Canale de transmisie, clasificarea lor și principalele caracteristici

Concepte și definiții de bază: canalul de transmisie, sa interval dinamic, bandă de frecvență transmisă efectiv, timp în care canalul este prevăzut pentru transmiterea semnalului primar, capacitatea canalului. Parametrii de bază și caracteristicile canalului. Principii de normalizare a abaterii reziduale de atenuare, răspuns în frecvență, concept de „șablon”. Răspuns fază-frecvență. Caracteristica amplitudinii și diferitele sale forme. Canale tipice și principalele lor caracteristici.

Conceptele cheie în tehnologia sistemelor și rețelelor de telecomunicații sunt canalul de transmisie și canalul de telecomunicații.

Canal de transmisie este un ansamblu de mijloace tehnice și medii de distribuție care asigură transmiterea semnalelor de telecomunicații într-o anumită bandă de frecvență sau la o anumită viteză de transmisie între terminale sau puncte intermediare ale rețelelor de telecomunicații.

Conform metodelor de transmitere a semnalelor de telecomunicații, există analogic Și digital canale.

1) Canalele analogice, la rândul lor, sunt împărțite în continuu Și discret în funcţie de modificările parametrului informaţional al semnalului.

2) Canalele digitale sunt împărțite în canale folosind modularea codului de impuls (PCM ) , canalele care utilizează PCM diferenţial și pe canale modulație delta . Sunt numite canale care utilizează metode de transmisie a semnalului analogic în unele zone și metode de transmisie a semnalului digital în altele canale de transmisie mixte.

În funcție de lățimea de bandă în care sunt transmise semnalele de telecomunicații și de conformitatea parametrilor canalului cu standardele stabilite, analog canale de frecvență vocală tipice, tipice canale de bandă largă primare, secundare, terțiare și cuaternare. Canale tipice pentru transmiterea semnalelor de difuzare audio, semnale de imagine și audio de televiziune;

În funcție de viteza de transmisie și de conformitatea parametrilor canalului cu standardele stabilite, se disting următoarele: canal digital principal, canale digitale primare, secundare, terțiare, cuaternare și quinare ;

Pe baza tipului de mediu de propagare, semnalele de telecomunicații se disting: canale cu fir organizate prin cablu și, mai rar, linii de comunicații aeriene și canale de comunicații radio , organizat prin releu radio și linii de comunicații prin satelit.

Canal de telecomunicații este un complex de mijloace tehnice și mediu de distribuție care asigură transmiterea semnalelor primare telecomunicații de la convertorul mesaj-la-semnal primar la convertorul primar semnal-la-mesaj.

Pe lângă clasificarea de mai sus, canalele de telecomunicații sunt împărțite în

Pe baza tipului de semnale (sau mesaje) primare transmise, acestea se disting canale telefonice, canale de difuzare sonoră, canale de televiziune, televiziune

grafic canale Și canale de date ;

Conform metodelor de organizare a comunicării în două sensuri, există canal unidirecțional cu două fire, canal bidirecțional cu două fire Și canal unidirecțional cu patru fire;

Canalele de telecomunicații sunt împărțite pe baze teritoriale pentru internațional, interurban, trunchi, zonal și local .

Clasificarea considerată a canalelor de transmisie și telecomunicații (denumite în continuare pur și simplu canale) corespunde practicii consacrate de organizare a acestora și dezvoltării cerințelor pentru parametrii și caracteristicile lor principali, care sunt de obicei legate de parametrii și caracteristicile corespunzătoare ale semnalelor primare.

Un canal poate fi caracterizat prin trei parametri:

1) bandă de frecvență transmisă eficient DF La, pe care canalul este capabil să le transmită în timp ce îndeplinește cerințele pentru calitatea transmisiei semnalului;

2) timpul T La, timp în care canalul este prevăzut pentru transmiterea de semnale sau mesaje;

3) interval dinamic D La, care este înțeles ca o relație a formei

Unde P kmax– putere maximă nedistorsionată care poate fi transmisă pe canal; P kmin– puterea minimă a semnalului la care este asigurată imunitatea necesară la interferențe.

Este evident că transmiterea unui semnal cu parametri DF c ,T Cu, Și D c prin canal cu parametri DF La ,T LaȘi D La posibil sub rezerva

Produs din parametrii a trei canale V La = D La × F La × T La se numeste capacitate. Un semnal poate fi transmis pe un canal dacă capacitatea acestuia nu este mai mică decât volumul semnalului (vezi cursul 2). Dacă sistemul de inegalități (3.2) nu este satisfăcut, atunci este posibil deformare unul dintre parametrii semnalului care vă permite să potriviți volumul acestuia cu capacitatea canalului. În consecință, condiția pentru posibilitatea transmiterii semnalului pe un canal poate fi reprezentată într-o formă mai generală

V La ³ V Cu . (3.3)

Canalul este caracterizat de securitate

, (3.4)

Unde P P– putere de interferență în canal.

Capacitatea canalului este descrisă de următoarea expresie

, (3.5)

Unde P mier– puterea medie a semnalului transmis pe canal.

Canal de transmisie ca un cvadripol

Canalul de transmisie, ca ansamblu de mijloace tehnice și mediu pentru propagarea unui semnal electric, reprezintă o conexiune în cascadă a diferitelor rețele cu patru terminale V care efectuează filtrarea, conversia semnalului, amplificarea și corecția. Prin urmare, canalul poate fi reprezentat patrupol echivalent, ale căror parametri și caracteristici determină calitatea transmisiei semnalului, Fig. 3.1.

Orez. 3.1. Canal de transmisie ca un cvadripol

În Fig. 3.1 sunt utilizate următoarele denumiri: 1-1 și 2-2 sunt terminale de intrare și respectiv de ieșire; eu intrare (jw) Și eu afară (jw) – curenți complexi de intrare și ieșire; U intrare (jw) Și U afară (jw) – tensiuni complexe de intrare și ieșire; Z intrare (jw) Și Z afară (jw) - rezistențe complexe de intrare și ieșire (de regulă, valorile sunt pur active și egale, adică Z intrare = R intrare = Z afară = R afară);K(jw) =U afară (jw) /U intrare (jw) =LA(w )× e jb (w) – coeficient complex de transfer de tensiune, LA(w) – modulul coeficientului de transmisie și b(w) – defazare între semnalele de intrare și de ieșire; dacă se ia raportul dintre curentul de ieșire și curentul de intrare, atunci vorbim despre coeficientul de transfer al curentului; u intrare (t), u afară (t) – valori instantanee tensiunea semnalelor de intrare şi de ieşire şi R intrareȘi R afară – tensiunea de intrare și ieșire sau nivelurile de putere ale semnalului.

