отсчет.ной точке

sign Ym ·

Информация sig-п Ут при продвижении по РС 1

распределяет.ся

по

отводам,

пр1ичем

ч1исло

разрядов

РС 1 выбирается равным ч· ислу отводов ГК. 0иf1нал , се­
редины РС 1, соответствующий эталонному отводу ГК,
и сигнал по1следнего 'разряда РС2 поступают на ~схему
суммиро: ван~ия по 'Модулю 2, а ·сигнал результата раз1во­
дится

на

осталЬ'ные

~схемы

1 сумм1ирования,

на

вторые

входы которых заведены выходы разрядов PCl. На вы­
ходах ,сх· емы .су.мм: ирования по модулю 2 воз·никает ин­
формащия о знаках ошибок . в отводах, которая у'с ред­
няет.ся 1в 1 1штегр·аторах. На выходах 'Интеграторов фор­
мируются сигналы, упр.авляющие :изменением ·коэффи­
циентов передачи регулятоР'ОВ.

44

'

РЕАJШЗ~ЦИЯ ГАРМОНИЧЕСКОГО КОРРЕКТОРА

Спектр

9600

сиnнала

.бит/с зани•мает

АФМ

ОБП

пр;и

скорос11И

600-3000
частоте
2,6

Гц на
уровне 0,5 :и спадает до нуля .на
кГц ·И
400 Гц.
Так как структура
по~строен~ия УПС предполагает
ра>0положенiИе ГК на iВХоде модема (Р'ИС. 2-ГК), учи­
тывая перuюдичность коэффициента передачи ГК ·и его

Рис.

полосу

ча·стот

гармонический ·l<орректор (ГК)

2: 1 -

жесткую связь со •Скоростью пер·едачи,

ГК работает в

полосе · ч:астот, крат.ной 2,4 кГц. С точ.ки зреН!ия реал1иза­
ции ЛЗ линейный спектр 0,6-3,0 кГц удобней перенести

4,8-7,2 IКГц.

в полосу

'

К звенья'М ЛЗ предъя•вляются требования л1инейнос­
Т1И фазы и постоянства затуха·ния .во &с·ем ра·бочем диа­
пазоне ч1а~стот. Есл!И производить ·С'Интез з.веньев ЛЗ на
фазовых ЗiВе'НЬЯХ, Э11И требования

ВЬШОЛНЯЮ'ГСЯ

пол­

НО·СТЬЮ.

ОигнаЛ на ~выходе ГК .связан ·С ·сшгналом

•на ~входе

следующим уравнен1ием :

12

~ aRX(t-kT- 12Т).

y(t) =

(5)

~=-12

Умножен1ие задержанных входных ·сигналов на •1юэф­
фициент ап и суммиро.ва 1ние всех членов <Усуществляют­
ся регулятора ми 1и 1су.мматором 3.
Схема
-регулятора
(рж~. 3) состо:ит из реверdивного счетчика 2 ем1юстью
2п, м·атрицы сопро11ивлен~ий R- 2R •И ключей 1. В.ел:и­
чина шага регулирования определяется формулой

~ = 2/М,
где М

-

(6)

11

число, определяемое

мак:симальной

нерав:но­

мерностью
А ЧХ 1и ХГВЗ.
Было
установлено,
что
~
1/128) Ир является достаточной для точной кор­
рекц·Иlи, Ир - максимальное ·Напряжение на выходе ре­

= (

гулятора .

45

Из полученно го 'В Ыраж· ения дл я ~ .выбираем емкость
·11::четч:ика ра1В.ной 27 . Емкость ·интегратор· а
выбирала~сь
таким образом, чтобы вероятность правильного шага ре-

S'igп !lm-n

>ис.

3: 1 -

электронный ключ;

2-

Рис.

4: 1 -

к интегратору

ревер с ивный счетчик

гулятора при соотношении сигнал/шум, равном

23

дБ, и

Рп>О , 9

Pn = 1 - e-4Ce/crV2Л,

(7)

тде С - емкость •счетчика.
Вычисления показывают, что для Рп>О,9 число раз­
;р ядов ·интегратора ра~вно 8, т. е. 2С = 256.
К.орреляц~ия полярно1сти 1 сигнала s.i gn Ym ~и ошибки
·5ign ет осуществляет.ся, как показано на рис. 4. Време.н ­
н ая зависимость между sign Ym 1и sign ет для настройкш

k - го от. вода
..в едеНJие

обеспечивае11ся регистрами сдвига. Произ ­

sign Ym- n · sign em

получают с по·мощью схемы

:ИЛИ ·С исключением.
РЕАЛИЗАЦИЯ

Алгоритм адапти.нной на1стройК'и ГК. реализован
"Т аким образом, что он оосто1ит только :из логических и
сЧ'етных операц~ий. Поэтому узлы, описанные в разделе
р еализации, регуляторы,

1 интеграторы,

.сумма1'оры по

мо­

дулю 2 1и ряд других узлов были выполнены на ИМС.
Для вьtполнения лоrиче·сК'их ·и счетных операций исполь­
:з ованы микросхемы · сер:и1и 155, а в . схемах исполнитель­
ной ча1с11и (ГК) были пр1 именены операционные ус:или7ели ·Серии 140 · и пер:еключатели аналоговых ~сигналов
серии 101 .
В.се узлы ГК 1с адаптивной настройкой размещены в
у нифицированных

46

ячейках.

УзлЬL

устройства

адаптив -

'\

""' '·
ной

на,стройки

160 Х 145 Х 15
160 Х 145 Х 45

мм,

и регуля-горы

а

схемы

-

в ячейках

звеньев

ЛЗ

-

размеро м;;

в

ячейках

мм. В.ое ячейки, в 'с'Вою очередь, разм,еще ­

ны в двух ч1 бблоках размером 440 Х 180Х

160

•ММ , что.

по объему ра:вно объему .приемника 1и передатчика мо­
дема .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Испытания эк:спериме~нтального

м акета ГК

H<i

сК10рость 9600 бит/с показал1и
возможность
передач'И
высокой ~скорости данных
по канала"м ТЧ rи праrвиль­

ность выбора :алгоритма на1стр'ойки ГК, коrорый позво­
ляет З'нач1Ительно уменьшить объем аппаратуры за 1счет
применения ИМС . При 1 испытан~иях была . получена .ве­

роятность ошибки, которая при соотношении сигн ал/шум

23

дБ не превышала
СПИСОК

2Xl0- 5 .

ЛИТЕРАТУРЫ

1. ДаниЛОJI Б. с" Штейнбок м. г. Од ноп олоснак пер еда ча ц.иф­
ровых с иг.валов. М., « Связь» , 1974. 135 с.
УДН

621. 391 .'6 33.4: 681.372.8

В. И. БакуJl:ин

ОБ ОЦЕНКЕ МЕЖСИМВОЛЬНЫХ

ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ПРИЕМЕ
ОДНОПОЛОСНОГО СИГНАЛА
В настоящее

время одним

из

а кту а л ьны х

на­

правлений тех1н:ики •связи нвляет,ся повышение удельнов1

скорос1ш передач1и •информации .
то1'ных характер•ис11ик

Неравномерность ча1с­

канала ·СВЯ 3И ,

ис пользуемо го

дл я•

передачи щискретных ~сообщений, п р ив одит к возникно­
венмю и~скажен:ий формы передаваемых и мпулысов : им­
пулысы

« ра1сплы:вают,ся»

во

:врем ени ,

что

пр 1 и·вощит

к:

меж·аим1вол ьной ·интерференци1и . Последняя явля ется од­
ним из факторов , ограничивающих

1с,корость передач~:m

по ·ка•налу. Оценить ·степень сниж·е шия
пом·ехоустойч:и­
ности приема за ·счет
межоимвольной •интерференциw
(МСИ) ~можно с помощью та:к называемого Е-критериЯi
[ 1, 2] в предположеН1и1и, что ра•спредел ение МСИ ап­
прок•сим.ирует.ся нормаль·ным
законом . Вопрос ,опред:е-

47

ления Е-критер:ия при приеме од1нополооного с~и~нала
очень .кратко раюсмотрен в ·кн1иге [2]. Ра1смотрим этот
вопр01с подробнее.
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СПЕКТ<Р АЛЬНАЯ
ХА'Р АКТЕРИСТИ!\:А СИГНАЛА НА ВЫХОДЕ

СТРОtБИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Пр•и однополосной
ампл1итудной .модуляции с
1называе1'ся
подавленной
·несущей,
.которая
обычно

ОДНОПОЛО'С'НОЙ

модуляцией,

В Ка•нал передается спектр

одной боковой поло·сы. Однополооный сима.л ~можно по­

луЧJИть, напр!им·ер, п·о методу фазового 1сдВ1иrа

f

[3]. Пр.и

произв·олЬ'ном 1 модулирующем 1сиг:нале
(it), ~имеющем
спектр F (·(!)), •спектр однопоJiоаноrо юигнала моЖно за ­
пиоать 1в :виде .суммы, например, НJИж~них боковых полос

[3]
S (ro)
где

= F (ro -

ro 0)
и

F ((!) - 1w0 )

+

+

+

(ro0 - ro)
F (ro ro0) о (ffi0 ro),
F (.ro +(!)о) - спектр сигнала F (w),

(J

пе­

ренесенный к частотам ша и -(!)о;
о

С1

(ffio - ro) = { О, ro > ro0 ,
1, (!) <(!)о;

{ 1, ro > (ro .+ ffio) _
О,

wo - несущая

ro0 ,

ro <-(!)о;

·ча·стота.

Спектр пр1ин~имаемого .с·игнала 1на входе синхронного
детектора при з.ада.н:ном коэффициенте пер·едач1и поло­
соr1юй цепи К(•(!)), ·оодержа щей полосовой фильтр пере­
дачи, канал ·связи, пр:иемный полосовой фильтр, опреде­
Jiяется по формуле

· У((!)) =К+ (ro) F ((!)·- (!)0 ) (J ((!) 0 Х

(J

(ro

+ ro

0 ),

где

К (ro) = {К((!)), (!) >0;

+

О

.

К (ro) = {О,
48

(!)<О;

ro > О;

К((!)), (!)<О.

ro) +К_ (ro) F (ro + ro0 ) Х

Пр1инимаемый 1С'Игнал пода, ется 1на 1 синхро'нный де'Гек­
тор, где он перемножае11ся с 1сшгналом ,воостано· вленной

несущей

1cos [ (.шo+ 1Лiffi) 1t+cp],

где

Лffi

'И 1ср

-

ча.сто'Гная

и фаз,авая погрешнос"11и ,восстановления
меешой несу­
щей . Эта операция 06еспеч1Ив:а 1ет перемещен1Ие · спектра
однополосного

·оиr,нала

на

выходе

в

·низкоча1стотную

область, при~rем 1со1ставляющие , спектра ~ сигнала .синхрон­
ного детектора, расположенные около удвоенной часто­
ты несущей, отфильтровы:ваю11ся
пр1 ием.ным фильтром
нижних частот (ФНЧ) с коэффициентом передачи L (ш) .
Спектр , оигнала на выходе этого ФНЧ опр 1 еделяе'Гся ~ вы ­
ражением (промежу'Гоч 1 ные
выкла.д1 К1И, основанные на
преобразо!ВаНJИIИ Фурье, опущены)

Х (ffi) = 0,5 eicp F (ffi - Лш) а (ш - Лщ) К- (ш - ш 0 - Лffi) L (ш)+
+ 0,5 e- icp F (ш + Лш) а (- ffi - Лffi) К+ (ffi + ш 0 + Лffi) L (ffi),
Бслн несущая восста1новлена
точно (т. е. 1Лffi = O rи
ср = О), то последнее выражение несколько упрощае'Гся
и rм·ожет быть записано в ,вrиде

Х

(ffi) =

0,5А (ш)

F (ш) L (ffi),

(1)

(ffi - ш 0 ) +а (- ш) К+ (ffi + ffio)

(2)

где

А (ш) = а (ffi) К-

-

пред!ставляет

низ1юча 1 стот:ную

хара 1 ктерис1шку

поло ­

соной цепrи rc 1юэффиПJиен'!'ом
передач1и К (ffi) при 1ис­
пользован1ии :однополооной модуляцИlи (по ~методу фа ­
з о во го 1 сд,в1и.г а) и 1 СИ'Н х ронн о го д етектир ов а ни я.
Введен:ие н:изкоча 1 стотной характер 1истики А ( ffi) по­
зволяет

анализ1иравать

передачу

rв;идеосигнала

1 вместо

модулирова1Нного rоиг.нала.

Известно, что пр1и передаче дво'ичных {ШМ1воло: в, ~сле­
дующих ·СО 1скоростью 1/Т, :необход1има полоса ч:а,стот

от '--<wн ,до 1ffiн, где 1шн = л/Т
длитель·ноrсть

-

чаrстота Найквиста, Т

двоичного симr вола.

Воостановление

-

диф­

рового оигнала на приемной 'стороне ·Обычно выполняет­
ся пу'Гем ·стробирования 1и последующей
обр·а6отки в
порого.во'М у~с11ройстве . Известно, что
~спектр
сшгнала,
полученного в результате 1 стробиро~ван1ия корот1шми ~им­
пульсами фу~нкции 'СО · Спектром Х (rffi), прин1 имает форrму

периодичешюй

последов· ательност:и

сдв;и:нутых

О'Гноюительно

один

другого

,спектр'Ов
по

оаи

+

'Х (1ffi),

чаеют

на

в-елич1ину 2, шн.

49

Тогда 011Счетные значеН1ия принима,емого аигнала з:а­

писываются [ 1] в виде Хп
.

=

- 1- S (jJN
2n -·fiJN

Х (и) eirmт du
Э

'

00

Хэ(и)= { k~oo X(u+2kroN)· !и!~rо№
О,

(3)

! и\>rо№

k,

п - целые числа .
Выр.ажение (3) определяет
эквивалентную спект­
ральную характериrС11ику юигнала
на шыходе rстроби­
рующего уеnройства, получаемую из и.сходной хар~акте­
р.истиюи X(:ro) путем разд· еле1Ния последней на уча1стюи:
с шириной 2·roN, перен· осом каждого из уча,ст. ко,в ;на 1и:н­
тервал центрального
уча1стка (-1
wN, {J)N) и последую ­
щим сумм:ированием уча,стков.
ЭкВ1ивалент,ная
спект­
ральная характер;ис11ика Хэ (и) определяе11ся теми же
самыми отсчетным1и

знач·ения<М1и, ·как 'И ~исходная

харак­

тер1истика Х (.ro). Используя теор· ему Котельникова, эюв1 и ­
вален:'Гная характер.ис11ик.а запи.сыв:ае11r.я через 011счетные

знаЧ'е1н:ия ,сиг:нала в в:иде формулы

[ 1]

00

(и)= Т ~

)( 9

Хп

e-iunT,

0 ~ \ U \ ~ (J)N'

(4)-

n=-oo
Оче:вищ1ю, что межои, мвольная
пр1иеме двоичного •сrигнала будет
все 011сч-е-гные значеН1ия,
нулю, т . е
Х=

{ х0 ,

интерференция
при
011сутствовать, еоли

кроме основного,

будут равны

. .

п =О ,

О,

(5)

п =1= О"

Тогда идеальная
вален-гная

(.в •смысле 011сутствия МСИ)

характерис11ика

при

приеме

двоичного

экви ­
сиг:на­

ла зашi•сывае11ся 'В В!Иде

Хэи(и) {Тхо, О~ 1и1 ~ w№
О,

lиl>wN"

(6)

СРЕДНЕКВАДР АТИЧЕСКАЯ ОШИБКА

И Е-КРИТЕРИЙ ПРИНИМАЕМОiГО СИГНАЛА

Всякое отклонение эквивалентной спектральной
ха· рактеР'ис11ики от идеальной 1свидетель· ствует
о появ-

50

лени!И .м·ежюим·вольной интерференции . Оигнал ошибки,
появляющийся из -за МСИ, .связан обра11ным преобра­
зованием Фурье ;С раз1н:остью экВ1ивалентной iИ ·идеаль­
ной характерrистик, которая rc учетом ·выражений (4) и
(6) МО'Жет быть запис.ана в виде
00

Хэ (и) - Хэи (и)= Т ~' Хп е-iипт

.

где

,

О~/ и/ ~ ffiN,

(7)

n=- oo
штр:их оэнача•ет

исключение ;из

суммы

члена

с

но-

n= O.

мер.ом

Образуеrм

ряд,

кО'мплеюсно -rсопряженный

ряду

_(7),

00

}2' Хп еiипт,

JХэ(и) - Хэи (и)/*= Т

О-< 1 и1 ~ (l)N'

(8)

k=-00

*-

где
означает !КОмплексно -1сопряжен.ную
1нел1ич1ину .
После перемножения рядов (7) и (8) и интегрирова ­
НIИЯ

результата

в

пределах

от

-ffiN до ,ffiN

получим

квадрат среднеквадратической ошибки при приеме дво ­
ичного сигнала из - за МСИ
оо

!iJN

s \Хэ(и) -Хэи(и)

<1~ = ь' х~ = 2~ т
n=- oo

(9)

J2du.

- !iJN

С учетом тою, чrо эквивалентная характер:истика
может ·быть р·азложена на
реаль!Ную Rэ (и) 1и мнимую
1 э (и) ча1с1~и, причем реаль.ная ча.сть четно -.симметр1ич­
на,

а

мнимая

начала

ча1сть

коордrинат,

неч·етно-оиМ'метрична
пооледН'ее

выр:ажение

·о"гно1сителЬ'но
перепишет·ся

о

<J~ =

nlT

S ([Rэ (и) -

Тх0 ] 2 + !§(и)! du .

( 10)

- !iJN

Определив ·вел~ич:ину ·СреднеквадратичеС'кой
ошибк;и
<из-за МСИ, rможно выч1ислить юнижен1ие помехо)Лстой­
'ЧИJюсти приема ;из- за действия
МСИ . Помехоустойчи­
вость Пр·иема определяе1'ся 1соотношен1ием ~сигнал/поме­
ха, выраженным в дец·иrбелах (при з а.данной вероятнос­
ти ошибки).
Пусть пр1и
011суТ1СТВ'ИИ
МСИ
помехоу,стойч1и1вость
приема равна 20 lg h, где h = х 0 /аш - отношение эффек­
тивного

:напряжения

основного

отсчет.наго

з1начения

хо

к д:ейс11вующему напряжению Ош

аддю1ивного

гауосо ­

ного бело го шума, дейlС'твующего · в 'канале евяз1 и. Как
легко определить, при налич.ии МСИ,
ра•определенной.
по норм· аль;но:му

за1юну,

онижае'Гся .на

велич1ишу

Лм = 20\g

Хо

·-

. V а~+а~

где

Е2 = о~/хб

помехоустойч:ивость

20\g h = 1Olg (!

+ E2h

пр1иема

2 ),

·
пред:ставляет собой Е - критер~ий Для

.-

д:во1ич11юго оигнала.

С учетом свойств реальной и мнимой частей эквива­

ле'Нтнюй ~спектралыll()й

характер1иегюш сигнала Е - кри­

тер·ий можно выч1исл:ить по фор'Муле
о

S !lRэ(и)-Тх0 } 2 + !~(и)\dи
Е2

=

-(J)

(J)N _ _
N_ __ _ _ _ _ _ _ __

[JN Rэlи)

du

Т

Иногда 6Ы1вает уд:абно ·выч~ислять
пр~ие1ме

однополосного

сигнала

по

Е - критерий

спектру

пр1и

сиГ\нала

·в

полоое ч 1 а 1 стот ·ОТ •ffio-lffiN до ffio. В этом ·случае к· вадрат
среднеквадратиче.с1юй ошибюи из - з:а МСИ мож·но опре­
делить по формуле

о~= пlт

S /Fэ (и -

ffi0 )

о (ffi

0 -

ffi)

К+э (и) -

Wo-WN

-

Хэи (u-wo) /2
Lэ(и-w 0 )

где

должны

du,

использоваться

эквивалентные

тики как переданного спектра сигнала

полосовой

цепи

К+ э (и)

Fэ

и фильтра

характерис­

(и

-

ФНЧ

w0 ),

так

приема

Lэ (u-ffio), пр.ичем Х эи (u-1wo) означает пе ренос характеристики к частоте wo.
·' ,
СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКАЯ ОШИБКА

ПРИ РЕЖЕКТОРiНОй ФИЛЬТРАЦИИ

Определим

величину

о2м

в

одном

интересном

для практики случае: режекторной фильтрации на час­

тоте

52

1Wp (0< wp<wN).
1

Полагая, что режекторный фильтр

имеет ширину полосы режекции,

достаточно

узкую

по

сравнению с частотой Найквиста, спектр сигнала на вы­

ходе приемного ФНЧ можно записать в виде

V (ш)

= Х (ш)

[ 1 - G (ш -шр) - G* (- ш -

шр)],

где член в квадратных скобках представляет передаточ­

ную функцию режекторного фильтра и
циент передачи

G (ш) -

низкочастотного эквивалента

коэффи­

полосового·

фильтра, частотная характеристика
которого
обратна
характеристике режекторного фильтра . Данному спектру
будет соответствовать сигнал ( 4)
iCiJ

t

v(t)=x(t)-Tx0 g(t)e Р -Tx0 g*(t)e

-iи

Р

t
,

где х (,f) и g (rt) - обратные преобра з ования Фурье о т
частотных характеристик Х (ш) и G (1ш) соответственно .
Полагая, что сигнал х (1t) удовлетворяет условию от­
сутствия МСИ, и используя вышеприведенную методику
для определения величины а 2 м, по л учим в случае узко­

поЛосной режекторной фильтрации

а2

м

=

где Vn отсчетные значения сигнала v (t). Приведенна5I
формула достаточно точно аппроксимируется
выраже­
нием

2 -

ам-

л

2

f

Л/э -хо -- - F
э хо,
2
1/2Т

N

( 11 f

где

°'

J

1

л

G(w)

l2

dw

f э = --- ° ' - - - -2л:

-

G2

(О) .

эффективная ширина полосы пропускания фильт ­

ра по характеристике G ({J)), причем G (О) обычно при­
нимается равным 1 (F N = 1/2 Т).
Таким образом, получены выражения для определе­
ния среднеквадратической ошибки из-за межсимвольной
интерференции при приеме двоичного сигнала, переда-

53

ва.емого по

каналу видеочастот и

с помощью

однополос­

ной модуляции. Учитывается случай реже кторной фильт­
рации.

СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ

!. R. W. Lucky, J. Salz, Е. J. Weldon. Jr. Principles of Data
·Communication, New York, Мс Graw-Hill Book Company, 1968. 408 р .
2. Тамм Ю. А., Садовский В. Б. Спектральные методы оценки
хачества передачи цифровых сигналов. М., «Связь», 1974. 95 с.
·з.

Латхи

Б.

П.

Системы

передачи

информации.

М.,

«Связь»,

1971. 308 с.
4. L. Е. Franks. Evalution of the Effects of Notich Filters оп
Digital Data Transmission. - «<IEEE Traпsactions on Communication
Technology», 1970, vol, Com-1 8, N 4, р. 447-449.
УД!\

621.391.12: 681.142

В. И. Бакулии

О «ГЛА3:КОВОЙ» ДИАГРАММЕ
ПРИ ПАРЦИАЛЬНО-ОТ:КЛИ:КОВОМ
:КОДИРОВАНИИ
ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Известно, что неискаженная передача двоичных
·си гналов
на,

через

частотно-ограниченную

если импульсная

отсчетности .

реакция

Если условие

систему

возмож­

системы отвечает условию

отсчетности

нарушается,

то

возникает межсимвольная интерференция (МСИ), сни ­
жающая помехоустойчивость приема. Предварительную
{Щенку
ного

качеств.а

сигнала

исполнения

частот

системы

осуществляют

с

передачи

дискрет­

помощью

«глазко ­

nой» диаграммы, представляющей собой осциллограмму
принимаемого

сигнала,

полученную

в

условиях

поступ­

ления случайной синхронной последовательности симво­
лов на вход системы и запуска развертки осциллографа
.синхронно с частотой манипуляции.

В настоящее время получила распространение техни­
ка связи с. использованием кодирования двоичного сигна­

ла данных, называемого различно: дуобйнарное, пар­
циально-откликовое [ 1] и т. д. Такое кодирование позво ­
ляет формировать спектр сигнала точно в полосе Най­
квиста (wн=л/Т - частота
Найквиста)
и достигнуть
эффективности передачи в 2 Бод/Гц. Примеры построе- ·

54

ния «Глазковой» диаграммы при использовании двоuчно­

го и дуобинарного сигналов приведены, например, в [2] .
« Г лазковая» диаграмма при использовании парциально­
откликового кодирования
IV и V классов (ПOK - IV и
ПОК - V) имеет некоторые особенности. Рассмотрим по­
строение «Глазковой» диаграммы для этих случаев коди­
рования, интересные

тем, что

спектр

сигналов

не

со ­

держит постоянной составляющей.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА

Пусть на вход системы поступает последователь­
ность

импульсов:

· n=- oo
где и (.f) - одиночный импульс; ап - амплитуда импуль­
са;Т - тактовый интервал.
Принимаемый сигнал определяется через импульсну ю
реакцию тракта передачи х (t) выражением [2]

"'

....~

у (t) =

апх (t - п1)

+ Ч (t),

n=-CO
где

стационарный шумовой

ri (.f) -

процесс на выходе

тракта.

В момент стробирования
нал

·t=kT +to

принимаемый сиг­

записывается

У (.!П

+t

0)

=

"'

~ апх (kT

+t

0 -

пТ)

+ ·11 (kT + t

0).

n=-co

После введения сокращений вида
лучим отсчетное значение

z11.=z(kT +.to)

принимаемого

по­

сигнала

( l).
n=-CO

С помощью выражения
пр:ахожде'Н'ия , д1искретного

( l)

можно

·сигнала

по

провести
тракту

анали з

передачи"

УРОВНИ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА ПРИ ПOK-IV

Пр1и применении парциально-откл;икового коди ­
рования IV кла·сса передаточная функция тракта пере­
дач1и вьr6ирае11ся из услоВlия [ l]

55-

О11счетные
у1 слов;ию

Хп = Х (п т

значения такого

от~счетностlИ

+t

0)

От. счетное

=

тракта

псевдотроичног.о

{+ 1,
О

п =

удовлетворяют
аигнала,

т.

е.

+ 1,

(2)

n=F+l;

з1начение пр 1 и~нимаемою ·сигнала

в

пред­

положении, что шумовое напряжение 011су11ствует, за:пи­

сывае11ся после под!станонки

(2)

в

( 1)

(3)
Выраж· е1Ние (3) показывает, ч'Го 'В 011сутс11Вие шума
.М.СИ rюявляется только
от ,симнола,
опер· ежающего
данный ·СIИIМIВОЛ .на дне посылки. Бели амплитуда вход­
ных символов принимает два возможных значения : ±·d,
то Уо ~ имеет три (<«стабильных»)
уровня: ± 2d :и О. Де­
кодер, :выполненный 1с учетом (3), обеспечит правильное
вооста1но;вление переда:нной информаЦ1ии.

К:огда

у·слоВ1ие 011счетности

няе11ся, то в прин:имаемом

Запишем от~счетное
е·сл1и

(2)

ПОК:-IV

1 С1игнале

значение

. не 1Выпол­

(2)

.появляет, ся .М.СИ.

пр1инима 1 емоnо

не выполняе:тся и полаг.ая

1аигна. ла,

.k =O,
(4)

n=-oo

где

2; 11 означает исключение из суммы членов с номе­

рами n= ± 1.
Так~и~м 06р 1 азом, е.сли у1 словие О"гочетности (2) : не 1 вы­
полняе'Гся, то ~сумма в выраж· еН1И1и
( 4) предсrа:вляет
собой .М.СИ такого же типа, как и при приеме двоичных
оиг· нало. в. Нера 1 венство основных
011счетных
значений
импульсной .реакци:и 1Х11 =РХ-- 1 П'р1иводит ·К тому, что
число «~стабильных» уров: ней принимаемого ·оигнала у:ве - личивается до четырех. Возможные значения этих уров­

ней опр· еделяются 1выражениям: и:

+ ( х_ 1

+ х1 ) d

и

+ ( х_ 1

-

х 1 ) d.

