|
|
| Разместил: |
starche  |
|
|
СНОВА К ВОПРОСУ О СРАВНЕНИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ НА КВ
Не так давно на форуме "Радиосигналы - Модемы на КВ" прошла
достаточно бурная дискуссия на тему, обозначенную в заголовке статьи.
Желающие могут ознакомиться с доводами или вспомнить их, просмотрев
содержание стр. 6...10 этой темы. Дискуссия, несомненно, была полезна
для всех участвовавших. Каждый узнал немало нового для себя. Но
поменявших свою позицию, похоже, не было. Каждый из активных
оппонентов остался при своем мнении. По итогам дискуссии мною в мае
2008 года была размещена статья 1 -
http://www.radioscanner.ru/info/article256/
а в сентябре 2008 года статья 2
http://www.radioscanner.ru/info/files/article270/
Вкратце напомню суть моей позиции, сформированной по результатам
состоявшейся дискуссии:
1.Последовательный способ при благоприятных условиях
распространения может обеспечивать разделение лучей многолучевого
сигнала, что дает ему существенные эксплуатационные преимущества
в сравнении с параллельным способом.
2.В однолучевом замирающем и незамирающем каналах
последовательный способ теряет свои преимущества из-за необходимости
обеспечения более высокой технологической скорости, существенная
часть которой (до 30%) тратится на зондирование канала.
3.В практике КВ радиосвязи возможны реализации каналов с
импульсными реакциями, препятствующими достаточно полному
подавлению межсимвольной интерференции, свойственной
последовательному способу передачи. Такие каналы известны как плохо
корректируемые каналы. Примеры плохо корректируемых каналов с
данными о потерях эффективности приведены в приложении к упомянутой
выше статье 2. Содержание книги, из которой взяты эти примеры, можно
скачать с этой страницы, без рекламы, бесплатно и без регистрации. См. стр.142...145 этой
книги.
Примечание: один из авторов этой книги Д.Л.Коробков, наряду с
упоминающимся ниже Б.И.Николаевым, является известным отечественным
идеологом последовательных методов передачи.
4.Одной из причин плохой корректируемости может быть принципиальная
некорректность задачи адаптации приемного последовательного
модема к меняющимся параметрам КВ канала.
В течение почти пяти прошедших лет некоторые мои аргументы по теме
удалось усилить, а в сети были найдены новые ссылки и сообщения. Как
оказалось, сравнение двух способов передачи интересует и ученых, и
инженеров, профессионалов и любителей.
Начнем, пожалуй, с самого главного - с сравнения реальной
помехоустойчивости обоих способов передачи по результатам совместных
трассовых испытаний в симплексном режиме. Приведу три заслуживающих
(по моему мнению) доверия и уважения результата. Два из них я уже
приводил в упомянутых статьях.
В диссертации 1998 года
http://www.itr.unisa.edu.au/~steven/thesis/mcg.pdf
в разд.2.4.2 утверждается "некоторые выравниватели, хорошо
работавшие на модели Ваттерсона, полностью отказывали на реальных
КВ каналах", а в разд.5.2 - показано полное преимущество разработанного
автором параллельного модема над лучшим по правилам
Mil-Std-188-110b последовательным при скорости 2400 бит/сек.
Пояснение: курсивное "лучшим" указано автором диссертации.
Примерно такие же данные по помехоустойчивости приведены в
докторской диссертации Б.И.Николаева 1992 года. Более подробно с его
результатами можно ознакомиться в моем сообщении на стр. 8 форума
"Модемы на КВ". К сожалению в Интернете содержание диссертации
доступно только за 500 руб.
Очень неожиданный подарок я получил совсем недавно, случайно
заглянув на нашем сайте в форум
ППРЧ на КВ
Полностью цитирую сообщение участника NDR от 24-01-2006 (т.е. за
два года до дискуссии).
"В свое время неподалеку от меня проводились сопоставительные
испытания модемов различных типов именно на предмет устойчивости
к замираниям различного рода. В конкурсе принимали участие АТ-3004Д,
Р-021 и еще один последовательный модем от Harris. За давностию лет в
деталях всего я не упомню, однако особого выигрыша последовательные
модемы не обеспечивали. Более-менее сопоставимые результаты
получались на длинных трассах, а на коротких, да еще и в движении,
последовательные модемы отдыхали".