Canalele de transmisie funcționează între sarcini reale Z n1 (jw) Și Z n2 (jw), conectat la bornele 1-1 și respectiv 2-2.

Proprietățile canalelor și conformitatea lor cu cerințele privind calitatea transmisiei mesajelor sunt determinate de o serie de parametri și caracteristici.

Primul și unul dintre principalii parametri ai canalului este atenuare reziduală A r, care înseamnă atenuarea de funcționare a canalului, măsurată sau calculată în condiții de conectare la borne 1-1Și 2-2 (Fig. 3.1) rezistențe active corespunzătoare valorilor nominaleR intrare ȘiR afară respectiv. Rezistențele de intrare și de ieșire ale dispozitivelor individuale cu canale de transmisie sunt în acord destul de bun între ele. În această condiție, atenuarea de funcționare a canalului poate fi considerată egală cu suma caracteristică(propriu) atenuare dispozitive individuale, excluzând reflexiile. Apoi atenuarea reziduală a canalului poate fi determinată prin formula;

, (3.1)

Unde R intrareȘi R afară– niveluri la intrarea și ieșirea canalului (vezi Fig. 3.1); A r– atenuare i- du-te si S j - câștig j- rețelele cu patru terminale care alcătuiesc canalul de transmisie.

Înseamnă că atenuare reziduală(OZ) canalul reprezintăeste suma algebrică a atenuărilor și îmbunătățirilor si convenabil pentru calcule A r, când se cunosc atenuarea secțiunilor de amplificare și câștigul amplificatoarelor. HP este măsurat la un nivel specific pentru fiecare frecvența de măsurare a canalului.

În timpul funcționării, canalul OZ nu rămâne o valoare constantă, ci se abate de la valoarea nominală sub influența diferitelor destabilizatoarefactori. Aceste schimbări de sănătate se numesc instabilitate, care este estimată prin valorile maxime și pătrate medii ale abaterilor OZ de la valoarea nominală sau de valoarea dispersiei acestora.

Atenuarea reziduală a unui canal este legată de lățimea de bandă. Banda de frecvență a canalului în cadrul căreia atenuarea reziduală diferă de cea nominală cu cel mult o anumită valoare DA r se numește bandă de frecvență transmisă eficient (EPHR). În limitele EPPC, abaterile admisibile ale OZ sunt normalizate D.A. r din valoarea nominală. Cea mai comună metodă de standardizare este utilizarea „șabloanelor” de abateri permise ale OZ. O vedere aproximativă a unui astfel de șablon este prezentată în Fig. 3.2.

Orez. 3.2. Șablon aproximativ al abaterilor admisibile ale atenuării reziduale a unui canal de transmisie

În fig. 3.2 se folosesc următoarele notații f 0 – frecvența la care se determină valoarea nominală a OZ; f n , f V – frecvențele limită inferioară și superioară ale EPFC; 1.2 – limitele abaterilor admisibile ale OZ; 3 – vedere a răspunsului în frecvență măsurat al OZ. Abaterile OZ de la valoarea nominală sunt determinate de formulă

, (3.2)

Unde f - frecvenţa curentă şi f 0 – frecvența determinării valorii nominale a OZ.

Strâns legat de conceptul de EPHR răspuns amplitudine-frecvență -raspuns in frecventa(sau pur și simplu raspuns in frecventa ) canal, ceea ce înseamnă dependența atenuării reziduale de frecvența A r =j h (f)la un nivel constant la intrarea canalului, adică R intrare = const. Această caracteristică evaluează distorsiunile amplitudine-frecvență (pur și simplu frecvență) introduse de canal datorită dependenței capacității acestuia de frecvență. Distorsiunile permise sunt determinate de modelul abaterilor PO în limitele EPPC. O vedere aproximativă a răspunsului în frecvență al canalului este prezentată în Fig. 3.3.

Pentru transmiterea unui număr de semnale de telecomunicații, este important răspuns fază-frecvență - FCHH(Doar caracteristica de fază ) canal, care se referă la dependența defazării dintre semnalele de ieșire și de intrare de frecvență, adică b=j f (f). O vedere generală a caracteristicii de fază a canalului este prezentată în Fig. 3.4

(linia 1).

Fig.3. 3. Răspunsul în frecvența canalului. Fig.3. 4. Caracteristicile de fază ale canalului.

În partea de mijloc a EPFC, această caracteristică este aproape de liniară, iar la limitele sale există o neliniaritate vizibilă cauzată de filtrele incluse în canalul de transmisie. Datorită faptului că măsurarea directă a defazajului introdus de canal este dificilă, răspunsul în frecvență este considerat pentru a evalua distorsiunile de fază. timpul de călătorie în grup – GVP(sau decelerare - întârziere de grup)

t (w ) = db(w)/ dw, (3.3)

Unde b (w) – caracteristica fază-frecvență. O vedere aproximativă a răspunsului în frecvență al HPG este prezentată în Fig. 3.4 (linia 2).

Caracteristicile de frecvență ale atenuării reziduale, defazajului sau timpului de tranzit de grup determină distorsiune liniară , introduse de canalele de transmisie atunci când semnalele de telecomunicații trec prin acestea.

Dependența puterii, tensiunii, curentului sau a nivelurilor acestora la ieșirea canalului de puterea, tensiunea, curentul sau nivelurile acestora la intrarea canalului se numește caracteristica de amplitudine –OH. AX-ul unui canal se referă, de asemenea, la dependența atenuării reziduale a canalului de nivelul semnalului de la intrarea acestuia, i.e. A r =j A (R intrare), măsurată la o frecvență constantă condiționată semnal de măsurare la intrarea canalului, adică f Schimbare=const.

Caracteristica de amplitudine a canalului poate fi reprezentată prin diferite dependențe prezentate în Fig. 3.5: U afară =j n (U intrare) (Fig. 3.5 a, liniile 1 și 2), A r = j A (R intrare) (Fig. 3.5 b, linia 1), R intrare =j R (R afară) (Fig. 3.5 b, rândurile 2 și 3), unde se adoptă următoarele notații: U intrare , U afară– tensiunea semnalului la intrarea, respectiv iesirea canalului; R intrare , R afară – niveluri (tensiune, putere) ale semnalelor la intrarea și respectiv la ieșirea canalului; A r– atenuarea reziduală a canalului de transmisie.