Пр 1 ибавляя к ·каждому 1из ч· етырех
уров,ней
член,
представляющий .М.СИ, можно построить «глазковую»
диаграмму псевдотроичного
сигнала.
Распределения

.М.СИ около трех желаемых уровней

56

1[0, ±

(х-1

-

х1 )

d]

принимаемого

сигнала

оказываются

неодинаковыми.

Эт:о не поэволнет выбрать пороги ·р·ешен1ия . пр1ием:ника
оптимально. На практике для простоты эти пороги
у·станавл~иваются ра1вными
±0,5 d (х-1-Х1) . С этим~и
порогами решения вероятность ошибки в приеме симво­
ла из-за дейс-гв1ия МСИ 1и шум·а будет
неодJинаковой :
для нулевого уровня больше, чем для •внешних уровней.

Оценку МСИ мож1ню осущестВ'ить ·с помощью Е-кр:и­
терия [2], как это делало:сь для дуоб:инарного 1оигнала ,
при это'М Е-·кр:итер1ий оказывае11ся различным для нуле­
вого и в-нешних уровней. Значения Е-кр;итер1ия
можно
определить из выражений:
00

·

(Х1 + Х-_1) 2 f- ~" Х~
n=-oo

р2
ну лев.

00

~"

,,r;;,. х~
Е~нешн

n=-CO

=

УРОВНИ ПРИНИМАЕМОГО СИI1НАЛА ПРИ ПОК-V

При
рован~ия

V

при.1 мен·ен1ии

парщиаль:но-откл:икового 1коди .;

кла·оса 1юэффицие.нт передачи

жен представлять ~собой фу~ню.I)ию

Xv (ffi) = 4Т sin2 ffi Т,
01'счетные

. 1-

трак-Га дол­

[ l]

О<(;/ ffi 1<(; ffiN'

значения

.импулысной

реакции

такого

тра,К'Та определяют:ся

l'

Хп = + 2:
О,

п = + 2,
n= О,
n:;ЬО

Под·ставляя

(5)

+ 2.

( 5)

в выраж·ение

( l),

получаем от1счет~

но•е значеН1ие пр1инимаемого (Шгнала (пр~и

Уо

=

-а2

+ 2а0 -а_2 •

k =O)
(6)

Бсл·и оимволы входного •сообщения принимают зна­
чения ±d, то у 0 может пр;инять од.но . 1из пя11и значений:
± 4d, ± 2d, О. Деюодер приемника, выполненный с уче11ом ·выражен.ин (6), устраняет
преднамеренную МСИ

57

<:>т символов а2 и а-2. Если импульсная реакция х (t) не
яБляетх:я !Идеалыной, т . е. усло·вие (5) не
выполняе11ся,
то

отсчетное з1 начение принимаемого ~сигнала

(7)
n= -CO

rде 2.: 111 озн а ча ет исключение из суммы членов с номера­
ми п = 0ип=±2 .
Нераве~нство основных от.сче'Гных значений импульс­

ной реа1щи1и

!х2!

=:F0,5xo=:F

ЧJИсло «ста·бильных »

lx2 I

уровней

прив.одит

;к ·юму,

прин1иl\11аемого

что

сиГ1нала

ста;ноВ1и11ся ра·вным 1восьми . Значения
напряжения для
э11их уровней опр·еделены в табляце. Отме11им, что 1сум­
:М а в выражен1ии (7) представля·ет ~собой обычную МСИ .
Таблица

Значение символа

Напряжение уровня
1

1

а2

ао

1

!

+d

+d
1

1

+d

+d

-d

+d
1

-d

+d
1

+ x 0 +x2 )d

(х_ 2

+ x-o-x2)d

(х_ 2

- x 0 +x 2 )d

(х_ 2

-x0 -x2 )d

1

1

1

(х_ 2
1

- d

+d

-f-d
'

1

1

1

а 2 х_ 2 +ап х 0 +а_ 2 х 2

а_2

1

1

-d
1

1

:

-d

+d

1·

'
'

- d

1

-d

-(х

+d

-d
1

-(x 2-x0 +x 2 )d
1

1

1

.58

-d

+d

-d

- x 0 - x 2 )d

1

1

-d

-(х_ 2

+d

1

-d
1

_ 2+ x 0 -x2 )d

1
-(х_ 2

1

+ x 0 +x2 )d

•

Доба1 вление к каждому 1из <«стабильных» У'Р'О'Вней (1см .
табJDицу)
I-юсть

члена, определяющего МСИ,

построить

«глазковую»

,дает

диаграмму

нозмож­

псевдопяти­

ричного юиг.нала. Проце.е~с определеНlия порогов решения
пр:иемника при использованwи ПОК-V ~становится очень
слож,ным. Для простоты их полагают ранными

+ 0,25d ( х_ 2 - х~ + х2 ) и 0,75d ( х_ 2 -х0 + х 2 ).
Такшм образ· ом, 1 с помощью 01ановных О'ГСЧе'Гных зна­
чений 1импуль 1 оной реа· кщии тракта опред:елены «!Ст,аб:иль­
ные»

уров,ни

пр1инимаемого

~сигнала,

с

помощью

рых облегчается построение «Глазковой»

:кото­

диаграммы и

приближенно выбираются уровни в приемниках для рас ­
сматриваемых случаев кодирования.

СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ

1. Kretzmer Е. R. Binari Data Comшunication Ьу Partial
ponse. - «<First IEEE Annua l Coшшunications Convention», June
1965, Boulder, Colorado; New York, 1965, р. 451-455.
2. Lucky R. \V" Salz J" Weldon Е. J. «Jr. Prinsiples of
Coшшuпication», Мс Graw - Hill Book
Сошраnу, New York,
р. 408.
УД:К

· Res7-9,
Data
1968.

681.372.8
М. Г. Штейнбок

УСТРОЙСТВО ПРЕОБР А30ВАНИЯ
СИГНАЛОВ ДЛЯ С:КОРОСТИ

кбит/с

48

1ВВЕДЕШИЕ

Передача дан, ных со с~юроетью
ще.ствляе11ся

в

наеюящее 'Время

по

48

'К'бшт/1с

пер:в1ичным

осу­

широко­

поло~с' ным ка,налам (ПШК), 106разов,анным на базе пер­
вичных г, рупповых трактО!в
(60-108 кГц) ВЧ 1с;истем
передач1и.

Для 1исключен1 ия 1 вза~имного ВЛ'ИЯН1ИЯ между модули­
рова:нным .сигналом, передаваемым по ПШК, и груп­
по1вой контролыной ча1стотюй 84, 14 кГц, 1ис1пользуемой в

ВЧ юистемах передаЧ'!f, в · каналоформ:ирующем обору­
довании ПШК имею11ся заграждающие фильтры (ЗФ)
на частоту 84, 14 кГц. Наличие ЗФ приводит к появле­
ттию всплесков затухания и фазы

в частотной характе­

рис11ике ПШК в диапаз, о~не ча1стот

82-86

'кГц . В1 следст•

59

вие этоrо щиалазон ча, стот

82-86

.использовая

~спектральных

для

пер·едач'и

кГц не может быть
компонентов

модул;ированнюrо 1оигнала.

Из'вестные способы высоко1скорос11ной передач1и дан­
лых по ПШК заключают1 ся либо в разделен1и:и переда ­
ваемых данных

на

два

потока

и

передаче

их

по

двум

лод!<jаналам
, с по.лоса'М'И
чаrстот
60-82 кГц - и 86108 кГц [ 1 л1и1бо в фор,мирова'нrИи спектра передавае ­
моr~о 'ОИГlнала ·С пр 1 овалом .на ча1стоте
84 кГц за 1счет
,использования псевдотроичн· оrо ко,дrирования [2]. Недо­
статком первого ,способа является двукрат·ное у.вел1иче­
ние 1 объема оборудова1Н1ия, проиrсходящее пр'И реал1иза­

J,

ции

двухканального

лов

(УПС),

ние

ч1исла

у,стройсгва

а недостатком

преобразования 'С'ИГ1на ­

второго , способа

поз1иций пер,едаваемого оигнала,

-

увеличе­

приrводящее

к снижен.ию помехоу~стойч1ив0>ст1и пр·иема, а также недо ­
статочная

шир1ина

п1ро1вала

в

·спектре ,сигнала,

получае­

мая при 1псе, вдотроичном кодир· ова1ниrи. Ниже раосмот ­
рен новый способ высокоскоростной передачи данных
по ПШК, лише!-!ный указа1нных ·недостат1юв, 1и его реа ­
лизация в УПС на скорость 48 кбит/с.
ПЕРЕДАЧА ОБП СИГНАЛОВ

С ВИДОИ3МЕIШННОй ФОРМОF,1: СПЕКТР А

Од1иночная посылка сигнала, передав,аемого ме­

тодаМ'И АМ :ил1и ФМ •С ча>стич-I-ю .подавленной одной бо1ювой полосой (АМ ОБП < или ФМ ОБП), м.ожет быть
предсгав.лена rв виде 'Сум.мы ·синфазного 1и квадратурного
компонен"Гов, 'Имеющих ча1стоту несущего колебанrия:

u (t) = R (t) cos (w 0 t + ЧJо) + Q(t) sin (w 0 t + ср 0 ),
где R (t) и Q ( t) - опибающие · соответс11нешно
ного

,и

квадр. атурного

компонентов;

1w0

и 'сро

-

(1)
,синфаз­
чаrстота

rи

начальrная фаза несущего колебшшя.
Спектр посылI\'И (1) Su(w) являе'Т'СЯ ,суммой спект­

ро1в си,нфаз'ного 'И квадратурrного компонентов 'ооответ ­
ственно

Sr (,w) и Sq (ш):
Su (w) = S, (w) + Sq (w).

(2)

Пр.и 1с1инхронной демодуляции :из пр 1 и1нимаемого сиг­
выделяют огибающую
аинфазного
ко'мпоне,нта.
Квадратур. ный ко·мпо1нент сигнала при этом подавляет­
ся. Однако, ка·к видiно r из (2), изменеНlие формы опектра
нала

"60

квадратурного
~компонента
Sq (w) 1из1 меняет форму
спектра суммарного сигнала Su ( w). Поэтому, варьируя
на передаче формой Sq (w), можно в широких пределах
в 1иJJ,01из менять форму Su ('w), . не · влияя на форму демоду­
лироваНIНОl'О .силнала.

форму

Sq (w),

В

ча·стно~ст.и,

чтобы 1 в ~спектре

·можно

Su (-w)

подобрать

получrить провал,

-соответ 1 ствующий · по ча·стоте в.сплеску затухаН1ия и фа­
зы, rимеющему~ся
в ча,стотной
характериеnике ПШК.
Такая возможн·ость иллюстр 1 ируе11ся
. спектрами, пред­
·ста1влN11ным1и .на р;ис. 1.

л
т

Ри ~ .

1

В центральной ча·сти неподавленной боковой поло­
сы ~спектра Su (.w) за 1 сч· ет выбора фор'Мы Sq (w) получен
необходимый провал, ·в то же время спектр демодули­
рова1шого 1 с'игяала SD(w), пред!ставляющий собой · сум­
му боковых полос .спектра Su (w), ~имеет ·Коооеимметрич­
ный 1 срез 1и удовлетв-ор яет услоВIИЮ селектиВIНО·СТИ (пере ­
несенные - в НЧ область боковые полосы спектра Su (. ш),
образующие · спектр демодулированною 1с 1 илнала SD (.ш),
совпадающий по фор 1 ме со с пектром огибающей оинфаз­
но.го компонента, показ,аны на рис. 1 пунктиром).

Для раосмотреннОГ·О 1 случая
лов с 1 видо!изменен'Ной фор'Мой

передачи
спектра

ОБП оигна­

'В приложении

да!Ны выражения (П.1), (П.2) ~спектров SR(ш) и SQ(w)
огибающих ·оинфазного R (t) и квадР'атурною Q (t) ком­
понентов

одиночной

посылки,

а также · приведены

рас ­

считан1 ные на ЭВМ з1Наче1НИЯ э11их ·огибающих .

От обычных мето,дов АМ ОБП и ФМ ОБП

можно

перей11и к передаче ~сигналов ·С В'идоизмененной фор,мой

спектра . следующим обр.азом: в опектре модулироваrнно­
го

переда1ваемого

оигнала

ум·еньшают

по

амплитуде

61

часrо11ные 1юмпоненты 1 непода'влен:ной боковой пол1 осы .
раополож«~1 нные 1 в диапазоне 'В<сплеска затуJЮ'НIИЯ и фазы

ПШК, 1и :на такую же , велич1ину у~вел1ич1ивают по ампли ­
туде частотные компоненты пода1вленной 6окю1вой поло ­
сы, р,а,сположе~нные юимметрично относителыно iНесущей .,

Пр'и э·ю1м в 'спектре 'Модул~ированного 1 оиr1нала появляет­
ся 'Провал,

а

в1ид демодулированного

няется, поскольку он
ко.мпо·не1нrов,

.с1 илнала

определяется 1 су~ммой

ра1сположенных 1 симметр1ич~но

но несущей, 1 и не зав1исит

от <соо11ношен1ия

не ~изме­

частотных
011нос'И'тель­

'Между

их

амплитудами .

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УПС

Способ передачи, основанный ,на фор'мирован;ии
провала в спектре переда· ваемого ФМ · ОБП 1 С' игнала, не
пр1иводящего к ~изменению

формы

демодул:ирона1ншого

сигнала, ·был реал1изо: ва:н : в УПС, прещнаэ:начвнном для
передачи данных по ПШК 1 со 1 с1юростью 48 кбит/1с. Ра1с­
смотрtим УПС, структурная 1 схема
кюторого
показана
на рис. 2. Она состоит из передатчика (Пд), приемника

(Пм) 1и блока опорных чаеют (БОЧ), общего

ifl.ЛЯ Пд

и Пм .

Рис.

2

Опорные ча,стоты, необходимые для работы Пд 'И Пм ,
форм~ирую1'ся в БОЧ путем деления ча1стоты импулыс ~
ной

последователь· но1с11и .

генератора на

2,88

поступающей

МГц (Ген

от

задающег.о

2,88) .

В Пд входные сигналы данных

( «Вх. д») через со­

гласующее устройство (СУ), передающую часть скремб -

62

.лера (Скр) и преобразователь в относительный код (Пр)
Поступают на цифровой модулятор (ЦМ), в котором они
суммируются по модулю

2

- угольной формы, частота

с несущим колебанием прямокоторого равна половине ско­

рости передачи и составляет 24 кГu .
На СУ, Скр и Пр от БОЧ поступают тактовые им ­
лульсы с частотой 48 кГц. С выхода СУ эти импульсы
выдаются источнику данных (сигнал «Вых. Т»).
Для конкретной комбинации
на ·рис. 3
показаны
·формы сиг- нала данных на входе и выходе Пр, формы
:прямоугольного несущего колебания (Нес) 1и ;мадул:и -

/

о

&оо~

Вь1хо~~-~. 0,_

Рис.

0ров2нного сигнала

(МС)

3

на выходе ЦМ. Как видно из

рис. 3, элемента'Р'ной .посылкой ·модул.иро~ванного сигна ­
. ла я. вляет•ся прям-оуголЬ'ный 6и1импуль·с, который может
быть задан следующим соотношением:

l

r-1

.и (t) = ~
1
~

_.!_~t<O

'

2

т

< t ~ -2

1'

о

О,

lt\>.!_

,

'

(3)

2

Спектр ·6ии•мпулыса

si n2

(3)

~имеет вид

wT
-

S(ffi) = i Т - -4 -

(4)

wт

4
При передаче со скоростью 48 кбит/с Т = 1/48 ООО с.
С помощью цифрового трансверсального ф.иль'Гра
(ЦТФ), включенного ·На выходе ЦМ, 1 из .спектра (4)
формируют

спектр

Su ( ffi),

заданный

соотношением

(П. 3). Спектру Su (щ) ооотве11с'твуют з;начения В'рем~н ­
н6й хара1ктер.и~с11июи и (1t), пр'иведеншые 'В та1блице при­
ложеНJия.

ЦТФ рас.счи11а'н 1на фор1М'ирован:ие ·спектра двоичного
модул1ирован.ного 'С!ИI1нала на ·несущей
чаеюте 24 ·кГц,
реал:изуе11ся 'на

оонове

·регистра

1 сдв'ига

·С ;весовым'И

пр.од1вшке1Н1Ия

водами .и сумматором. Для

от­

'СIИгнала по

релистру 'сдв1ига 1на ЦТФ от БОЧ поступают импуль·сЬ1
с у1четверен:ной та.ктов·::>й ча1с"ютой
192 •кГц 1). Для по­
давления высших спектральных компонентов, образую­
щихся при цифровом формировании спектра, на выходе

ЦТФ включае"Гся простейший ФНЧ с частотой
кГц.

среза

96

Сформ1ирова'Нный, по спектру аигнал 1с помощью ба­
лан·сного модулятора (БМ) пере:но·сят в ча·с·тотный д!Иа­
пазо1н ПШК 1на несущую ча,стоту 90 кГц, Частота пере­
но;с,а , поступающая :на БМ от БОЧ, ·Соста·вляет 114 кГц.
Сигнал ·С выхода БМ через у'силитель Ус и полосов·ой
фильтр ПФ .поступает на ~выход Пд. Формы ·спектров

на ~входе ЦТФ ,
Пд показа1Ны ·на р:ис.

S (f)

S(f)
•

1
1

S(f) ,.,...- !---

/

1/

SuffJ
i.s)п

Г\

S' и (f)

·+
. -·t--,

...--

~

1на ~входе ЦТФ и .на ~выходе

4.
!

/

'

i

-

-,

1

Н~---- т

i - -1 - - - ··---1-- - -

.

i

v- -

-

1

1

Sд(f)
,/

1

\1

\, i },

'

\.

v~

/

1\

1

Ри<: .

·

~

4

Входной ~сигнал ~«Вх . С»), поступающий из ПШК .на

вх·о:ц Пм , проходит ПФ и Ус, после чего ·С помощью БМ
и ФНЧ о·существляе-гся юинхронная де1модуляция этого
сигнала .
1 > Более подробно построение ЦТФ рассмотрено в статье Т. М.
Гомозовой и М. Г. Штейнбока «Цифровое формирова.ние модули­

рова.нных сигналов»,

64

помещенной

в

настоящем

сбо-р•ни.ке.

На рис. 4 ~изображен 1спектр SD(f) демодуJI1ироваН1но­
го оиnнала, представляющий 1 собой ~сумму перенесенных
в НЧ обла,сть боковых полос {Шектра S'~ (f), 'Показан­
ных :на р>Ис. 4 пунктиром. Несущее 1юле6ание с частотой
90 ·кГц, ~необходимое для 1оинх1ронной демодуляц;ИJИ, .вы­
деляется 1из при.Нlимаемого сигнала в блоке выделения
несущей (БЕН), ша вход 'Которого ·С выхода пороювоrо
устройства (ПУ) по.ступает ограниченный модул;ИрОваlН­
ный оиnнал. С помощью друюго ПУ, включенного на
выходе ФНЧ, ОПР'еделяе11ся полярность демодуJI1ирова:н­
ного ·аи-гнала. В решающем у1стройсгве (РУ) .сиглал, по=
сту;пающи·й 1с ~выхода ПУ, 1стробируе11ся 1в отсче11ные мо­
менты времени и декод:и рует,ся.

Де:к~од:ированный 1 с:игнал . данных
поступает через
пр:ие~мную ча'сть ,скремблера
Скр и СУ на 1выход Пм
(сигнаJI «Вых. д»). Импульсы тактовой частоты 48 ~кГц,
необхощимые ,для работы РУ 1 и Скр, 'Выделяются .в бло­
ке выделения тактов (БЕТ) из огра1н:ичеш:но·rо демоду­
Л1Ированного 1оигнала, поступающего на вход БЕТ ,с ,вь1-

хода ПУ. Тактовые импульсы

1с выхода БЕТ Через СУ

поступают!Н'а выход Пм (оигнал «Вых . Т»).

·

Для получения ~несущего колеба1н,ия rи та1ктовых IИМ­
uулмх~в 'В БЕН 'И БВТ 1Пр:именена дискре'тная 1QИiСТема

ФАПЧ.

r;

Структур1ная ~схема

устройс11ва

'аишхронизации,

общая для БЕН :и БВТ, при-

ведена на рис.
во

5. У1стройст- ~г-~
1 с остоит , де
1 ФД

юинхро.низап:ии

rиз блока
дифференцирующих цепочек
(ДЦ), фазо­

L-

вого щискриминатора (ФД),
усре,щняющего

1 ревероивного

счеТfЧ.lика (РС), дискретно 1го
фазо·вращателя (ДФ) :и деЛ1ителя ч а:еготы 1н а

Рис.. ~

2.

В бло1ке ДЦ получаю11ся короткие импулысы, 1сф\Ца­
дающие 1 с переходам.и через 1 нуль вход!ного аиrнала.- ЦО·

ступающего 1с выхода ПУ.

С помощью ФД определяют знак отклоне1Н1ия ..Фа:зы
под1страи1ваемого 1юлеба.н~ия. Сигнал знаюа, усре:днед;I'~ЫЙ:
в РС, у~пра<вляет состоян1 ием ДФ, влrияя те;r,( 1са1мь~м 1На,
фа.Зу к1олеба1ния на вых1оде ДФ. Ст,руктурнаЯ схем.а ДФ
показа1на на р:ис. 6.
·· ·

3-146

Входное юолебание ДФ, посrупающее от БОЧ, пред­
С'М'ВЛЯет ·оо6ой дна сдви'Нутых 1на 90° меа1ндра ·С ча1с110-

той

f'o.

В БВН

f'o - учетверен~ная часrота

Ри·с.

:несущей

6

(360 кГц), в БВТ f'o -удвоенная тактовая частота
· (96 кГц). На р~ис. 6 сд:Вlинутые на 90° меаидры услов:но
Показаны в 'ВIИде веК'юр.ов а и Ь. В ДФ iИзменяе'Рся ам­
плитуда меандров, после чего ·оНiи •су;мм.ируI011ся . Фаза
· сумм1арного колеба~ния (~вктор с .на рrис. 6) определяет­
ся

соотношением

между

а'Мпл~итудами

1су;мм~ируемых

меа1ндро·в . Фаза выход;ного . сигнала поворачивает·ся на
один шаг в ДФ за счет изменения на одну градацию
соотношеН1ия

:между

ампл.итудаМiи

эт.их

меандров.

Для упр.авлЕшия амплитудам~и меандров 1используе11ся
схема, •сосrавлен~ная 1из РС, д;вух цифро - а1Нал•оговых ;пре­

обра:ювателей (ЦАП), лог~ичеоких коммутаторов (К) 1 и
двух перемнож•ителей. При ·изменении •на ед1И1Н.ицу ч:исла
в РС под д:ей·ствием входного с1 илнала знака
( «Вх »,.
«Вх - ») у1велиЧ1ивае11ся на один шаг напряжение :на вы­

+

ходе одно~го ЦАП и уме:ньшае11ся \На одJин шаг напряже­
НIИе 1на :выходе другого ЦАП. При этом на одну града­
~ию 1и3'меняю11ся ·амп.л.итуды

. множ~ителей.

меа:ндро'В 1 на ·выходах пере-

Оигналы 1с выходов перем;нож.и-гелей посту­

пают на .сумматор, узкополосный
мощью

которого

выделяе11ся

первая

фильтр

(УФ), с по­

гарм1 оника

·суммар­

ного ·сиг,на.ла, 1и ПУ 1с ~нулевым по.рогом :срабатывания.
На \ВЫJюде ПУ получают •меандр ·с частотой fo, фаза
· .КО"N>рого определяе11ся состоянием РС.
Двум И!райН1им СО!стоя1н1иям РС соот. ветСТ1Вуют фазы
выходного коле6а1ния, от лшчающиеся :на 90°. При 1изме-

- :66

не;н:и;и Ч1И1сла, запи1са: нн:ого 'В РС

sa

един~ицу, фаз. а выход:­

ного колебания изменяется на величину ЛqJ = 90°/С ( С-~
емкюсть). При доС'Гижен:ии ренероив 1 ным ,сч 1 етч>И1Ком краu­

неrго ,сосwяния вх10Дные 1аигналы РС переключаю~я с
помощью К, а также rизменяю11ся поляр1носТ1И тоrо меа1нд­
ра,

амплитуда

которого

на

выходе

перемножителя

в

данном крайнем оос11оян~ии принrимает :нулевое значение

(:из:менеш:ие поляр1нос11и меандра 1соответст. вует повороту
его фазы на уrол 180°). Так :как дальнейщее ~изменение
1 направлении,
числа в РС осущеС'Ilвляется в 1обр.атно:м
поворот фазы од:ною 1из 'меандров 1 на
180° приводит 1к
пер·еходу фазы су~ммар.ного · силнала в 1со:седний квад­
ра..нт. Таюим ·образом, ·С 1 по:v~ощью .раюомотрен:ного ДФ
мож:но

полуЧ'ить-

1Неюгран~иченное

число

лолож~ителыных

и отрицательных поворотов фазы ~выходного '-Колебаrн:ия.
Досто;Iшстном у~стройства 1 с~иrнхрон:изац:и:и, в ·котором
и:спользуе1рr р;а1ос1\Щ'11рен1ный ДФ, Я' вщн~~я возможность
ДОСТIИЖеН!ИЯ высокой точностш подстрой~и
пр 1 и ОТIНОСIИ­
тельно низкой ча1стоте задающего генератора . В реали­
зова'Нных БВН 1и БВТ точность rподстройки
!Несущего
колебан:ия :и тактовых lИмпуль·сов была ра1В1на 100011ветсrr­
венно 2° :и 2

%'.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ УПС

У,стройстВ'о [Jреоб.разован1ия 1 сиr1нала на :скорость

48 кбlит/с !Испытывалось как в л,абора·юрных условиях,
та1к 1и mр:и работе по реалыному ПШК:. В ла:бора.торных
усло1ниях !Из:ме:рялось 1 соо11ношен:ие юиг.нал/шум на входе

Пм, ·Не·о'6ход:имое для о'беспечен1ия коэффиЦtиЕшта ошибок
(по бита,м) 10-5 . Это соотношение было равно 15 дБ.
ЛИ!нейные 1 испытаншя УПС
проводились
шлейфом по
ПШК ~протяженностью 2400 ·юм, 1 составленному 1из шее~
Т1И уча~стков 1с ~использованием ка 1 налоформ:ирующего н
тра 1 нзiитного оборудов;ания пер 1 в:ичных
групп. Передача

осуществляла:сь по

II

и

IV

пер1вичным группам сис:rе:м

К-1920 !И К-60.

Характеристики неравномерности группового

вре· ме~

'ни замедления (ГВЗ) 1и АЧХ ПШК, 1онятые прlИ помощИ
пр~ибора ФЧ-4, :показаны ·СООТве11ственно в верхJrей' ' iи.
нижней :ча'С11И 1ри1 с. 7. Ра·сстояние между ооседдrи:МrИ го-

-

ризонтальньrм:и л:инJшм1 и на рис.

по ГВЗ и

3*

7 ·соответ.ствует 10 ~кс
1,74 дБ по АЧХ. «Глазковая» диаграмма демо67 '

дулированного сиrнала, полученная при работе по каналу
с 7,а' юими характер1истtикам!И,

преДtставле<на

iНа

р1ис.

8.

Со011ношение юигнал/шум 1н·а 1JЗыходе ПШК в процессе
iИспытан•ий находилось 1в пределах 21 - 25 дБ. Особен-

Рис.

7

Рис .