Пояснение: АТ-3004Д - отечественный параллельный модем,
Р-021 - отечественный последовательный модем.
На этом можно было бы и закончить, но небезынтересны, на мой
взгляд, ответы на вопросы типа: а что это за некорретность задачи
адаптации и почему модемы, решающие некорректные задачи,
достаточно распространены в КВ системах.
О некорректности задачи адаптации отмечу следующее. Известно,
что для устранения межсимвольной интерференции демодулятор
последовательного модема на основе анализа входного сигнала
должен с высокой точностью оценивать меняющиеся во времени
передаточную характеристику или импульсную реакцию канала.
Подобного рода задачи относятся к так называемым обратным
задачам (прямой задачей является расчет сигнала на входе
демодулятора по известным характеристикам канала и сигнала на
входе канала).
Обратные задачи как правило являются некорректными, так как
не обладают одним важным свойством - не гарантируют
устойчивости решения, т.е. не гарантируют малых приращений
результата при малых погрешностях исходных данных.
Более подробную информацию о некорректных задачах в
популярном изложении можно найти в
http://vivovoco.ibmh.msk.su/VV/PAPERS/NATURE/MATH/CHAPT_04.HTM
Отмеченное свойство обратных задач с необходимостью
должно увеличивать вероятность появления длинных пакетов
ошибок на выходе последовательного демодулятора. Этот эффект
может возникать при неблагоприятных условиях распространения,
и при реализации состояний канала близких к плохо корректируемым.
Кроме того повышенное пакетирование ошибок должно происходить
при смене одного квазистационарного состояния канала другим,
если скорость сходимости алгоритма адаптации окажется
недостаточной.
Напоминание: типовым периодом квазистационарности КВ канала
считается интервал 10-20 мин.
В ходе упомянутой дискуссии сама некорректность задачи
адаптации и отмеченные следствия некорректности весьма
категорически отрицались некоторыми участниками, имеющими,
если судить по их сообщениях, достаточный опыт в разработке
последовательных демодуляторов. Часто их мнение обосновывалось
тем, что ничего подобного не содержится в действующих стандартах.
Рассмотрим самый, пожалуй, популярный, американский стандарт
MIL-STD-188-110b. В сентябре 2011 года опубликована его новая
редакция, получившая название MIL-STD-188-110c. В новой редакции
сохранено явно предпочтительное отношение авторов стандарта к
последовательному способу скоростной передачи на КВ, что
проявляется в следующем:
1)последовательный способ описан в основном разделе стандарта и
назначен обязательным в КВ модемах, работающих в полосе 3100 Гц
со скоростями до 2400 бит/сек и более;
2)параллельный способ (39-канальный вариант) описан в приложении
B, назначен необязательным (optional) и не рекомендован для новых
разработок;
3)параллельный способ (16-канальный вариант), описание которого
имелось в прежней редакции, исключен из стандарта.
Налицо, как выразился один форумчанин, выдавливание параллельных
сигналов из практики КВ радиосвязи.
Интересно отметить, в противовес этому выдавливанию в России и
"за бугром" проводятся интенсивные разработки усовершенствованных
OFDM КВ модемов с технологическими скоростями 9600 бит в сек и
более в полосе 3100 Гц. В этих модемах применяется квадратурно-
амплитудная манипуляция и эквалайзеры АЧХ радиотракта.
Стандарт оставляет за разработчиком выбор конкретного способа
оценивания хактеристик канала, но указывает требования на среднюю
вероятность ошибки для определенных, подчеркнем - стационарных,
моделей канала. В стандарте предписаны испытания модемов на
нескольких стационарных моделях каналов, создаваемых имитатором
Ваттерсона. Какое-либо тестирование в условиях перехода с одной
модели на другую стандартом не предусматривается, что, вероятно,
и позволяет разработчикам особо не заботиться о темповых и
точностных характеристиках устройств адаптации. Видимо, именно это
и является причиной отмечавшихся выше отказов последовательных
модемов на реальных трассах.
Кстати, мнение о неустойчивости, сбойности последовательных
модемов в КВ каналах весьма распространено в Интернете.
Несколько цитат было приведено мною в ходе дискуссии. Об этом
же имеется свидетельство на стр.156 в книге Д.Л.Коробкова, ссылка
на которую дана выше. Считаю необходимым привести еще одну цитату
из реферата, приведенного в приложении 3 к упоминавшейся выше
статье 2. J. Pennington в статье 1989 года утверждал:
"Для однотоновых модемов всплески ошибок появляются значительно
реже. Однако, эти всплески могут быть гораздо более плотными,
особенно в случае сбоя эквалайзера. Для каналов с большой
интенсивностью помех работа многотоновых модемов, по мнению
специалистов, более устойчива".