Dintr-o examinare a graficelor prezentate în Fig. 3.5, este clar că AH are trei secțiuni:

1) secțiune neliniară la valori joase de tensiune sau niveluri de semnal la intrarea canalului. Neliniaritatea AX-ului se explică prin măsurabilitatea tensiunii sau a nivelului semnalului cu zgomotul canalului însuși;

2) secțiune liniară la valorile tensiunii sau nivelul semnalului de intrare, care se caracterizează printr-o relație direct proporțională între tensiunea (nivelul) semnalului la intrarea canalului și tensiunea (nivelul) semnalului la ieșirea canalului;

Fig.3. 5. Caracteristicile de amplitudine ale canalului de transmisie

3) o secțiune cu neliniaritate semnificativă la valori ale tensiunii (nivelului) de intrare a semnalului peste nivelul maxim U Max (R Max), care se caracterizează prin aspect distorsiuni neliniare. Dacă unghiul de pantă al dreptei corespunzător secțiunii liniare AX este egal cu 45 0, atunci tensiunea (nivelul) semnalului la ieșirea canalului este egală cu tensiunea (nivelul) la intrarea acestuia. Dacă unghiul de înclinare este mai mic de 45 0, atunci există atenuare în canal, iar dacă unghiul de înclinare este mai mare de 45 0, atunci există amplificare în canal. Dacă A r > 0, atunci canalul introduce atenuare (atenuare) dacă A r <0, то канал передачи вноситcâștig rezidual.

Ușoară neliniaritate a AX-ului la valori scăzute ale tensiunii de intrare sau ale nivelului semnalului nu afectează calitatea transmisiei și poate fi ignorată. Neliniaritatea AX-ului la valori semnificative ale tensiunii sau ale nivelului semnalului de intrare care depășesc secțiunea liniară a AX-ului se manifestă în apariție armonici sau combinațională frecvențele semnalului de ieșire. Pe baza caracteristicilor, se poate estima doar aproximativ magnitudinea distorsiunilor neliniare. Mai precis, se estimează mărimea distorsiunilor neliniare în canale factor de distorsiune neliniar sau amortizarea neliniarității.

sau
, (3.4)

Unde U 1 g – valoarea efectivă a tensiunii primului (armonica fundamentală a semnalului de măsurare; U 2g ,U 3g etc. – valorile tensiunii efective ale celui de-al doilea, al treilea etc. armonici de semnal care apar din cauza neliniarității canalului de transmisie AX. În plus, în tehnologia sistemelor de transmisie de telecomunicații multicanal, conceptul este utilizat pe scară largă atenuarea neliniarității prin armonici

A ng = 20 lg( U 1 g / U n G) =R 1 g - R n G ,n = 2, 3 …, (3.5)

Unde R 1 g – nivel absolut prima armonică semnal de măsurare, R n G – nivel absolut n-Aiarmonici, datorită neliniarității canalului AX.

Canalele digitale se caracterizează prin viteza de transmisie, iar calitatea transmisiei semnalului este evaluată rata de eroare , care înseamnă raportul dintre numărul de elemente de semnal digital primite cu erori și numărul total de elemente de semnal transmise în timpul de măsurare

LA osh = N osh / N =N osh / VT, (3.6)

Unde N osh– numărul de elemente eronat acceptate; N – numărul total de elemente transferate; ÎN– rata baud; T– timpul de măsurare (observare).

Sistemele de telecomunicatii trebuie construite in asa fel incat canalele sa aiba o anumita versatilitate si sa fie potrivite pentru transmiterea diverselor tipuri de mesaje. Aceste proprietăți au canale tipice , ale căror parametri și caracteristici sunt normalizați. Canalele tipice pot fi simplu, acestea. nu trece prin echipamente de tranzit, Și compozit, adică trecând prin echipamente de tranzit.

Canale de transmisie tipice

Canal de voce . Un canal de transmisie analogic tipic cu o bandă de frecvență de 300...3400 Hz și cu parametri și caracteristici standardizate se numește canal de frecvență vocală - KFC.

Valoarea normalizată (valoarea nominală) a nivelului relativ (de măsurare) la intrarea CFC este egală cu R intrare = - 13dBm 0, la ieșirea CFC R afară = + 4dBm 0. Se presupune că frecvența semnalului de măsurare este f Schimbare = 1020Hz(anterior 800 Hz). Astfel, atenuarea reziduală nominală a CFC este egală cu A r = - 17dB, adică KFC introduce un câștig de 17 dB.

Banda de frecvență transmisă eficient KFC (compozit și lungime maximă) este o bandă la frecvențele extreme ale cărei (0,3 și 3,4 kHz) atenuarea reziduală A r este cu 8,7 dB mai mare decât atenuarea reziduală la o frecvență de 1020 Hz (anterior 800 Hz).

Răspunsul în frecvență al abaterilor de atenuare reziduală DA r din valoarea nominală (- 17 dB) trebuie să rămână înăuntru șablon prezentată în fig. 3.6.

Orez. 3.6. Model pentru abaterile permise ale atenuării reziduale a KFC

Pentru a îndeplini cerințele pentru răspunsul în frecvență al atenuării reziduale, denivelarea acestuia pentru un canal simplu de 2500 km lungime trebuie să se încadreze în limitele specificate în tabel. 3.1.

Tabelul 3.1

f, kHz
DA r , dB

Distorsiunile de fază-frecvență au un efect redus asupra calității transmisiei semnalelor de vorbire, dar deoarece CFC este utilizat pentru transmiterea altor semnale primare, distorsiunile mari de fază-frecvență sau caracteristicile de frecvență neuniforme ale timpului de călătorie în grup (GTT) sunt inacceptabile. Prin urmare, abaterile GWP de la valoarea sa la o frecvență de 1900 sunt normalizate Hz pentru un canal simplu de 2500 km lungime, Tabelul 3.2.

Tabelul 3.2

f,kHz

Dt,Domnișoară

Desigur, pentru canalele compozite, abaterile GVP vor fi de atâtea ori mai mari cât numărul de canale simple care îl organizează pe cel compozit.

