Согласование физических характеристик канала связи и сигнала

Каждый конкретный канал связи обладает физическими параметрами, определяющими возможности передачи по этому каналу тех или иных сигналов, независимо от назначения, любой канал можно охарактеризовать тремя основными параметрами:

1) - время доступа каналов, [c];

2) - полоса пропускания канала связи, [Гц];

3) - допустимое превышение сигнала над помесью.

- объем канала связи.

Чтобы оценить возможность передачи данного сигнала по конкретному каналу нужно соотнести характеристики канала с соответствующими характеристиками сигнала:

1) - длительность сигнала;

2) - полоса частот (ширина спектра) сигнала;

3) - уровень превышения сигнала над помехами.

- объем сигнала.

Необходимое условие передачи сигнала по каналу ДУ

Если канал связи имеет полосу пропускания меньшую, чем ширина спектра сигнала, то ширину спектра сигнала можно привести в соответствии с частотными характеристиками канала связи за счет увеличения длительности сигнала. А объем сигнала при этом сохраняется.

Если широкополосный канал имеет ограниченное время доступа , то согласование сигнала и канала может быть достигнуто путем расширения спектра сигнала.

Согласование статических свойств источника сообщений и канала связи

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.

а) ,

- среднеквадратичная ошибка.

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

Техническая реализация ИС осуществляется из возможности достижения следующих двух цепей:

1) Преобразование сообщений в сигналы по средствам соответствующего позирования, обеспечивающего простоту и надежность аппаратной реализации системы.

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

На практике при кодировании информации может исследоваться две цепи:

1) При заданной скорости передачи - обеспечения скорости передачи близкой к пропускной способности канала.

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

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

Лекция № 7

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 информации элементов, необходимых для передачи сообщений.

В настоящее время не основании теории Шеннона (которая обосновывает принципиальную возможность построения эффективных кодов) разработаны некоторые частные разновидности эффективных кодов. Однако универсального принципа их построения пока не найдено.

Вместе с тем, задача отыскания универсальных принципов построения эффективных кодов является одной из основных задач теории информации.

В настоящее время, 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-Фана, а также код Хаффмана.

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 неожиданное, но фундаментальное заключение, утверждающее, 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 которым количество информации, которая теряется в канале связи за счет помех.

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

Таким образом, приходим к выводу, что 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, снимает эффективность, поскольку приходится передавать дополнительные контрольные символы, не несущие информацию.

При проектировании каналов связи необходимо находить компромиссные решения, обеспечивающие достаточно высокой эффективности требуемую надежность или достоверность.

Лекция № 8