Приложение

Конспект лекций

по курсу

Информационные технологии в телекоммуникационных системах

Информационные технологии в телекоммуникационных системах

(Теория связи, Теоретические основы цифровых систем передачи информации, Основы теории телекоммуникационных систем)

Литература:

- Бернард С. Цифровые системы связи (Теоретические основы и практические применения)

- Вильям С. Компьютерные системы передачи данных

- Дядюнов А.Н. Адаптивные системы сбора и передачи информации

Введение

Система передачи информации является неотъемлемой частью информационной системы. Практически, в любой информационной системе можно выделить подсистему или систему сбора, преобразования, передачи, обработки и представления информации.

Преимущество цифровых систем передачи информации

В цифровой системе осуществляется обнаружение сигнала, а в аналоговой – измерение. В этом главное преимущество цифровых систем.

Модулятор:

- ЧМн – частотная манипуляция

- ФМн – фазовая манипуляция

- ФМн – амплитудная манипуляция

Частотная манипуляция

Сигналы ЧМн ортогональны

Фазовая манипуляция

Сигналы ФМн являются самыми лучшими. Сигналы называются противоположными.

ρ_s – коэффициент корреляции

ρ_s =φ_s/E Е – энергия сигнала

-1 <= ρ_s<= 1

Чем меньше ρ_s , тем выше помехоустойчивость.

Спектр сигнала

Если фазу менять не на 180 градусов, а на 120, то f₀ уже появляется в спектре

ОБП – одна боковая полоса. Полоса определяет скорость передачи информации.

Амплитудная манипуляция

Многопозиционный метод

Математическая модель системы

На входе приемника:

Основные показатели качества систем передачи информации

Основные характеристики:

• достоверность передачи информации

• скорость передачи информации

Достоверность

Основная характеристика: количество ошибочно переданных/принятых сообщений. Сообщения – элементарные двоичные символы или кодовые слова.

Наиболее распространенная характеристика: число ошибочно принятых двоичных символов.

М_ош – число ошибочных символов

М_общ – общее число переданных символов

Вероятность ошибки в приеме элементарного двоичного символа:

Количественная оценка помехоустойчивости определяет (в большинстве случаев) достоверность.

Вероятность P_ош, как правило, определяет вероятность ошибки в приеме кодовой комбинации. Для независимых ошибок является определяющей величиной.

Если Р_ош > 10^-1 в подавляющем большинстве не имеет смысла, так как система передачи информации работает теоретически, а практически нет, так как избыточность должна быть очень большой.

Чтобы не было ограничения на скорость передачи информации должна быть обратная связь (подтверждение, переспрос)

Скорость передачи информации

Различают два вида скорости передачи:

• информационная скорость – количество информации в единицу времени R [бит/с]

• техническая скорость - скорость посылки R_т = [бод], - длительность посылки

В общем случае первая и вторая скорости не совпадают. Однако для большинства систем передачи информации они совпадают: это система передачи информации, у которой каналы с низким уровнем шумов, с волоконно-оптическими каналами связи, космические системы передачи информации.

Эффективность системы передачи информации

Достоверность и скорость передачи информации являются характеристиками, определяющими эффективность передачи информации. По этим характеристикам проводится оптимизация систем передачи информации и их основных функциональных элементов.

Принцип оптимизации: фиксируют один из параметров (скорость/достоверность) и пытаются получить максимальное значение второго параметра.

пропорционально Е, где Е – энергия сигнала

Чем больше Е, тем выше достоверность.

В нормальной системе всегда должен осуществляться обмен скорости на достоверность. Поэтому вводят:

• Критерий удельных затрат (скорость передачи информации): это величина затрат на передачу единицы информации при заданной достоверности.

• Критерий удельный информации (обратный критерий удельных затрат): количество информации приходящееся на единицу энергетических затрат.

Наиболее распространенные характеристики затрат:

• Энергетические затраты:

E – энергия сигнала для передачи одной двоичной единицы

N₀ – спектральная плотность помехи

Если имеем дело с белым шумом, то N₀ = const, если же имеем дело с шумом, у которого неравномерный спектр в полосе сигнала, то ,

Где - эквивалентная полоса приемника (часто согласована с полосой сигнала)

• Частотные затраты (затраты по полосе частот):

Энергетические затраты наиболее важные. - отношение сигнал/шум.

Первичные сигналы Общие характеристики

Если в качестве состояния модели выбирается стахостатическая модель, то среди этих характеристик следует перечислить:

• Математическое ожидание

• Дисперсия

• Функция распределения (в том числе равномерная)

• Корреляционные характеристики (функция корреляции, коэффициент корреляции)

• Спектральные характеристики

На практике наиболее распространенными являются спектральный анализ и корреляционный анализ (не только для моделирования процесса).

Спектральный или корреляционный анализ - изучение и обработка первичных сигналов с целью правильного и оптимального построения систем передачи информации.

• Динамический диапазон [дБ] P – мощность

• Пикфактор

• Уровни передачи (логарифмические единицы)

  • Уровень передачи по мощности

  • Уровень передачи по току

  • Уровень передачи по напряжению

Эти уровни используются для характеристики всего тракта передачи (от источника до приемника)

P_x, U_x, I_x – величина кажущейся мощности/напряжения/тока в рассматриваемой точке

P₀, U₀, I₀ – величины мощности/напряжения/тока принятые за исходные

Уровни называются абсолютными, если P₀=1мвт, U₀=0,775В, I₀=1,29мА

Важными понятиями по стандартам МКТТ являются измерительные уровни: уровень абсолютный в рассматриваемой точке, если на входе тракта передачи включен нормальный генератор с ЭДС=2x0,775 В, внутренне сопротивление R=600 Ом, с частотой 800 Гц. И тогда если входное сопротивление тракта R_вх=600 Ом, то информационный уровень будет равен нулю.