Caracteristica de amplitudine a CFC este normalizată după cum urmează: atenuarea reziduală a unui canal simplu trebuie să fie constantă cu o precizie de 0,3 dB când nivelul semnalului de măsurare se modifică de la –17,5 la +3,5 dBîntr-un punct cu un nivel de măsurare zero la orice frecvență din cadrul EPFC. Factorul de distorsiune neliniară pentru un canal simplu nu trebuie să depășească 1,5% (1% la a treia armonică) la nivelul de transmisie nominal la o frecvență de 1020 Hz.

Standardizarea se referă și la gradul de coordonare a rezistențelor de intrare și de ieșire ale CFC cu rezistențele circuitelor externe - sarcini: rezistența internă a sursei de semnale transmise și rezistența de sarcină. Rezistența de intrare și de ieșire a CFC trebuie să fie pur activă și egală R intrare =R afară = 600Ohm. Intrarea și ieșirea canalului trebuie să fie simetric, coeficient reflexiid sau decăderea inconsistenței(reflexii)A d egal nu trebuie să depășească 10% sau 20 dB.

(3.7)

nu trebuie să depășească 10% sau 20 dB. Aici Z n este valoarea nominală, iar Z p este valoarea reală a rezistenței.

Un indicator important al calității transmisiei prin CFC este puterea de interferență, care este măsurată de un dispozitiv special numit psofometru („psophos” înseamnă zgomot în greacă). Psofometrul este un voltmetru cu o caracteristică de redresare pătratică. Alegerea acestei caracteristici se explică prin faptul că urechea adună zgomotul de la surse individuale prin putere, iar puterea este proporțională cu pătratul tensiunii sau curentului. Psofometrele diferă de voltmetrele pătratice convenționale prin faptul că au o dependență de frecvență a sensibilității. Această dependență ia în considerare sensibilitatea diferită a urechii la frecvențele individuale care fac parte din spectrul de interferență și zgomot și se formează prin ponderare. psozometricfiltru.

Când o tensiune cu o frecvență de 800 este aplicată la intrarea psofometrului Hz cu un nivel de măsurare zero, citirea sa va fi 775 mV. Pentru a obține aceeași valoare la alte frecvențe, nivelurile trebuie să fie în mare parte mai mari. Tensiunea de interferență măsurată cu psofometru U psof, este legat de tensiunea efectivă U eff raport U psof = k P × U eff, Aici k P = 0,75 este numit coeficientul psozometric.

Se numește interferența sau tensiunea de zgomot măsurată de un psofometru tensiune psozometrică. Putere determinată de tensiunea psozometrică pe o anumită rezistență R, numit putere psozometrică, care este egal cu P psof = k P × U 2 eff / R = 0,56U 2 eff R.

Nivelul mediu al puterii de interferență cu un spectru uniform se găsește în măsurătorile psozometrice în banda de frecvență 0,3...3,4 kHz până la 2,5 dB(sau de 1,78 ori) mai puțin decât atunci când se măsoară valori efective (eficiente). Magnitudine 2,5 dB numit coeficientul psozometric logaritmic.

Puterea de interferență psofometrică în punctul cu nivelul de măsurare zero al lungimii maxime CFC, constând din numărul maxim de canale simple, nu trebuie să depășească 50.000 pVtp 0 (picowatt psozometricîn punctul de nivel relativ zero). Valoarea corespunzătoare a efectiv ( neponderat) puterea de interferență admisă este 87000 pW. Puterea de interferență psofometrică a unui canal simplu cu o lungime de 2500 km nu trebuie să depășească 10000 pVtp 0.

Valorile admisibile ale puterii medii și de vârf a semnalelor telefonice la intrarea semnalului telefonic sunt, de asemenea, normalizate: în punctul de nivel relativ zero, valoarea medie a puterii este de 32 µW, iar vârful – 2220 µW

Să luăm în considerare canalele care diferă în ceea ce privește tipul de linii de comunicare pe care le folosesc.

1. Mecanic, în care mișcarea oricăror corpuri solide, lichide sau gazoase este folosită pentru a transmite informații. În primul caz, pot fi utilizate pârghii sau cabluri (de exemplu, comenzile mașinii), în al doilea - sisteme hidraulice (de exemplu, sistemul de frânare al unei mașini), în al treilea - diferite tipuri de dispozitive pneumatice (folosite pe scară largă, de exemplu, în industria gazelor).

2. Acustic. Acestea folosesc vibrații mecanice ale frecvențelor sonore și ultrasonice, care se propagă în mod special în mediile lichide. Sunt utilizate pe scară largă, de exemplu, pentru a transmite informații către persoane sau dispozitive aflate sub apă sau în alte medii lichide, precum și atunci când se efectuează cercetări medicale (ultrasunete). Canalul acustic într-un mediu gazos este poate cel principal pentru transmiterea informațiilor între oameni (vorbire). Semnalele acustice de intensitate scăzută sunt inofensive pentru sănătatea umană.

4. Canale electrice. Ele sunt cele mai comune în zilele noastre atunci când se transmit informații pe distanțe scurte. Baza sunt liniile de comunicare prin cablu.

5. Canale radio. Ca și cele optice, ele folosesc unde electromagnetice pentru a transmite informații. Cu toate acestea, o frecvență mult mai mică. Datorită capacității unor astfel de unde de a se îndoi în jurul obstacolelor și de a se reflecta din straturile de plasmă din jurul Pământului, devine posibilă transmiterea informațiilor pe distanțe lungi, inclusiv la scara întregului Pământ. Aceste avantaje vin însă cu dezavantaje. Canalele radio sunt foarte susceptibile la interferențe și sunt mai puțin secrete. Canalul radio, împreună cu cel optic, poate fi folosit pentru a se conecta la rețeaua de calculatoare de Internet în zonele cu infrastructură de telecomunicații cu fir slab dezvoltată.

Sfârșitul lucrării -

Acest subiect aparține secțiunii:

Teoria informației și codării

Universitatea de Stat din Soci.. turism și afaceri în stațiuni.. Facultatea de Tehnologii Informaționale și Matematică..

Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:

Tweet

Toate subiectele din această secțiune:

Curs de curs
Organizarea eficientă a schimbului de informații devine din ce în ce mai importantă ca o condiție pentru activitățile practice de succes ale oamenilor. Cantitatea de informații necesare pentru funcționarea normală a modernului

Definiţia information
Cuvântul informație provine din latinescul informare - a descrie, a-și forma o idee despre ceva, a informa. Informația, împreună cu materia și energia, este primară

Fazele circulaţiei informaţiei
Sistemul de control este alcătuit dintr-un obiect de control, un set de mijloace tehnice format dintr-un calculator, dispozitive de intrare-ieșire și de stocare a informațiilor incluse în acesta, dispozitive de colectare a datelor

Câteva definiții
Datele sau semnalele organizate în anumite secvențe transportă informații nu pentru că reproduc obiecte din lumea reală, ci datorită unui acord social privind codificarea, de exemplu. unu

Măsuri de informare
Înainte de a trece la măsurile de informare, subliniem că sursele de informare și mesajele pe care le creează sunt împărțite în discrete și continue. Mesajele discrete sunt compuse din finit

Măsura geometrică
Determinarea cantității de informații folosind metoda geometrică se reduce la măsurarea lungimii liniei, ariei sau volumului modelului geometric al unui anumit purtător de informații sau mesaj. După dimensiunile geometrice

Măsură aditivă (măsură Hartley)
O măsură aditivă poate fi considerată o măsură combinatorie care este mai convenabilă pentru o serie de aplicații. Intuițiile noastre despre informații sugerează că cantitatea de informații crește pe măsură ce

Entropia și proprietățile ei
Există mai multe tipuri de măsuri statistice ale informațiilor. În viitor, vom lua în considerare doar unul dintre ele - măsura Shannon. Măsura lui Shannon a cantității de informații este strâns legată de concept

Entropia și entropia medie a unui eveniment simplu
Să aruncăm o privire mai atentă asupra conceptului de entropie în diferite versiuni, așa cum este folosit în teoria informației Shannon. Entropia este o măsură a incertitudinii unei anumite experiențe. În cel mai simplu caz se folosește

Metoda multiplicatorului Lagrange
Dacă trebuie să găsiți un extrem (maxim, minim sau punct de șa) al unei funcții de n variabile f(x1, x2, …, xn), conectate prin k

Derivarea formulei pentru valoarea medie a entropiei per scrisoare de mesaj
Să presupunem că există un mesaj format din n litere: , unde j=1, 2, …, n ─ numere de litere din mesaj în ordine și i1, i2, … ,în numere de litere

Entropia unui eveniment complex format din mai multe evenimente dependente
Acum să presupunem că elementele mesajului (litere) sunt interdependente. În acest caz, probabilitatea ca o succesiune de mai multe litere să apară nu este egală cu produsul probabilităților de apariție.

Redundanța mesajelor
După cum sa menționat, entropia este maximă dacă probabilitățile mesajelor sau simbolurilor din care sunt compuse sunt aceleași. Astfel de mesaje transportă maximum de informații posibile. Dacă mesajul are

Conținutul informațiilor
Măsura conținutului este desemnată cont (din engleză Conținut ─ conținut). Conținutul evenimentului I se exprimă prin funcția de măsurare a conținutului său

Fezabilitatea informațiilor
Dacă informațiile sunt utilizate în sistemele de management, atunci utilitatea acesteia poate fi evaluată în mod rezonabil prin efectul pe care îl are asupra rezultatului managementului. În acest sens, în 1960, savantul sovietic A.A.

Entropia dinamică
Aici entropia este considerată ca o funcție a timpului. În acest caz, scopul este de a scăpa de incertitudine, adică. atingeți o poziție în care entropia este egală cu 0. Această situație este tipică pentru probleme

Entropia mesajelor continue
Datele de intrare sunt adesea prezentate ca valori continue, cum ar fi temperatura aerului sau a mării. Prin urmare, este interesant să se măsoare cantitatea de informații conținute în astfel de mesaje.

Primul caz (valorile următoarelor cantități sunt limitate de interval)
Variabila aleatoare a este limitată de interval. În acest caz, integrala definită a densității distribuției sale de probabilitate (legea diferențială a distribuției probabilității) pe

Al doilea caz (dispersia și așteptările matematice ale următoarei valori sunt date)
Să presupunem acum că domeniul de definire a valorilor unei variabile aleatoare nu este limitat, ci sunt date varianța sa D și așteptarea matematică M. Rețineți că varianța este direct proporțională

Cuantificarea semnalului
Semnalele continue - purtători de informații - sunt funcții continue ale unui argument continuu - timpul. Transmiterea unor astfel de semnale poate fi efectuată folosind canale de comunicație continue,

Tipuri de eșantionare (cuantificare)
Cele mai simple și mai frecvent utilizate tipuri de cuantizare sunt: ​​· cuantizarea după nivel (vom spune pur și simplu cuantizare); · cuantificarea timpului (vom apela

Criterii pentru acuratețea reprezentării unui semnal cuantizat
Ca urmare a conversiei inverse de la o formă continuu-discretă la una continuă, se obține un semnal care diferă de cel original prin mărimea erorii. Semnalul se numește funcție de reproducere

Elemente de teoria spectrală generalizată a semnalelor
Teoria spectrală generalizată a semnalelor combină metode de descriere matematică a semnalelor și interferențelor. Aceste metode fac posibilă asigurarea redundanței semnalului necesară pentru a reduce influența interferenței

Despre utilizarea practică a teoremei lui Kotelnikov
O posibilă schemă de cuantificare-transmisie-recuperare a unui semnal continuu poate fi reprezentată așa cum se arată în Fig. 2.5. Orez. 2.5. Posibilă schemă de cuantizare-transmisie

Selectarea perioadei de eșantionare (cuantificarea timpului) după criteriul celei mai mari abateri
Ca rezultat al cuantizării în timp a funcției x(t), se obține o serie de valori x(t1), x(t2), ... ale valorii cuantificate x(t) la momente discrete de timp t

Interpolare folosind polinoame Lagrange
Funcția de reproducere în cele mai multe cazuri este calculată folosind formula: , unde sunt unele funcții. Aceste funcții sunt de obicei alese astfel încât. (2.14) În acest caz,

Estimarea valorii maxime de eroare la obținerea unei funcții de reproducere bazată pe polinomul Lagrange
Să găsim eroarea de interpolare. Să o prezentăm sub forma: , (2.16) unde K(t) este funcția auxiliară care trebuie găsită. Pentru t* arbitrar avem: (