8

ностью шумовых характеристик ПШК являлось наличие
селективных помех с частотами 67,8; 96 и 104 кГц. Уро­
вень каждой 1из селе 1 <:т1wв1ных помех был на 30 дБ ниже

уров1ня сиf1нал·а. За 100 ч работы по ПШК средн~ий коэф ­
фициен'Т ошибок по битам ,сос11а!вил 5 · 1О- 6 .
В процеосе 'испыта;ний в тракт п· ередач!И, по.мимо за ­

г.радюелыных фильтров ЗФ

,54
t.68

~ кГц 'И ЗФ

104

84,14

кГц,

включtилжь ЗФ

кГц. Включение этих ДQnолнителыных

'

ЗФ 1нес1юлько !Изменяло ха, рактер1и1с11ики ГВЗ, одна.ко : не
вл1ияло на качество 1 передач'И си11налов по ПШК.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Были 1раосмотрены 1 новый ·способ передачи дан­
ных по ПШК и его реализация в УПС на скорость
48 1кб~ит/с Р а:аомотренный •Спосо16 оонован iна ,специаль­
ном фор1м1 ироваiНIИ'И 1спек11ра пер' ед:аваемого ОБП rС'Игнала,
пр.и ко·юром уменьшают по

амплитуде ча 1 стотные компо­

ненты 1н епода1вленной 6окО1вой полосы , ра,сположен1ные в

д:иап1азоне .нопле·ска з·атухан1ия 'И фазы ПШК, 1 и на такую
ж·е

вел1ич1и:ну увел1и'Ч1ивают

по

амплитуде ча1сто11ные 11юм­

поiН'енты :под•аrвле;шюй '601ювой

поло·сы, раrсположе:нrные
симметр.ично отноои11елыно несущей. Пр1и этом ·в опек11ре

моду.лирован 1 ного •ои~нала появляется провал, 1н еюбход1и­
мый пр1и ра:боте по ПШК, а демодул.ироrван1ный сигнал
остается

двухпоз1иu:ио:нным,

т.

е.

не · с1-11ижае11ся

по1мехо­

у1сто йчrи вость .пр•и ем а .

Осо.бенно1стью реал1иэаци1и УПС, в
рассмотренный способ

передачи,

KO"IOPOIM

являются ,

пр1именен

во - первых,

цифр;аво·е форм:ирова1ние опектра 'Передаrнаемого юигнала,
и1 меющего слож:ную форrму, 'И, ВО-IВТОрЫХ , .ИСПОЛЬЗО'Ва!Н'Ие

в БВН и БВТ д искретного фазовращателя, обеспечиваю­
щего высокую точ•ность подrстройюи несущего и та·кто;вого

колебан 1 ий пр~и О'rrно·оит· ельн• о 1 н:изкой ( для оюрос11и пе~ре­
дач1и 48 кrfшт/rс)
часто1'е
з,адающего
'Ге1 нератора .2,88 МГц .
Высокая ,памех• оустойч·ивоегь 1 п ер едач:и, получ енная в·
процесс е ~испытаний УПС,
п'Р'охюд,ив·ших .на ·ре·альном
ПШК, а rакже отноои'!'ельная П'Р'О1с1 тrота ' реализаци1и УПС
с шир о•I\JИМ

использова:н:ием
щифр·овых
м1и.кро·схем
подтвердили эффек11иВ1ност ь
crюcnna передаrчrи.

1и:н·телралыных

1пр 1 именвнного

П РИЛОЖЕНИЕ

СПЕ!(ТРАЛЬНЫЕ И ВРЕМЕННЬIЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДИНОЧНОЙ П О СЫЛКИ
ОБП СИГНАЛА ПРИ ПЕРЕДАЧЕ
С ВИДОИЗМЕНЕННОЙ ФОРМОЙ СПЕКТРА

Сп е ктр

огибающей синфазного компонента

ОБП си гнала

одиночной посылки

(ри с . 9а)

69

(

Пл:

О~ w < 12Т'

11

1

'

Sк~w) = ~12 + 2

cos бТ

(

1l:rt )

(i) -

12Т

lЗ:rt

1l:rt

'

12Т ~ w < 12Т'

(П.1 )

lЗ:rt

о,

w:;;,. 12Т .

t

щi:=~=i::~~Тl~1,o.-=---'--~c--,...-..-r-~-г~~,....,.~~
~{r,JJ
O,O h--'-i'--+"---'<--=+-- -t----r------J
o,ol----F--+-..:\-'-.:+--~k--:::-:-+--~~
0,41---.r.----+--\---+---,1--t-'~-'--t----~

fr . 1f

о

!, о~~=--+---+0,8

ш

.с}rи~.г~\-n-+FJ~~~~ О,8>-++--1---+Ш__k_ VUu Ь,;'-1--1----+-----1+----'<,-t-л

1(

zт

271' W Ol--+---1---+--\--+---·-""t'

Т

Т -О, 2t-t->---t+--т---.~
-о,

4 '--+---\-f-t---\-

Рис.

9

Опектр огибающей .квадратурного

ком.понента

1ш ОБЛ сигнала (рис . 9а)

1-

один-очной посыл-

(

sin 3Tw,
:rt
вт-~

-1,
-

cos

бТ ( w - З;

),

:rt

(i)

< зт

:rt

.

:rt

-&w<ЗТ ""'
2Т '

SQ (w) =

1,

-

1[

l l:rt

&w< 12Т '

2T "'

-21 + -21

cos

бТ

О,

(w - l l:rt)
12Т

'

1l:rt
lЗ:rt
12Т ..;;: w < 12Т '
!З:rt

w ;;;э. 12Т .
(П.2 )

Спектр одиночной посылки ОБП сигнала с провалом в в_е·рхней

боковой полосе (р и·с.

70

96)

Таблица

Приведенные значения временнь1х характеристик
и u(t) (рис. 9в), спектр которых ;Jадан

R(t), ·Q(t)

соотношениями

( П.1 )-( П.3)
Q(t)

R(t)

п

1,0000
0,9548
0,8264
0,6356
0,4123
0,1901
0,0000
-0 , 1352
-0,2044
-0,2091
-0, 1625
-0,0849
0,0000
0,0713
О, 1140
О, 1223
0,0987
0,0533
0,0000
-0,0471
-0,0769
-0,0839
-0,0689
-0,0377
0,0000
0,0341
0,0562
0,0619
0,0512
0,0282
0,0000

о

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

u(t)

1

1

0,0000
О, 1663
0,3004
0,3760
0,37!j2
0,3054
О, 1698
-0,0055
-0,1919
-0,3602
-0 ,4865
-0,5566
-0,5669
0,5250
-0,4463
-0,3503
-0,2560
-0,1781
-0, 1248
-0,0963
-0,087 1
-0,0871
-0,0860
-0,0754
-0,05 11
-0,0140

1,0000
0,7437
О, 1531
-0 ,3760
-0,5336
-0,3173
0,0000
О, 1144
-0,0640
-0,3601
-0,5026
-0,3519
0,0000
0,3242
0,4435
0,3503
О, 1723
0,0429
0,0000
-0,0074
-0,0369
-0,0871
-0, 1089
-0,0704
0,0000
0,0366
0,0017
-0 ,0744
-0,1201
-0,0883
0,0000

+О,0304

0,0745
О, 1091
О, 1278
о' 1272

11

п

1

1

31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60

-0,0258
-0,0428
-0,0473
-0,0393
-0,0217
0,0000
0,0200
0,0332
0,0368
0,0306
0,0170
0,0000
-0, 0156
-0,0260
-0,0288
-0,0240
-0,0133
0,0000
0,0122
0,0204
0,0226
0,0187
0,0104
0,0000
-0,0095
-0,0158
-0,0 175
-0,0145
-0,0080
0,0000

О, 1079
0,0744
0,0340
-0,0058
-0,0383
-0,0593
-0,0678
-0,0659
-0,0576
-0,0478
-0,0438
-0,0391
-0,0431
-0,0507
-0,0580
-0,0640
-0,0629
-0,0543
-0,0385
-0,0177

Q(t)

R(t)

u(t}

+О,0045

0,0247
0,0399
0,0480
0,0490
0,0441
0,0357
0,0262
0,0181
0,0128

0,0763
0,0859
0,0339
-0,0247
-0,0380
0,0000
0.0512
0,0737
0,0576
О, 0261
О,0057

0,0000
-0,0080
-0,0310
-0,0590
-0,0674
-0,0430
0,0000
0,0298
0,0256
-0,0045
-0,0308
-0,0289
0,0000
0,0328
0,0462
0,0357
0,0154
0,0021
0,0000

Пр им е '1 ан и я:
1. Значения R (!), Q (1) и и (1) приводятся с учетом
ЧТО R (-1) = R (1), Q (-1) = -Q (1), и (-1) =и (1).

ТОГО,

,

.

2.

п =

61/Т .

о

1

1
1
( w -л- )
-·--cos6T
2
2
2Т / '

1,

л

О~ w < 2Т '
л

2л

2Т ~ w < 3Т '
2п

5л

-,,::::w<-

, 3Т ""

6Т

'

71

Su (ш)

1 1
1-2

= ~

+ -21

cos 3Т ( Ц)

-

5n
)
-

6Т

6Т

< ш < 6Т '

7:n;
4:n:
бТ < Ш< ЗТ .

О,

1
1
( ш- 4:n:
---cos6T
- )
2
2
зт

,

1
1
( ш-23:n; )
-+-cos6T
1 12т
2
2
'

4:n:

3:rt

ЗТ ""

2Т '

(П.3)

-~rо<-

23n
12T ""

25n
l2T '

-~ro<-

25n
ro ;;,. 12Т .

О,

СПИСОК

7n

5:n:

'

ЛИТЕРАТУРЫ

1. Sluyter Р. J. vап Gerwen Р. J. Dual single-sideband modulation for wideband data transmission. - «Electronics Letters», 1971,
v. 7, N 21, р. 640- 642.
2. Schiieli А., Tisi F. Die Einseitenband - Obertragung vоп Daten
mit der dritten Methode. - «Archiv der Elektrischen Obertragung»,
1969,

УДК

В,

23,

Н.

G, S. 113-121.

'681.372.8

Т. М. Гомозова, М. Г. Штейнбок
ФОРМИРОВАНИЕ СПЕКТРА

МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
Для получе1ния з1ада1нной формы

~спектра

да·ваемых сиnнало·в данных 1в yicтpoйiC"riвax

пере­

преобразова­

НIИЯ 1оигналов (УПС) 1использую'Гся цифровые тра·нсвер­
сальные фильтры

(ЦТФ), 1вьшолненшые !На базе .р-еnист­

ров 1СдВ!ига 1с ~весовым.и 1 рез1истора·м·и в отводах [ 1, 2, 3].
Структур!Ная ·Сх·е~ма ЦТФ показана на рис. 1. С помощью

г----5i--~

~RON·
~---O

!Jxoo импульсо8 R N
со!lига
~---

О---

&оо сигнала

R

-z

R

' -/

---

- -

- -

R, .

R,
__

Рис.

72

RN

-/

---. .

1

R,

Ошщ!

сигн(!iш

ЦТФ мож~ю формировать ,спектры как
ных, так и

1Немодул1Ирован­

модул1Ир 1 ов 1 а1нных юиr~налов, у 'К!ОТО'рых на 1и1н ­

тервале од:ной ~посылки укладывае"гся целое ч:исло полу­

пеrр:иод:ОIВ несущего 1колебан1ия пря1моуголыной формы

[4] .

На1и6олее про1сто 'с помощью ЦТФ может ·быть 1 сформ1и­
ро1ва~н rСпектр ·модул1и 1 рО 1 ВаНН'ОГО

1 С!ИГНал.а,

Од!ИН'ОЧIН• ая

ПО­

IСЬJЛIКа ко11орого пред:ста'вляет .собой лрямоу:лолыный бlи­
и·мпулыс, зада1нный ~следующим ·со 1 011ношЕшием:

r-1.

-

т

- ~t<O,

2

-и ,

и (t) = ~

1,

O~t<

1

О,

т
т
t<--.
t:;;,.-,

2

~

( 1)

2

2

Опе.ктр так,ого б:иимпульса ~имеет srид

S о ((J) ) -- 1. ·т

sin2(coT/4)
соТ/4

.

(2)

Фор1ма б~Иiим~пуль·оа ( 1) :и его опекгр (2) пред,ста 1 вле­
2. Приме'РОМ такого 1модулв:рова1Н!НОГО rСIИГна-

н ы 1 на PJl'C.

ла может быть 1С1ИГ·Н'ал, полученный путем 1 сумм1ировrанrия
по модул ю 2 прямоугольных 'Посылок немоду,л 1иро 1 ва, 1шого

оигнала (после 1соотве11ствую щего · 1юд1 иrр0:ван1Ия) 1и пря'МО­
угольrноnо ~несущего 11юлеба1нrия. Чаегота несущего · к<оле­
бания равна лrи~бо 1с1юро1сти перед·ач· и посылок, .Лfибо ее
поло!В1ине. В первом ~случае фронты прямоугольной не.су­
щей должны 1 с:овпадать с фронта· м1и :немодулированных
посылок, ia во ·в11ор0:м ~случае - 1с 1их ·сеrреrдина1м1и. Пр:и­
меры

форм :немодул1ирова1нrного 1аигнала, прямоугольно­
го не1сущего 1 1юлеба1н~ия 'И 1 модулrированно110 rаиr~нала для

эт1 их двух юлучавв поК'азаны ·ооответстsен1но :на р~ис. За
и 6. Моду. лиро1ва. н · ный сигнал, представляющий 1 собой
по~следо1вательность rб~иимпульсов, при ·ОО011ве1'ствующем
к ощировании 1исходдюто оигнала мож· ет быть rис поль эован

73

n;piи

различ;ных

ниже.

методах передачи, ~которые ра,осмотрены

С помощью

буе~мую

форму.

ЦТФ 1спеК1'ру 1оиnнала

При

необходим'Оlсти

спект.р первн~осят 1в чаею'!'ный д1иапазон

а)

придают 11ре­

,сформирова~нный
ка1нала 1с:вяз1и .

6J

т

т

т

т

т

т

т

т

т

т

т

т

т

т

tРис.

т

т

t-.·
3

Спектр 1 с~игнала ~н~а ~выходе ЦТФ

S; (,w)

определяетс я

следующи1м ·СО'О"гношен1ием:

S i (w) = S 0 (w) В (w),
где So(w) -спек'Г'р

(3)

входного юигнала;
ц~ие:нт п ереда ч1и ЦТФ .

B(1w)

- ·коэффи­

Весовые коэффициенты отводов · регистра 1сдв1 ига Ь п,
обладающие

нече11ной

1 симметр'ией

01шосителыно

це.нт­

ралыного отвода, могут быть определены 'Как 1юэффи­
циелты Фурье функции В (w)
П'О ·Следующей форм уле:
~

s

,;

Ь __ п = -Ьп

=

(4)

B(w)sinnwi:dw,

:

о

где

i:

- 1 время

задержки

га;

п - ~ номер ~отвода.

одного

Пр,и форм1ир0~ва1Нiи~и 1 опектр~а

разряда

релистра

сд'в1и­

модул1и-рованного аигна­

ла, состоящего из бИимпуЛьсов длительности Т, врем я
задержюи

одного

1 разряда

~регистра

1сдJв1ига

,щолжно

оо­

ставлять ' t = Т/4 . Тогда ~период пов ·юре:ния
ча1сто"tной
· хара1ктер~ис11ик~и ЦТФ ~будет равен 8л/Т 1и параз1итшые
спектралыные хомпане1 нты юигн·ала . на выходе ЦТФ мо­

гут быть пода 1 влены 1с 'Помощью простого фильтра н1иж­
них частот. Для этого ~случая 1 С учетом

(2)

1и

(3)

ф- л а

( 4) прин1имает ·Вtид
4n

ss ()

т

ь

-п

Т
= - ь п=~
4:rt

о

74

wT/4

.

Т d (J).
4

'(J) -~--sшnw--

'

sin2 (wT/4)

(5)

\

\

Проrизведем ра1счет весо1вых коэффициентов, необхо­
димых для полу1чения заданной формы ·опектра 1при 'сле ­
дующих м·етодах передач1и.

1.

Передача методом фазовой 1Модулящ111и 1 с ча1с11ично

ПО\!Iдвленной одной боковой по.iюсой (ФМ ОБП). Спектр
одиночной посылюи ФМ ОБП си.пнала зададим .следую­
щим 1со·отношен1ием:

r О,

5л:

O~ro<-,
6Т

-1
2

1
( ro
--соsЗТ
· 2

- -5л:

6Т '

2

6Т

6Т '

7л: o;:::ro< ~

S1 (ro)=~1,
- 1-

5л: ~ (\) < 7л:

бТ __,

11 л:)
+ ~соsзт(rо2
,
6Т '

' 6Т '

(6)

llл: о;:::rо<lЗл:
6Т __,

6Т '

(\) > -13л:-

О,

6Т

~

2. Передача 1методом ФМ ОБП с провалом в спектре
передаваемого 1си11нала 1). Этот метюд иопользуется лр'и
работе по лер1Вrич1ным широ·юо1пол·осным ка·налаrм ПШК
(60-108 кГц), :име.ющим rнсплеск затухаrн1ия 1и фазы в
д11шпазоне чаrстот

82-86

1кГц, ~вызванный

загращительrных фильтров ЗФ

84,14

включ1ен~ием

~кГц. При с1юрос11и

передаЧlи 48 юбrит/'с •С помощью ЦТФ 1!а несущей ча<сто­
те 24 ·кГц формируют rопектр ·С ча1ст.ично
подавленной

11шжней •боковой поло•сrой л провалом ·в 1Верх1Ней боковой
полосе. Пос·ле пеrре:нооа в ча 1 стотный диапазо1н ка1нала
на несущую ча 1 с"ГОту 90 кГц получают ~спектр •с ча•стично
подавленной верхней бО'К'ОВОЙ rrюлооой 1И пр'О'валом 1в д1иа­

пазоне 82-86 кГц. Спектр од1и:ночной паrсылки сrи~нала
на выходе ЦТФ зададим следующим 1ооот:ноше.нием:

IJ Более 1подр·обно метод рассмотрен в статье М. Г . Штейнбока
«Устройство преобразования сигналов для скорости 48 кбит/с», по ­
мещенной в этом же сборнике.

75

t О,

о ~ (!)<~,
2Т

1 cos6T ( (!) - n ) ,
-1 - -

2

2Т

2

'

1

= {2

+ 21

Sn )

(

cos ЗТ (!) -

6Т

'

5n ~ ffi< 7n

6Т

6Т '

~ ~(!)<4n

О,

6Т

1 - - 1 cos6T ( ro - -4n)
2

3Т '

~ :-;::: ffi
5n
3Т ""-"' <6Т '

1'
S2 (ffi)

- n ~ (!) <2n
-

2Т ~

зт

2

'

'

4n < ~<3Т
3Т ""'
2Т '
Зn

О,

3Т

___,

(7)

ro> -

2Т

t

.

(При передач, е оо 'С'Коро:стью 48 .К'б:ит/с 1 в 1 ооо'Г!ношен~ии (7 )
Т = 1/48 ООО 1с).
3. Передача методом ОБП с ис п ользован и ем двух­
интервалыных биим'Пульсов .
Двух: интервальный
би­
и1мпулыс пред1с-гавляет ~собой д,ве •раз1нополяр1ные 1посыл1юи ,

сдвинутые на два тактовых интервала. Спектр двухин­
тервального биимпульса на выходе ЦТФ зададим сле­
дующим еоо11ноше1н1ием:

n

о

~ro <- ,
т

S3 (ro)

= sin Т ( ro 1

t

О,

; ) ,

-

n

/

т

(!)

2n

""-- (1) < ~

т

'

(8)

> 2n
т

4. П е редача методо1м ОБП 1с 1исполь зю'Ванием четырех­
интервальных биимn ульсов. Этот метод, как и метод 2,
нах,од·ит 1приме1неш1 ие пр~и передаче данных по ПШК, т . е .
в спектр, е 1четырех1И1нтер~в•алыного бlиим 1 пульоного 1сигнал·а
имеется провал . Спектр та 1 кого {JИГнал.а на выходе ЦТФ
долж1ен И'Ме'ТЬ ВIИД

76

rО,

'
S 4 (ro)

=

~ sin 2Т (ro 1
t

; ) ,

~~(()<~.
Т

О,

(9)

2Т

В частн0СТ1И, при передаче данных со скоростью
'кбlит/,с, пос,ле 'Переноса юпек1'ра (9) 1в ча1сто11ный .zща­
паэон ПШК на :несущую частоту 96 кГц, провал в ~спект­

48

ре будет р 1 а1сполож·е1н 1на чаrстоте

84

кГц, ч1·0 ,соот.вет.ст­

вует всплеску затух, аiния 1и фазы :в чж'тю11ной хара;ктер,и1с­

тш:ке ПШК.
5. Переда,ча метод1ом ОБП rC 1иопользова.нием 11рех1И<Н­
терваЛЬIНЫХ :бии~мпульсов. Это еще один воз:можшый ме­
тод работы по ПШК, [11р 1 и котором :в сrпектре переда'вае­
мого сигнала 1и~ме· ется пр 1 овал. Трех1ин'Гервальный биим­
пулыс оrбrр.а:юва~н :из двух разно:полярных посылок, с.дJВ:И­

нутых rна тр1и таК'Гавых интервала . Спеrктр юаждой оосыл­
юи скру~глен по закону пр'Иподнятого коаинуса. СпеК'Тlр
так~ого бии.мпу:лыса 1на ~выходе ЦТФ задад1им следующим
соотrюшением:

11

O~ro<-,
т

.

зт

Sa (ro) = { sш 2

. _ [ - 12
t

(

..::_~ro<~

1Т. \

ro -

т) '

т

+ ...!_2 cos ЗТ2 ((J) _

. ЗТ
х SIП 2

( w -5п
-)
зт

5п )] Х

зт

зт

•

5п .

_.- <7:r1
-"""(J)
- .

зт

'

Формы спектров, заданных соотношениями

зт

(10

(6)- ( 1О),

показаны на рис . 4.
Весовые коэффиЦtиенты от,водов
ЦТФ, форм1ирующих Э"IШ ~спектры, определи~м, подставив
в ф-лу (5) ооотношения (6)- ( 1О) \И выполни1в ч1ислеJI1ное

интегрирование. Значения весовых коэффициентов при­
ведены в табл. 1. Спектрам S1 (,w)...;...S5 (w) соответствуют
значения, приведенные в столбцах 1-V.

77

В ()бщем случае, для 1получ1ения на выходе ЦТФ

сuе;ктра заданной фО'рмы требуется бе.скюнеч;ное ЧIИ'С·ЛО
отводов реги1стра ·CJJJвiигa. Огран1ичеН1ие числа · отводов
Прмвод~ит ·к поя1влен1 ию погрешно:сти в формир· ова:ни1и
спектра. Бсл1и ограiнич1итыся 2N •раз·рядаМIИ реГ1истра
сдrвнга, ·то юоэффиu:иент •передач1и ЦТФ ·будет ~иметь в1ид
полинома

N

. .8.
(ro) =
,,

(11)

2i ~

Ьп sin п ffi _I_
.
~
4

' ·

n=I

· Форму спектра на выходе ЦТФ

оп•редел~им, подпа· в· ив 1 выраже;нпя

2Т

S (ro) = -

для этого случая;
(2) • и ( 11) в (3):

(j)T

sin2

N

-

~ Ьп sin п ro ~

--'-(j),-T-4 -

( 12)

.

n=l

4

Подставляя в ·в ыражен~ис ( 12)
табл. 1, определим формы ~спектров

значен!Ия . Ьп из
;и S2(ro), по­

S1(ffi)

лученных с помощью ЦТФ,
у которых число отводов ре·
гистра
сдвига
ограничено
следующими
значениями:

S;(w)

·.· 1
S1(wJ

1

и

v

Т\
1\,.

N = 12, N = 20, N = 28 при

1
Sz(W~

· 11 .
1.
т

1/
~

1

1

'\

1
1/

SsfwJ

.LL

"- '
!'\:

I/

1

1
1
1

1

\

i

S4(W)

1

1/

!'\.

s"rwJ

1

формировании

1

'\.

1/

i

i

j

!

1

1

'

1.....Z:r

л

т

zт

Рис.

4

l

!

i

1"-.

1

1

17

'

'

!

1

"\

1

1

:

1
j
i

спектра

Вычислен­

S2 (l(J)).

ные с помощью ЭВМ значе~

ния

S2

спектров

S 1 (lk!Л1ro)

(k1Л(J)), взятые

через

и

ин­

тервал Лw = ·n /24 Т в задан­
ном соотношениями (6) и
(7) частотном диапазоне,
приведены в табл. 2.
Неточное

1

l

спектра

S 1 (.ro) и N = 20, N = 42,
N = 49 при формировании

воспроизведе -

ние спектра на выходе ЦТФ

приводит к отклонению фор­

мы

сигнала

от

заданной.

