Информационные характеристики электронных устройств

1.3 Информационные характеристики электронных устройств

Информационными характеристиками электронных устройств управления будем называть характеристики, с помощью которых определяется качество передачи информации по каналам связи и управления.

К информационным характеристикам относятся скорость передачи информации, пропускная способность канала связи, количество передаваемой информации, помехоустойчивость, полоса пропускания частот, уровень превышение сигнала над помехами.

Процесс передачи информации можно характеризовать количеством информации, передаваемым в единицу времени по каналу связи (управления). При этом под каналом связи (управления) К будем понимать линию связи, соединяющую источник сигнала (передатчик) X и получатель сигнала (приемник)У.

Скорость передачи информации определяется  формулой

где I—количество передаваемой информации, бит, Т — время передачи информации, с.

При отсутствии помех в канале количество информации в сообщениях источника с учетом его энтропии

I = пН,

Рекомендуемые материалы

где п — число символов в сообщении. В этом  случае скорость передачи будет:

так как T=пτ_с, где τ_с — средняя длительность передачи символа источником сообщений.

Требование высокой скорости передачи информации является одним из основных требований, предъявляемых к системам передачи информации. Однако скорость V_и не может беспредельно повышаться, поскольку она ограничивается величиной энтропии, с одной стороны, и длительностью передачи символов τ_с, с другой стороны.

Так как максимум энтропии источника сообщений определяется числом состояний источника

где L — число равновероятных возможных сообщений, а длительность символа ограничивается, в свою очередь, полосой пропускания канала, то максимально возможная скорость передачи информации по каналу связи ограничивается пропускной способностью канала:

                                                       (1.16)

При этом пропускной способностью канала будем называть наибольшее количество информации, которое способен передать канал в единицу времени без искажений.

Справедливость выражения (1.16) устанавливается первой теоремой Шеннона: «Если пропускная способность канала связи С больше энтропии источника информации в единицу времени, т. е. С>Н(Х), то всегда можно закодировать достаточно длинное сообщение так, чтобы оно передавалось без искажений и без задержки. Если же С<Н(Х), то передача информации без задержек невозможна».

Максимальное количество информации, которое может быть передано по каналу связи, определяется формулой

                                                 (1.17)

где Рс/Р_П — отношение мощности сигнала Р_С к мощности помех Р_П; Т — время, затраченное на передачу информации (общая длительность сообщений); F_B — верхняя (граничная) частота передаваемого сообщения, величина которой устанавливается на основании теоремы Котельникова.

В лекции "3 Системные (материнские) платы" также много полезной информации.

Произведение F_BT log (1+Р_с/Р_п) называется объемом сообщения Ф_с.

С учетом (1.13) выражение для пропускной способности канала можно представить в виде:

Помехоустойчивость устройства управления определяет способность передачи (приема) информации без заметных искажений при наличии помех. Количественная оценка помехоустойчивости системы передачи информации может быть сделана по степени соответствия принимаемых сообщений переданным в заданных условиях приема.

В общем случае помехоустойчивость информационных устройств управления оценивается с помощью аппарата теории случайных функций.

Надёжность передачи информации определяется точностью и достоверностью информации, принятой получателем без задержек и без искажений. Для оценки точности и достоверности принятой получателем информации необходимо также использовать математический аппарат теории случайных функций и методы математического моделирования.