Generalizare la cazul utilizării polinoamelor Lagrange de ordin arbitrar
Interpolarea prin polinoame de ordinul n este tratată în mod similar cu cazurile anterioare. În același timp, există o complicație semnificativă a formulelor. Generalizarea conduce la următoarea formulă:

Selectarea unui interval de eșantionare pe baza criteriului abaterii standard
Să considerăm cazul discretizării unui proces ergodic staționar aleator x(t) cu o funcție de corelație cunoscută. Vom reconstrui folosind polinoame Lagrange. Cel mai adesea

Cuantificare optimă pe nivel
Figura 2.13 ilustrează principiul cuantizării nivelului. Orez. 2.13. Cuantificare pe nivel. Această cuantificare se reduce la înlocuirea valorii semnalului original cu un nivel

Calculul erorii optime neuniforme, în sensul variației minime, a scalei de cuantizare
Orez. 2.19. Notație Să setăm acum numărul de pași de cuantizare n, limitele intervalului (xmin, xmax

Concepte și definiții generale. Codarea obiectivelor
Codarea este operația de identificare a simbolurilor sau grupurilor de simboluri ale unui cod cu simboluri sau grupuri de simboluri ale altui cod. Cod (cod francez), set de valori

Elemente ale teoriei codificării
Câteva proprietăți generale ale codurilor. Să ne uităm la exemple. Să presupunem că sursa discretă nu are memorie, adică. dând mesaje independente - litere - la ieșire, numite

Inegalitatea lui Kraft
Teorema 1. Dacă numerele întregi n1, n2, …, nk satisfac inegalitatea, (3.1) există un cod prefix cu un alfabet de volum m,

Teorema 2.
Formulare. Să fie dat un cod cu lungimi de cuvinte de cod n1, n2, …, nk și cu un alfabet de volum m. Dacă codul este decodabil în mod unic, inegalitatea lui Kraft este satisfăcută

Teorema 3.
Formulare. Pentru o anumită entropie H a sursei și a volumului m al alfabetului secundar, există un cod prefix cu o lungime medie minimă nav min

Teoremă privind lungimea medie minimă a cuvântului de cod pentru codarea bloc cu bloc (Teorema 4)
Să luăm acum în considerare cazul codificării nu a literelor sursă individuale, ci a secvențelor de litere L. Teorema 4. Formulare. Pentru o sursă discretă dată

Coduri neuniforme optime
Definiții. Codurile neuniforme sunt coduri ale căror cuvinte de cod au lungimi diferite. Optimitatea poate fi înțeleasă în moduri diferite, în funcție de

Lema 1. Despre existența unui cod optim cu aceeași lungime a cuvintelor de cod ale celor două litere codificate cel mai puțin probabile
Formulare. Pentru orice sursă cu k>=2 litere, există un cod binar optim (în sensul lungimii minime medii ale cuvântului de cod) în care cele două straturi cel mai puțin probabile

Lema 2. Asupra optimității codului de prefix al unui ansamblu neredus dacă codul de prefix al ansamblului redus este optim
Formulare. Dacă un cod prefix al ansamblului redus U" este optim, atunci codul prefix corespunzător al ansamblului original m

Caracteristici ale codurilor eficiente
1. Literei alfabetului primar cu cea mai mică probabilitate de apariție i se atribuie un cod cu cea mai mare lungime (Lema 1), adică. un astfel de cod este neuniform (cu lungimi diferite de cuvinte de cod). În p

Codare rezistentă la zgomot
După cum sugerează și numele, o astfel de codificare este concepută pentru a elimina efectele dăunătoare ale interferenței în canalele de transmitere a informațiilor. S-a raportat deja că o astfel de transmisie este posibilă atât în ​​spațiu, cât și în interior

Cele mai simple modele de canale de comunicații digitale cu interferențe
Capacitatea codurilor de corectare a erorilor de a detecta și corecta erori depinde în mare măsură de caracteristicile interferenței și de canalul de transmitere a informațiilor. Teoria informației consideră de obicei două simple

Calculul probabilității de denaturare a cuvântului cod în DSMK
Să presupunem că un cuvânt de cod este format din n simboluri binare. Probabilitatea de nedistorsiune a cuvântului cod, așa cum este ușor de demonstrat, este egală cu: . Probabilitatea de distorsiune a unui simbol (o singură dată

Principii generale de utilizare a redundanței
Pentru simplitate, să luăm în considerare codul bloc. Cu ajutorul acestuia, fiecărui k biți (litere) din secvența de intrare li se atribuie un cuvânt de cod de n biți. Cantitate de diferite tipuri

Hamming legat
Limita Hamming Q, determină numărul maxim posibil de cuvinte de cod permise ale unui cod uniform pentru o lungime dată n a cuvântului de cod și capacitatea de corectare a codului KSK

Redundanța codurilor rezistente la zgomot
Una dintre caracteristicile codului este redundanța acestuia. Creșterea redundanței este în principiu de nedorit, deoarece crește volumul datelor stocate și transmise, dar pentru a combate distorsiunile există un exces

Codurile liniare
Să considerăm o clasă de coduri algebrice numite liniare. Definiție: codurile bloc sunt numite liniare, ai căror biți suplimentari sunt formați

Determinarea numărului de cifre suplimentare m
Pentru a determina numărul de biți suplimentari, puteți utiliza formula Hamming legată: . În acest caz, puteți obține un cod dens, de exemplu. cod cu minim pentru perechi date

Construirea matricei generatoare
Codurile liniare au următoarea proprietate: din întregul set de 2k cuvinte cod permise, care, apropo, formează un grup, este posibil să se selecteze subseturi de k cuvinte care au caracteristici unice.

Ordine de codificare

Ordinea de decodare

Codurile ciclice binare
Procedura de mai sus pentru construirea unui cod liniar are o serie de dezavantaje. Este ambiguu (MDR-ul poate fi specificat în diferite moduri) și este incomod de implementat sub formă de dispozitive tehnice. Aceste dezavantaje

Unele proprietăți ale codurilor ciclice
Toate proprietățile codurilor ciclice sunt determinate de un polinom generator. 1. Un cod ciclic al cărui polinom generator conține mai mult de un termen detectează toate erorile individuale.