При приеме цифровых

сиг -

налов основное мешающее влияние оказывает отклоне ­
ние сигнала от заданных значений в отсчетные моменты
времени. Для оценки этих отклонений используют так

78

1

)
Та\ блица l

п
о

1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
за

31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

Ь_п=-Ьп

/\

I

0,0000
1,0000
0,7001
-0,3264
-0 ,6732
-0 ,1816
0,2036
0,1015
-0,0020
0,1250
0,1395
-0,0807
-0,1975
-0,0603
0,0711
0,0394
-0,0002
0,0447
0,0509
-0,0301
-0,0722
-0,0210
0,0250
0,0118
-О,0012

0,0156
0 ,0177
-О,0078

-0,0199
-0,0063
0,0042
0,0015
0,0005
0,0034
0,0022
-0,0003
0,0005
0,0003
-0,0021
-0,0014
-0,0005
-

-

1

11

III
1

0,0000
1,0000
0,8503
0,0908
-0,0824
0,2759
0,2013
-0,4304
-0,7583
- 0,3954
0,0888
0,2103
О, 1612
о, 1902
О, 1717
0,0284
- 0,0333
0,0572
0,0690
-0,0870
-0,1779
-0,0750
0,0281
-0,0186
-0,0820
-0,0267
0,0606
0,0744
0,0641
0,0774
0,0510
- 0,0317
-0,0688
-0,0207
0,0 11 6
-0,0319
-0,0696
-0,0339
0,0201
0,0295
0,0205
0,0278
0,0274
0,0046
-0,0057
0,0094
0,0102
-0,0181
-0,0347
~0.0164

0,0045

0,0000
1,0000
0,7306
- 0,3679
-0,8575
-0,2811
0,4338
0,4419
-0,0024
-0,2163
-0 ,0905
0,0195
0,0174
-0,0243
0,0579
0,0828
0,0008
-0,0596
-0,0306
0,0067
-0,0028
-0,0071
0,0231
0,0340
-0,0010
-0,0287
-0,0143
0,0051
-О , 0005

-0,0048
0,0112
0,0191
0,0005
--0,0 163
-О,0090

0,0025
-О,0006
-О,0030

0,0074
0,0129
О,0008
-О,0111
-О,0069
О,0011
О,0000
-О,0011
О,0058
О,0085

-О,0005
-О 0080

-о:ооз8

1

IV

0,0000
-0,0987
0,3397
0,6378
0,0023
-0,8959
о. 7311
0,3984
1,0000
0,3491
-0,5618
-0,5996
0,0015
0,3152
О, 1388
-0,0296
0,0228
0,0355
-0 ,0924
-0,1328
0,0003
0,1004
0,0510
~О,0131

0,0041
0,0134
-0,0393
-0,0603
0,0006
0,0508
0,0262
-0,0081
0,0020
0,0088
-0,0220
-0,0367
-0.00 11
0,0314
0,0178
-0,0041
0,00 11
0,0048
-0,0155
-0,0249
-0,0001
0,0222
0,0123
-0,0030
0,0011
0,0036
-0,0120

1

v

0,0000
1,0000
2,4246
1,6023
-2,0276
-3,7165
-0,5504
3, 1176
2,3462
-0,9226
-1,9095
-0,4039
0,5559
О, 1993
0,0035
0,3030
0,2401
-0, 1989
-0,3375
-0,1212
0,0502
0,0954
О, 1232
0,0978
-0,0002
-0,0756
-0,0891
-0 ,0691
-0,0128
0,0617
0,0850
0,0427
-0,0080
-0,0371
-0,0516
-0,0423
-0,0049
0,0332
0,0477
0,0369
0,0045
-0,0334
-0,0455
-0,0240
0,0047
0,0218
0,0300
0,0258
0,0032
-0,0228
-0,0301

'

!
:

,

:

Таблица

2
(kЛw)

S,
k

1

1

0,0602

S 2 (kЛw)

1

-·

-

-

-

-

-

-

-О,0009

0,0000
0,0471
0,1497
0,3048
0,4993
0,6880
0,8561
0,9552
0,9998
1,0078
1,0012
0,9954
0,9955
0,9993
1,0036
0,9960
0,9973
0,9999
1,0010
0,9987
0,9943
0,9988
1,0049
1,0044
0,9987
0,9513
0,8549
0,6952
9,5013
0,3074
О, 1484
0,0451
-0,0011

0,0628
О, 1728
0,3200
0,4959
0,6673
0,8300
0,9393
1,0018
1,0228
1,0164
0,9994
О,9860

0,9837
0,9920
0,9938
1,0006
1,0007
0,9~47

0,9880
0,9897
1,0028
1,0172
1,0145
0,9956
0,9323
0,8287
0,6774
0,5037
o,32go
0,1758
0,0605
0,0072

1

о, 0038

0,0104
1

80

N=28

-

-

0,0560
0,1360
0,2399
0,3570
0'4893
0,6172
0,7498
0,8543
0,9366
0,9939
1,0262
1,0368
1,0310
1 ,0159
0,9990
0,9751
0,9675
0,9699
0,9803
0,9950
1,0090
1,0229
1,0183
0,9855
0,9371
0,8583
О, 7610
0,6394
0,5092
0,3782
0,2546
О, 1439
0,0554

27

N=20

-

-

28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52

е

1

-

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

'

N=l2

1

N=20

N = 42
1

J

N=49

О, 1057
0,0008 - 0,0024
0,1669
9,2526
0,1526
0,4872
0,4498
0,4914
0,82 10 0,8383
0,6673
1,0118
1,0079
0,8758
1,0295
1,0107
1,0353
0,9841
0,9895
1, !110
0,9859
1,0078
1, 1024
1,0121
1,0076
1,0252
0,9680
0,9455
0,8968
0,8456
0,8511
0,7590
0,6751
0,7001
0,6140
0,5040
0,4993
0,4789
0,3227
0,2972
0,3493
О, 1459
0,1508
0,2284
0,0219
0,0486
О, 1052
-0,0041 -0,0048 -0,0093
0,0194 -О,0078
-0,0802
0,0 119
0,0161
-0,0991
-0,0424 -0,0306 -0,0030
0,0934 -0,0067 -0,0104
О, 1804
0,1577
0,2926
9 ,5051
0,5087
О,5225
0,8188
0,8465
0,7334
1,0023
1,0002
О,9003
1,0335
1,0071
0,9992
0,9938
0,9965
1,0316
0,9743
1,0009
1,0196
0,9959
0,9952
0,9943
1,0225
0,9978
0,9879
1,0078
1,0088
1,9990
0,9979
0,9733
1,0138
0,9890
0,9879
1,0242
1,0069
1,0291
0,9870
1,0096
1,0106
0,8932
0,8218
0,8434
0,7284
0,4991
0,4961
0,5212
О, 1767
0,1567
0,3045
О, 1151 -0,0012 -0,0048

-

-

-

-

j 0,07481 0,04521 0,0044

Jазываемый е-критерий, величина которого может быть

о'пределена по отсчетам как временной, так и спектраль ­
ной характеристик сигнала:

'~ ~ С~.Ли~

1

) -,

1

~ л=s ="~=)
=(

( 13)

2

m'f'O

где Ио - 01анов~ное 011счешюе з1начен~ие одщночной посыл­
ки С'Игнала; Лит - отклонен'ие
х·востов
одиночной по­
сылки сигнала от нулевых значений в отсчетные момен -

ты време1Н1и; 1Л5 2 1< - rсреднеквадра'11ИЧН'Ое ОТКЛIОНеН1Ие ОТ·­
СЧеТОВ эюв1ивален11н1ого спектра
НайкВ1иста
(ЭСН) от

sk -

среднего з1на 1чения 01'СЧетав ЭСН;
.среднее зrначеrн~ие
отсчето·в ЭСН (отсчеты опе1<":тров S 1 (kiЛ1w) 1и S 2 (J<iЛw),
пр·иведенные 1в та1 бл. 2, проно•рм 1ирова1ны
отноаите,лыно

S"). Для спектров, приведенных в табл. 2, отсчеты ЭСН
апределяю11ся ~ещедующим ~ооотшошеrнием:

rО,

s" =

1

.lг=О,.

s (1-г 24~ ) + s [(48 -- k)] 24~ +

1
1

+ s [ (96 -

k) 2:Т]

·, 23,

k = 24, .. "48,

'

1

k= 49, ..

~О,

.,

С>О.

( 14)
Значенrия е-1кр1и11ер'Ия, ·выч1исле.нные по ф-ле ( 13) 1с уче­
то:м 1 ООСУ11ношения ( 14) ,
приведены
в :Нiижней
ч а1с11и
табл. 2.
СПИСОК

1. Kok

ЛИТЕРАТУРЫ

А.

Synthesis and analisis of synchronous data signals rea lized Ьу means of transversal filters. - «Het PTT-Bedrijf Deel XVII »,
1970, Aug., N 1, р . 8-23.
2. Choquet М. F., Nussbaume1· Н. J. Generation of synchronous
data transmission signa ls Ьу digita l echo modulation. - «IВM-Jour ­
nal Res. and Develop.», 1971, Sept ., v. 15, N 5, р . 364- 377.
3. l(alet J., Weinstein S. In-band generation о! synchronous linear
data signals. - «IEEE Trans. on Communications», 1973, Okt"
v . СОМ-21, N 10, р. 1116- 1122.
4. van Gerwen J. Р., van der Wurf Р. Data modems with Integrated digital filters and Modulators. - «IEEE Trans. on Communicat i oп Tech пology», 1970, June, v. СОМ- 1 8, N 3, р. 214-222.

81

УДК

621.327 .8: 621.395

А. М. Боград

РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК УСТРОЙСТВА
СИНХРОНИЗАЦИИ

В настоящее 1 время ·Оинхронные методы g_ереда­
чи дискр·етной
'И'нформац'И!И
широко
ра1спространены
благодаря большой помехоустойчивости и эффектив­
ное-ли IИСПОЛЬЗОВа· НIИЯ ка1нала
:СВЯЗИ.
Для
:реаЛiИЗаl!iИIИ
аинхронных 'МеюдО1в передачи 1инфор· маЦ1И'И в устройст­
ве преобразова11тия сиr1нало 1 в (УПС) должно быть пред­
ус1мотрено устройство
1с:и:нхрон~изац1и· и (УС), :выделяю­
щее та •ктовую

последоваrгельность

маемого :сигшала.
ств1ие

!Между

1им•пульсов

1из

пр:ин1и­

Тем :самым устанавливается ·соответ­

з!н1ачащим·и

моментам·и

ед:иничных

элемен­

тов на пр1иеме 'И передаче. В аппаратуре передачи дан­
ных шиrроко 1иС1Iюльз у ют.ся УС, реализованные по прин­
Ц!Ипу косвенной падегрой·юи часrоты кварцевого тенера­
rора. Он1и 1иrспользуют ои•нхроли з•ирующую ~информаЦ1ию ,
выделяемую пр ·и пер е даче 1и~нфор·мащио1нной последова ­

телыно1сти • и з юИгнала 1на ~выходе детеютора.
С1'рукту;р1ная 1схе1ма устройств а •син хрони з ащии пр:иrве­
дена на рис. 1. Эта сх.ема т~лючает 1 в <себя кварцевый

e(t}

Р.ис . 1: 1 - г е нератор им.п у ль С'ной по­
с ледователь н ос ти; 2 - ус тройство уп­
равления; 3 - д елит ел ь ч ас тоты; 4 фазовый дис кри м ин атор;
5 - р е.в е рс и в ный с четч·ик

генератор Г, устройство у правления УУ, «добавл я ющее »
ил:и «вычитающее» 1импулыс ~и з ~импульсной
по. следова­
тельноеnи ген ератора, дел1итель ч•а 1 стоты, фа з•овый д:и·с­
кр1Имин~атор и ревер·оив:ный 1 счетч1ик РС.

Основной -з адачей УС являе11ся форм1 ирова·н~ие такто­
вой последо1ва· 11елыности ~импульсов, моме1нты появления

82

1

щлорых оовпадают 1со 'СредНlим 1положе1Нiием 1 вьrделенных

значащих мо1Ме;н11ов . Вел.ич~ину откло. нен1ия тактавой по­
следователь:но•сти

выделенных

грешностью

1им1пулысо•в

з.начащих

от 1с·редне:го

мо·ментов

устрой~с11ва

будем

оинхрО1Н1изаu;ии

1юложен1ия

~н,азывать

11;,.

Так

по­
как

погр1ешно1сть УС являе11ся ·случайной · велич1иной, 'ГО для
ее оценк1и . · буд:е1м
1исполь з·овать
1ста'!'1иrс1'ичеююие
пара­
ме-гры :

матема11ическюе

ож1ида 1 н•ие

вел·ич1иrны

погрешно1с­

Т'И < ~ > и д1и~сперс1 ию . велиЧlины погрешнос11и a 2(s) .
В 1] получены з· аш1исимости 1вели'Ч'иrн ·0" 2(•s) 1и

[

от х. а ·ра 1к'Гер1ис11ик устройства
цrиенrга

делеш~ия

дел1ителя

с'Ив11юло 1 оч·е тч1ика

k

1си1-1хрони эациiИ;

ч·аеготы

п

:и

< 1;.>

·коэфф~и­

·ем 1 1юст·и

ревер­

при отtсу11ств1 ни ·ра,схож•д;ения ча 1 стот

г ене;раторов передач1и 1и прtиема.

Основной целью данной 1статыи являются определе­
< 's > 1и a2(s) пр·и на·л.ич 1 ии ра.схождеНlия

ние 'велич~ин

ча'Стот ге1нератор:ов <передачи- 1и · приема
1 и выбор
оп'I1И­
иалыюй характер• иrс11и:юи п 1и k, м1иН1имиз:ирующей сум­
марrную 1югреш1-юсть

у~стройства

еинх·ро·н· изаr.1Jи1и, О'Пре­

деляемую как 11;,о= <s> +а('1;,) .
.Определим велиЧ1И1ну <s>. Для
хрон~изма,

при

!И переда. чи,

~р;а 1 схожд:е:н1ии

обеопечен:ия

ча 1 с11от . генерато'Р'ОВ

схе~ма под1стройюи УС

должна

1 оин­

пр~иема

<06еспеч1и­

вать в 1оредне1м количество :импульсов подJстройюи, опре­
деляемое из ·р •авенеnва

f1

=

f2

+ (Nt- N-1)/n,

где f1 - частота п е редач1и 'И'нформацж:тной паследона ­
тел ьности; 2- частота такт овой посл едовательности им ­

f

N+1,
N-1 - ко л ичество импульсов «добавления» и «вычита­

пульсов в разомкнутом устройстве с и нхронизации;

ния» соответственно на выход е РС.
Ис1Пол ь з уя 1по 1 ня1'ие
хожден1ия часют

1от носите. ль:1юй

ге нераторо.в

пр1и е;м.а

в еЛ1ич1и1ны

рас­

1и п ередачи

.'st.

пре1дыдущее выражен1ие можно з· а1писать

Nt - N/ =

~f nf1 .

(

1)

Та1ш 1 м обр·аз·ом, для ·1юмпенсащи~и ра. схождения ч. ас­
тот :необхо.щимо преобладание
кол1ичеегва
1импульсо~в

«доба1Вления», если

'st>O,

и 'Преоблад·а·н1и·е

s1<0.

1кол1Ичест.ва

'ИМПУЛ Ь'СО'В «Выч1ита11-11 ия», еели
Обоз· нач1ИIМ :вероят­
'НО'СТЬ поя!Влен1ия 1 сим1 вола ·ошибюи ~на 1выход:е
фазового
д:иtкр 1 им1 ш1-11а·юра е (·i ), раВ1ною «1», через Р1, а оимвола
ошибки e('t), равного «-1», через q1=l-p 1.
Вероят-

83

ность появле1ния ~импульса «добавления» ,на выходе ре ­

нерои. вного оч~етч1ика Р 2 получ1им, ~и1спользуя теорию 'олу­
Ч·айных 6лужда 1 ний (2]:

Р2 = 1 -

(q1IP1)2k -

(2)

(q1/P1)k

(q1/P1)2k -

1

Здесь

k - ем1юсть ·реве:рС'И'ВН'ОГО 'счетч1иК:а, равная
где ,[ - ч1исло разрядов
ревероИiв:ного ,счетчика.
Учтем, что 'Среднее .количество юим~волов ошибки e(:t),
необход'И'МО'е для поя1влен1 ия одно' rо 1импулыса 1на ~выходе

k=2 1,

рене р1с1ив:ного •счетч1ик,а,

L=

k

[

1- 2 1 -

(q1/P1)k
1 - (q1IP1)2k

qi - Р1
Тогда ·разность

J.

(3)

между К:ол1ичеством ,Иiмпульоав

<«добав­

ле1н1ия» 1И «<выч'ита1ния» 1на · выходе ревер1аивного IС'четч:и'ка
з а Одiну секуtнду в среднем полуЧ'И'М

Nt- N1=N(2Р2 --1)/L.

(4)

Здесь N - коJI1ичес11во значащих ~моментов 1 в переда1Вае­
мой 1инфо,рм,ащионн 1 ой ·по1следователыности {ai} з·а одну
се1ку~нду, рав1Ное

N=

2/1/[ 1 -

В

(l)J,

где

l

В (1) = lim -

1-

'1 aia·+i ·
1->-ао 2[ + 1 l..J
i=-1
1

По· сле неслож.ных ·алге6ра1ичес1 юих преобр.азова!ний
ражен1ия (4) ·С уче'Г'О'М (2) 1и (3) получ1им

Nt - N1 = (р 1 Используя

( 1),

вы­

q1) N/k.
предыдущее

1выраж~е.н1ие

может

быть

з1а ПИ'С'аlНО

р 1 -q1

=

2~tnk/[1-B(l)].

Следо:вателыно ,

(5)

полож ен1ие 1импулысов

следов ·а тельноеги от1но1с:ительно юредн•его
дел ен1ных

значащих

•момен11о:в

пр1и

ге1нераторов 1П'ередач1 и и приема

тактовой

по­

полюvкен:ия

вы­

ра1схождеН1ии

делж1но

·ча1стот

быть таюим,

что~бы ·ра зность . вероя-гностей поя' вле'Нlия ·С'Имволов оriшб­
ки
e(t) = 1 и e(t) =-1 удовлетворяла выражени10
(5) . Для определен1ия 1вел1ичишы <1~> 1необход;имо знать

84

плотность

·ра'Сшределе1ния

~случайной

.велич1и~ны

.смеще­

НIИЯ выделенных з:начащих ·мо:ментов . ПУ'сть плотность.
распределешия ·случай1ной 1Вел1ич1ины 1смещен1ия значащих

МО'ментав от ·ор·е,пщегю

положения

W (15)

подч1иняе-гся

ра:вномер~ному з1 ак0~ну 1ра1С!пределен1ий ·в диапазюне зн.а.че­
ний от -С до С, т. е.
W(15) = 1/2 С. Тогда вел:иЧ1Ин а
P1-q1 ·будет равна: P1-'l/1 <15> /С. Преобра'3уе1м !Пре­

=

дыдущее выраж1ен1ие 1с учетом

<s> =

(5):

(6)

2cs,nk/[l -B(l)J .

Полученное

:выражен1ие поз1воля·ет

опре\il;ел1ить

.матем-а­

т,ическое ож•идание 'Вел1ич·ины 1смещен~ия тактовой после­
давателыrю1с11и

~импульсов

в

за1в1иоимоеflи

от

х1арактер:ис ­

т:ик (п, k) УС, 011но1СJите1лыной 1Вел:Ич1ины
ра•схожде:ншя
чаетют rенераторов передач~и 1и пр1иема (1
51) ·и с11ру~кту~ры
пер·едаваемой ~информации [В ( 1)].
При
хао11ическом
хар.а·ктере п·еред:аваемой 'Инфор1м ац1ии [В ( 1)] =О, тогда
выражен1ие (6) будет ·ра·вно

<5> =

2Csrnk.

Используя 1 вел1ич1ину д!И· сперси:и ~смещен1Ия
зн1ачащих 1момен11О1в •<J 2 вх (1
5), пр·едыдущее
может быть записано

выделенны х
:выражеН1ие

(7)
а2 (15)

Для определен~ия
было проведено •моделиров·а­
ние работы УС ·на ЭВМ. По результата м моделирова­
ния была получена эмп1ир1иче1ская ФоР'мула для ра1счета
пр~и ра:вно:мерном за.ксше раопределешия W ('5):

а (5) ~ ( 1 - 20<s> 2)

Vcrв~~s)

(8}

.

Выражен1ие (8) спра'В1едл1иво прiИ п~ 1. Та1ки:м
обра ­
з.ом, суммарная погрешность УС п1 р1и ра.с.хюжден1ии ча<:­
тот генераторо1в передач1и и приема равна

(9)
Обознач.и'М М = nk. Минимизируем вел~ичину .су~ммар1ной
погр·ешно1сти, 1из1меняя велич:ину М, ПР'И
усло1в1ии,
Ч1'0
<IS >
1. Для этог.о 1необход1имо, чтобы дs 0/дМ =О .
Из выражения (9) получим

«

а
-

so

дМ

=

3, 4 GfGnx Ш -

1

-2

v--(s)
0"8х

3

и-

;r1

2 =

О.

85

Нахощим опт1имальную вел~ичrи:ну М:

М ~ 0,3 /у ~J<Jвx (~).

(10)

Полученно:е выражеш1и.е позволяет определить оптималь­
ную величину произведения nk, при которой суммарная
погрешность устроЙ'С' 11ва с1 инхро1низащии дост1 игает МIИIН'И­
муМ'а.

ТаК'ИIМ

образом,

определенlИя

1выражен 1ия

1в ,статье ло, луче н ы

1иатематиче'с'1юто

ОЖ'Идаrния

1и

для

щиспер1ои~и

веJшчмны откло1не1н~ия тактовой пю1следова,тельност1и 1им­

пулысов IН'а 'Выходе устройства IС'II1нхроншзади~и 'При рас ­
хождеНlиrи

чаеют 1ге1нер1аторов

же определено оптимальное
СПИСОК

,1'"

Шляпоберский

пер'едач1и 'И лр~иема,

значение

а так­

произведения

nk.

ЛИТЕРАТУРЫ

В.

И.

Оон о.вы

техники передачи

ди'с_кретных

с ообщаний. М., «Связь», 1973. 480 с.
2. Феллер В. Вrведение в теорию вероятностей и ее п р иложения.

Пер. с англ. под ред. Е . Б. Дынкина . М" «Мир»,
УД}{

1964. 498

с.

1681.323

А. А. Вельможина, В. М. Симкина
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОГРАММ ПЕРЕДАЧИ
ДАННЫХ
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПРОГРАММЫ ПД

Алгор1итмы з 1 ащиты от ошибок, .пр~именяемые в
сисге1мах передач 1 и данных (СПД), ~могут 'быть реализо­
ваны

а'П'Па 1 ратур1Но,

mрогра1 ммно,

п 1 олупрограммно.

При прогр'амм1ноrм ме'Годе указа1нный алгор1и11м реа­
лизу~е11ся на у~Н!ивеР'салын:ой ЭВМ 1 с помощью 'СПец>иа,ль­
ной прогр 1 а'М1МЫ mеред'ач1и дан1ных (ПД), 'Пр!И этом пр~о­
грамма ПД ' работает оонместно 'с друnим1и
выч•иrсли­
тель:ными

'Пrрограмма, м1и,

еред1 и

,юоторых

находя11ся

про­

граrммы 1исто,чн1wка 1и потреrбителя rинфор~мации юистемы

ПД , т. е. программа ПД работает в реж1име

1мульти­

проrра1м~м1ирова+11ия.

Выбор тоrго или 1иноrо rметоща постр·овн1ия алгорrитма
определя-е-гся

1юнК1ре11ным1и

услОiвиями

и

техшюю-э,коно ­

мичЕюким1 и ,сооrб р ажения м 1 и.

Програм~м1ный метод 'Имеет ряд преимуществ
апп1аратурным

86

пр1и

•сраrвrненrии 1их

по

~следующим

пер-е;П.
rкр'ите-

риям: 'Г1Иб!ЮСТ'И, ;На,деж1 нюс11и,

Э'КОНО'МIИЧеJСЮИ'М

затратам .

В'рбмен1и ра'Зр-аботюи, IQ!бъе1му оборудо'ван~ия.
П'Р'И!НIJJИ'П
программного метода заключается в следующем. По­
ступающая пор1азрядн~о из дисюре'I1ного каiНала 1инфор­
мащия н,акапл1ивае11оя 13 аппаратуре ·еопряжен1ия (АС) в
в1иде

камб1И1нащий опр'еделен1ной

длины,

причем

длина

ко~мб1ИJНаци~И задается программой ПД.
Из АС . .накоплеН!ные 1юмби:наuщ1и по1с1'упают ,в про­
граМ'му ПД , где 1И обра'6атьшаю11ся. Пра1в'илыно приня­
тая

1юмбlинация

(по1сл1е

дЕЖО'дJИ'рова1 н1ия)

~выдае·гся

по-

1'реб:и'ГеЛю. От 1ис1'0'Ч'НIИк,а 1и:нформащия поступает 'В про­
гра1м;му ПД, где к·од1и1руе·гся :И пер есы:ла'е11ся в ячейку
АС, откуда лоразряJ!JНО «с тактовой ча1с11011ой :модуляrо­
ра) пеР'едаегся в д:Иiскретный канал ,связ1и . Р1оль ~источ­
ника 1и потребителя 'Вы полняет
'Ооотве11с11вующая прrо­
Г'рам:ма. Так •ка1к
АС
обыч1но
обеспеч'И:ва·е1'
работу

110

большого ч1Иiсла тра'К'то~в,

служ~и'Вать

'BIC'e

по 1несколыюи1м

пр,ограмма ПД долж1на об­

·нанра:вле1н1ия, работающие по од\ному IИЛIИ
алгоритмам.

Т1ак ка'к лрогр·а1м.ма ПД работает в 'Мульт1ипролрам­
мном режиме , то ей выделяются определенный ограни­

ч е1н1Ный объем па·мят1и 1и огра'н1иченная ч·а•сть машинного,
времени, т. е .

оПреде{!енные технические

возможности .

Програ мма ПД работает в реалыном ма1сштабе 1вре1ме­
нм 1с .вьюокой 1екоро•стью, за·в1исящей от оюроеГ!И пере­
дачи IИ'Нфо1рмаЦ1И'И IПО ка'Н'ала·м СВЯЗIИ !И от ДЛ'ИНЫ п1ри1Н'И­
маемых комб1И!нащий. Ее пуок про1изводится через 1оисте -­

му п1рерывания 1с nер'Иодом, не большим
лер1иода на ­
коплб~1ия .~юдо1вых ·1юм·би1Наций 1в АС . Вре1мен~ная диа­
грамма З·апуока пролра1ммы ПД пр~инедена 1на р~ис. 1, где-

.

r

1rn·1. ь 1 ·~
Ри~.

1

Т - лер1ио.д пуска программы ПД, ,fi - ~время :вьшоJFне­
н~ия .прогр·а 1 ммы ·в одном «п1рохо•де» .при 06служ1иван1И'И
од1н~ого тра~кта ПД. 06служ~ив 1все r 11рак11ов, про['р~а~м­
ма ПД з·а.к.а1нч1ивает ра·бюту tВ данном «·проходе» 1И уп­
р·авлешие

передае11ся

полнен1ие

которых

. .выч исл•ительным

в.новь

1

прерывается

прюгра1м:мам,

при

вы­

rоледующем

пуске програ1ммы ПД.

87

Че<м •рацrионалынее •и1спользуе11ся ЭВМ, тем эффекnив­
нее оказыв'ае'11ся 'Пlрограмм1ный

м~етод 'ре1ал1изащи1и

алго ­

рит'мов защиты от ошибок. Для рацrионалыного 1исполь­
зо1ВаJНIИЯ ЭВМ 1необход1им,а оп11имизацrия П>рог,рам.м ПД .
За · 1к'Р1итер:ий оп1'имальнос11и ~можно принять 1м:и:Н1и~маль­
ную

С

=

с1101имо'СТЬ

С1 ~ (-r0)

програм1м:ной

+ С2 ~ (R

реал1ИзаlJ!и1и

алтюр:итма:

0),

(

1)

1а'Р:ифмеТ'ич·ес1юго :и управляющего
где С1 - е1101имо1сть
устройств ЭВМ; С2 - 1с·юимо.сть запом1И'Нающе.го устрой­
ства ЭВМ 1с 01 бъ·емо:м tR. 0 ; р ('to) - часть машинного ·вре ­
мени, затрачиваемого на прог,рамму ПД (загрузки произ ­
вощителыноеги
ЭВМ); р (Ro) - ча• сть
запоминающего
устройства ЭВМ, ;испоJJьзуемая
1Пр:И
:поегроен1и1и .про ­
грам1мы ПД ·[4].
З.а 1д:ач'а 01п11им1изации программ до1ста1'оч:но 'сложна.

В литературе отражены л1ишь <0тдель'ные

1ма·тематшче­

сюие ме'Годы •реше~н1Ия ча1с11ных задач .

Прежде ·в1сего приме~няе'тся та1к 1назьгваемое «ювелир­
ное

програм~м1и~рование»,

при

~котором

1изысюи1ваются

Jiюбыrе ·воз1мож1нос11и оокращения ч1ислn :машинных опе­
р•ац:ий.
Анал~из
1и .оп11им1из·ация
небольших
уча1ст1юв
програм1мы

могут

пр1ивес1'и

•К

значительному

'Выtигрышу

в М'ашиш'!-!ом временlИ . Работа по .а1нализу 1и 1 соwраще:н1ию

программы несравнимо более трудоемкая, чем
по ее 1Соста 1вле~Н'ИЮ. При этом :необхо 1д1имы не

работа
только

тщательный анализ прогр'а1м•мы, отл1ич1ное

знание
.ма­
шинных операщий, но :и высокая ·ювал1ифи1каl!!ИЯ ТI1рограм­
м1ис'ЮВ. Поэтюму ~вопрос 1раз,ра60ТК'И •апоюобов отим:иэа ­

Ц'ИIИ программы ПД пред1ставляе'Гся а'Ктуальным.
Распро1страненный .опо1соб зап1иои протра:мм
в в1иде
ст'Руктурной •схе:мы .мало подходит для оцен1юи х,аракте­
р1Иет>и1к поюлещних из-за ~его огр.а1н1ичен:ной обозримос11и.
Для ОП11ИМ:ИЗаЦIИ!И П'РОГр 1 а1м1м удобно пре,П;ста\ВЛЯТЬ !ИХ в
вид:е ор~иен11ирован1ных графо:в. Любую програ·м~му мож ­
но пред:став1ить •ка•к ,со·вокупность операц~ион;ных,

ЩIИХ элементов 1и 1соед1иняющих \ИХ щуг
рациiОlшныrм1и

эле,мен11а'м:и

щих

-

ОсОlбый 1в1ид

решаю ­

Под опе ­

пон1имаю-гся ютд~елыrые

ды, вьгполня•емые 1машипюй.
JIOIВ!Ныe ,переходы

[2,5].

кома~·I­

1ю:м 1а1нд

- yic-

IВЫ'неден в отд:елыную группу решаю­

э,ле:менто;в.

