Тема 1 (774408), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Операция квантования сводится к тому, что вместо данного мгновенного значения (уровня) передаваемого сообщения Ь(гя) передают ближайшие значения по установленной цифровой шкале дискретных уровней Ь„ь(гя). Дискретные значения по шкале уровней чаще всего выбираются равномерно: ('- Ь,",' =ИЬ~, где ЬЬ вЂ” шаг квантования, ! = О, 1, ..., Š— 1. Само собой разумеется, что при квантовании вносится погрешность, так как истинное значение Ь(гя) заменяют округленным значением Ь„,(г~). Величина этой погрешности е = Ь(гь) — Ь (гя) не превосходит половины шага квантования ЬЬ и может быть сведена до допустимого уровня.

Погрешность е является случайной функцией и проявляется на выходе как дополнительный шум (шум квантования), наложенный на передаваемое сообщение. Дискретизация по времени позволяет преобразовать непрерывные сообщения в дискретный (во времени) сигнал, который после квантования превращается в ци$ровой. Достоинством цифровых способов передачи является возможность применения кодов как для повышения помехоустойчивости, так и для сокращения избыточности источника. В настоящее время наибольшее применение находит система с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). В этой системе непрерывное сообщение сначала подвергается дискретизации по времени и квантованию по уровню, а затем полученная последовательность Е уровней (цифр) кодируется (обычно двоичным кодом).

При этом каждому уровню присваивается кодовая комбинация, состоящая из и символов 1 и О. Полученная последовательность двоичных символов передается по каналу связи одним из методов дискретной модуляции. Обычно используется частотная (ИКМ-ЧМ) или фазовая (ИКМ-ФМ) модуляция. 1.7. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ При оценке работы системы связи необходимо прежде всего учесть, какую точность передачи сообщения обеспечивает система и с какой скоростью передается информация. Первое определяет качество передачи, второе — количество. В реальной системе связи качество передачи.

зависит от степени искажений принятого сообщения. Эти искажения зависят от свойств и технического состояния системы, а также от интенсивности и характера помех. В правильно спроектированной и технически исправной системе связи необратимые искажения сообщений обусловлены лишь воздействием помех. В этом случае качество передачи полностью определяется помехоустойчивостью системы. Под помехоустойчивостью обычно понимают способность системы противостоять вредному влиянию помех на передачу сообщений. Так как действие.

помех проявляется в том, что принятое сообщение отличается от переданного, то количественно помехоустойчивость при заданной помехе можно характеризовать степенью соответствия приюипого сообщения переданному. Назовем эту величину общим термином — верность. Количественную меру верности приходится выбирать по-разному, в зависимости от характера сообщения и требований получателя. Пусть сообщение представляет собой дискретную последовательность элементов из некоторого конечного множества.

Влияние помехи на передачу такого сообщения проявляется в том, что вместо фактически переданного элемента может быть принят какой-либо другой, такое событие называет- 25 ся оишбкой. В качестве количественной меры верности можно взять вероятность оишбки р или любую монотонную функцию этой вероятности. При передаче непрерывных сообщений степенью соответствия принятого сообщения В(г) (с реализацией ь(г)) переданному В(г) (с реализацией ь(г)) может служить некоторая величина, представляющая собой "расстояние" между Ь(~) и Ь(г) .

Часто принимают критерий квадратичного отклонения '() =[В()-В()Г. (1.11) где прямая черта сверху означает усреднение по ансамблю случайных величин. Количественную меру верности можно также определить как вероятность того, что уклонение Е не превзойдет некоторой заранее заданной величины ео. Д= Р[~Е~(~,]. (1.12) Как будет показано в последующих главах, верность передачи зависит от отношения средних мощностей сигнала и помехи (ОСП). При данной интенсивности помехи вероятность ошибки тем меньше, чем сильнее различаются между собой сигналы, соответствующие разным сообщениям.

Задача состоит в том, чтобы выбрать для передачи сигналы с ббльшим различием. Наконец, верность передачи зависит и от способа приема. Необходимо выбрать такой способ приема, который наилучшим образом реализует различие между сигналами при данном отношении сигнала к помехе. Обратим внимание на существенное различие между аналоговыми и дискретными системами передачи сообщений. В аналоговых системах всякое, даже сколь угодно малое мешающее воздействие на сигнал, вызывающее искажение модулируемого параметра, всегда влечет за собой внесение соответствующей погрешности в сообщение.