Construirea unui cod cu o capacitate de corectare dată
Există o procedură simplă pentru construirea unui cod cu o anumită capacitate de corectare. Se compune din următoarele: 1. Pentru o dimensiune dată a componentei informaționale a cuvântului cod de lungime

Descrierea matriceală a codurilor ciclice
Codurile ciclice pot fi descrise, ca orice cod liniare, folosind matrici. Reamintim că KC(X) = gm(X)*И(Х) . Să ne amintim și de exemplul ordinului înmulțirii

Selectarea unui polinom generator
Este clar că polinoamele cuvântului de cod KS(X) trebuie să fie divizibile cu polinomul generator g(X) fără rest. Codurile ciclice aparțin clasei codurilor liniare. Aceasta înseamnă că pentru aceste coduri există

Capacitatea canalului de comunicare
Acest subiect este unul dintre cele centrale în teoria informației. Examinează capacitățile maxime ale canalelor de comunicare pentru transmiterea informațiilor, determină caracteristicile canalelor care influențează acestea.

Debitul unui canal de comunicație discret cu zgomot
Acum examinăm debitul unui canal de comunicație discret cu zgomot. Există un număr mare de modele matematice ale unor astfel de canale. Cel mai simplu dintre ele este un canal cu independent

Secvențe tipice și proprietățile lor
Vom lua în considerare secvențe de litere independente statistic. Conform legii numerelor mari, cele mai probabile șiruri vor fi șiruri de lungime n, în care, pentru un număr de N

Teorema fundamentală a lui Shannon pentru un canal discret cu zgomot
Formulare Pentru un canal discret în zgomot, există o metodă de codare care poate asigura transmiterea fără erori a tuturor informațiilor care provin de la sursă.

Discuție despre teorema fundamentală a lui Shannon pentru un canal zgomotos
Teorema lui Shannon pentru un canal zgomotos nu indică o metodă specifică de codare care să asigure transmiterea fiabilă a informațiilor la o viteză indiferent cât de aproape de capacitatea canalului cu

Capacitatea unui canal continuu în prezența zgomotului aditiv
Să luăm în considerare următorul model de canal: 1. Canalul este capabil să transmită oscilații cu frecvențe sub Fm. 2. Există interferență n(t) în canal, care are o normală

Pasul 2. Introducerea fișierelor text într-o foaie de calcul Excel, împărțind fiecare linie de text în caractere individuale
Când introduceți un fișier text salvat anterior, trebuie să specificați tipul de fișier *.*. Acest lucru vă va permite să vedeți toate fișierele din listă în timpul selecției. Specificați fișierul dvs. După aceasta, pe ecran va fi afișată fereastra M

Pasul 4. Găsiți entropia medie pe 1 literă a mesajului
După cum este descris în introducerea teoretică, entropia medie se găsește folosind formulele 1 și 2. În ambele cazuri, trebuie să găsiți probabilitățile de apariție a literelor sau a combinațiilor de două litere. Probabilitățile pot fi

Pasul 8. Scrieți un raport cu privire la lucrările efectuate, descriind toate calculele și modul în care au fost efectuate. Comentează rezultatele
Prezentați rezultatele calculului sub formă de tabel:<Язык 1> <Язык

Conectarea capacității de a utiliza funcții non-standard
Controlul programatic al aplicațiilor incluse în Microsoft Office se realizează folosind așa-numitele macrocomenzi. Cuvântul Macros este de origine greacă. În traducere

Crearea unei funcții personalizate
Înainte de a crea funcții personalizate, trebuie să deschideți un fișier într-un registru de lucru care conține informațiile pe care doriți să le procesați folosind funcțiile personalizate. Dacă acest registru de lucru a fost anterior

Înregistrarea vocii și pregătirea semnalului
Înregistrarea începe și se termină prin apăsarea butonului Înregistrare (Fig. 5), marcat cu un cerc roșu. În timpul procesului de înregistrare, butonul Înregistrare apare apăsat și mai ușor (iluminat din spate).

Importarea datelor text în Excel
Faceți dublu clic pentru a deschide un fișier text cu date exportate din programul Wavosaur (Fig. 23). Orez. 23. Vizualizarea aproximativă a datelor Se poate observa că cele exportate

Cuantizarea după nivel se reduce la înlocuirea valorii semnalului inițial cu nivelul pasului în care se încadrează această valoare.
Cuantificarea nivelului este o condiție necesară pentru transformarea unui semnal continuu în formă digitală. Cu toate acestea, cuantificarea nivelului în sine nu este suficientă pentru aceasta - pentru conversia în digital

Codurile Huffman
Acest algoritm stă la baza procedurii de construire a unui cod optim, propusă în 1952 de Dr. David Huffman de la Massachusetts Institute of Technology (SUA): 5) litere ale primei

Procesul se repetă până când rămâne o singură literă în fiecare subgrup.
Luați în considerare un alfabet de opt litere. Este clar că, în cazul codării convenționale (non-statistice), sunt necesare trei simboluri pentru a reprezenta fiecare literă. Cel mai mare efect

Parametrii de eficiență ai codurilor optime
Există 2 astfel de parametri: coeficientul de compresie statistică și coeficientul de eficiență relativă. Ambii parametri caracterizează gradul de reducere a lungimii medii a cuvântului cod. În același timp, lungimea medie

Caracteristici ale codurilor eficiente
5. Literei alfabetului primar cu cea mai mică probabilitate de apariție i se atribuie un cod cu cea mai mare lungime (Lema 1), adică. un astfel de cod este neuniform (cu lungimi diferite de cuvinte de cod). În p

Finalizarea lucrării
Lucrările de laborator nr. 4 se efectuează sub controlul unui program de control special scris. Acest program de control este scris în Visual Basic 6. Fișierul executabil al programului conține și

Construirea matricei generatoare
Codurile liniare au următoarea proprietate: din întregul set de 2k cuvinte cod permise, se pot selecta subseturi de k cuvinte care au proprietatea de independență liniară

Ordine de codificare
Cuvântul de cod KS se obține prin înmulțirea matricei secvenței informaționale ||X|| la matricea generatoare ||OM||: ||KC1*n|| = ||X

Ordinea de decodare
Ca urmare a transmiterii unui cuvânt de cod printr-un canal, acesta poate fi corupt de interferență. Acest lucru va provoca cuvântul de cod primit ||PKS|| poate să nu coincidă cu originalul ||KS||.