Графы лрогра1мм 1с пред!ставле;нием каждой :кюманды
в 'ВГИде отдельной 'Вершины получаются весьма громозд­
1изображать
КИ'МIИ . Поэтому вершинам1и графа
удобно

.88

целые

груп:пы 'к, оманд,

о'бъединенных

к,а,юим-л1иб о

об ­

щим призН'акам. В ,ч ,а1с11ном
,случае ~вершиной
гр,афа
может ,быть 011делыная
1юма1нда.
Получившиеся
при
это:м графы программ .сокращаются по ра эме1ра1м .в 1не ­
rс~1юль, ко раз 1и 1ста1навя'Гся 60.лее обозримыми, что облег­
чает оI..I;енку х1 а'ра,ктер1и1с"Г1Ик П1рограммы .

Ра·ссмотр1 им

вопрос

ол11им1изапщи

програм:мы

ПД ,

обслу'живающей один канал ПД, укрупненная структур ­
ная 1 сх ема :Которой п~реJ]Jставлена на рис. 2а . Э1'а схема

а)~
1

!

1

6)

1

Нет

7
Да

Да

Oiuutfкa

Нет

ошиrfки

8

9

8ыхоо

Рис. 2: 1 -прием ,инфо·рмации и з к анал а; 2- р е ж им при е ­
ма-передачи;
3 - деко:дировани е ; 4 - в ыдача. комбинации
потребителю; 5 - JЮдирова,1ше ш1формации; 6 - в ыд а ча ком­
бинации в канал ; 7 - переспрос ; 8 - режим пер е спрос а ; 9 реЖИ'М ф ази,ров а ния :п о ци,кл ам

предста 1 вле1 на в ниде ор1иен11иро!ванного графа (рис. 26) ,
1-юмера вершин 'КО"юрого 1соо11ветс11вуют
,но1мера'М бло­
ков , схемы .

По гр·афу можно оценить О'с11юв1ные качественные 'И
кол'Ичествен'Ные х,ара•ктер1иегиюи прогр·аммы. Для эт. ого

89

- :каждой

вершине графа

пр1иписываю11ся разл1ич1ные зна­

чен!Ия ф'Измчеоких .вел1ич~ин: В'ремя реал1изации л:ибо ч: ис- .
.ло 01перащий, выполняемых ~аждой
вершиной; ч<иело
·яче€к, необхощимых для выполне1н~ия операщий 1 каждой
.вершиной; вероятность ·выпо лне1н 1 ия
операций каждой
верШ!ИIНО й.
Процесс оце1н1ки 1 со1сто·ит 1и з :следующих этапов:
опред:еленlИя

количеегва

операций,

оодержащихся

:1з блоках , пред<С1'а!Вленных верш1и~на1м1И графа, . л1Ибо вре­
мени , з атрачиваемого

на

выполнение операций каждой

ве 1ршиной (· врем ен• н6й в ес верши1ны - Tj);
определе1н1ия . вероятностей
· использо;ва1н1ия
вершины графа пр·и реализап;ии
програ'Ммы
но<С11Н Ы й :вес вершины Р j ) ;
опrшс· а1н1Ия

о:аrюш1ых

масаивов

па·мя11и

для

каждой
(вероят­
хра•не'Нlия

ч1исел 1и команд (вес 1верiu1ин по объему па'Мяти

Rj) .

Реали з ация программой ПД той J1л1и
<иной
:ветв'И
Я'БJJЯ'е11ся ~с лучайным процес-с•ам, определяемым
вероят­
но·стью ·во З!ниюно,в е н:ия

того ~или ~иного реж1има

в

канале

ПД . Пр~и э110м каждую j-ю · верши~ну графа можно ха­
ра1ктер1и зо вать в-ероятн6с11ным :ве1оом вершины (Pj).
· Дл я 1 оп:р еделе1ния P.i рассматр:ива емый гр·аф следует
пре дстав1ить .в 1вид·е •марковс·к·ого гр.афа, т . е. приписать

каж д•ой дуге графа

(1i, j)

з начен~ия вероя1шос11и перехо­

д а от ~вершины i к ~вершине

j. Матр·ица

Р=

г р афа в ыгля,rщт 1след у ющи1м обра з· ом :

:Р =

:90

о

Р, , 2 О

о

о

р2

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

3 о

о

о

р27 о

о

о

о

D
, 3,4 о

о

о

р
- 3,8 о

о

о

о

о

P4, s О

о

о

о

о

о

о

о

о

о

р5 б о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

р6

о

о

о

о

о

о

о

Р1.в Р7,<:!

о

о

о

о

о

рв б · О

о

о

о

о

о

о

о

о

Р9,б О

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

о

10

1 Рj 1

для

п

Для марков1с1юго ГР'афа ~ Pij= 1 для 1i= 1, 2, .", п ,
i=l

где п

-

ЧIИIСЛО верШИIН графа, т. е . 'ВЬШОЛНЯЮ'J\СЯ сл·едую-

щ1ие 'Р а·в·е1нс11в а:

Р2,3

+ Р2,7 =

Pl,2

=

Р4,5

=

l, РЗ,4

+ РЗ,8 =

Р5,6

Рб,

=

10

=

l, Р7,8

РВ,6

=

+ Р7,9 =

Р9,6

=

l,

l.

Измене1 н 1ие 1 вероя-~ но:стей 1исполь·зо 1 ва~нtия вершин при
д;в; ижеНIИIИ .вдоль •ка·кого-1н1ибудь пу11и графа ~можно на ~
.-~

IJ.xolJ
а)

>----10

Рис .

3

глядно представить в форме «эшор»

вероятностей,

как

показа 1 но 1На примере асноrвного ( ·реж:има приема - пе~ре ­
дач1 и трак1'а ПД) пу11и 1 из началыного узла в ~онеч~ный :

1, 2, 3, 4, 5, 6

(рис. За) . Из рис. За видно:

Р1 = Р2,

Рз = Р2Р2.з'
Р4 = Р5 = РзРз.4 = Р2Р2.з Рз,4 ,
Р7 = Р2 Р2 • 7 = Р2 ( 1 -

Р2 • 3 ),

+ Р3Р3 . 8 =

Р8

= Р7 Р7 _ 8

-

Рз,4) = Р2Р1,в -Р2Р2.з Р7,8

Р9

=

Р7 Р7 . 9

=

Р2

(

Р2 ( 1 -

Р2 . 3 ) Р7 • 8

+ Р2Р2 . 3 ( 1-

+ Р2Р2.з -Р2Р2.з РЗ,4'

1 - Р2 • 3 ) ( 1 - Р7 • 8

).

gr

Рв

=

РзР3 ,4

+ Рв + Р9 = Р2Р2,3 Р3.4 + Р2Р1.в Р2Р2 . з Р3,4 + Р2 - Р2Р2,3 - Р2Р1.в

+ Р2Р2.3 + Р2Р2,3 Х Р1.в =
=

р6

+

1-

Р2,

т. е. Рв = Р1 =Р2.
Уч~итывая, ч-110 Р 1 =

Р1 = Р2

Р2Р2.з Р1.в

1,

полуЧ1им:

= 1,

Рз = Р2. з'
·
P 4 -_i:>_p
/' 5 2,3

p

• 3,4 '

Р7 = 1-Р2 з,

Рв

=

Р1.в - Р2.з Р1.в

. + Р1.в ( 1 Р9

= ( 1-

+ Р2.з -

Р2.з Рз.4 = Р2.з ( 1 - Рз.4)

+

Р2.з),
Р2 • 3 )

(

1 - Р7 • 8 ).

(2)

Значения Р2.з; Рз.-; Р1,в можно определ1ить
rиз модели ошибок ;к. шнала ПД

[3],

л1ибо : исходя

л1ибо эмпир1ичес:юи.

З.ная 1В·ероят1Нос11и перех·одов, 1из последних :равенств
вычrисл•им вероя11ност1и

реал1изаци1и

каждой 1из

(2)

ве~ршиrн

графа G.
Каждую вершину графа G ~можно х·а1ра 1 ктер1 изо·вать
Т3КЖ· е И 1ВремеН'НЬ!IМ .В<е'СОМ T.i. З~ная ЧIИСЛО опер•аll!ИЙ, со­
держащихся ·в 'В'ерши1не,
~и время
выполнения
•блока,
пред1ста1вленного в·ершиной, можlНо определ1ить все Tj по
и

формуле: Tj=

1: N 1,p" 1,/Lн,

где Lн -

раций, ~Выполняемых :м·аш1иной

з· а

ч1исло 1короткшх опеещи1ницу

времен.и;

oпeipaIIJий h-1го 11ипа, содержа ­
щегося в j - й вершине графа, h = 1, 2, ..., и; а,, - отноше ­
н~ие д.л1ительное11и 01пeipaIJJИИ h-го 11ипа 1
th :к дл:ител ынос11и
самой короткой маши1н1ной операlJ!и1и tн, т . е . ah= 'th/tн.
Средняя з1аr>рузка ЭВМ программой ПД ~(-то) будет

N,,j -

ч1исло 1 м·аши1н:ных

выр. ажена .следующим ·образом:

+

п

f) ('t0) =

~ PjT}'

(3)

i= I

где Т

-

период пус~а

ш1И1ны •графа програм1мы.

92

програ·ммы ПД;

j-

номер вер­

.,

Следующей важ1н:ой

ха 1 ра 1К'Гер1ис·ликой

г раммы является объем памяти

R,

любой

про­

необходимый для ее

р е 1 ал1из а ц~и1и :
п

~

R. =

п

( rК.Т . /. -t- rр.Я./. + r·1)

i=I

где rк . т.j -

Ч'Исло

= ~ R1,·
i=l

ячее;к для

(4)

хра1нен1ия 1конста1нт 1и rгаб ­

ЛIИ'Ц, прещназнач:ен1ных для работы блока, нахо,дящегюся

в j - й в е'Р'ши~не ТР'афа; ''ря.j -

ч1исло рабоч~их ячеек, необ ­
данных; ·Гj объе1 м па1мят1и для х:р· ан· ен1ия кома1нд; 1Rj - нес ~вершины
по объему па'МЯТIИ, т. е. объем памяти, нео1бходJи1мый для

ходи 1мых

для

х1 ра1неш1ия

промежуточ~ных

реал1Изац1и~и j - й вершины гр· афа програ1ммы .

Теперь , зная ве1са в·ершин Tj, Pj, ~j, ripaф п1рогр1а'М­
мы мож 1 но предста:в1ить :в ВIИде графа 1 сос·юя1ний (р~ис . 36) .

Че:м меньше В (то ) 1и R прогР'ам1мы ПД, тем эффек ­
ти~внее 1 используе11ся ЭВМ. Но, 1<:а1к пра·В1ило, улучшение
одна>ю 1из пара1метро1 в ухудшает друюй. На1пр1имер, за­

грузк,а ЭВМ ча 1 сто сокращается
за 1 счет
увеличен1ия
06ъвм1а па.мя11и програ1ммы (блока).
Есл1 и 1 н 1 а програ 1 м 1 му ПД вьщеляе"гся
1определен1ный
объем памя11и R, 'Ю ,для ее
оп11им1из 1 ац~ии ( 1) 'Следует
'МIИIН'ИМ!ИЗ!Иро1Вать в ('to)' ЧТ'О дост1игае1'СЯ 'В OOHOBHOIM М!И ­
ним:изац~ией тех слага1 е :мых (3), у которых Pj веЛ1ики (2) .

При э'юм прежде в1сего 1 следует ·ра 1 спред' ел1ить ·в1 сю па ­
мять R, выделенную на . програ 1 мму ПД, :между нсе1м1и
вершинами графа. Если блок выполняет просты е фун к ­
цrии,

то

его

1мож1но

постр·о1ить

однозначно,

.что

поз~воЛ1ит

ср ·азу оцеа11ить 1 вес по объему паrмяти
соответс11вующей
вершины. Та1ких вершин 01\'аже'Гс я больши:нсгво: R1, R 2,

R,., Rв, R1, Rв. Наибол е е сложными
5, 9, 1ОIН1 И могут быть 1р•еаЛ1изова:ны
бами .

являются

бло к и

ра З ЛIИЧIНЬ!JМ'И

3,

•С!П'ООО-

·

Б лок 9 - блок фаз1иро1 ван1ия по циклам . К1аждая его
реал1из а ц·ия хара'К'rе1р1изует блок
(вершИ1ну 9) различ ными знач Е; ниями - 1
R9 и Т 9 . П редл агается выбрать т а кой
способ реализаuJИ1и ·блока 9, пр1и котором
потребуется
наи 1 меньший объем .R 9 , 1и в этом ~случае 1 мож1но rпочт1и 1 не
прин1им ать во внш м·а1н1ие

- Р5.

з1начен~и е Т 9 , так ка 1 к Р 9 <<Р 3 и

Такой подход поз1волит а~с'!'а'В'ить наи:болыший 06ъе1м
памяти для б локов 3 1и 5 - Rз 1и R 5 . Имея в в:иду, что

Rз=R5 (в случае обнаружения ош и бок), можно подсчи -

93

тать, какой, объем памяти выделяется на блок кодиро­

ваlНия

1ил1и

д~е-код1иро:ван1ия:

Rэ = 0,5[1R-(R1 + R2+1
R4+

+IRв+1R7+Rs+IR9)].
Пр~и реал1изац1ии блока юодJироВ'а1н1ия разл1ичным1и ·спо­

собами ·м~о1ж11ю построить

З'аВ'ИС!ИIМ:ОС'ГЬ

1q =if

(Rк)

(q -

ч!Исло о:пераций, затрач1иВ'аемых на ·один -бiит 1и1Нфор 1 ма­
щи1и; •R1, объем па:мя11и, 1 необхощимый для ·реал1изации
блоюа код!иро1в1а! ния) .
Обычно эта за'В'iюимость ю6ра11но
про1порц1иональна,
г. е . чем 6о•льший объем памяти выде· лен для а• нал~изи­

руе1мог· о б.ло:ка,

тем

меньше

q, а з·нач1ит,

Тз 1И -Т5. Из

графика этой зависимости по известному rRз определяет­
ся .q, 1
11 тогда Tз(5)=qk/L, где k - ч1исло инфор:маilщон­
ных разрядо·в, 0'6служ1иваемых од;н1им тр·актом в одном
«.прох•оде» про·гр1 а 1ммы ПД.
После того : ка1к · в 1се ~веса графа G будут определены

(рис.

36), из (3) можно определить ~ ('"Со ) . Это и будет

М1111нимальное з 1 начен:ие ~('"Со).
Таюи1м ·образом, пре•дложен~ный метод позволяет вы­
брать опт!им 1 алыные па·ра1метры прог.ра1м.мы ПД, 06слу­
ж1ивающей один тракт. Метод я1 вляе'!'ся достаточ:но об­
щшм IИ ~ может быть 1использов 1 ан пр·и ОП11И'МIИЗаЦIИIИ дру­
ГIИХ программ.

ОБСЛУЖИВАНИЕ ЗНАЧИТЕЛЬНОГО ЧИСЛА
ТР АJКТОВ ПРОсr'Р АММОй ПД

.в

з1аш1ис1и·мос11и от 'СОСТОЯ!НiИЯ

-каналов

1 реЖИ1МЫ

работы тракта перед<!ЧИ данных могут быть разл1Ичны­
м:и, лр1I э1 1 ом раз1Ные ветви программы требуют разл1ич­
ных

за'Г'рат 1 маш1и1нн 1ого

1времеши,

•следовательно,

ка ЭВМ прог.р·а'м 1 мой ПД являе11ся
ч·и~ной.

В

[3]

1rюк·азано, что

•средняя

•переменной

загруз­

1 вели­

загрузк~а ЭВМ про­

грам1мой ПД пр1и 0'6служ1 ива1ни1и r 11ра1ктов
в основном
определяе11ся 1 режимом п:ри· ем•а - передач1и тр · а:кта. Од­
наюо 1на1ибольшее ч1исло тра1ктов, о'б~служ~инаемых одной

ЭВМ, за'В1И1оит от реал1и3ац·и1и маюоималыных .ветвей, т. е .
от пюювых з1аГ1рузок. Та·к 1ка1к программа ПД •рабт•ает ,
в мультипрограммном режиме, то на ее работу отводит­
ся лишь часть машинного времени ~ ( ~< 1).
Р.а 1 сомотр1им два
·случая
временrнЬiх
'С'ОО' ТJ-юшен' ИЙ
между програ'Ммой ПД, обслуживающей
з 1 начштельное
ч1иоло тр·ак1101в (r), rи остальным1и rВычислителынымrи про­
грамма1М1И.

94

·"·

В первом случа·е

програ1м:ма ПД 1и ·выч1иrсл1итель:ные

rпрограм1мы р1а6отают ·с одинаковым пер~иодам пуска, rг . е.

Т = Т'

( Т' -

период пуска выч1иrсл1итеvшных

прогр 1 а 1 м1м)

.либо Т'>> Т, rно время, 1вьще·ляемое на ра·боту 1выч1июл1и­

тельных

программ,

лереч1кленные

долж1но

услов1ия

~быть~ (1-~)Т'. Выше

выпол1няю11ся,

-есл·и

время,

з·а ­

тр:а.чм·ва·е ~мо~ ·на р·аботу программы ПД •в OдJНIOIM проходе,
.не превыша1ет вел 1и~ч1ину ~Т (рис. 1).
Во второ1м 1 случае Т'» Т, .но время, ·выщеляемое на
работу программы ПД в отдельных «проходах», может
дост1игать вел1ич1ины Т, ОС1'а1вая•сь 'В среднем ра1вным ве­
личrине ~Т.
Р·а 1ссчитаем ч~и·сло трак11ов, 06служ1и~ваемых 1п~рогр·ам ­
мой ПД для первого ·случая.
За время ~Т 1мож:но об ­
служ1ить л1ибо r 1 11ра1ктов, есл1и бы :каждый из 'Н'ИХ 1нахо­
д1иJКя в режиме приема

J"1 =

-

пере.дач1и и тогда

lt!I,

(s)

fo J

либо r 2 тра:ктов при услов:Иlи 06служ~ива11-11ия 1их по мак­
си1м·а.лыно·му пу11и ·и тогда

(6)
-

в 1ремя р.аботы

лрох·о 1де пр1и

где

и fм

обслуж1ива1н1и1и

i0

приема

-

передачи

и

програм·мы ПД
одного

тракта

максимального

п ут и

:в одном
в

реЖ1име

соответствен­

.во; 1шадратные скобки означают цел у ю часть числа.

Причем r2 трак-гов .мож:но 06сл уЖ1ивать при любых
соче-га:н 1иях ·их режимов работы. Однако лр1и ·обслужи­
ванrии

r2

тр.ак11ов

в ·р·еж1име

пр1иема

-

передачи о·стается

запа•с 1не1исполь зуем0Ро времеН1и. Э11от запас ~предлагает­
ся и1с,пользовать для

обработJ{}И допол'Нlительного ч1и~сла

тр•ак"ю·в , где r2<r<r1. При •необход~имос11и
вести
обра6от1ку большого ч1и•сла трактов (k) по 1ма1кюималь­

r-r2

·'Но1му цуги может оказаться, что 1 на ·06служ1инаш1ие по­

· следн1их тра1ктов не хват1ит •выделенного 1в:ремени. Есл1и
· продолжать обработку оставших-ся трактов, то В'ремя ·~Т

будет лре1выше:но, что может ·нарушить ·работу ·вычисл1и телыных программ. Кр01ме тою, при пр евышен:ии време -

~НIИ Т будет проп у щено очередное
гра1мме ПД,

что 1 вызовет

сбой

обращеН1ие

фазы 1и

1К

про­

соотнетстве;нно

· Переход в реж1 им фазирова.ния
од'н·анремен1но 1по в·сем
трактам. Такая ситуа ция может быть очень длительной,

95

и н1и од!И\Н 1из тра,ктов не сможет перей11и 'В режlИм лр:ие­
ма

-

передачи,

еслlИ

не

преду,смотреть

[ 1]

гра~мм:ных мер. Поэт.01му в
щиалыный ·режlИм

никаюих

про­

предлагалось нвес11и ,опе­

«обхода», при

'!ю110ром

оста,вшиеся

необслуженными в одном «проходе» за время ~Т тракты
не будут оrбр:а'6атЬ11ваться, в 1 результате Ч'его они перей­
дут в 'Р'еж1им фаз1ИроВ<а'Н'ия по IJJИклам. Пр1И это1м время
работы программы ПД в каждом «проходе» <;>гр аничи ­
вается так, ,Чт·оrбы 1выпол1нялось у~сло:в1ие
('ом. р1ис. 1):

r

~t,~~T.

-r:1 =

(7)

i=I

Вероятность «обхода» хотя бы одного тракта (Робх)
раосч1итываетоя при •следующих допущеНlиях:

<В'Се ка1налы ПД ·обслуживаемых трак1101в я·вляю11ся

-

нез•а ВIИСIИ'МЬl!МIИ;

-

вероя11н0:сть

пребывания

в ·режиме

приема

-

передач1и для :В'оех '11ра1ктов одина,1юва р;

- ·при в1сех реж1имах работы тракта, :Кроме пр1Ие­
ма - передач1и, пр'ограмма ПД выполняе11ся по 1маюои­
маль:но~му 1Пу11и, т . е. пр1и обслужива1н'иrи каждого тракта
в одном «проходе» программы будет затрачено время tм с
нероятностью ( 1-р) . С учетом ·всех допуще~ний получ1им
т

Робх

= 1 - ~С~ (1 - p)k pr-k,

(8)

k=O
где

.k -

ч1исло 11рак,тов, обслуж1иваемых по

ма1каималь­

ной ветви; если k<m, режима «обхода» не возникает,
пр1и этом о•сталыные r----k трактов 1находя11ся в реж1име

- передачlИ, тогда
[~ Т - rto ] Л t = t - t

пр1ием·а

т

=

Л

t

м

'

О·

Пр~и зада~н:ном Робх из

(8) можно ра1сrоч1итать r.

Мето1д «обхода» 1поз1воляет увелич1и'ть ч1исло обслужи­
ва<е~мых т,р 1а,кто1в по оравне1Нию 1с r2, ·расюч1и11анным по П1И­
ковы1м

загрузкам, при

Од!НIИХ 'И тех же

выделенных

тех­

if·11иче10К!их юредствах.

Далее рассмотри м расчет числа трактов для второго
случ,ая ·вре1менн6го

1вза1и:l\юдейс11вия

работающих

про­

гра'Мм.

Первый <е1пособ программ1ной орга1н1из~аrJJи1и оrбслуж•и­
в·а1н1ия тра1к11ов ,В'се-т1а:ки

96

1не обе1спечива•ет

пол1ного ~ис-

пользова•ния времени, выделенного для прогр.аммы ПД.
так как ра 1 счеты r по (8) прО1изведены 'И'СХОд'Я 'ИЗ усл:о­
вшя 't'j~ i13T. При этом в каждом «проходе» на проI'рам­
му ПД в ереднем будет за1'рачиваться вре-моои ;меньше;
чвм 13Т.
.

Учштьшая, что вы чи слительные програ:ммы работают

с перtИодом, . превышающим период р аботы программьi
ПД, допуокае11ся :исп ольз о вани е
большего rвременк и
даже всего .периода Т на о бслужив ание всех трактов в
011дель·ные «проходы » прогр а.ммы ПД пр;и ·сокращеmm
Э'ГОГО времени в дру гих « Пр охода х» . Среднее . время об­
служшвания

.всех

трактов

при

э то м

не

-должн0

превы­

шать времени 13Т, т. е. предл агается r рассчитывать ИIЗ
условия у.среднения Tj п о б оль шому интервалу (Т'). Ца
программу ПД в ср еднем затрачивается 13-я часть иа­
шrинного времени от периода
р а б оты
выЧ'исл;ителы1ых
программ, тогда матем а11ическо е
ожидание веЛIИЧ:•ИНЫ
~'t'j

м(~-r1) .~т.

(9)

/=1

После преобра зова ний выра жения

r'

=

где

[pfo

r' -

13 1'

+ (1- р) .fм]

,

(9)

получи,;м

( IO"
JJ

чrи1сло тр а ктов, о·б служи ваем ых прогр,аммой ПД

при выr110Л1нении у~словия

На обработку
трач~ивать

в

r'

с•ред·нем

(9) .

трактов
13-ю

програ м.ма ПД будет :tа­

часть

маши•кноrо •времени от

всей произ·вод:ител ьн ос'Iiи ЭВМ.

Есл~и 't'jмакс~Т. то ме­

тода «обхода» не тр ебуется. Есл и 't'jмакс>Т, то следует
примеНJить метод « обхода» и в каждом «проходе:. СJiе­
д:ить не за превыш ением вр емени 13Т
(·~ак
в первою
случае), а за превышеН1ием времени Т. При этом е-,
роя11Ность «обхода » определяе'J'ся - следующи.м. образ; и:

'•

т'

робх _:_ 1 -

~С~, ( 1 -

p)k pr'- k,

(Н)

k=O

где

m' -

число трактов, обслужи ва ние. котор-ьiх по ,u:аи~

си.маль·ному пу11и 11е irр:иведет
к «обходу:., npn этак
остальные r'-1m' тра:ктов находя·'Гся в ,р ежИ1ме црие
·

4--146

Я1

перед.аrч1и, пр1и

k>im'

воз:никает «обход» хотя бы одноrо

тракта

т'

'

= [ Т - г' ! 0 ]
л

•

t

Вsед:еiМ паня11ие коэффициентов

ri =1r/r2 :и т( = 1r'/ r2,

которые показывают, во сколько раз число трактов, об­
служ1ива~емых

при ощних 1и тех

вах, ра·осчита1нных по (8)
тра~ктов, раюсч1ита1-uных по

же вщеленных

1и

средст­

превышает

(10),

ЧIИСJЮ

(6).

Пр им ер . При ре ализащш алгоритма защиты от ·ошибок т и­
па АЗО на одной из у нивер с альных быстродействующих ЭВМ бы ли
п олучены следующие 'результа ты:
r
fo=•0,24 мс; t"=0,42 мс; T=Z5 м с ;
j(J(J р=О,96. Пусть Pot>x=fO-& это
означает, что событие собх-од» на..9(J
r
ступит в средн·ем !iерез 30 ·суток.
Результаты
расчета
·сведен ы
в
<J(J
таблицу,

по

хоторым

постр оены

7(/

графики (рис.

iiO

Та.ким образом, в рассмо1Гр-ен-­
ном примере предлож-ен-ный мето д

организации программы («о·бход»)

rz

.so

4)-

позволяет

увеличить

число

тр·а·к­

тов, обслуживаемых проrрамм оf'~
ПД, при одних и тех же выделен -

f!.8
Рис .

1 ft ных
1,7

fl.9 flSS

технических

средствах

в

раза при незначительн о й в-е­
роятн-ости «обхода» хотя бы п о­

4

одному тракту .

Таблица

2

/3

'

1

·,'

р, мс
17,50
20 ,00
22,50
23,75

О, 70
0,80
0,90
0 ,95

г,

1

г,

' 41
47
53
54

73
83
93
98

r'

г

63
73
83
88

'1\

1

1

1

1

ц!

70
80
91

1,550
1,400

1, 70()
1,700;
1, 7f5

96

1,560

1,71 0

l ,536

"

выводы

1.

Метод пред:ста 1 влеН1ия

1проl'1ра1м м ПД 1в •в:иде

rориен11ИрО1ВаНIНЫХ графов 1СО1СТОЯНIИЙ поgволяет, ВО-'IIер1:\ЫХ, опред:ел1ить, •какие блокiи программы
~необходимо

м акоимально оптимизировать; во-:вторых, выбрать. ОП'11И ­
мальные параметры

~э8

1

1

програ ,ммы .

2.

Предложен ,метод орга;низации

мы ПД

работы ~програм­

(~метод «обх·ода»), позволяющий

увелиЧ1Ить ч~исло ю:бслуж1иваемых трактов

знач~ите.iп:>'Цо
при одНIИХ 1и .

