Лекции по Теории передачи сигналов   

1. Основные понятия и определения

1.8. Достоверность и скорость передачи

Когда мы оцениваем работу системы связи, то прежде всего интересуемся, какую достоверность передачи сообщений обеспечивает система и сколько информации при этом передается. Первое определяет качество передачи, второе — количество.

В реальной системе связи достоверность передачи определяется степенью искажения сигнала. Эти искажения зависят от свойств и технического состояния системы, а также от интенсивности и характера помех. В правильно спроектированной и технически исправной системе связи искажения сигналов обусловлены лишь воздействием помех. В этом случае достоверность передачи сообщений полностью определяется помехоустойчивостью системы.

Под помехоустойчивостью обычно понимают способность системы противостоять вредному влиянию помехи на передачу сообщений. Так как действие помехи проявляется в том, что принятое сообщение отличается от переданного, то количественно помехоустойчивость при заданной помехе можно характеризовать степенью соответствия принятого сообщения переданному. Назовем эту величину общим термином — достоверность. Количественную меру достоверности приходится выбирать по-разному, в зависимости от характера сообщения.

Пусть сообщение представляет собой дискретную последовательность элементов из некоторого конечного множества возможных элементов. Влияние помехи на передачу такого сообщения проявляется в том, что вместо фактически переданного элемента может быть принят какой-либо другой. Такое событие называется ошибкой. В качестве количественной меры достоверности можно принять вероятность ошибки Р0или любую возрастающую функцию этой вероятности.

При передаче непрерывных сообщений степенью соответствия принятого сообщения v(t) переданному u(t) может служить некоторая величина ε, представляющая собой отклонение v от и. Часто принимается критерий квадратичного уклонения, выражающийся соотношением

                                                                                       (1.14)

Количественную меру достоверности можно также определить как вероятность того, что уклонение ε не превзойдет некоторой заранее заданной величины ε:

                                                                                                       (1.15)

Следует отметить, что достоверность передачи зависит от отношения мощностей сигнала к помехе. Чем больше это отношение, тем меньше вероятность ошибки (больше достоверность).

При дайной интенсивности помехи вероятность ошибки тем меньше, чем сильнее различаются между собой сигналы, соответствующие разным элементам сообщения. Задача состоит в том, чтобы выбрать для передачи сигналы с большим различием. Так, при фазовой манипуляции различие между сигналами больше, чем при амплитудной или частотной манипуляции. Поэтому следует ожидать, что достоверность передачи при ФМ будет выше, чем при AM и ЧМ.

Наконец, достоверность зависит и от способа приема. Нужно выбрать такой способ приема, который наилучшим образом реализует различие между сигналами при данном отношении сигнала к помехе. Правильно сконструированный приемник может увеличить отношение сигнала к помехе и притом весьма значительно.

Необходимо обратить внимание на существенное различие между системами передачи дискретных и непрерывных сообщений. В системах передачи непрерывных сообщений всякое, даже сколь угодно малое мешающее воздействие на сигнал, вызывающее искажение модулируемого параметра, всегда влечет за собой внесение соответствующей ошибки в передаваемое сообщение. В системах передачи дискретных сообщений ошибка возникает только тогда, когда сигнал воспроизводится (опознается) неправильно, а это происходит лишь при сравнительно больших искажениях. Свойство систем передачи дискретных сообщений правильно регистрировать искаженные (в некоторых пределах) сигналы называется справляющей способностью.

В теории помехоустойчивости, разработанной В. А. Котельниковым [4], показывается, что при заданном методе кодирования и модуляции существует предельная (потенциальная) помехоустойчивость, которая в реальном приемнике может быть достигнута, но не может быть превзойдена. Приемное устройство, реализующее потенциальную помехоустойчивость, называется оптимальным приемником.

Наряду с достоверностью (помехоустойчивостью) важнейшим показателем работы системы связи является скорость передачи. В системах передачи дискретных сообщений скорость измеряется числом передаваемых двоичных символов в секунду R. Для одного канала двоичная скорость передачи определяется соотношением

                                                                                               (1.16)

где τ длительность элементарной посылки сигнала, m— основание кода. При m=2, R=1/τ.

Для любого канала при заданных ограничениях существует предельная скорость передачи, которая называется пропускной способностью канала С. В реальных системах скорость передачи всегда меньше пропускной способности канала С.

Современная теория показывает, что при RC можно найти такие способы передачи и соответствующие им способы приема, при которых достоверность передачи может быть сделана сколь угодно большой [13].



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.