Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Российский государственный гидрометеорологический университет

Е.А.Чернецова

Системы и сети передачи информации

Часть 1

Конспект лекций

Санкт-Петербург

2007

УДК 681.3.07

Чернецова Е.А. Системы и сети передачи информации. Часть 1. Конспект лекций - СПб.: изд. РГГМУ, 2007.- с.

Рецензент И.В.Алешин, проф.Санкт-Петербургского государственного морского технического университета

Конспект лекций предназначен для студентов специальности «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» и всех желающих познакомиться с основными принципами, на которых основана работа систем связи. Конспект лекций содержит четырнадцать лекций, являющихся продолжением курса «Теория передачи дискретных сообщений» и посвященных основным задачам систем связи и необходимости альтернатив между основными параметрами системы, такими как отношение сигнал/шум, вероятность ошибки и эффективность использования полосы пропускания. Также рассматриваются различные проектные компромиссы при использовании модуляции/кодирования и проблемы синхронизации на различных уровнях. Все математические выкладки, изложенные в тексте, поданы в максимально упрощенном виде. Там, где необходимо, формулы сопровождаются соответствующими пояснениями. Также для пояснения излагаемого материала приведены примеры и расчеты в виде задач и их решения. Данный конспект лекций позволит читателю самостоятельно продолжить изучение систем связи.

 Е.А. Чернецова 2007

 Российский государственный гидрометеорологический университет (рггму), 2007 Лекция 1

1.1 Цели разработчика систем связи

Системные компромиссы – это неотъемлемая часть всех разработок цифровых систем связи. Разработчик должен стремиться к:

1. Увеличению скорости передачи бит R до максимально возможной.

2. Минимизации вероятности появления битовой ошибки Р_В

3. Минимизации потребляемой мощности, или, что то же самое, минимизации

4. Минимизации ширины пропускания W

5. Максимизации эффективности использования системы, т.е обеспечению надежного обслуживания для максимального числа пользователей с минимальными задержками и максимальной устойчивостью к возникновению конфликтов

6. Минимизации конструктивной сложности системы, вычислительной нагрузки и стоимости системы

Существует несколько сдерживающих факторов и теоретических ограничений, которые неизбежно влекут за собой компромиссы в любых системных требованиях.

1. Минимальная теоретически требуемая ширина полосы частот по Найквисту

2. Теорема о пропускной способности Шеннона

3. Государственное регулирование (распределение частот)

4. Технологические ограничения ( современные комплектующие)

5. Другие системные требования ( например, орбиты спутников)

1.2 Характеристики вероятности появления ошибки

На рисунке 1.1 показаны семейства кривых зависимости от для когерентного обнаружения ортогональных ( рисунок 1.1, а) и многофазных сигналов ( рисунок 1.1, б). На рисунке 1.1, а изображено потенциальное снижение частоты появления ошибок с повышением k или М при передаче ортогональных сигналов. Для ортогональных наборов сигналов, таких как сигналы в ортогональной частотной манипуляции, увеличение размера набора символов может дать снижение или требуемого за счет увеличения полосы пропускания. На рисунке 1, б показано повышение частоты появления ошибок с увеличением k или М при передаче неортогональных сигналов. Для наборов неортогональных сигналов, таких как сигналы в многофазной манипуляции, расширение набора символов может снизить требования к полосе пропускания за счет повышения или требуемого . Перемещение рабочей точки вдоль линии 1 между точками a и b можно считать компромиссом между и характеристикой ( при фиксированном значении W. Аналогично сдвиг вдоль линии 2, между точками с и d является поиском компромисса между и W ( при фиксированном значении ). Перемещение вдоль линии 3, между точками е и f, представляет собой поиск компромисса между W и ( при фиксированном значении ).

Рисунок 1.1. Зависимость вероятности битовой ошибки от при когерентном обнаружении М-арных сигналов: а) ортогональные сигналы; б) многофазные сигналы

Сдвиг вдоль линии 1 – это снижение или повышение мощности передатчика, это означает, что компромисс можно осуществить просто «поворотом регулятора» даже после завершения конфигурации системы. В то же время другие компромиссы включают изменения в схеме модуляции или кодирования, а значит, их следует осуществлять на этапе разработки системы.