тех же выделен:ны:х тех1Н1ичеоюих 1 средствах. Раочет ·ч~ис­
ла 11раКТО1в при 1 использо.вюти метода «обхода» nрово­
д~ился для дrвух случаев 1временнь1х 'СоотношеН1ий межд..у
программой пд IИ выч~ислительным 1 и програ 1 М'М 0 а:м1 и .
СПИСОК

ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Вельможина А. А. ~Метод увеличения числа тракто в переда­
чи да нных, обслужи-ваемых одной ЭЦВМ. «Сб. труда.в ЦНИИС» ;
1972, вып . !, с. 35- 44.
2. Голубев-Новожилов Ю. С. Многомашинные комплексы вы:
числительных средств. М" «Советс1{ое 1радио», 11
967. 424 с. ·
3. Дмитриев О. Ф., Вельможина А. А" Смоляницкий Б._ ~"
Оценка загрузки унwв ерсальной ЭВМ программой обмена инфор­
ма ци ей по каналам связи. -,- «Сб. научных трудов ЦНИИС», 1971 ,
вып. 2, с. 47-56.
4. Мизин И. А . , Уринсон Л. С" Храмешин Г. 1(. Передача ин­
ф9рмаци.ц

319

в

сетях

с

коммутацией

сообще ний.

М"

«Связ ь»..

.

~

5.

Карп

Р.

М.

Заметка

о

пр.вложении

теории

графов

граммированию для цифровы х вычисJJител ь ных машин.
Кибернетический сборник. М" «ИИЛ», 1962, с . 123-134.

УДН

-

к

В

·

1972..
про­

кн.:~.

62 1..(394.9.019.3

Ю. Д.Минин
МЕ'l'ОД ПОВЫШЕНИЯ

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ
СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
ВВЕДЕНИЕ

Бь.1с11рое развитие
автома11из1ирова:нных 'Систем
управлеf!1ия 1в ~н ашей 1 стра·не требует разработки 1и 1 соз­
дан1ия техн~ичеоки х ~средств
в

п ередачи

данных, на деж1ных

э·ксrплуатащи1и.

Одной !ИЗ <юновных ! Компонент ·средств нередаЧIИ дан ­
ны~ я·вля· е11ся ~аппаратура
передачи
да1Нных
(АПД),
преднаЗ1ша·чен~на 1 я для обмена

цифровой

~информацией,

по л1ин1ия1м 1связ•и ;между удаленными абонентам~и 'С ·вЫ -­

сшюй н•адежность ю 1и достоверностью [ 1].
Аппар·атура переда~ч~и да:нных являет. ся сложной оис­

темо й . ;мноrокра11ного 1использова1ния. Э~сплуатационн?:Я•

4*

~АеЖIЮIСТЬ ее хара1К'rер1изуе11ся коэффиц~иеtнтом roroв­
:llOC'J!ll, учнтывает обе 1стороны tнадежност.и - безотказ­
!IЮСfЬ 1и ремонтопригодность . Следовательно, для обе~с­
:печеmm В'ЫСОIЮЙ степеtН'И готоВJностш АПД tнаряду с по­
вышеоием 6еэаткаэноС'ЛИ ,важ1ное значен~И:е приобр:етают
!ВОВросы rизыска1ния 1и разр·а6011ки
методов
улучшен1ия
ремоwrоПrр!ИrоднО'ст'И а1ппа1 ратуры. Одним из новых пу­
тей повышения ремонтопригодности АПД является раз­

работка встроенных ои:стем 'Контроля в 1сочета1нм:и с пр·о­
rра1м:иаiМИ поиока ~и уегра!Нен~ия неи:оправнос11ей (ПУН) ,
устанавти ва ю щи ми опт1им 1 алыный порядак дейст~в1ий -rех­
яиоrеского пероонала при

устра1неНJИ1И отказов в

процес­

се фуикционирования каналов ПД (2, 3].
Програ~м;мы ПУН я1вляю11ся 1оо:ета~вil:ЮЙ ча.стью с1иеге­
f~IЫ mН11рол·я и должшы разрабатываться од,новреме:нно

'С проек:nирова1Н1ием устройств АПД

по ед1Иной

мето­

яике.

РеаJШз1ация та1ко·го подхода о6у;сл-<Увм:ла разработку
инженерной 1меrоди~юи построен~ия п1 рогра,мм ПУН АПД
с У'!еТОМ К:ОН'Г{ЮЛ!Я!, ООНОВ'НЫе положеJIJИЯ которой :и ИЗ·
ложены .н11ж~е~

АНАЛИЗ' СХЕМЫ ОРГ АRИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ .АПД

Прогр а.ммой поиска 1И устранен1и я 1не~и:справнос1'ей (ПУН) :н аз·ове~м ·сО'в6куп1ность последователынос-rей
оnераций, цель которы х оосrоит в отьюкан1и:и 1и у1стр·а·
неюmt 1неи~спра1в~ностей ус11ройства ~на уро·вне элемента
замены (ЭЗ) 1 В ~качестве ооновной
характер1истиюи

>.

программы

при:м·е~м

•ор1ед1нее

1в~ремя

1воос1'1а:1ювлен:ия

р·а·

ботоспосо61-юС11и аппаратуры . При разр а ботке П.р'ОГрам'М
ПУН прюнммае11ся , что пото'К 0Т1казов у~стройстJВ обла­
дает !СВОЙством .орд1ина1р1Ности и ~вероя11ность поя:влен1ия
отв;азов в устро йстве ·в процеосе ·вос'становлен1ия равна
JНулю. В ~качестве 1исход~ных да1нш ых 1и·спользуются дан­
ны~ о ,конс11рукrIJИ1И 1и компоновке у1с11ро йст.ва, фун1кцио ­
нальные и э.л~ктр1ич1еские 1 схемы, да1н1ные об организа­
.ц~ш юистемы ·кО1нтроля 1и поrиска 1н еиопра1нно~стей, а та·к­
же

Д-:юара·ктеристiИiюи

электрорадtиоэ лем ентоо,

узлов

и ЭЗ.

•> .Под элеме нтом за-мены (Э З ) 1п они ма.ен: я м ини м альная смен­
ная ~диница, замен ой ко торо й устраняет~я отказ а ппаратуры (ти­
Ш!IВ11!Й элемент замен ы , я ч е й ка, бло к и т. д. ) .
100

Раоамо'ГрИiм схему ОР'ган~изацИ1и

•··

АПД •с целью опреде·ления

контроля устройств

пер·еч.ня

·сим:п11омов 1неис­

пра!В'Н'О1сти у~стройrства и .соо11не11ствующих 1им групп ЭЗ.
Данная •схема пред!с11а·влена 1на ·р1ис. 1 rв виде цепочки
т

JJ

JЗ

N-m

Точкц ;;!Jнкццоналышго контроля

Рис.

1

последо·ва-гельно .с;оедине1нных ЭЗ, пронумерова:н:ных от
1 :11:0 N. Элементы за;м•ены rc НQ1Мер·ам1и ~от 1 до т ох·ва­

чены

авто:ном1ны1м

фу~нкц~ионалыным

контролем

(АФК)

устройегва. Кро1ме того, ·ча•сть 1ил1и вое ЭЗ ,в·нутрrи конту­

ра АФК охваче1ны :неп:рерыв:JiЫМ фу.нкц~ио1налыны1м коят­

+

роле.м ( Ф К). Элементы за·мены •С номера1м1и от rm
1 до
N охваrчены rоль·ко ФК 1ил1и 1ВО·обще не ох:вачены rконт­
рол·ем устrройс11в.а.
Если контролируемые ФК па·ра 1 метры
·незав~исимы
ИЛИ

пр·и

ОрГ3НIИЗаЦИIИ

предусмотрен

!ЮН1'рОЛЯ

авwзапрет,

то

за1В1ИОИМЫХ

ч~исло

паrра:метро•в

·оимп-гомов

равно

чиrслу контролtИруемых ФК пар·аrметро·в плюс еще одrин
оимптом, сооТ>ве1'ствующий появленrию «аварию> .в ре­

жиме АФК, которая не сопровождается локализующими
показ.юrиям1и Ф К.
Бели контролируемые параме11ры заrвиоимы J1 а1В1'0запрет

полн.остью

1ил1и

час11ич1 но

не

преду•сrм•от.рен,

то

перечень 1 симпт0Nюв опр·е•деляется ·следующим образом .

Раосмотрим устройство, .состоящее •из N ЭЗ,
~которые
будем обозначать через Эi (индекс соответствует по­
рящково;му 1гюмеру ЭЗ).
Пусть
у1стройство
rим·еет п
КО1Н"Грол1ируемых ФК
параметров
л 1 , "., Лп.
Составrим
1а6лицу провtрrок, показывающую за1в•иоимость ·состоя­
ния (норма - авария) контролируемых параметров от
состояния (работоспособен

-

отка з ) ЭЗ.

В клетках rна .пер·е.сечении 1строюи, 1 соотве11ствующей
рассматрrиваемо·му пар·аметру, ·и столбца, •соответ:ствую­
.ще:го да.н.ному ЭЗ, 1став·и1'ся О, ·если отказ ЭЗ вызывает
.а:нао1Ийное сос'!'ояние данного параметра, iИ 1,_ если отказ

101

ЭЗ 1не вызывает ава'РIИЙIНlого зна1чеН1ия да1нного пара1мет­
ра. При.мер проверок
для
N = б :и n=3 показан в
та 1 бл . 1.
Р.а 1 сполагая таtблицей ~проверок, нетрудно 1 со1с11а' ВIИТЬ
д1 иаг1нrQ1стическую та'6л~ицу, в 1 1юторой указывае11ся, пр1и
каком сочетании нормального и аварийного состояний
параметро'В 1мож·ет быть 1нвиспра· вен тот 1ил1и ' иной ЭЗ
(г, руппа ЭЗ). ДиагнО'е'Пичесжая таблица, получеН1ная на
ооноваmии та 1 бл. 1, приведена rв табл. 2, · в :1ю'юрой через
А и Н обозначены аварийное и нормальное состояния
rюл-ггролиру е мых пар а1метров 1соотнеТ1ст:не:нно.

Используя •ра 1сче:т:ные знач·еmия л-характерИСТIИК эз
и 1диаг.нос-11ичеокую табЛ1ицу, мож1 но построить Т1а·б:Лицу
веrр· оя11ностей
оимп"ЮМОIВ
(табл . 3), я-вляющуюся от­
пра1В'ной точкой для определения
алгоритмов
ручного
по~иск а н е1испра 1 в1ностей. В строках
столбП;а О з· аписы-

sj

ваются 'СИМПТОМЫ
(j=l, M+l), причем ОИМП'ГОМ
Sм+ 1 1еоответtствует поя. влению «авар1ии» · в реж1и~м 1 е АФК:
без локаJiизующих показа 1 Н1ий Ф К:.
В I<;летках, .лежащих на пересечении стрО1юи, 'соответ­
1 соответствующего
ствующей
•симптому Sj, : и ~ столбца,
i-:му ЭЗ, заПiисывае11ся 1интеноивность
откаэов ri-гo ЭЗ
(Лij), 1во зни· кнqвешие ·которых 1сопровождае11ся симпто­
мом Sj. В стро~ах поеледнего N
1-го • столбца записы ­
ваеnся 1 сум 1 ма 1 р'1-rая 1 и1нте1наи:в:ность отказов, обнаруживае ­
мых Sгм симптомом :

+

лj =

LЛи.
lЭSj

У1Сло 1 в:ная .' ВерОЯ''ЛНОIСТЬ появлеН1ия симптома
деляется

Р·=
]

Sj

опре -

выраж·ен1ием

Лi
i=I

Таблица

ni

1
2

3
102

1
о

1
1

1

2
о
о
о

1

3

1

4

1

5

1

6,

1

1

1

1

о

о

1

1

о
о

о
о

Таблица

2
Состоя ние контролируемых- ФК

Номер симптома

n,
'

3
4

Сим-

sj

птом

n,

1

А
А
н
н

1
2

Таблица

ЭЗ, отказ одного из кото рых вызывает данный

параметров

Sj

симптом

1tз

1

н
А
А
А

Э1
Э2

н
А
н
А

Эз, Э4
Э5, Эв

3
Интенсивность отка­

Интенсивность отказов ЭЗ

- -- --

- --

л,

"'·

1

о

2
1

- - - - - - - --

..

"-;

1

",

1

1

1

·1

1

зов,

сбнаруживаемых
симптомом

N

Раоп·редетшие вероятн остей

Pj

должно отвечать у1с­

м+1

.ло·Вiию нор1м1ир·овки:

~ Pj = 1.
i= l

МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Следующий этап
построен1ия
программ ПУН
з а1кJiючается в •выборе споrооба проверок 1 испра:вносТ1И ЭЗ
и

определен1и1и

последова'flельности

их

.вьшол1нен:ия,

ми­

Н!И1миз1ирующей ·сред1н·ее · время поиска.

При отыска~нии не~и1справностей 1В АПД обычно ис­
пользуют1ся два • способа проверок ЭЗ:
- ~способ •пробных замен, 1ко110рый за:ключается в
удалеиИ!и 1из ~стойки ЭЗ, : который подозревае1'ся ·в не:ис ­
пра•вности,

и

у~становке

го ~из ·1юмпле-кт·а

в 1 мес·ю

запа 1 сного

~него

заведомо

имущества

1и

исправно ­

прrи1Надлежнос­

тей;

способ промежуточ~ных измерений, заключающий­
оr

в

и т.

Д.

снятии

осциллограмм,

измерении

напряжений

Для мелкоблочной АПД, разрабатываем· ой на базе
интеграль:ных

лро·б:ных за1мен

микросхем,

[2] ,

r.начинает

что знач·ительно

неиспра·в~ности 1и 1сокраща·ет

пр~именять·ся

упрощает

время •воrоста·новленrия

.метод

по1иск
аппа­

ратуры.

J ОЗ

Обqз1Наrч1им через mj число ЭЗ в группе, соо11ве11ст­
вующей симпто~му Sj. Задача опр·еделения оптимальной
по•следователыноеrи

замен

заключается

·в

том,

что

для

числа mj подозреваемых
в 1неиспра'В'нос11и ЭЗ (•среди
1юторых ~Наход~и11ся только о.дин ~неисправный) .надо вы­
брать такую стратегию замены б = {п 1 , "., ni, ... , ns},
чтобы .среднее ·время
операций за1мены 1И пронерки

работоспоrсоб:ности

-r=min 'ti, ri =
i

у~стройств·а -r было

1-:-:S,

где ni -

ЧIИrсло ЭЗ,

м1инимальным:

за;ме1Няемых на

s - ч1исло шагов в егрателИJи; S
ч1исл о 1возмож1ных стратег1ий за•ме:ны. При этом imJ и
i-м шаге .стратегИJи;

связаны •следующим -у~ра•внЕши~м :'

s

ni

.

L ni='mJ.
i=l

Для ·случая 'ра·вно1надежных ЭЗ решен~ие этой задач1и
получено в ·раб·оте [ 4] в в1иде ·ре1куррен11ного алгоритма.
На О'снове указ:а1нного алгоритма была со1ставлена про­
грамма на . языке «АЛГАМС» 1и •с помощью ЭВМ про­
веден ра1очет оптимальных еrратеiiий за1мен б 0 с учетом
кол1иче1ст•ва ЭЗ ·в группе mj, времеНIИ за·М(;'!IЫ ,f 1и вре1мен1и
проверки устройства Т 1
[8]. В качестве иллюстрации в
табл. 4 пр1и·ведены оп11имальные 1ст.ратеги1и б 0 для .не­
скольких наборов значений mJ , t и Т.
При учет.е 1надеж11юст1и ЭЗ пробшые
зам·е·ны про1во ­
дятся 1соrла•с·но нум•ераЦ1ии ЭЗ, 1выполн·енной ·В порядке
убыва1н1ия раочетных значе1н1ий 1и:нтенаивностей отказов
Aij, привод~имых в табл. 3.

Последовательность

праверок при ~способе :проме­

жуточных rиз~мервнrий можно реализовать в ,п:вух ваrр:иан­
тах :

по

приrнЦ1ипу

от

~начала

к

концу

:и

по

пр1и1нципу

средней ·ючrки. При .необход1имО'с11и ·схема поиска может
быть оп11им1изиро•ва1на 1из·нестным1и ме'Годам1и, напр.Имер,
с помощью е~руктурного IИЛИ 1и·нфорtмащионного кр·ите­
рия [5, 6].

ПРИМЕНЕНИЕ стохлстиЧЕСRИХ СЕТЕЙ
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГР.А.ММ ПУН .
В теорrии техн1 иче1с•кой д1иалностики для отобра­
жения по!Иска 11е:испра.в.ностей ,использую11ся :нап·равлен­

ные графы 1в 'ВIИде бlинаrрrных дер•евьев. Такой •подход яв­
ляе'I'ся

104

адеwва11ным

пр1и

послвдовательн·ом

поиске

не-

1испра'ВНО'стей . Нал1ич'Ие 1в продеосе воостано1Влен1ия АПД

элеме~нто,в

ком·б~и1национног6

устра1нен1Ию

отказов,

а

также

поиока

1и о:пер,а·щий

в1 спомогателЬ'ных

по

опера ­

ц~ий 11ребует ~более 0'6щей . 1модели. АJнал~из этого вопро 1са
показал, что про11рам1мы ПУН удобно О1'ображать на ­
правленным r~рафо1м
G (Х, _ У) в в!Иде двух:nолюоной
С1'ОХ·а1ст.ичеокой 'се11и .
Таблица

4

Число ЭЗ

mj

\

Время
замены \ Время
провер-\
t, мин
кит, мин

3
5
5
10

Оптимальная стратегия б0

0,5
о' 1
0,5
0,5

2
1
2
1

2'1
1 '1 '1 '1 '1
2, 1'1, 1
3,3,2,2

Множеству Х rвершин графа соо11нетсТ\J3уют 1про·вер~ки
и

опер·ащии, :выполняемые

оператором

Н1И1и устройеnва, а 1 множес11во дуг

пр~и

в0<оста1новле­

связей У определя·ет

лоJ'lическую последовательно.сть их rвыпол.нен:ия. Вход­
ным полюсом графа (1исход1ным 1собы11ием се11и) являет­
ся обнаружение фа1кта 011каза устройс11ва, выход1ным по­
люсом - операщия В'Ключен1ия ус1'р·ойс1'ва в 1работу по
око'Н'ча.нии восстано·вления. В ·ое11и отК<азу :каждого ЭЗ
соотве'тсгвует

ювоя

по1след0;в ательно.сть

:вз а1и моювя з ан

-

ных операций, ·соещи~няющих ~исходную и завершающие

операцИIИ (полный путь .в <Се'ТIИ Z,) .
Кол1Ичес'f!во полных •путей 1в 1сеТ1и 1р,авно ч:и~слу лоr<И­
ческ1их 1исх·одов
полгзоваН1и1и

при

метода

·поиоке
за1 мены

не~исrгравностей.
ч1исло

лоnичеоких

Пр1И 'И'С ­
~исходов

м+ 1

К= ~

rni.

i=I

ПояоН!им предложенную модель поиска 1и у~странвния
неи1справ.ностей на пр·имере устройегва, 1састоящего
~из
трех . блоков (р1ис. 2а) . Сеть,
отображающая
процеос

ВО'ССТановления данного устройства, показана на рис.
Операщии обозначены
ваютс я

их

(но1ме:ра)

наименования;

операций,

а

26.

кружочками, в которых записы­
над

ними

под ·НIИ'МIИ

-

указаны

шифры

' Средняя продолжи-

105

.

тельно1сть ·Операций в мrи~нутах.
Стрелки
определяют
взаи:мосвязь :и послед:овательность 1выпоJiне1Н1ия операщий
во

в·ремеrнrи.

Исходной опер 1 ац1ией является
операция 1, которая
непосредствеН1но ~следует за 06наружеН1ием факта отка-

а) ~

д/

с

2

!мин

Рис . 2: а) 1 -

бл·ок; 2 -

блсж 2; 3 -

бЛок •пита ­

ния; 6) 1 - раз.блокировка стойки; 2 - :проверка
блока питания; 3 - про ве рка блока 1; 4 - заме ­
на блока пита.ния; 5 - замена блока 2; 6 - за ­
мена

блака

1; 7 8-

лров·ер.ка работо·сл· особности;
блокировка с той1ки

за уегройегва. Завершающей опер1ацией являе11ся опе­
рация 8, после ·выполrненrия ·ко11орой устройство готово · к
работе. В сети rимеетtся трrи полiНых пути, соединяющих
исходную ·операцию •с завершающей . Запrишем эти пути
через
шифры
оilераций:
1 - й путь:
1-2-3-5-7-8,
2-й
путь :
1-2-3-6-7-8; 3-й путь: 1-2-4-7-8.
Кр1и11ичесюим

путем

телыность · которо.го

являе11ся

1-й путь,

продолж1 и­

(т. е. ·время :воестановленrия устрой­

ства прrи отказ•е блока

2)

макс-ималына и ра· вна

17

м1:и~н.

Вероятностный ха'Рактер •с· ет1и ПУН за1ключае1'ся · В том,
что при :возш.икнов-ениrи отказа •В устройс11Ве его по:иок ;и
устрm-1•ение пойдут ·в .данном ~случае ·толыко по одному

из К=3 пол1ных путей.
Так,
например,
есл1и
отказ
устройств.а произошел из - за отказа блока 2, то 1 вооста­
новление у1стройс11ва пойдет по 1-•му пу11и; при
отказе

блока питания - по 3-му. При построении программы
ПУН в в1ид• е сгохастич•еской ~сети иепользую11ся следую­
щие

лоr~ичесюие

щиям1и (рис .

зав1и.оимост1и

между

отделыными

опера­

3).

Первая за·в1ис1имость показа:на ·на р1ис. За. Здесь пере­
ход от одной операции к другой является безусловным,

106

т. е . реализуе'Г(m :с !Вероятностью, ·равн~ой едиНlице. Вто ­

рая з1а 1 виаимость показ·аrна 1на рис .

36.

Здесь 11осле овер­

шен1ия операц1И1И 1 iвыполняе'Гся операция 2 1ил1и опера­
ция 3 (rиоключающее ИЛИ по ~выходу). Третья ва·Вlиои­
tvюсть приведена на р:и~с. Зв: 1выполне1нrие k+l-й операции

а){;\______(";\

8J

~

Рис.

3

может последовать после вьшолненrия
операций

(rиоключающее

любой

ИЛИ по входу).

1из

1-7-k

На рис. Зг

по1казана rчетвертая з.ав:иоимость: ·выпол~не1Н1ие k+ 1-й опе­
рациlИ •следует толию поrсле ~еверше'НIИЯ всех от 1 \)!;О k
-опер.аций, 1непооред~с'Т1венно предше·ствующих •ей (И по

входу). По~следняя за:в:И.симость (рис. Зд): после ювер­
1 однонремелно ·вьшолняются 1в1се опе­

ше;ния операци1и

рац~и1и от 2 - й ·до k+ 1-й (И по ~выходу) .
Построение сети ПУН производится совмещением со"
ответствующих входных

(выходных) вершин подграфов

отдельных этапов диагностики и восстановления.

На •сети ПУН около ·каждой операции указывае-гся
предполаг.аемая

.

.сре.дняя

продолжительность

·ее

:выпол­

не,нrия 1 в мrинутах. В ~юнце 1каждото .по\1Iно1го пу11и указы вае11ся его .сумм,ар1ная продолжrителыность. В описании
1се11и ПУН приводя11ся порядок
работы 'ПО •программе,
смысл у~словных обозначе~н1ий, ·необхощимые технолоnи­
че<:юие у~казания ·и т. п . Разработа:нные програ'Мlмы ПУН
включаются 1в раздел «Хара1ктер~ные 1неиспра·в·ности и

методы их устранения» инструкций по эксплуатации АПД.

107

1

РАСЧЕТ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ АПД

Задача оцен1<1и ре'М0tн-гопр1Игоднос11и АПД путем
расчета

среднеТ'о

·в~р·еме1ни

1вос.ста1но;влен1ия

ра'сомотрена

в [3] . Ра1сч1ет
1с~р·еД1него
времени
вооста~но'Вления
устрой•ст,в АПД поз·воJiяет предва1 р·ителыно
пр'овер1ить
степень 1выпол·не1 н'Ия требо~ваний, заданных в ТЗ на АПД,
_ а та·кже с1во·евременно пр1инять решения ло дальнейше­
му улучшен1ию ее ремо1нтопригоднос11и.

Модел1Ир·о 1в ·ан:ие 1прсще10са :воюста~новленlИя 1стох.аст.иче­
с·юи1м1и 1 оетям1и

удобн о

:использо1вать

ремо~н.топр'Игодност:и АПД

на

этапе

В ·01с1Н о•ву данного •мета да 'Р а1сч ет а

1и

при

·расчете

проектирования.

ремо1н110 при го днос11и

положены следующие принципы:

пр·оцеос ·воос11ано.вл~еН1ия устрой~с11в·а отображается

-

графом

-

G (Х,

У) в виде 1стоха1с11ич·е.ской се-ли;

дл1итель:ность

полных

путей

вос~стано,вл·ения

ра·с­

сч.итыв а е'Гоя :непо'средств е~н·но 'На •сети;

-

1оредiНее

!Время

1во1с1становления

определяет:с•я

rкак

матема11ичес1юе ож1идан1ие .случай~оой •в.€л1ич~ин ы .'В'ремеНIИ
восста1но1влен:и я ус11ройст·ва при

у1стран~ен1и1и

011каза по

r-му пол но'Му пу11и.

Ра1с1чет1Ная фо'Р'мул~а 1среднего 1в1р 1емеН1И 1в-ос~ста:но·вл•е~ния
(тв) и~меет в1и 1д

Т8 =

+

К

Rг

}J Лг ~ fрп

L'Лг Г=\

(1 )

P= I

Г=I

где ·'Ar - инте<НIС'Ивность отказов 1i-го ЭЗ , устра1нение к·о­
торых 1и~ет по r-му rюлrному пу11и 1 се11и ; К
колrиче~ство
полных
путей
в
1се11и;
ip r - •средняя
дл:ителыность

-

Таблица

Номер г- го
пол ного

5

"-г· 10 5 • 1 /ч

пути

-3 'Лг~ 'Лг

Rг

Rr

~ iрг ,
P=I

Г=\

1
2
3
I OR

5,0
5,0
10,0

' 0,25
. 0,25
0,50

мин

~~
~ 'Лr

P=I

Г=\

17,0
15,О

4 ,3
3 ,8

10,0

5,0

tpr • мин

р - й оттерац~ии, .включенной в · r-й полный путь~

Rr- ко­

лrич1ество _операций, 1в:ключе~н1ных ·в iГ-й полный путь_
Пр им е ·р. Расчет среднего времени восстановления устройава~
(рис. 2) по ф-ле (1) сведен в табл. 5. Ра.счетная вели•1ина Та =
=13,1 млн .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Р аз•р·аrбот ан а
мето ,щик а
пост·р оевия
nporpa :и
пО1и.ока 1и У'Стр· анения 1неиспра1вностей АПД tВ !Виде сrо­
хастичесюих сетей. Предложен ~метод 1 р 1 ас•че'l'а ремоию­
пр~игоднос1ш АПД ·на стадии П'Р'Оек11иров·а!Н1ИЯ . Результаты ~настоящей работы 1использую11Ся при обеопечеюии

ремонтопригоднО1сти разрабатываемых комплеК'Соо АПД.
а также могут быть

полеэны

при

•созданИIИ

друmх

средеnв ·С'В'ЯЗIИ.

Пр'Именение •встроенного кантроля ·сов·местно с про­
гра.мма1м1и ПУН для
орга1низаuщ;и
восстановления ра­
ботоспосо•б.ности АПД позволяет более 11ибко и э:кооо­
Мlf!ЧIНО 1 с11роить

аппаратуру,

уменьшить в.ремя ;воссrапов­

леНJия ш по;rшз·ить требова1н1ия ·к юваЛ'иф1ижац:юи ,обслужи­
вающето персонала .