Приведу еще три негативных отзыва, которые я недавно
обнаружил как ответы на поисковый запрос "parallel vs serial HF
modem" в Google. Во избежание упреков в неточности перевода
сначала приводится оригинальный английский текст.
В
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=408684
можно прочесть
"The results presented indicate that the parallel-tone format coupled
to a TCM scheme showed clear superiority to the single-tone modem."
Пояснение: TCM - trellis-coded modulation - сочетание КАМ и
сверточного кодирования.
Моя версия перевода: представленные результаты показывают,
что параллельный формат в совокупности с TCM показал явное
превосходство над однотоновым модемом.
В
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=
247152&contentType=Conference+Publications
можно прочесть
"A simplified analysis of performance of the PTM (parallel tone modem) and
STM (serial tone modem) equipments demonstrates that the PTM will equal
or exceed the performance of the STM for short haul tactical HF links."
Моя версия перевода: упрощенный анализ функционирования
многотонового и однотонового модемных устройств показывает,
что многотоновый модем обычно равноценен или превосходит по
эффективности однотоновый модем на тактических КВ трассах
В
http://www.argreenhouse.com/society/TaCom/papers98/11_04i.pdf
можно прочесть
"Serial-tone modems tend to produce long bursts of errors when the equalizer
fails, as opposed to the more random errors produced by a parallel-tone
modem."
Моя версия перевода: для последовательных модемов характерны
длинные пачки ошибок при сбоях эквалайзера, в отличие от более
случайных ошибок, порождаемых параллельным модемом.
Вернемся к основной теме статьи. Ни о какой неустойчивости или
сбойности работы параллельных модемов нигде и никогда не
отмечалось. При достаточной величине защитного интервала, что
совсем не трудно обеспечить, функционирование параллельных
модемов оказывается относительно инвариантным к изменениям
интенсивностей и времен запаздывания лучей в принимаемом
сигнале. При полном пропадании сигнала модемы не теряют
взаимную тактовую синхронизацию по меньшей мере в течение
одного часа.
Для функционирования параллельных модемов при скоростях
до, примерно, 6000 бит/сек не требуется передача никаких
зондирующих сигналов, поэтому в полосе 3100 Гц скорости 2400
и 4800 бит/сек обеспечиваются при двукратной манипуляции.
В последовательном модеме для той же цели предусмотрена
трехкратная манипуляция, что, как отмечалось в упомянутой
выше статье 1, приводит к энергетическому проигрышу не менее
5 дБ.
В этой связи нельзя не отметить факт того, что в упоминавшемся
выше стандарте испытания в однолучевом канале для параллельных
модемов не предусмотрены. Эта норма, безусловно, маскирует
преимущество параллельного метода в однолучевом канале и
является еще одной иллюстрацией отмеченного выше
предубежденного отношения составителей стандарта именно к
последовательному способу передачи.
Закономерен вопрос, чем же можно объяснить это
предубеждение? Почему, несмотря на отмеченные выше
недостатки, последовательные модемы находят широкое
применение в КВ системах? Ответ, видимо, кроется в наличии
важного преимущества последовательного способа в многолучевых
каналах.
При характерной для этого способа величине тактового интервала,
меньшей интервала между отдельными лучами, демодулятор
последовательного сигнала потенциально способен реализовывать
процедуры, эквивалентные разделению многолучевого сигнала на
отдельные однолучевые компоненты. В результате вместо
воспринимаемого параллельным демодулятором многолучевого
сигнала с обычно релеевскими замираниями последовательный
демодулятор может выбрать любую, например - сильнейшую,
однолучевую компоненту, в которой будут иметь место более
благоприятные для приема райсовские замирания. Кроме того,
возможна реализация процедур, эквивалентных раздельному
приему нескольких однолучевых компонент с реализацией своего
рода разнесенного во времени приема.
Весомость отмеченного преимущества, по-видимому, зависит
от диктуемого потребителем критерия эффективности. Рассмотрим
три характерных случая.
Случай 1. Непрерывно, в течение длительного времени
передаются пакеты (блоки символов), хранящиеся на неких носителях.
