-
Лекция №7 19.03.09
Зав. Кафедры 402 профессор Мазепа Роман Богданович Системы и сети связи.
(Телекоммуникационные системы и сети).
Если пропускная способность канала превышает производительность источника, то в этом случае существуют такие методы кодирования и декодирования, которые позволяют сколь угодно близко приблизить реальную скорость передачи информации к пропускной способности.
Шеннон показал, что для того чтобы приближать реальную скорость передачи информации к пропускной способности необходимо согласовать статистические свойства источника со статистическими свойствами канала передачи телекоммуникационной системы и статистические свойства потребителя со статистическими свойствами канала передачи.
Статистические свойства источника определяются физическими характеристиками источника. На них мы повлиять не в состоянии. Статистические свойства потребителя определяются свойствами потребителя. На них также повлиять не можем.
Статистические же свойства канала передачи определяются статистическими характеристиками действующих в канале передачи помехи (свойствами помех) и свойствами используемых сигналов, а также способом взаимодействия сигналов с помехами. Можем повлиять на форму/характеристики сигнала. Влияние на форму сигнала оказывают, в смысле согласования статистических свойств, кодер и декодер источника. Кодер и декодер источника приводят сигнал к такому виду, чтобы они были согласованы и со свойствами источника, и со свойствами потребителя, и с характеристиками помех.
Вторая позиция, которая удалась Шеннону. Он доказал, что если пропускная способность канала передачи телекоммуникационной системы превышает производительность источника, то в этом случае существуют такие методы кодирования и декодирования, которые позволяют вероятность ошибки сделать малой (сколь угодно – никогда не будет возможно достичь предела). Т.о. для того чтобы уменьшать ошибку, нужно в процессе кодирования канала необходимо совместно обработать большое количество символом цифрового сигнала. Чем больше символов обрабатываем, тем меньшей вероятности ошибки можем достичь.
Большое количество элементов надо где-то накопить – объём памяти.
Для совместной обработки большого количества элементов – увеличивается сложность алгоритма кодирования.
Увеличивается задержка передачи (нужно накопить определённое количество символов и их совместно обработать) – нарушается реальный масштаб времени.
При стремлении ошибки к нулю сложность кодера и декодера канала стремится к бесконечности
Если пропускная способность канала меньше производительности источника, то нет таких методов кодирования/декодирования, которые позволяют уменьшать сколь угодно ошибку.
Если есть труба определённого диаметра и в неё поставляете жидкость или газ, то если количество жидкости/газа поставляемое в трубу превышает пропускные способности трубы, то часть жидкости будет пропадать.
Также и часть информации будет теряться – точность неизбежно будет падать.
Т.о. Шеннон обосновал необходимость в телекоммуникационной системе двух кодеров – кодера источника и кодера канала. Функции этих кодеров совершенно различны:
– кодер источника (КИ) призван максимально удалить два основных вида избыточности из первичного сигнала (статистическую и семантическую), что происходит в процессе цифрового представления первичного сигнала;
– кодер канала (КК) добавляет избыточность в цифровой сигнал, таким образом, чтобы сформировать функциональные зависимости между выходными символами для обнаружения и исправления ошибок.
Свойства естественной избыточности в первичном сигнале нам не известны, поэтому из очень трудно использовать для борьбы с помехами.
Свойства избыточности вводимой в КК известны, поэтому их можно использовать, проверяя функциональные зависимости и составляя из них уравнения в декодере канала (ДКК), можем обнаружить и исправить ошибку.