СПИСОК

ЛИТЕРАТ УРЫ

1. Каналы п ередачи
«Связь», 1970. 304 с. ·
2. Богданова Г. А"

данных.

Под

р ед.

В. О.

Шварцмана. М.~

Израильсон Л. Г., Минин Ю. .Д., Сцоа­
ский В. Б" Тамм Ю. А. Некоторые вопросы технической диаnмсrк­
ки аппаратуры передаt1и данных на интегральных схемах. - В Ю/i.;
Методы планирования эксперимента в задаtЧах над.ежности. Киея·,
1972, с . 21-24.

·з. Минин Ю. Д. Об одном методе расчета ремо нrоп.ри1'0Д.нос.ти
сложных скстем.

Тезисы доклада.в

Первого

Рес публи:канскоrо семп­

1.

нара «Пути повышения надежности про м ыш лен н ых .АСУ», '!!.
Киев, 197·11, с. 50-55.
.
4. Атовмяи И. О . , Первов В. В ., Болдырев М. А. Во'Ссташшл:е­
ние работюслособности мо:П.ульной
пользованием тестовою кюнтроля.

ка . М" «Наука», 1972, с. 279--Q83.

5.

Ксенз

С.

П.

Поиск

-

систе м ы
В кн . :

неисправностей

методом замены с ис~
Т ехн.ическая дизrnосrи.-

.
в

радиоэлектронных ск­

стемах методом функциональных проб. М" «Советское радно:.;·1955.

133

с.

6. Оптимальные задачи надежно сти. По~ р ед. И. А. Ушакова.
Изд-во стандартов , 1968. 292 с.
7. Поспелов Г. С., Баришполец В. А. О сrохастическом c~:reвOll!
планировании . - «Изв. АН СССР. Те х ническая кибернетика•. ШЩ
№ 6.
8. Минин Ю. Д" Голубева К . С. Иоследование процедуры аос­
стан.овления

работоспособности

аппаратуры

передачи данных ке:rо-

109

·

ДОМ "М'"Ы при >~>'<'И

'"'°"'""""Oro

ИО.,рОЛЯ. H•J~re> R­

чecкoe совещание «Оценка надежности сетей СВЯ3И И ИХ эrемеНТ ОВ)>.

Тезисы докладов. Новосибирск,

УДН

1974, с. 1 02----~!ОЗ.

681.3.004: 621.393.522
Г. Р. Rаплунов
АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ ЭВМ,

УПРАВЛЯЮЩЕЙ RАНАЛАМИ
ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ИХ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТIЕ>МЫ

УПРАВЛЕНИЯ С ЭВМ .ПНИ ОПРЕДЕЛЕНИИ
ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ АЛГОРИТМОВ
УПРАВЛЕНИЯ КАНА.ЛАМИ ПЕРЕДАЧИ

ДАННЫХ

Одной шз важ1ных задач 1иосле~о:ван1ия принIIJипов
постр·ое:ния

данных

·оистемы

(ПД)

упР'а1вления

1К•а1Налам~и

передаrч•и

•втор1ичных 1се'Гей с ЭВМ являе'Гся опре ­

делен:ие В'Р'ем-еt11и

·выполне:н~ия

rмашиншой

·програ1ммы

упр· аiJшения :ка1налами ПД ·с учетом ста'11ИС11Ичеююих ха­
ра 1к'Гер1ист1ик зая·вок на · обслуж1И1ван1ие, поступающих в
•с:~:rстему управлен·ия.

При ЭTQIM зад,,ача опр· еделения врем•е1ннь1х пар•а1мет­
ров алгор1итм~ов ЭВМ являе'Гся
1итер.а1Ц1ион1ным процеое•-

,

сом, постепенно лр·оходящим этапы от определения ча•ст­

ных времеlН'ньrх характе:р1иеrшк 1и их

пр·и'бл~иженных а1на­

лtи11ич·еоюих за.в:Иtсим~остей до пол1ных харак11еристик, уч~и­

тьгвающих нее о~сновные параме· тры 1матема11и11J• еокой rм 1 0дел1И сиrстемы, функll!ион1ирующей
в У'Слов'Иях
·м.акси­
малыно пр1иближенных ·к реальным.

Процесс определе1н1ия 1временнь1х
па.рамегров ЭВМ
при ·выполнении функциа.налыных зада1q уfiiра'вления 1со­
сто1Ит шз ~следующих последователыных этапов:

- составление структурной схемы алгоритма каждой
программы, состоящей из отдельных операторов (под ­
программ), детерменированно определяющей возможные
пути

выполнения

програ 1 ммы,

воз·мож.ные

Иiсходы

ее

ра­

боты, а также воз·мож1 ные точюи прерываНlия программ
1И передачи упр а.вления упр а:вляющей програ:м.ме ;

l!O

-

выпоJ11нец1Ие ·Э1ювивалентного

дельных операторов ·1rрограммы ·С

их

временнЬ1х характер1И1с11ик

НIИЯМ'И,

которые

метров

1И

завиоят

позволяют

от

преобразова1н1ия
целью

от­

пред·ста1нлеН1ия

а1на.л1итичеоюими ·выр.аже­

1м1ин1ималыного

определ1ить

1 сред1н1ие

Ч'И'СЛ<а

пара- .

значения

ВР'е­

ме·ни: выполнеНiИя этих операторов 1или фу~нкщИlи распре­
деле~НIИя времеНJи выпол1нения опера·rоро.в;

- оnределеНJие вероятностей :выполне~н1ия лоличеоких
усло.в~ий (ЛУ), ·входящих ·в операторы.
Бсл~и
значе:НJие
вероятности

на

первых

этапах

1 исследО1ван1ия

не

может

быть числffiШiо определено, то при а•нали11ическом 1иссле­
дова1fИ!И · вовмож1Ны ~раЙ'НJие асимптот~ичесюие оценК'И · ее
велшЧ1Ины и а1нал1из завиаимоеги 1временнЬ1х парам· етров
алго.р1И11ма от э11их значений. Численные 31начения .ве­
роятностей выполнеНJИ'Я ЛУ ~могут быть получены ма
этапе сrа1"И'С11Ичеокого моделирова1н1ия

•системы

у.пра•вл·е­

ния;

-

определение

вероятносТ'И

времеНIИ

:выполнен1ия

различных путей в алгори11ме програМiмы 1с уче'ГОМ 1воз­

мож~ных /ИСХОДОВ 'И прерываНIИЙ IB его 1вы:пол1нени1И. БсЛIИ
число возмоЖ1ных цепей :веЛ1ико, .можно уч1итывать толь­
ко т-е цепи, коrорые
роя11нО1стью

не .содержат

1выIЮJ11неншя,

хотя

п~р~и

· ЛУ

этом

с малой ве­

•Н 'еаколыко

сни­

жае11ся точ.ность вьI'Чlисл~ен~ий;

-

построен~ие nи~с11ограмм 'вероятностей :в.р~ем.ен~и ·вы­

пол·нения ра•зл1Ич~ных
деленrие заканов
.алго·р~итмов

функпJИй управления ЭВМ,

распределения

'11рограм~м

:врелмен1и

дляразл1ичных

опре­

выполнен1ия

~их 1и•сходов д'о пре­

рыва'НIИЙ, .между пр1 ерыва1н1иям1и 1и от по•сле,щнего прер:Ь1 -

" вания

до окончания выполнения.

В проце·ссе далынейших
равления
в·ремет'И

утоЧ'няется
выпол'НеНJия

1ис•сл~едаваний системы уп ­

· вл1ия1н1ие

програ•мм

В!Ида
на

р. а,спределен!Ия

ха·ра.ктер1ис11июи

юис­

т,е мы:.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ
ВЫПОJПIЕНИЯ АЛГОРИ'!1МО.В УПРАВЛЕНИЯ
КАНАЛАМИ ПД

Функции распределения времени выполнения ал "
горитмов управления. Для простых алгоритмов, выпол­
няемых ЭВМ, в которых количество условных пе.реходов
:невелико, при отсутствии или небольшом числе циклов

с фиксированным числом

повторений,

количество

воз-

111

/

.

mожны:х интервал ов времени выполнения може1быть от­
носительно легко рассчитано. Однако в алгори мах, со­
держащих большое число усл овны х переходов
циклов,
{)С()t)епно .циклов

'с :нефиюс1ирО'ва:н;ным

ч1исл.ом

повrор~е­

·ний {1wrерю.1Jионных), даже 1с учетом того, 1чт
рые лоличеснше

пути

являю11ся

1

· некото-

про11ивор еч:ишr1м1и

и

не -

· ·возмоЖ1ным1и; . образуется обширный дис·кретнрrй ~спектр
~нmервалов

выполнен 1ия

време н 1и

алгор1И'I'Ма, /

'Которыи

.может 1ра1Осматриваться :как яепрерывный ~спектр. В 061
ще:м случае можно полагать, что время, которое ЭВМ
затрачивает :на

выполrне1н1ие

каждого

алго рrитма,

я~вляет-

t;:~ t:лучай1аой величИ'н ой. Поэтому полной характер1и1С11И­
кой времен!И . выполнения алгор1 и11мов 'В ЭВМ являег.ся
фуmщия ра1 спред:еления B(t)=P(< t)
1ил1и . плот'~юсть ·
распределен~ия
B'(t) =dB(t) /dt, где P(<if) - rвероятнесть ror·o; 1что дл1и'Гелыюсть 06служ1 иван~ия
заявок не
nревыа1т некоторо~ю· з:начен1ия
В евязlИ .с этим :воз1н:и 1кает :необходи~мо1 сть
о~пределе­
mи;~ и l()Цею!JИ· этих функц~ий.
В ряде оелуча·ев дл1ителыность об служl!1за1 ния зая'В'сж
ЭВМ: ;м-ожно описать эк~споненщиальныrм
распред1еле­

t.

ние

,

для которого В

(t)

= 1 -e-µt

и В'

(t)

= µe-µt,

где

р>О-параметр распределения, равный средней интен­
сивности обслуживан ия.
На ·практике он не всегда оказывае11ся 1 справедли1ВЫМ. так •ка1{ при этом предполагае-гся,
что
большая
ча·сrь зая.вок ·обслуживается
сравшrительно 1быстр'о, но
-такой 'В'Ид 1р·аспределения зна чительно упрощает анали1оистемы
1!ШЧСD11iИЙ ра1счет
обслуж1иван·ия.
Экспонен­
.Ц)}Jальв0е

.ра.спределен1ие

может

1 испо льзо ватыся

пр1и

поnучеН!И~и верх:ней оцен·ки длrителыно'С'r~и ожида1Н1ия ил:и
,д :и11ы 'Очереди при стац~ионарном

потоке

заяво1к.

:В более 1общем rслучае ~время 06служ1иван1ия заяво'к
об:ычно iИМеет · у~нимодальное ра 1 спределен1Ие 1 с пр1ибл:изи­
тепыю ·ои1м:метр·ич.ным разбросом отноюительно неко-го­
роrо среднего значеН1ия . В этом
случае
оно
может
быть аnпро~си мrировано 1ра 1 слределе1н1ие1м Эрлаrнга 1с плот­
ностью

В' (t) = (µ n)n - µnt tn- l
I'(n) е
'
rле

п

-

п араметр

ра·спределенrия;

обслужива1н1Ия, а Г(п)
Н2

-

µ-

га1мма - функЦ1ия.

1интенсив:ность

_

•

В некоторых случаях
алюритм ЭВМ удобно iИ до­
П)'!С11И.мо оп1исывать постоянrной дл~ит·ельнО1стью
1вьшол­
!НеН1ия, та·к как 1иногд.а разброс ·вре~мени 1выполнения ал­
горtитма

от1нооительно

мало влияет

на

~среднего

основные

з1 начен~ия

.сра·в·нителыно

характеристики

обслужива­

н:ия .заявок.

Для выбора ;и оце;н1ки функщий ра1спределен1ия ·В'ре­

ме~нtи выполнения того ·ил1и 1и~ного алгор·итма 1необходJимо
раl(ХЧIИтать 1вр·емя выпол1нен~иЯ отдельных
алгорtит!М.а,

а

та1кже

вероятно·с·1111

о·сноs1ных цепей подпрогра·мм

1и

для

подпрогра1 мм

вре1мя

•Выпол1нен1ия

различных

:исходов

работы программы.
Эквивалентные преобразования
деление времени

выполнения

алгоритмов и опре­

подпрограмм

алгоритмов

управления. Характерной особенностью алгоритмов сис­
темы управлеН1ия с ЭВМ я·вляе'Гся 1нал1ич1ие ·м,ножест:ва
лоГ1Ичесюих путей 1их решения, зам~кнутых диклов вну1'р;и

.ал['о•ритма 1и опер·ац1ий поиска. Это приводит 1к большо­
му

ч1и1слу

·вероятных

1и~н'ГеР'валов

времеНIИ

:их

1Выполне-

1н1ия .

Прrи определении •временньrх параме1'ров а.лгюр·итмо·в
для ·Отдель1 ных его ча1стей оначала

1выч:исляетс.я •1юл~и­
чесТ'Во операщий, выпол1нявмых при •работе данной под­
программы. Процесс ·выч•ислен1ия количества операщий
·со1сто1ит из следующих этапо1в:

оо·ста1вле~ние ор1иЕшnированного графа подпрогр1а 1ммы ;

определ•е1н1ие кол·ичества выпоЛ'няемых
операций
для л1инейных ча1 стей
подпрограммы,
~представленных
нершинам1и графа;

- определение .вероя'flно·стей переходов Pij от вер­
шины Ai ·к :вершине A j (р~ис . 1);
последовательное упрощение графа подпрограммы .
1-4 лок.азаны 1ориент:иро!в1а1нные графы под­

-

На р~ис.

прог.ра:м1мы,

управленlИя.

которые

часто

~встречаются

Прямоуголь·н1и1ком

в

алгоритмах

обо31начены

вершиlНы
графов (линейные операторы), а ромбом (рис. 1) - логи­
че1ок10е усло:в1ие (ЛУ), по 1 которому ·с вероятностью Р12

пер·едает.ся управлеН1ие от ~вершины

.4 1

к ~вершине

Az

·и

с вероятностью Р1з - от вершины А 1 .к вершине Аз, при­
чем L,Pij = 1. На рис. 2 ромбом обозначено также фик-

i

е:иро1Ва1нное ч~и1сло повторений К, ~которое
что управление от оператора Az (Аз) будет

обоэн~ачает,
передано

113

к

1

1

/

.
оператору А 1
(р1ис. 2) .
Пу1 сть

К раз, после чего оно будет переfано к А1,,

xi -

операторах

·кол•ичес~во

Ai.

операпий,

выпоЛ;няемых

в.

При 1иЗ1вес11ных • вероятностях перехода от

Ри·с.

At к операторам А 2 1и Аз и кол1ичес1'Вах опе­
ращИ:й, выполняемых •в операторах А1, А2, Аз, 1и А,, про­

оператора
веде1но

посл~ед:ователыное

уrrрощеН1ие

грамм, ~изображенных на р1ис.

Рис

2

Рис

графо:в

подпро­

1-2:

3

Рж.

4

количес11во ·операций после упрощения для графа

рис.

рис.

1:

Х = Х1

+ Р12 Х2 + Р1з Хз + Х.;

·кол:~р~ес11во операщий после упрощен 1 ия для графа

2: Х = (Х1 +Р12 Х2+Р1з Хз) К + х•.

Определrим теперь ~среднее ~время · работы
1ра1с·смот­
ренных ПО\11.Програ1мм. Среднее время выполнения опе­
раторов Ticp = Xi fy.o , где fy.o - время выполнения ус­
ловной 1машин1ной операции . Среднее • время выполне>НIИЯ
подпрогр1аммы (1 р1ис. 1) ОПР'ед:еляется

Т~~> = Т1
114

+ Р12Т2 + Р1зТз + Т4 .

(1)

Есл1И в подп·рограмме орга 1 н~изован цикл с фикюиро ­
ванным ч:ислом по.в-гореН1ий К (iprиc. 2), то 1 сред:нее в•ремя
выполн~е:н~ия 6у дет определяться

Т~~

.·

+ Р12Т2 + Р13Т3) К+ Т4 •

(Т1

(2)

Для по,rщрограммы .с :итерацион~ным щиклом, за•кан ­
чrивающИ'мся
прlИ выполнен1ии
ЛУ
1с 1в·е1роя11ностью
(1-Р) 1и 1неогран1ич•еfllном ч1исле
повторений
(iprиc. 3),
условные ~вероя~но•с11и выпол:нен1ия

1
Условная

2

Ц1иклов

3

к

(1i = 1,00):

...

1 - Р P(I-P) Р2 (1 -Р) . . . рк-~ (1 -Р) ..

вероятность

wi

Сред!нее ч1и1сло повторен:ий ц1и1кла
со

= ~ t·pi-1 (1 - Р) = _1_ .
t"(З)
ер
1- Р

i=I

Сред1нее нремя выполнения подпрогра1ммы

тш = (Т1 + Т2)

_ 1 _+Тз.

(3)

1-Р

Если в :итераДио1шо1м цикле ч1исло по1вторений огра­
Н!Иче11-ю К (р~ис. 4), то у~слоВ'ные вероятности 1i повторенrий

(•i =l,

i

I

-

К):

2

К-1

3

К

- - - - - - 1 - -- -1

W1 1-Р Р (1-Р) Р2(1 - Р) . . . р(К- 2 > (1 - Р)
Определ;им
К- 1

L wi

W;

при

-i.=

pU<- 1>

К:

J(-1

=

i= l

~

pi- 1 (1

- Р) = 1 - Рк-1.

i= l
к

Та'К

как~ :W; = 1,

то W;=к= 1 - (1 -РК-1) = Рк-1.

i= l

Среднее ч~исло по·в·юрений цJИкла
К- 1

i( 4 > =
ер

.

1
к
(l -P)Pi-t i +КР - i = - -~
{.J
1-

_рК
Р

(4)

i=l

115

/

Срещнее время rвыполненrия подпрогра,ммы

T(4J
ер

= (Т1 + Т)
2

1-РК

1 -Р

Определ:им
«ЦIИ'клrический

+ Т:~· ·

временяь1е
опро1с

пр1и поступле1нии

1

па,рдrм-етры

датч1Иков»,

'В ЭВМ

подпрограм,мы

-которая

зая;вки

на

вьшолняе11ся

резервирова1ние

поврежденного канала ПД.

!J.xoiJ

На рис. 5 приведена струк­
турная схема
(ориентирован­
ный
граф)
подпрограммь1
«циклический опрос датчиков».

M:=J':=O
N:=! А

1

Введем

.S:=J'+ !

N:=N+/
S':=O

М:=М+!

А

Az

Нет

А4 -

обозначения:

линейные

At -

операторы,

не

содержащие ЛУ; К1, К2-опе­
раторы, содержащие ЛУ, кото­
рые выполняются после фикси­
рованного

числа

повторений

оператора;
ЛУ 1 - оператор,
содержащий ЛУ, которые вы­
полняются с вероятностью Р;
.М - счетчик количества ·опро­
шенных датчиков;

S-

счетчик

опрошенных

деленном
счетчик

К

-

в

опре­

N-

направлении;
номера

направления;

число опрашиваемых дат­

чиков; В
ства

количества

датчиков

i[N] -

датчиков

таблица количе­
в

каждом

на­

правлении; Р![М] - массив за ­
и

N1-

писи показаний датчиков; Sl
ячейки, в которые записываются номер направ­

ления и номер связи, по которой получена заявка на ре­
зервирование.

Определrи~м время выполнения
условной ,машинной
операции .fyo и количество операций Xi, выполняемых в

опеrраторах
«Днепр»,

пrрrи

которая

упраtвлеrн1ия

реа'лизаци1и

програм'мы

используется

,в

·ка!Налаrм1и

rс'вязrи

1на

качестве

.в11оричной

УВМ

средства

се11и:

iyo=

к

=~ ti'ai/100,

где

i=i
i-го вида;

процен~ное 1 кол1ичество операщий i-го 'В'И­

ai -

да в програм,ме.

116

ti -

время

выполнения

операций

В табл.

приведе1ны · ста11истичес,юие зrначе1Ния

1

лоnичес~кого

т1ипа

зад:а'Ч,

каким~и

нвляются

ai для

задач~и,

ре­

шаемые ЭВМ 'В 1С1иrст~еме управлеНlия ·каналаМ1и связи, и
время выполнения · разл1и~ч·ных операщий 1в УВМ «Днепр »

[5, 7].

Откуда

В та6л.
няемых

s

2

lyo=80 iмwc.
приведены ,количеегво

опера'Горах,

и

·время

операщий, .выпол­

выпол1нен1ия

операторов

подпрогра,м;мы . Кол;ич,ество операщий М'ожет быть ·доста­
точно точно определено подсчетом числа машинных опе­

рац~ий УВМ «Днепр» для реализащи1и операторов под­
п1рогра~ммы (р1и~с.

5).

Вероят11юсть исхода 'р.аботы по>дпрогр'а1м~мы пр1и 01сутств1ши заявок на резер·вирова1Н1ие Р1=Рк,
где Р вероя'Гность 011сутствия заявки по одной

овязи :ил1и 1ве­

ро1ят~ность выполнения ЛУ 1. В этом ·случае время рабо­
ты

Т1

под!про.гра,ммы

=

ТА/+ (ТА2

+ Тлз) N,

6удет

постоЯ'н;ны1м

·и равным :

+ тК!+ тЛУJ) к+ (ТА2 + т + т +
Kl

1(2

(5!

Таблица

1
Сложение, вычитание
Умножение
Логические операции
Сдвиг
Передача управления

Таблица
Oriepaтop

где К

45
210
35
180
30

2

1

Количество
1 Время выпол·
оп5F;ций
нения т/, мс
2

3

-

1

13
2
26
27
32

4

А!
А2
АЗ

1

t/, мкс

(J,i' %

Вид операций

0,32
16
0,24
О,

-

Чlисло ювяз·ей

11

Оператор

IКоличество/
Время
вьmолопераций
нения Т
мс
Х;

l.

5
7
4
8

0,4
0,56
0,32
0,64

А4

К!
К2
ЛУJ

(да-гч1ик·ов);

N-

ч1и1сло 1Напр·а·в ­

ле1ншй .

Опре.дел1им ,оре;щее :время выполнен1Ия
подпрогра1м­
мы при ~нал:ич:Иlи хотя бы одной заявоои :на резерв1ирова­

ние. Граф работы под.прогр.аммы аналоnичен рис .

4.
11 7

Среднее число повторений цикла (4) можно
зап1и­
сать как i< 4Jcp = Р1К
Р2М2, где Р2 = (1 - РК) - вероят­
ность 1нал1ич1ия хотя бы одной заяв1юи на резерв1ирован~ие;
М2 - 1 срем1ее ч1и1 сло повторЕщий
щикла
(опрошенных

+

датчиков)

при условии наличия хотя бы одной заявки.
1 опреде1л1им М 2 :

Используя ф-лу

(4),

_

1 - рК
К
1 - Р -Р К

м21-

icp-P1 K

_
-

Р2

(К+ 1) рК
(1 -

Р)

1 _ рК

+ KPI<+ I

(6)

рК)

(1 -

Ср· еднее в1 ремя выпол;нения подпрогра1ммы при 1налиЧ1ИtИ
хотя бы о·дной зая·вкш на резер,в1ир 1 ова'Нlие

(7)
где

n=K/N -

среднее ч1 исло овязей

(д,атч1 и~юв) ·в од­

ном · напра:вле;н1и:и.

Зая1вкш на р· езервиро1Ва1н1ие образуют

пуаюсононоюий

поток ·С па·ра1метра1ми
'Лаб = 1/а
(а - 1 среднее 'Время
между двумя последовательными заявками) и Л 1 =Лаб/К
(Л 1 интенсивность поступления «заявок» по одной свя~СР' М(;

JOO

zgz~
2.fO

200~-----~
ISO
fп~loc

100
.fO

о

. 20

40

---~
б'!J ' 80
Рис.

100 120 /1;0

lбil л :ю,-f;

6

зи). П ус ть fп - период работы подпрограммы. Тогда ве ­
роятность отсутствия заявки на резервирование по одной

.св язи при обращении к подпрограмме Р = e-1,,t п и
118

Х

( Т'А + Т"А J_) '

(8)

п

где т~ = ТА2

+ тк, + TJ/YI;

т~ =ТА,+ ТКI +тк2 +ТАЗ.

Выше пр1иведе1ны формулы для ·ра1счета •вре1ме:ни вы­
полнен1ия

подпрограм1 мы

Ц1Иклического

опроса

датчи­

ков при определенном ~исходе ее работы . Без опреде,ле­
н1ия и-схода работы ср_еднее время .выполне~шия подпро-!!sР.

граммы

'1- tп

можно

определить,

следующую формулу :
Т

O,J
{(2.9

lcp

=

Т

А/

используя

+ 1 -_ е-Л
об t п ( Т' + Т"
е-Л.,tп
А
А
1

{(28

+)+
(9)

{/27

{/26'

qzs

На рис.

ll 24
flZJ
fl22
0,2!

него

6

времени

показана зависимость сред­
выполнения

подпрограммы

(Тщ1) от периода работы подпрограммы
Сtп) и интенсивности поступлений заявок
(Л.1). При увеличении tn и .Л. 1 среднее вре­

qzo
ll !.9

мя

418
о, !7
1 !6'
{/!5

увеличением

выполнения

tn

уменьшается,

причем

скорость уме ньшения

с

T1cr>

увеличивается при небольших значениях
/ , 1 и уменьшается при возрастании интен­

сивности поступления заявок, что объяс­

qfll

няется увеличением вероятности наличия

0,!J

за явок при одном обращении к подпро­

'q!Z
о,!!

грамме.

На рис.

{(!О

fl0.9

7 пр·иведена зав1иаимость от­

носителыrой загрузыи ЭВМ подпрограм­
мой 'У] = T1cp/tn от пер·иода работы под-

{/08
{/07

{/06'
flOJ
{/04
о,ш ­

q02

(J O!
(7

~1121-10~-

.

!()

JO
·Рис.

40

60

7
119

nрограммы и интенсивности ,Л, 1 по~тупления заявок. От­
но·оителыная 1 нагрузка 1рез'Ко уменьiпается при у.величен1ии
пеР'иода 1 работы, пр:ичем при увеличении :интенсивности
поступления

заявок отшооительная 1нагруз·:к;а

у;ме:ньшает ­

ся, особенно ·ПР'И больших значениях iп.
После определен~ия 1времен~и выполнен1ия подпрогр. ам­
мы в за·ви~ои~мости от параметров входiной 1и~нформ. ащи1и
11 организаци~и работы ЭВМ определяются :вероя11ности
вьшол:нен~ия :исходов 1 различных подпрограм.м.

За'I'ем подсч~итываю11оя ·вероятнос11и W (Zi) 1и ~время
выполне11ия Т zi во зможных цепей ,Zi (различных воз­
можных
последовательностей подпрограммы):
Т zi

=

(Ё 1 тi) W(Z;) =(Ё 1 тi)~0 Ps, где п - число подпро­

=

граммы в цепи Z;, Р 8 - вероятность выполнения ЛУ по
ветви, входящей в цепь Z;, r - число ЛУ в цепи Z;.
Составл я· ется ·ста11и~с11ичееюий ряд вид:а

т

т

zi, т

Tz .

L ,rп.

т

z1,1

=;= 1 Т z.L 1
1

т

z1.1

zi,2

-Т z.L, 1 -

1/

- 1и:нтервал
v

1времен1и :выполне-

'

ния цепей Т zi; Wm (Zi) = ~ Wj (Zi) - суммарная вероятi=I

ность 'ВЫПОЛ'НеН'ИЯ цепей IC ·временем IВЫПОЛ'НеНIИЯ !ИЗ ~ин­

тервала Т z i,m,

v-

ч1и1сло таких

!Цепей,

l-

ЧIИсло вре­

меннь1х ·интервалов.
Затем 1строитоя . т~и~стогра1мм'а, по ~внешнему Вlиду •Ко­
торой 1 мож1но ~судить о ра,с:пределенtИIИ времени выполне­

ния алгоритма. Липотеза 1и параме1'ры возмож•ного рас­
пределен1ия проверяются ·с помощью :кр~и'Гер1ия

«х1и-·квад­

рат» ·или 1кр1итерия Колмогорова. Ореднее :время выпол­
нения
алгоритма
можно
определить
как
Тер =
ь

=~

w (Zi)

тz

i'

где ь

-

Ч'И• СЛО 'ВОЗМОЖНЫХ цепей в алго­

i=I
ритме

выводы

1.