Передача ведется в дуплексном или полудуплексном режиме с
использованием автоматического повторения пакетов, принятых
с ошибками. Потребитель заинтересован в максимизации количества
переданных пакетов в течение фиксированного достаточно
большого интервала времени, например - сутки.
Случай 2. Передаются пакеты в дуплексном или полудуплексном
режиме с использованием автоматического повторения пакетов,
принятых с ошибками. Потребитель заинтересован в максимизации
доли времени, в течение которого длительность передачи пакета
(с учетом повторений) не превысит приемлемую для потребителя
величину.
Случай 3. Непрерывно передается поступающая на вход
модулятора информация. Передача ведется в симплексном режиме.
Потребитель заинтересован в максимизации доли времени, в
течение которого текущая частость ошибок не превышает
приемлемую для потребителя величину.
Пояснение: текущая частость ошибки - частость ошибки, измеряемая
на смежных по времени интервалах длительностью (обычно) 5 -10 мин.
В случае 1 можно ожидать, что последовательный метод передачи
окажется предпочтительным, так как значительная доля пакетов может
быть передана без повторений в течение интервалов времени с
благоприятными состояниями канала.
В случаях 2 и 3 основную роль в формировании критерия
(в зависимости от установленных потребителем норм) могут играть
неблагоприятные состояния канала и, как показывают приведенные
выше результаты сравнительных трассовых испытаний,
предпочтительнее может оказаться параллельный способ передачи.
Для доказательства того, что случаи 2 и 3 встречаются в практике
КВ связи, приведу еще одно, пожалуй, самое убедительное
свидетельство наличия преимуществ параллельного метода
передачи.
В
http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a238089.pdf
изложены результаты сравнительных трассовых испытаний
трех серийных КВ модемов США:
HSM-1A - 1-тоновый режим, ф. Plantronics;
MD-1061 -16-тоновый режим, ф. Magnavox;
RF-3466 - 39-тоновый режим, ф. Harris.
Все модемы, естественно, удовлетворяют нормам упомянутого
выше стандарта MIL-STD-188-110b. Испытания проводились с
автозапросом искаженных блоков символов.
Цитирую:
"The MD-1061 and HSM-1A modems should not be used for data
transmission at 1200 or 2400 b/s over HF radio link which are marginal
due to multipath or noice degradation. For wireline or LOS application,
the modems may provide satisfactory performance".
Пояснение: LOS application - работа в условиях прямой видимости.
Моя версия перевода: модемы MD-1061 и HSM-1A не могли
использоваться для передачи данных при скоростях 1200 или
2400 бит/сек на КВ трассах с неблагоприятными условиями
распространения по причине многолучевости или сильного
шумового воздействия. В проводном канале или при работе в
условиях прямой видимости между корреспондентами эти модемы
могут обеспечить удовлетворительную работу.
Замечание лингвистическое: обращает внимание редко
применяемое в технических текстах прилагательное marginal.
В русском языке слово маргинальный обычно применяется
только к представителям низшим слоев общества. А тут - это
характеристика канала.
Послесловие
В феврале 2013 г. по материалам статьи прошла
дискуссия на форуме "модемы на КВ". По результатам дискуссии
написан Эпилог к этой статье
Последнее слово в споре, не родившем истину
|
|
|
| Автор |
Комментарий |
asv
Участник
 |
03 Фев 2013 22:56 · Поправил: 03 Фев 2013 22:56
Основной способ аргументации автора - демагогический прием "отсылка к авторитету". При этом в качестве "авторитета" выступают материалы 15-20 летней давности.
Однако за это время ушла вперед не только теория оптимального приема, но и доступные для реализации соответствующих алгоритмов вычислительные мощности, что позволило в полной мере использовать потенциальные возможности метода квазикогерентного приема одноканальных сигналов. Потенциальные же возможности метода некогерентного приема были реализованы еще в 70-80 годы прошлого века.
Именно поэтому все развитые страны (США, страны НАТО) и претендующие на этот статус (Китай, Южная Корея, ...) используют в КВ одноканальные модемы, а от многоканальных отказываются.
Про то, что автор не понимает, что такое некорректная задача, уже как-то и говорить неудобно, ибо не в первый раз.
|
|
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
|
| Файл создан: 02 Фев 2013 14:04, посл. исправление: 09 Мар 2013 19:38 |
|
