Как это делается: передача информации от Урана
Мероприятия, улучшившие условия приема информации с «Вояджеров» от Сатурна, не были достаточны для полноценной работы с КА «Вояджер-2» в системе Урана на расстоянии в 1,7 раза больше и при мощности принимаемого сигнала в 2,8 раза меньше.
Потеря 4,5 дБ в мощности сигнала влекла снижение скорости передачи с 44 800 до 14 400 бит/с. Но ведь, помимо «картинки», нужно было передавать большой объем информации с остальных приборов – целых 7200 бит/с. Получалось, что на изображение остается только половина ширины канала, и кадры с камеры ISS будут проходить не за три цикла FDS (144 секунды), а за 16 (768 секунд, то есть 12,8 минут).
Отчасти потери можно было возместить за счет многоантенного приема.
На комплексе Сети дальней связи DSN в Тидбинбилле, где условия видимости во время максимального сближения с Ураном были наилучшими, организовали совместную обработку сигналов, приходящих на основную 64-метровую антенну DSS-43 и две дополнительные 34-метровые, старую DSS-42 и новую «высокоэффективную» антенну DSS-45.
Аналогичным образом в Голдстоуне были объединены 64-метровая антенна DSS-14 и две «тридцатьчетверки» – старая DSS-12 и новая DSS-15. Одна дополнительная станция добавляла 0,8 дБ к возможностям 64-метровой антенны, а две вместе – 1,2 дБ. За счет этого удавалось поднять теоретическую пропускную способность до 21 600 бит/с и передавать «картинку» за восемь циклов.
В Австралии было также осуществлено сопряжение по радиорелейной линии с 64-метровым радиотелескопом в Парксе, в 320 км от основного комплекса, который также работал на прием. Удвоение антенной площади давало прибавку уже в 3 дБ, но она была доступна только в Австралии.
Чтобы улучшить положение, были предложены две новые технологии.
Во-первых, решили «сжимать» изображения. Если передавать не полный 8-битный код яркости очередного элемента, а лишь разность уровней соседних точек в пределах строки, то объем данных типового снимка, содержащего «пустой» космос или низкоконтрастные облачные структуры, уменьшался на 60–70 % без потери информации.
Во-вторых, использовавшееся до сих пор конволюционное кодирование по Голею служебной информации и данных остальных приборов требовало передачи двух битов на каждый бит исходных данных. Это-то и приводило к увеличению потребности в пропускной способности канала с 3600 до 7200 бит/с. В июне 1982 г. было впервые опробовано и перед визитом к Урану задействовано имеющееся на борту устройство «внешнего» блочного кодирования Рида – Соломона с одним контрольным битом на пять информационных; таким образом, к необходимым 3600 бит/с добавлялось всего 600. Благодаря этому удавалось снизить до 2,4 дБ необходимое соотношение сигнал/шум и одновременно уменьшить частоту ошибок с 5 × 10