Предложена 1 метод1ика определения

выполнеН1ия

120

алгор1итмов

управлен~ия

при

временrи

1использова 1 н~ии

в си1сте.ме управлеН1ия каналами
ПД
вторичной с·ети
электртыюй 1выч:исл~итель.ной 1машишы.
Эта 1метод:ика была опробава.на пр1и определении вре­
меНJи выполнения подпрогра.ммы
«l!!ИкЛ1ичеоюий
опрос
даТЧ\И'КОВ».

2.

Пр1И а1нализе времеНJи ·вы пол:нения подпрогра·ммы

«щиклич-еоюий
сред1Него

опрос

времени

датч1ико:в»

вьшолнен1ия

получена

за~в:иоимо•сть.

подпрограммы

от

перио­

да ее ·работы 1и 1интен~оивноеги поступления зая•вок на
06служ1и~вание, а та:кже з.а 1в1исимость загрузюи электрон­
ной ·выч1и·сл:ительной ·машины от периода ·работы этой
подпрограммы.

Построение Э'flИХ зав:иоимостей для осталь~ных под­
програ1м~м позво·лит .выбрать периоды 1 их работы 1и рас­
счrrпать загруз:ку электrро1Н1ной 1выч1исл1ительrной

машины

в ·оистеме упра 1 вле.ния •канал.ам1и ПД втор:ичной ·се11и.
СПИСО:К

1.

Бусленко

J(a», 1968. 355

2.
277

с.

мов .

3.
-

Н.

П. ~Моделирование сложных систе м. М., « Нау-'

Е.

С.

с.

Вентцель
Дъяченко
В кн.:

ЛИТЕРАТУРЫ

В.

Тео~рия вероятностей. М.,

Ф. Определение

Ф,изматгиз,

времени выполнения

Управление оетями с.вязи

196'2..

алгорит­

и синтез упра•вляющих уст­

ройств. М" «Наука» , 1969. 222 с.
4. Саати Т. л_ Элем енты теории массового обслуживания и ее
приложения: М" «Советское радио», 1971 . 520 с.

5.

l(олин К. К., J1ипаев В. В. Проеtкти.роваrние алгорrитмов уп­

равляющих ЦВМ . U
Vl., «Со1Ве:г1ское радио» , '1!970. 3·4 3 с.
6. Хетагуров Я. А" Руднев Ю . П. Ос.но1вы пrроектирования спе ­

цнализrир.о:ван:ных цифро.вых

172

УДК

вычиrслительных

маши.и. МИФИ,

1969.

с.

621.373
А. Л. Рыжак

ВОПРОСЫ АППАРАТНОГО :КОНТРОЛЯ

УСТРОЙСТВА СОПРЯЖЕНИЯ В ЦЕНТРЕ

:КОММУТАЦИИ СООБЩЕНИЙ
При эксплуатаl!!ИIИ аппаратуры 1сопряже1Ния теле­
графных каналов rи ЭВМ :вопроrсы КQlнтроля и .диагн.ос­
т:июи аппаратуры прио'61 ретают первостепенное значение.
Основной задаЧей контроля являются определение пра-

121

вилыност1и обмена 1и1Нформацией между
у~с11ройеrвам1и
сопряже~ния 1и ЭВМ 1и, 'В ,случае нарушеНIИЯ обм~на (по­
явлен~ия :искажений), ~немедленная реrистраuщя :иокаже ­
ний. При нал1ич1и1и х,орошо орга1низананного ·контроля 1и
д1иагност1ик~и удается быстро локал1из:ировать неиспр1а·в­
!Ности, обе~спеч~ить тем са1мым малое время 1вооста1Новле-

_

ни,я 06орудова;н1ия.

Имеющая,ся система 11юнтроля устройств сопряжеН!ИЯ
не обеспеч1ивает ,необходимую ~степень локал1изаu!}11и 1не­
исправнО1сти у,стройства ,со пряжения. С целью уменьше­
:н;ия

,времен~и

ра1ботан

поиска

пр1ибор ,

1.и

локал1изапщи ~неисправности

поз.воляющий

аппаратным

раз­

1способо.м

осуществлять ·ко.нтроль за ра·ботой одного 1из устройств
сопряжш11ия.

Контрол1ируемое устройство

,сопряжения

обеспе,ч1и­

вает абмен информацией .в обо~их 1напра1вле.ниях между

ЭВМ :и

32

телеграфным~и каналам1и. Каждый телеграф­

ный ка,нал имеет 1индJив1идуаль'Ный блок пр!Иема :и блок
передачи. Кроме этого, аппаратура сопряжения включает

в себя ряд групповых /блоков, КО'ГОрые о6служ,ивают все
:У'СТрОЙСТ'В'О (32 канала).
В блоке прием а происходят

пр еобразование и

на ­

копл:ен:ие одщого телеграфного з1на1ка" поступающего из
~анала . Дал·ее зна1юи, накопленные во всех блоках пр:ие­

ма, поступают последовательно :в ЭВМ по общим
на~м,

пр1ичем :вюе

разряды

данного

з'нак.а

ши­

передаются

одновременно. При передаче :инфор~ма'll!И'И
1из ЭВМ в
устрой~сТ1ве ,сопряжен;ия з:наки в1сех ка1налов пересылают­
ся в устройстно ,сопряжения та,кже по общим шинам,
далее ;инфО'рмац~ия поступает в передатчик ,соо1'ветствую­
щего 'ка·нала, где прео~бр,азуется в телеграфный код 1и :вы­

дае11ся •в 'ка~нал связи.
так 1и

пр1и

передаче

Каждый знак

·Со провож,даеJ1ся

коwрый выдается адресным
,сопряжешия в ЭВМ.

~как при пр:иеме,
номером

у1стройег.вом

ка·нала,

аппаратуры

Оонов1ной пробл емой, 1с :котор·ой пр:и шло·сь ,столкнуть­
·СЯ пр1и эк1сплуатац:ии да,нного устройства , было 0J1су-гст­

вие воз1мож1нос11и постоя1нного ко'нтроля за его работой
в эксплуатац1ион;ном

щен1ий,

режиме

центра

коммутац~ии оооб­

а та1кже трудности, связанные 1с определение1м

неисправнос11и устройства.

Для наиболее
полного
-контрол я
1и Д1Иапнос11ик~и
устройства юопряжеНlия был предложен 'следующий :ме­
тод, Информац~ия, поступающая из данного телеграф-

122

.

ного 1кана.ла на ~вход устройства

сопряжен;ия,

сравни­

вает1ся с ~информацией данного ~ канала, ПО!ступающей в
ЭВМ 1с 'Выход<а у1 стройства сопряжен1ия. Таким образом
осуществляется проверка устройст, ва по пр;иему 1 инфор­
мащи:и 1из •каналов. Для провер1юи по передаче 1из ЭВМ
инфор'Мац:ия _ даююго кавала, поступающая ·из машины,
срав1н 1 ивае11ся с .информацией, , выда 1 ваемой 1из устройст­
ва ~сопряжения

в 1ка 1 нал.

Для того чтобы осуще1ствлять срав1 неН1ие ттнфор:ма­
ЦIИ'И, необходJимо прежде в 1 сего преобразовать ее :в ОДIИ­
нако!Вый вJИд. В телеграфном ·ка 1 нале ·каждый ЗIJ!ак пред­
ставлен 7,5-э.irементным телеграфным кодом, причем
каждый элемент передается последовательно. При об­
мене rм:ежду ЭВМ 1и у1стройством ·сопряже1 Н1ия
·каждый
зна1к предста:в.ля· ет ,собой шестир · аз·рящное •слово, нее р. аз­
ряды 11ю"юрого передаются одно 1временно. Таким о'6ра­

зом, ;необход~имо· было
должен

:разработать

пр1ибор,

максимальной

· прео6разоваrние

который

к
од~ному ви,ду и rиз в 1 сей информации, которой
об~меН1и­
ваю11ся ЭВМ 1и у1стройство сопряжения, выб~ирать л~ишь
зна·1rй :контролируемото 1ка·нала. При разр. аботке при­
бора было ра1оомотрено 1~-юсколько метод:о:в
сра· в~нения .
Основным условием пр~и · выборе метода являли1сь прос­
1 и обеспечение пр~и
тота ,и надежно1сть , в эшсплуатац1и 1 и
этом

осущест.влять

1информат1ив1но·сти

1инфор1 мации

о

ха 1 рактере

и·спра'В'1-юс11и. Исходя 1из этого, был выбран

rне­

метод ви­

зу.а .лыного контроля ·переда~ваемой 'Информации, ·которая

печатае'Гся rна 1'елеграфном
контр·ол1и1 руемому

ка1н 1 алу,

аппарате,

rна

приеме

подключаемом к
1ил~и

на

передаче.

На ~второй тел· ег-рафный аппарат инфо·рмация поступает
с пр1ибора, осущестJ:3ляющего выборку ·и преобразован:ие
информащии даН1н· ого 1 ка1нала 1 С шин обмена между ЭВМ
и уетройством сопряжения. Путем визуаль·ного ·сра·вне­
ния т· е1ктов ~на двух аппаратах оператор судит об 'ИС­
гiра·ннос11и у;строй-стша сопряжения.
На рис. 1 показа. вы 1 схемы подключен1ия телеграфных
аппаратов 1 и прибора контроля -к у1стройству 1 сопряжен:ия
по передаче 1из ЭВМ ( 1 р1ис. la) и приему ('р1ис. 16) .
Пр~ибор · должен обеспечить возмож 1 ность вывода на
телеграфный аппарат 1и~нформац~ии любого ка1нала при
приеме в ЭВМ 'И nр1и передаче. Такшм образом, прибор
должен выполнять две фуН'кu;ии. Пер' вая - преобразова­
ние
го

знака

контролируемого

параллельного

·кода

в

канала

из

шестиразрядно­

последовательrную

1ст.ар·тстоп-

12з

')тлr !(аналы
11 1

Jlнформац11я

z

J

от

!

J8M

JZ

2
floмep !(Шшло

О) т1r каналы

s

J/нформац11я
/(

!

.J8M

JZ

\.
1: 1 -

Ри·с.

Номер. кqнqлr:z.

устройство

контр·оля;

3-

соцряжения;

2-

прибор

телеграфный а'!Fпарат

сную комб11шац1ию, 1что 1необхощимо для о6еспечен~ия вы­
вода информации на телеграфный аппарат, - реализует­
ся в индивидуальных передатчиках устройства сопряже ­
ния. Поэ1'о:му :схема ~контрольного пр;ибора .аналог.ична

<:хеме передатчика.
мого :канала,

т.

е.

Вторая
момента

-

1выделен:ие

времени,

контрол1ируе­

когда

по тракту

пр·иема ил1и передач1и между ЭНМ :и устройе11вом 1сопря ­
жения проходит информация контролируемого канала , ­

требует

разра6ОТI~И

позволила

·СПеЩИ.аЛЬ:НОЙ

а-нализ·иро:вать

а,дреса

1 Схемы, 1КОторая

ка'н алов,

бы

поступающие

в ЭВМ, ·и ·ср·авнивать 1их с ~номером ка1нала, зада1вае~мым
·ОПер.аТО'Р'ОМ.

На рис. 2 пока з ана структурная схема прИбора конт­
роля. Оператор дву мя переключателями задает но ­
мер контрол~ируемого ·ка 1 нала. Пр~и работе от устрой.ст­
ва сопряжен1ия в блок контроля последо·вательно по1сту ­
лают номера ка1налов . Схема анализа ,номера
'Ка•нала

сра·вшивает номер, з.ада'Нlный оператором, 'С ном ер·ом, по­
-ступ а ющи1м от ;лсtрой1 ства сопряжения, 1и пр1и 1совпаде­
· нии ·ном·еров

шитель

вы.д а·ет 1 сигнал

пр:ибора ~контроля .

разрешен1 ия

В

этот

записи

момент

на

в

rнако­

ши~няv

между ЭВМ rИ устр.ойство:м сопряжен:иЯ :НаХОд!И11СЯ зна•к
'контролируемого
канала.
Залиса:нrный
в :накопитель
.знак ·остается

124

преобразовать ·в

телеграфный

·код для

31111/f

11нформоццц

ЛРМ J J J J J JЛРД

l!Jfleшeнu.
~-т--т--r--т-,-.,г-~

.JQПllCll

fla

2

ТГ. АП

J
Рис. 2:
стояния

1-

накопитель; 2
нако1пителя;
3-

-

схема анализа со­
реги с тр-ра спредели­

тель; 4-[Iереключатели набора номера ;
с х е ма

~щализа

номера канала;
устрой·ство

б

-

5-

выходное

выда 1 ч1и на телеграфный аппарат. Реж1им
анал~иза 1ин­
фо·рмац:ии з.ада·ется ·оператором пр1и помощи
тумблера
«Пр;ием»

«Передача». в ПОЛОЖе'Н'ИIИ «Прием» 'НаIЮПIИ­
пр·иема
!И1Нформа~ц1ии в ЭВМ, в положен1111и «Передача» - с ш:и­

-

тель пр1и6ора 1юнтроля 1соединяеТ1ся •С шина1м•и

на;м~и переv:~.ачи из ЭВМ. Репистр--ра1слреде л1итель после­
до1вателыно

разрядов

·выдает

1И1мпуль·сы

.на·копителя.

для

Период

а~нали з а

1следован~ия

1состоя1ния

1импулысов

определяе11ся ,необходимой •скоростью тел е.граф:иро:ва1Н1ия.
Для получен1ия окорос'Тlи 50 Бод •В передатч~ике ~импульсы
анал1иза следуют чер·ез 20 -мс. Бсл~и iВы6рать ту же юко­
ро1сть для прибоР'а контроля, то ноэникает
нео6ходи­
мо•сть фаз;ирова 1 н·ия репистра -·распр·едел~ителя

передатч1и­

ка и прибора ·ко·нт1ро.ля.
В про11ивном
·сл учае
может
про:изой11.и потеря !Информации, так ка·к :накоп~итель пр1и­

бора контр·оля может быть за1нят 1в моме.нт зап1ис1 и оче­
ред~ного 3'нака в накопитель передатчика. Для того что­
бы 1сфаз1ировать распре,делител1и ·нсех переда'ГЧ'И'КО'В уст­
рой·ства сопряжения 1и пр·ибора
ко;н11роля,
-гребуется
в;нести ·суще.ствешные 1изменен1ия ·в ~схему устройс11ва со­
пряжен1ия, что пр1ио1станов1ило бы работу центра 1комму­

т.ац~и:и ~сообщений . Автомат1ичеокое фаз·ирован:ие ра·спре­
делителя прибора 1юнтр·оля 1и · 1контрол~ируемого передат-

125

чика приводит к з1нач1ителыному у•сложнен1ию •сх·емы пр•и­

бора .
На1иболее

проегым

решением

яв~илось

С.КО'Р·Ос11и телег.рафирова;н:ия в два

у1величение

раза . Пр1и этом ·Не­

совпадеНJие фаз ра 1 спредел:ителя пр:ибора ·и ·контролируе­
мого

передатЧlика

:не

~имеет

з1Начелия,

так

·как

~накопи­

тель пр:ибора ·всегда овободен •К м·омеrнту
поступления
очередного з:на1ка ·в передатчик. Та·кшм
образом, теле­
графный аппарат, у1ста 1 новлен~ный на выходе
пр1иб ора
ко1Нтроля, работ.ает 1СО с1юростью 100 Бод.
П'Р'и6ор коiН'тр·оля у~спешно ~используется пр·и опытной
эк~сплуатаци1и центра 11юммутац•ии •сообщен1ий. Ка·к пока­
за.ла прак'Гlика, он оказался эффек11ивен при поиоке .не­
испра·вностей ·В аппа·ратуре •СОП'ряже'Нlия. Нремя вооста­
новлеН'ия

аппаратуры у1меньшилось в яе.с:1юлыко раз .

При 1налич:и:и 'Некоторого опыта оператор может по
характеру 1искажен1ий 1информап:и·и в

,

же1ния

делать

:выводы

о

месте

1и

аппаратур е сопря­

характере

1Неиспра•в ­

ност1и. К:роме того, прибор ~используется при на·стройке
резер1ВJных ·блО'!юв аппаратуры ~сопряжения.
РЕФЕРАТЫ

СТАТЕЙ

Устройство преобразования сигналов УПС-2400. Л. П. Лоб з о­
в а, В. 1Б. Садов ~ский , Г. В. ill'Гей 1нбок (.в кн. «Техник а пе­
ред ачи да1нных», под ред. В . О. Ш•варцма·на . М" «Связь», 1975) .
У ДК 68,11
.3712.·8.
ОписываеТ1ся устройство п;рео.бразоtва·ния {)И rна­
лов на скорость 2400 бит/с (УПС - 2400). В нем используется метод
двукраТ11юй относительной фазовой модуляции.
Описыв ается структурная схема УПС - 2400, приводятся основ­
ные эЛЕжтрические характеристики.

Исследование алrоритма работы адаптивного корректора для
В . СтукалоiВ, Л . Г. Израильсон (в кн . «Тех­
.шrка передачи да1н.аых», .под ред. ,В . О. Шва.рцмана. М" « СiВязь»,
11'97б) . УДК 6.211-.3911.8. Ра1осматривается моди.фицирова1нный алгоритм
УПС-4800. С .

для

адапт.ивного

корректора

межсимвольных

искажений,

котор ый

используе'!'ся с.а.вместно с устройством передачи сигналов. В этом
устройстве применен комбинированный метод модуляци~1. з аклю­
чающийся в еовместном иопользовании д·вухпозиционной ампли'Гуд­
ной и относительной фазовой модуляции и ч астично под авленной
одной боковой полосой (АОФМ ОБЩ.
Описывае'!'СЯ С'Груктурная схема корректора и обосновывается
включение ег о

на входе приемника

Результаты

лабораторных

модема.

испытаний

УПС-4800

с

адаптивным

корректором на скорости 4800 бит/с. С. В. Ст укал о в, В . В. О р­
л о в (tв кн. «ТеJш•и·ка •переiд.а·чи данных» , под ред. В . О. Шва1рцмана.
М"
«Связь»,
11975). УДК 621.376.4. Приводятся •результаты
лабораторного ис.следования оистемы синхронизации УПС-4800 при
наличии

адаптивного

приемника УПС.

126

корректора

си.гнала,

включенного

на

вх 9де

Приведен графический материал, который показывает, что вклю­
чение адап'тивного корректора на

ции
сигнала,
УПС-4800 .

оптимизирует

входе прием.вика, помимо коррек ­
работу
системы
синхрониза ции

Коррекция межсимвольных искажений при передаче данных со
скоростью 9600 бит/с. Б. П. Н:иколаев, А. П. Пиrпюин (rIJ к•н.
«Технrи.ка пере:дачи rда•нных», под ред. В. О. Швщрцмана. 1М . , «.С:вязь»,

11975). УДК 62!1•.;394.5:28.
Ра•ссмат,Рнвается
эксnер.иментальный
.адаптивный гармонический корректор, работающий соВМ\\СТ'НО с модемом АФМ ОБП rна с·ко.роrсти 9r600 бит/с . Сра·в.ниваю11ся .и•звес.тrные
.алrор'Нтмы настройки гармоничес·ких 1юрректоров и приводится обо­
<)Нование принятого алюритма. Излагается методика выбора основ­
ных параметров

к,0рректора,

описывается конструктивный

макет.

Об оценке межсимвольных искажений при приеме однополосного
сигнала. В. И. Б а 1к ул и .н {в кн .

«ТеJСника

переда.чи даяных», под

ред. В. О . Шварцмана. М" «Связь», !11971
5) . УДК 621 l.·З9•l.1li2:'6.Sl.1142.
Ра.осматри•вается передача дво ичного сигнала данных через тракт
пер едачи, содержащий передающи й фильтр нижних ча•стот (ФНЧ),
балансный модулятор, кососимметричный полосовой фильтр, канал
св язи, приемный полосовой фильтр, синхронный детекто р, приемный
ФНЧ и стробирующее устройство. Определены спектры сигнала
на выходе приемн ого ФНЧ и стробирова нного сигнала. Рассматри­
вается случай включения в ка нал связи режекторного фильтра.
О

«Глазковой»

вании.

В.

И.

диаграмме- при

Ба к ул и :11

(в

кн.

парциально-откликовом

·«Тех1н1и"Ка

ред. В. О. Шварцмана. М., «Связь»,
Раосматриваются аитналы с ПОК

IV

передачи

кодиро­

да·н•ных»,

под

1975). УДК 62 1.39 11. 13: 68 1.1142.
.и

V

клас.:ов, ·спектры 1юторых

:не .со.цержат rюстоя~нrной со·ста1вляющей.

Показано, что при наличии искажен и й частотных характеристик
стабильных уровней принимаемого сигнала
выбор порогов решения приемника · с по­
мощью «Глазковой» диаграммы. Дается методик.а расчета снижения
помехоустойчивости приема за счет
межсимвольных влияний для

тракта переда чи ч исло
увеличивается. Опи.сан

раооматриваемых

случаев.

Устройство преобразования сигналов для скорости

кбит/с.

48

М. Г. Шт ей ·Н б О·К 1(1В ·к·н . «Тех.вика .передачи данных», лод :ред. В. О.
Шварцма1на.
М"
«Связь»,
1976). УДК 681 ~ r.З72 . 8. 01Пиrсьnвает­

ся у•стройств·о

преобра.зования сигн алов

цредназначенное для

работы

по

на

первичным

скорость 48 кбит/с,

широкополосным

J(ана­

лам 60-108 кГц. В устройстве реализован новый способ преобра­
зования сигналО'В, при ·!'Отором всплеск затухания и фазы в полосе
пропускания первичных широкополосных каналов, вызванный вклю­
чением

84,11\4

режекторных

фильтров,

запирающих

контрольную

ч астоту

1<Гц, не ис1<ажает принимаемые сигналы.

Формирование спектра модулированных сигналов. Т. М. Г о м о­
з о в а,

М.

Г.

Штейн бок (в кн. «Техника п ередачи данных», под

ред. В . О. Шварцмана. М., «Связь»,
жены

принципы

цифрового

1975). УДК 68 1.372.8. Изло­

формирования

модулирован ных

си гн а­

лов в аппаратуре п ер.едачи данных . При.ведены результаты расчета
параметров цифровых эхо-синтезаторов, формирующих модулиро­

ванные сигналы со спектрами различной конфигурации . Рассмотре­
ны особенности реализации цифровых эхо-синтезаторов на цифровых
интеграл ьных

микр.осхемах.

127

Расчет оптимальных характеристик· устройства синхронизации.
А. М . Б о ' Гр ад (в ~КН. «Тех1ника передачи даНtных», под· ,ред. В. О ..
Швар.цмана. М" «~Связь», 1Jt975). УДК 621'. 327.8:62 1.396. О.пределя­
ются оптимальные значения коэффициента деления частоты и ем­
кости реверсивного счетчика. Получены . выражения, позволяющие
мirнимизировать
зависимости

суммарную

от

сдвига

погрешность

частот

между

системы

синхронизации

генераторами

на

в

передающей

и приемной ·станциях и ди.сперсии величины отклонения выделенных значащих моментов .
·
Оптимизация программ передачи данных. А. А. Вельмож и­
н а, В. М. С им к и 1н а (в кн. «Техника пе,редачи дан,ных», под ред.
В. Q _ Швар~м ана. М.., «·Связь», Ji9'75). У ДК 681.:321
3.
Показано, что · представление структурной схе м ы программы в виде
ориентировочны х графов состояний можно использовать в целях ее
оптимизации. Предлагаются ра з личные методы оптимизации про­
грамм передачи данных при обслуживании как одного, так и 'зна­
чительного чиС'ла трактов . Рассматриваемые методы оптимизации
позволяют значительно увеличить число о·бслуживаемых трактов при
одних и тех же технических

средствах.

Метод повышения эксплуатационной надежности средств пере­
дачи данных . IO. Д. rм. и ·ни н (,в кн. «Техника передач1и да.НIН ЫХ»,
под ред. В. О. Шва 1 рцма,на . М" «'Связь», 1~75) . УДК 621.'394.9 .{)11'9.3.
При обеспечении надежности проектируемых средств передачи данс
ных важной задачей является повышение их ремонтопригодности.
Изложена

методика

построения

программ

поиока

и

устранения

не­

исправ.ностей в виде стоха,стических сетей. Показывается необходи­
м о сть
ры.

расчета

ремонтопригодности

0.писывае'Гся

приводятся

метод

~расчета

при

проектировании

ореднего

1време,ни

аппарату­

восста.но1вления,

.

примеры.

Анализ алгоритмов ЭВМ, управляющей каналами передачи дан­
ных. Г. Р. К а пл у но в (в кн. «Техн'И!<а :передачи да1нных», под р·ед .

В.

О.

Шва·рцма·на. М"

Рассматривается
ритмов

«Связь»,

методика

ЭВМ, управляющих

11975) . УДК 6811.3.004:6121.393 ..522.

определения

времени

выполнени·я

каналами передачи данных,

и

алго­

ан.ализи­

руются некото рые
подпрограммы
алгоритмов управления. Даны
практические реi<0мендации по расчету оптимальной загрузки ЭВМ
алгорит м ами управления

каналами передачи данных.

Вопросы аппаратного контроля устройства сопряжения в цент­
ре коммутации сообщений. А. Л. Рыж а к (1в кн. «Техника переJдачи
дан,ны.х»,
под
ред.
В.
О.
Ш1Варцма 1 на.
М"
«Связь»,
1975) .
У ДК

621 .373.

Раосматриваются

методы

контроля

правильности

функционирования устройства сопряжения телеграфных каналов и
ЭВМ при передаче информации между ними . Предложен достаточ ­
но простой и эффективный вариант контроля.

1i ·

·СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие издательства
Предисловие ответственног.о редактора
Л. П. Лобзова, В. Б. Садовский, Г. В. Штейнбок. у,стройNво
преобразования сигналов УПС-2400
С. В. Стукалов, Л. Г. Израильсон. Исследование алгоритма
работы адап11ивного корректора для УПС-4800
·С. В. Стукалов, В. В. Орлов. Результаты лабораторных испы­
таний УПС -4800 с адаптивным корректором на скорости
4800 бит/с
.
.
.
·Б. П. Николаев, А. П. Пипкин. Коррекция меЖ'символьных
искажений при передаче данных со ско.ростью 9600 бит/с
В . И. Бакулин. Об оценке межсимвольных ,искажений при
приеме

В.

И.

однополооного

Бакулин.

отклико6ОМ

О

сигнала

«глаз1ювой»

.

диаграмме

при

парциально­

кодиравании

М.

Г. Штейнбок. Устройство преобразования сиг1налов для
скорости 48 кбит/с .
Т. М. Гомозова, М. Г. Штейнбок. Форми.рование спектра модулированных

сигналов

3
4
7
21

30

39

47

54
59
72

.

А. М. Боград. Расчет оптимальных характеристик устройства

82

си нхронизации

А.

А.

Вельможина,

передачи

В.

М.

Симкина.

Оптимизация

программ

86

данных

·ю. Д. Минин. Метод повышения эксплуатационsой надежности

Г.

средств

передачи

данных

.

.

.

.

.

Р. Каплунов. Анализ алrоритмоо ЭВМ, управляющей ка­
налами передачи данных, и определение их временньrх
параметров

А. Л. Рыжак. Вопросы аппаратного контроля устройства
пряжения в центре коммутации сообщений
Рефера ты статей

99
110

со ­

121
126