Согласование статических свойств источника сообщений и канала связи (кс)

Такое согласование производится с целью увеличения качества систем передачи. Оценка качества передачи осуществляется по трем основным показателям:

1) Постоянность;

2) Скорость передачи:

3) Сложность технической реализации.

Достоверность дискретного канала обычно оценивается значением вероятности ошибочного приема одного символа (элементарный сигнал). При передачи непрерывных сообщений по достоверности передачи судят по величине среднеквадратичной ошибки при воспроизведении сообщения, например:

а) , -для дискретного канала

б) - среднеквадратичная ошибка (для неиз-го канала).

Достоверность передачи характеризует помехоустойчивость ИС. Средняя скорость передачи характеризует эффективность канала связи.

Техническая реализация ИС осуществляется из возможности достижения следующих двух целей:

1) Преобразование сообщений в сигналы посредством соответствующего кодирования, обеспечивающего простоту и надежность аппаратной реализации системы.

2) Преобразование сообщений с целью их защиты от несанкционированного доступа. Такое преобразование может производиться как на уровне знаков, так и сигналов.

На практике при кодировании информации могут преследоваться две цели:

1) При заданной скорости передачи - обеспечение минимальной ошибки;

2) При заданной достоверности - обеспечение скорости передачи близкой к пропускной способности канала.

К. Шенноном была доказана основная теорема кодирования, в которой показано, что по каналу связи с заданной пропускной способностью можно передавать информацию со скоростью сколь угодно близкой к пропускной способности канала и со сколь угодно малой вероятностью ошибок.

ИС – источник сообщений

Обобщенная структура канала связи

В случае дискретного канала без помех выбором специального способа кодирования, осуществляемого кодером источника, можно обеспечить кодирование, минимизирующее среднее числом символов, необходимых для передачи данного сообщения.

Такое кодирование позволяет уменьшить время, необходимое для передачи этого сообщения, т.е. повысить скорость передачи, а тем самым повысить эффективность работы систем передачи данных. Поэтому такое кодирование называют эффективным (оптимальным). Эффективность кодирования обеспечивается путем уменьшения избыточности количества информационных элементов, необходимых для передачи сообщений.

В настоящее время на основании теории Шеннона (которая обосновывает принципиальную возможность построения эффективных кодов) разработаны некоторые частные разновидности эффективных кодов. Однако универсального принципа их построения пока не найдено. Несмотря на то, что универсального алгоритма построения эффективных кодов пока не найдено, тем не менее, уже разработаны несколько методов построения эффективных кодов близких к оптимальным. К ним относятся код Шеннона-Фано, а также код Хаффмона.

При наличии помех в канале связи для повышения достоверности передачи в передаваемые сообщения приходится вводить дополнительную избыточность, которая позволила бы максимально устранить влияние помех в канале; при этом скорость передачи информации снижается.

Из теории Шеннона для случая дискретного канала с помехами вытекает парадоксальное, но фундаментальное заключение, о том, что помехи в канале не накладывают ограничений на достоверность передачи сообщения. Ограничения в этом случае накладываются только на скорость передачи, при которой может быть достигнуто максимальная достоверность. Эта скорость не должна превышать пропускную способность канала с помехами.

Количество избыточной информации, которую в случае борьбы с помехами необходимо дополнительно использовать, равно потерям количества информации, которая теряется в канале связи за счет помех.

Информацию по каналам связи можно также передавать и со скоростью, превышающей пропускную способность канала. Однако, при этом возможны искажения, что снижает достоверность и помехоустойчивость передачи.

Таким образом, два основных требования, предъявляемые к системам передачи информации, а именно: эффективность (скорость) и помехоустойчивость (достоверность) передачи-являются взаимоисключающими.

Всякое увеличение избыточности делает передачу более надежной, однако, снижает эффективность, поскольку приходится передавать дополнительные контрольные символы, не несущие информацию. При проектировании каналов связи необходимо находить компромиссные решения, обеспечивающие достаточно высокой эффективность, и требуемую надежность (достоверность).