Тогда, если

,

то из (W) имеем:

т.е.

откуда

,

где - по определению.

Т.о., максимальное значение, к которому стремится предельная пропускная способность канала с ростом его ширины полосы пропускания, пропорционально отношению мощности сигнала к мощности помех, приходящейся на единицу полосы частот.

Отсюда практический вывод:

Для увеличения предельной пропускной способности канала нужно увеличивать мощность передающего устройства и использовать приёмное устройство с минимальным уровнем шумов на входе!

Итак, мы рассмотрели такие важнейшие показатели качества системы связи ИИС как помехоустойчивость и эффективность. Они являются противоречивыми, т.к. побуждают, с одной стороны, уменьшать, а с другой – увеличивать объём сигнала, не нарушая условия согласования его с каналом и не меняя количества содержащейся в нём информации.

Удовлетворение этих требований предполагает синтез оптимальных технических решений.

22. Понятие о предельной пропускной способности канала. Зависимость ее от отношения сигнал/помеха (аналитическая и графическая зависимости). Зависимость пропускной способности канала от ширины полосы пропускания канала. Рекомендации по увеличению предельной пропускной способности канала.

Предельная пропускная способность канала устанавливает максимальную скорость “ С ” безошибочной передачи информации и определяется по формуле Шеннона: (**) При Тс=Тк, Fc=Fк. Здесь Рс, Pп – мощности(!) сигнала и помех.

Зависимость предельной пропускной способности канала от отношения сигнал/помеха (Рс/Рп) при нескольких значениях ширины полосы пропускания Fк имеет вид:

Рис.

Если Рс/Рп>>1, то из формулы (**) следует: (***) т.е. зависимость пропускной способности канала от отношения сигнал/помеха логарифмическая (при больших отношениях Рс/Рп !!)

Теперь рассмотрим зависимость пропускной способности от ширины полосы пропускания канала Fк.

От полосы пропускания канала зависит мощность шумовой помехи на входе приёмного устройства. Если спектр помехи равномерный, то Рп=Fк_*G, где G – спектральная плотность мощности помехи, т.е. мощность помехи, приходящаяся на единицу полосы частот.

Тогда из (**):

).

Мощность сигнала можно выразить через такую же спектральную плотность, если ввести в рассмотрение эквивалентную полосу частот Fэ:

Рс=Fэ_*G.

Тогда:

разделив обе части этого выражения на Fэ, получим:

(W)

Характер этой зависимости при равномерной спектральной плотности помехи показан ниже на графике:

Рис.

Это зависимость предельной пропускной способности канала от ширины полосы пропускания .

Отсюда важный вывод:

С увеличением полосы пропускания канала его пропускная способность не увеличивается безгранично, а стремится к некоторому пределу!

Это объясняется усилением шума в канале и ухудшением отношения сигнал/шум на входе приёмного устройства.

Рекомендации:

Для увеличения предельной пропускной способности канала нужно увеличивать мощность передающего устройства и использовать приёмное устройство с минимальным уровнем шумов на входе!

23 СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Системы технической диагностики (СТД) являются одной из разновидностей ИИС. Однако имеют своей целью:

• не определение соответствия объекта нормам, как системы автоматического контроля (САК), а определение факта, места и причин неисправности объектов! вплоть до определения блока, узла и отказавшего элемента. Однако, в сложных объектах число элементов и связей между ними может исчисляться сотнями и тысячами, и определение состояния всех элементов и связей просто невозможно из-за трудоёмкости. Поэтому важно использовать специальные методики контроля элементов, минимизирующие затраты на их проведение, и построение на основе этих методик соответствующих технических средств. Этим и занимается такая научная дисциплина, как “техническая диагностика”.

Все системы технической диагностики (СТД) можно классифицировать по различным признакам:

• по уровню проверки:

  1. проверка общей работоспособности объекта;

  2. проверка блоков (узлов);

  3. проверка элементов.

• по степени универсальности:

1. специализированные СТД;

2. универсальные СТД (для широкого класса объектов).

• по целевому назначению:

  1. СТД диагностические (для обнаружения факта неисправности и локализации места неисправности);

  2. СТД прогнозирующие (предсказывание поведения объекта в будущем).

• по виду входного сигнала системы диагностики:

1. аналоговые;

2. кодовые (дискретные).

Если объект выдаёт аналоговый сигнал, то может быть использована не только аналоговая СТД, но и кодовая СТД, но с предварительным преобразованием “аналог/код” входного сигнала.

• по характеру процедуры выработки оценки:

  1. статистические (решение выносится на основании ряда измерений или проверок сигналов от объекта);

  2. детерминированные СТД (параметры объекта сравниваются с параметрами образцовой системы или с сигналами, имитирующими поведение объекта).

При логических проверках СТД хранит образцовые решения той или иной задачи проверки.

СТД предусматривает следующие виды проверки объекта:

• функциональная проверка (проверяют наличие сигнала на выходе объекта при подаче сигнала на его вход);

• алгоритмическая проверка (проверяется последовательность выполнения функций и оценивается её соответствие заданному алгоритму);

• логически-комбинационная (тестовая) проверка (на вход объекта подаётся специальный тест, позволяющий выявить неисправность на любом уровне вплоть до элемента по определённому виду выходных кодовых групп).

Проверки могут выполняться в процессе наладки объекта, либо непрерывно в процессе его работы, либо периодически в процессе эксплуатации объекта.

СТД по степени автоматизации делят на:

• автоматические;

• полуавтоматические.

СТД по способу воздействия на проверяемый объект делят на:

• пассивные (результатом проверки является только сообщения о неисправности);

• активные (СТД автоматически вводит резерв или реализует параметры отдельных элементов).

СТД делят по конструктивному выполнению на:

• встроенные (внутренние);

• автономные (внешние).4