Поэтому абсолютно точное восстановление переданного сообщения невозможно. В дискретно системах ошибка при передаче сообщений возникает только тогда, когда сигнал опознается неправильно, а это происходит лишь при искажениях,превышающих некоторый порог. В теории помехоустойчивости, разработанной В.А. Котельниковым, показано, что при выбранном критерии и заданном множестве сигналов, принимаемых при аддитивном белом гауссовском шуме (БГШ), существует предельная (потенциальная) помехоустойчивость, которая ни при каком способе приема не может быть превзойдена.

Приемное устройство, реализующее потенциальную помехоустойчивость, называется оптимальным (наилучшим) по данному критерию. Наряду с верностью важнейшим показателем работы системы связи является скорость передачи. В системах передачи дискретных сообщений скорость измеряется числом передаваемых символов в единицу времени ч, Бод. Количество передаваемой информации принято измерять в битах (двоичных единяцах). Как будет показано в гл. б, максимальное количество информации, которое можно передать двоичным символом, равно 1 биту. Там же будет показано, что при использовании не двоичных, а т-ичных символов максимальное количество информации, которое можно передать, равно 1оя т бит. Поэтому дискретный источник может обеспечить максимальную скорость выдачи информации (максимальную производительность) (1.13) 26 где Т вЂ” длительность посылки; гп — основание кода.

При гп = 2, Я„= ЦТбит/с, скорость передачи информации Я„численно равна технической скорости у. При т > 2 возможно, что скорость передачи информации Я„> у. Однако нередко в дискретных системах связи скорость передачи информации Я„< у. Это бывает, когда не все посылки используются для переда- чи информации, например если часть из них служит для синхронизации или для обнаружения и исправления ошибок (при использовании корректирующего кода).

Вводится также характеристика средней скорости передачи информации по заданному каналу в единицу времени с заданной верностью. Существует максимально возможная (предельная) скорость передачи, которая называется пропускной способностью канала С'. Это фундаментальное понятие определяет потенциальные возможности системы связи, использующей данный канал. В реальной системе средняя скорость передачи информации всегда меньше пропускной способности канала С'. В теории информации К.

Шенноном доказана теорема, согласно которой для источника без избыточности (см. гл. б) при Я„< С' можно найти такой способ кодирования-декодирования, при котором возможна передача сообщений по каналу с помехами со сколь угодно малой ошибкой. Универсапьным показателем эффективности системы связи является коэффициент э), характеризующий использование системой пропускной способности канала э) = Яи/С'(информационная эффективность). Своевременность передачи сообщений определяется допустимой задержкой, обусловленной преобразованием сообщений н сигналов, а также конечным временем распространения сигнала по каналу связы.

Она зависит, во-первых, от характера и протяженности канала, вовторых, от длительности обработки сигнала в передающем н приемном устройствах. Скорость передачи и задержка являются ыеэависимымн характеристиками, практически ые связанными друг с другом. Существуют н многие другие параметры, характеризующие с различных точек эреыия качества системы связи. К ыим, в частности, относятся скрытность связи, надбзкность системы, габаритные размеры н масса аппаратуры, стоимость оборудования, эксплуатационные рассады и т.п. Эги характеристики в курсе "Теория электрической связи" не рассматриваются.

Им посвящены отдельные разделы других специальных курсов ВЫВОДЫ 1. Передача сообщений по каналам связы осуществляется с помощью сигналов, которые являются материальными иосителямн сообщений, отображающих ту или иную информацию. Характерной особенностью сообщений (сигыалов) является их непредсказуемость. О любом сообщении можно говорить лишь как о возможном с ыекоторой вероятностью событии. Сообщение об известном событии информации ые несет. Процесс передачи сообщений всегда является вероятностным (стохастическнм). 2. Сообщения н соответствующие им сигналы могуг быть дискретными ы непрерывными. Непрерывный канальный сигнал формируется с помощью модуляции, а дискретный — с помощью кодирования и модуляции.

Кодирование определяет закон построения сигнала, а модуляция — вид сигнала, который передается по каналу, 3. Непрерывное сообщение (сигиал) в цифровых системах связи преобразуется в цифровой сигнал с помощью трех операций: дискретизации по времеыи, квантования по уровыю и кодирования. 4. Основными устройствами системы передачи дискретных сообщений являются кодек и модем. Канальные устройства вместе с линией связи образуют непрерывный канал, а последний вместе с модемом = дискретный канал.

27 .

Характеристики

Список файлов лекций