Раздел 2 измерительные каналы и их разделение

2.1. Канал связи и его характеристики

Под каналом связи понимают совокупность технических средств, обеспечивающих независимую передачу сообщений. В эту совокупность входят: физическая среда, по которой передается сигнал, линия связи и устройства для передачи и приема сигнала.

В зависимости от характера передающей среды и физической природы сигналов линии связи (как и каналы), используемые в ИИС, можно разделить на электрические, радио, акустические и оптические. В электрических линиях сигнал передается по прово­дам, в остальных – посредством излучения. Наиболее распространенные линии связи – электрические и радиолинии. Акустические каналы применяются в таких областях техники, как гидролокация, дефектоскопия и т.д.

В последнее время с появлением лазеров все большее развитие получают оптические каналы связи для передачи сигналов на большие расстояния.

Основными характеристиками канала связи являются ем­кость канала связи и скорость передачи информации (пропуск­ная способность).

Емкость канала V_k представляет собой произведение трех вели­чин:

где – время, в течение которого канал занят передаваемым сигналом; – полоса частот, пропускаемая каналом; – характеристика, показывающая превышение мощности сигнала Р_с, которую может пропустить канал над мощностью помех Р_п в канале.

Скорость передачи информации U определяет количество ин­формации, передающееся в единицу времени:

Максимально возможную скорость передачи информации по каналу называют пропускной способностью канала

(2.1.1)

где – энтропия источника сигнала; ¹ – условная энтропия, определяемая помехой и зависящая от ее уровня и характера.

Иначе говоря, пропускная способность определяет максимальное количество информации, которое можно передать в единицу времени.

Для того чтобы определить, насколько скорость передачи ин­формации близка к пропускной способности канала, вводят харак­теристику , которая называется коэффициентом использова­ния канала.

. (2.1.2)

Пропускная способность канала определяется только свойствами канала и не зависит от источников сигнала.

При передаче сигнала, представляющего собой непрерывную функцию времени x(t) и при условии, что:

1) ширина полосы частот ограничена частотой F;

2) средняя мощность сигнала задана вели­чиной Р_с;

3) помеха в канале распределена по нормальному зако­ну;

4) помеха в полосе F имеет равномерный спектр, и мощность помехи задана как P_п;

5) сигнал и помеха статистически независи­мы, выражение (2.1.1) принимает вид

. (2.1.3)

Следует заметить, что пропускная способность канала не обяза­тельно растет пропорционально F, так как с увеличением полосы пропускания может возрасти и мощность помехи Р_п.

При передаче сообщений с помощью двух символов – «нуля» и «единицы» – условная или остаточная энтропия

. (2.1.4)

Поэтому выражение (2.1.1) принимает вид

, (2.1.5)

где U – скорость передачи двоичных символов.

Пропускная способность достигает максимального значения в двух случаях: когда в канале отсутствует помеха (т.е. =0) и ког­да =1 ( т.е. заранее известно, что переданная «единица» превра­щается в «нуль», и наоборот). В этих случаях C=Ulog2.

При = 0,5 равновероятен прием искаженного и неискаженного символов. Поэтому ничего достоверного о переданном сообщении сказать нельзя и C = C_min = 0.