Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->
Добро пожаловать на наш сайт!

6.11. Эффективность систем передачи информации. Теория передачи сигналов

Лекции по Теории передачи сигналов   

6. Элементы теории информации

6.11. Эффективность систем передачи информации

Пропускная способность канала связи С определяет максимальную скорость передачи информации, т. е. является тем пределом, которого можно достичь при идеальном кодировании. Естественно, что в реальных каналах скорость передачи R всегда будет меньше С. Степень отличия R от С зависит от того, насколько рационально выбрана и эффективно используется та или иная система связи. Наиболее общей оценкой эффективности системы связи является коэффициент использования канала

                                                                                                                 (6.96)

Для дискретных систем связи можно записать, где  и  — эффективность системы кодирования и эффективность системы модуляции. Вводя избыточность сообщения, и избыточность сигнала , получим

                                                                                                               (6.97)

где — полная избыточность системы.

При передаче непрерывных сообщений согласно выражениям (6.87) и (6.95) имеем

                                                                                                (6.98)

В ряде практических случаев удобными оценками эффективности связи являются коэффициент использования мощности сигнала

                                                                                                        (6.99)

где — интенсивность помехи, и коэффициент использования полосы частот канала

                                                                                                               (6.100)

Коэффициент  является основным показателем эффективности для тех систем, о которых мощность сигнала жестко ограничена (например, для космических систем). В системах проводной связи более важным показателем является коэффициент .

Согласно выражению (6.97) для коэффициента использования канала  эффективность системы связи полностью определяется величиной ее избыточности. Отсюда задача повышения эффективности связи сводится к задаче уменьшения избыточности сообщения и сигнала.

Избыточность сообщения, как мы видели, обусловлена тем, что элементы сообщения не являются равновероятными и между ними имеется статистическая связь. При кодировании можно перераспределить вероятности исходного сообщения так, чтобы распределение вероятностей символов кода приближалось к оптимальному (к равномерному в дискретном случае или к нормальному при передаче непрерывных сообщений). Такое перераспределение позволяет устранить избыточность, зависящую от распределения вероятностей элементов сообщения. Примером подобного кодирования является код ШеннонаФано, рассмотренный в § 6.5

Если перейти от кодирования отдельных символов сообщения к кодированию целых групп символов, то можно устранить взаимосвязь между ними и тем самым еще уменьшить избыточность. Общая идея такого метода кодирования, который называют методом укрупнения, состоит в следующем. Исходное сообщение разбивается на отрезки по k символов в каждом. Такие отрезки мо-гут рассматриваться как укрупненные элементы сообщения. Можно показать, что вероятностные связи между такими укрупненными элементами слабее, чем между элементами исходного сообщения. Очевидно, чем больше k (крупнее отрезки), тем слабее будет связь между ними. Далее укрупненные элементы кодируются с учетом их распределения вероятностей.

Следует заметить, что при укрупнении элементов происходит преобразование, состоящее в переходе к коду с более высоким основанием , где т— первоначальное основание.

Своеобразным примером метода укрупнения сообщений является стенографический текст. Каждый стенографический  знак в этом тексте выражает целое слово или даже группу слов.

Что касается сигнала, то его избыточность зависит от способа

модуляции и от вида переносчика. Процесс модуляции обычно сопровождается расширением полосы частот сигнала по сравнению

с полосой частот передаваемого сообщения. Это расширение полосы и является избыточным. Частотная избыточность также увеличивается при переходе от синусоидального переносчика к переносчику импульсному или шумоподобному. С точки зрения повышения эффективности передачи следовало бы выбирать такие способы модуляции, которые имеют малую избыточность. К таким системам, в частности, относится однополосная передача, в которой передаваемые сигналы не содержат частотной избыточности — они являются просто копиями передаваемых сообщений.

Однако, говоря об эффективности системы связи, нельзя забывать о ее помехоустойчивости. Устранение избыточности повышает эффективность передачи, но снижает при этом достоверность (помехоустойчивость) и, наоборот, сохранение или введение избыточности позволяет обеспечить высокую достоверность передачи. Например, при телеграфной передаче текста устранение избыточности приводит к тому, что становится труднее исправлять ошибки в сообщении и в конечном счете снижается помехоустойчивость. При сохранении избыточности в тексте помехоустойчивость будет выше.

При кодировании в ряде случаев избыточность специально вводится с целью повышения достоверности передачи. Примером такого кодирования являются корректирующие коды, которые рассматриваются в гл. 7.

Аналогичная ситуация имеет место и в отношении избыточности сигнала. Частотная избыточность гори различных видах модуляции, как будет показано в гл. 9, используется по-разному. При частотной модуляции, например, мы можем  получить  больший выигрыш в помехоустойчивости, чем при амплитудной модуляции, а при кодовой импульсной модуляции этот выигрыш еще больше. Частотная избыточность шумового переносчика позволяет снизить влияние замираний и сосредоточенных помех  (см. §§ 3.6 и 8.4).

Следовательно, при оценке различных систем связи необходимо учитывать, по крайней мере, два показателя: эффективность и помехоустойчивость, совокупность этих двух показателей составляет достаточно полную характеристику системы.

Наиболее совершенной системой считается такая, которая обеспечивает наибольшую эффективность при заданной помехоустойчивости или, наоборот, обеспечивает наибольшую помехоустойчивость при заданной эффективности [2].






Спасибо, что просмотрели данную страницу. Рекомендуем добавить ее в закладки ->
© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные и гуманитарные науки.

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru