1.2 Характеристики канала связи

Дальнейшее рассмотрение ограничим каналами связи, передача сообщений по которым осуществляется за счет электрических импульсов.

Любой преобразователь, работа которого основана на использовании колебаний (электрических или механически) может формировать и пропускать сигналы из ограниченной области частот (например, радио – весь спектр разделен на диапазоны – УКВ, ДВ, СВ и т.п.)

Интервал частот, используемый данным каналом связи для передачи сигналов, называется шириной полосы пропускания.

Максимальная частота из данной полосы пропускания _m определяет возможную скорость передачи информации по каналу.

Если параметр меняется синусоидально, то за один период колебания Т сигнал будет иметь одно максимальное значение и одно минимальное (рисунок 1.2). Обозначим максимальное значение «1» (импульс) и минимальное значение «0» (пауза).

Импульс и паузу можно считать элементарными сигналами, их длительности при выбранной аппроксимации одинаковы и равны . Следовательно, каждые ₀ можно передавать импульс или паузу, связывая с их последовательностью определенные коды.

Использовать сигналы большей длительности, чем ₀, в принципе возможно (например, 2₀) – это не приведет к потере информации, хотя снизит скорость ее передачи по каналу.

Использование сигналов более коротких, чем ₀, может привести к информационным потерям, поскольку сигнал будет принимать какое-то промежуточное значение между минимальным и максимальным, что затруднит его интерпретацию.

Следовательно, _m определяет длительность элементарного сигнала ₀, используемого для передачи сообщения.

Если с передачей одного импульса связано количество информации I_имп, а передается оно за время ₀, то очевидно, отношение I_имп /₀будет отражать среднее количество информации, передаваемое по каналу за единицу времени.

Эта величина называется пропускной способностью канала С= I_имп /₀. Так как единицей измерения информации I является бит, а ₀ - секунды, то единицей измерения С будет бит/с (раньше называлось бод). Производными единицами являются:

1К бит/с = 10³ бит/с,

1М бит/с = 10⁶ бит/с,

1Г бит/с = 10⁹ бит/с.

Величину I_имп можно установить из следующих соображений. Если первичный алфавит содержит N знаков с вероятностью появления p_i, то среднее количество информации на знак алфавита

Если для представления знаков используется двоичный код длиной К⁽²⁾, то , откуда С = .

Пример 1. Первичный алфавит состоит из 3-х знаков с вероятностными характеристиками p₁ = 0,2, p₂ = 0,7, p₃ = 0,1 соответственно. Для передачи используется равномерный двоичный код. Частота тактового генератора 500 Гц. Какова пропускная способность канала?

N = 3, I_ср = 1,16 бит

K  log₂N = 2 (2 двоичных разряда на знак)

/с

Пусть за время t передано количество информации I. Величина, характеризующая быстроту передачи информации – скорость передачи информации – J = I/t.

Размерностью J, как и С, является бит/с.

Поскольку _ - минимальная длительность сигнала, то, очевидно, С соответствует максимальной скорости передачи информации по данной линии связи, то есть J  C.

Следовательно, максимальная скорость передачи информации по каналу связи равна его пропускной способности.