Дайте определения основных параметров качественных телекоммуникационных каналов и систем.
1)Пропускная способность канала связи – это максимально-достижимая скорость передачи информации без ошибок при белом гауссовском шуме при некотором идеальном помехоустойчивом кодировании передаваемых сообщений определяется выражением Шеннона:
,
где - полоса частот сигнала;
Рс, Рш = мощность сигнала шума в полосе В, соответственно
2) энергетической эффективностью. Она характеризуется зависимостью вероятности битовой ошибки (BER) от соотношения средней энергии на бит к спектральной плотности мощности шума (СПМШ) или заданном BER. Энергетическая эффективность определяется в дБ. Энергетическая эффективность позволяет сравнивать каналы с различными видами модуляции, способами кодирования и т.п.
3) спектральной эффективностью. Применительно к каналу связи она определяется как эффективность использования полосы частот и выражается удельной скоростью передачи – числом переданных бит информации в единицу времени (одну секунду) на единицу полосы (один Гц)
Согласно фундаментальной границе Шеннона спектральная эффективность (т.е. отношение скорости передачи к полосе сигнала телекоммуникационной системы, работающей в условиях гауссовского канала, удовлетворяет неравенству:
, или
4)
Надежность канала связи оценивается
коэффициентом готовности
–
это вероятность того, что узел связи
или канал связи окажется в работоспособном
состоянии в произвольный момент времени
кроме планируемого времени, в течение
которого применение данного узла связи
или канала связи по назначению не
предусматривается.
5) Помехоустойчивость noise-immunity - это способность системы эффективно функционировать, обеспечивая заданное качество связи в условиях воздействия шумов и непреднамеренных помех.
Чем определяется пропускная способность канала связи?
Пропускная способность канала связи – это максимально-достижимая скорость передачи информации без ошибок при белом гауссовском шуме при некотором идеальном помехоустойчивом кодировании передаваемых сообщений определяется выражением Шеннона:
,
где - полоса частот сигнала;
Рс, Рш = мощность сигнала шума в полосе В, соответственно
Физический смысл зависимости определяет важнейшее положение. что простое «механическое» увеличение мощности сигнала неэффективно, так как в силу логарифмической зависимости от пропускная способность канала будет возрастать достаточно медленно.
Согласно фундаментальной границе Шеннона спектральная эффективность (т.е. отношение скорости передачи к полосе сигнала телекоммуникационной системы, работающей в условиях гауссовского канала, удовлетворяет неравенству:
, или
где Ев – энергия сигнала, приходящая на один бит информации, N0 – односторонняя спектральная плотность мощности гауссовского шума.
Поясните содержание и график фундаментальной границы Шеннона.
Рис.3.1. Граница Шеннона
Из представленного на рис.3.1 графика зависимости спектральной эффективности от отношения Ев/N0 видно, что для использования близкой к нулю полосы для передачи данных потребуется очень большая энергия сигнала, например, работа со скоростью R=100B требует отношения сигнал-шум на бит Ев/N0 равного 280 дБ, что естественно, совершенно нереалистично. Однако, передача данных в полосе, к примеру, в 10 раз меньшей скорости передачи данных, является типичной для многих цифровых линий связи (радиорелейных, спутниковых, вещания, модемных и т.п.).
Если необходимая пропускная способность задана не в битах в секунду, а в числе каналов, то легко перевести число каналов в эквивалентную скорость передачи.
Например, один телефонный канал принимает эквивалентный по скорости передачи 32…64 бит/с.
На следующем рис.3.2 представлено сравнение спектральных характеристик телекоммуникационной системы при применении различных типов цифровой модуляции.