Finalizarea lucrării
Lucrarea de laborator nr. 5, ca și munca nr. 4, se realizează sub controlul unui program de control scris în limbajul algoritmic Visual Basic 6. Fișierul executabil al programului se numește Interferență

Un canal de comunicare este un ansamblu de mijloace tehnice pentru transmiterea mesajelor dintr-un punct al spațiului în altul. Din punctul de vedere al teoriei informației, structura fizică a canalului este lipsită de importanță. Sursa mesajului (IS) are un alfabet de ieșire de caractere A={A i },i=1.. n- cantitatea de informații în medie pe caracter sursă:

Unde p i, - probabilitatea apariției simbolului A i,la ieșirea sursei, simbolurile sursei sunt considerate independente. Canalul de comunicare are alfabetul caracterelor B = ( b j },j=1.. m, cantitatea medie de informații într-un simbol de canal

Unde q j - probabilitatea apariției simbolului b i , în canal.

Caracteristicile tehnice ale canalului de comunicare sunt:

performanța tehnică a sursei  A - numărul mediu de simboluri emise de sursă pe unitatea de timp;

debitul tehnic al canalului de comunicare  B - numărul mediu de simboluri transmise pe un canal pe unitatea de timp.

O informație caracteristică unei surse este productivitatea informației. Prin definiție, productivitatea informației este cantitatea medie de informații produsă de o sursă pe unitatea de timp.

Într-un canal fără interferențe, caracteristicile informațiilor sunt:

1) viteza de transmitere a informațiilor pe canal

2) capacitatea canalului

Unde ( P) - setul tuturor distribuțiilor de probabilitate posibile ale simbolurilor alfabetului ÎN canal. Ținând cont de proprietățile entropiei

C K = B . busteni 2 m.

Într-un canal zgomotos, în general, alfabetele de intrare și de ieșire nu coincid. Lăsa

B ВХ =X=(x 1,x 2,…,x n);

B OUT =Y=(y 1 ,y 2 ,…,y m ).

Dacă simbolul trimis la intrarea canalului X La recunoscut în receptor ca y iȘi i K, apoi a apărut o eroare în timpul transmiterii. Proprietățile canalului sunt descrise printr-o matrice de probabilități de tranziție (probabilitatea de a primi un simbol la i , cu condiția ca acesta să fie trimis X k):

|| P(yi|xk) ||, k=1..n, i=1..m.

Raport corect:

Cantitatea medie de informații pe simbol de intrare de canal:

p i =p(x i ) .

Cantitatea medie de informații pe simbol de ieșire de canal:

Informații transmise de ieșirea canalului despre intrare:

I(Y,X)=H(X)-H Y (X)=H(Y)-H X (Y).

Aici Bine(X) - entropia condiționată a simbolului de intrare al canalului la observarea simbolului de ieșire (nefiabilitatea canalului), N X (Y) - entropia condiționată a simbolului de ieșire al canalului la observarea simbolurilor de intrare (entropia de zgomot).

Rata de transmitere a informațiilor pe un canal cu interferență:

dI(B)/dt= B I(X,Y).

Capacitatea canalului cu interferențe:

Unde (R) - setul tuturor distribuțiilor de probabilitate posibile ale alfabetului de intrare al simbolurilor canalului.

Să ne uităm la un exemplu

N Găsiți capacitatea unui canal binar simetric (un canal cu alfabete de intrare și ieșire cu două simboluri) și probabilitățile de eroare egale (Fig. 1), dacă probabilitățile anterioare de apariție a simbolurilor de intrare sunt: P(x 1 )=P 1 =P, P(x 2 )=P 2 =1-P.

Soluţie. Conform modelului de canal, probabilitățile condiționate

P(y 1 | X 2 ) = P(y 2 | X 1 ) = P i ,

P(y 1 | X 1 ) = P(y 2 | X 2 ) = 1-P i .

Capacitate canal - C K =  B . max(H(Y)-H(X|Y)). Să găsim entropia zgomotului:

Conform teoremei înmulțirii: P(y j X i)=P(X i)P(y j |x i), prin urmare,

P(X 1 y 1 )=P(1-P i), P(X 2 y 1 )=(1- P)P i ,P(X 1 y 2 )=PP i ,P(X 2 y 2 )=(1-P)(1-P i).

Înlocuind în formulă, obținem:

Prin urmare, H( Y| X ) nu depinde de distribuția alfabetului de intrare, prin urmare:

Să determinăm entropia rezultatului:

Probabilități P(y 1 ) Și P(y 2 ) obținem după cum urmează:

P(y 1 )=P(y 1 X 1 )+P(y 1 X 2 )=P(1-P i)+(1-P i)P i , P(y2)=P(y 2 X 1 )+P(y 2 X 2 )=PP i +(1-P)(1-P i).

Variind P, ne asigurăm că valoarea maximă H(Y), egal cu 1, se obține cu simboluri de intrare la fel de probabile P(y 1 ) Și P(y 2 ). Prin urmare,

Sarcină. Găsiți capacitatea canalului cu alfabete de intrare și ieșire de trei caractere ( X 1 ,X 2 ,X 3 Și y 1 ,y 2 ,y 3 în consecinţă). Intensitatea apariţiei simbolurilor la intrarea canalului k = V. 10 caractere/s.

Probabilitățile de apariție a simbolurilor:

,
, .

Probabilități de transmitere a simbolurilor printr-un canal de comunicare:

,
,,

,
,,

,
,.

4. CODIFICAREA INFORMAȚIILOR

4.1. Informații generale Codul se numește:

O regulă care descrie maparea unui set de caractere la un alt set de caractere sau la un set de cuvinte fără semne;

Există multe imagini rezultate dintr-un astfel de afișaj.

În codurile tehnice, literele, cifrele și alte caractere sunt aproape întotdeauna codificate în secvențe binare numite cuvinte de cod binare. Multe coduri au cuvinte de aceeași lungime (coduri uniforme).

Alegerea codurilor pentru codificarea unor tipuri specifice de mesaje este determinată de mulți factori:

Comoditatea de a primi mesaje originale de la sursă;

Viteza de transmitere a mesajelor prin canalul de comunicare;

Cantitatea de memorie necesară pentru stocarea mesajelor pe zi;

Ușurința în prelucrarea datelor;

Decodificare convenabilă a mesajelor de către receptor.

Mesajele codificate sunt transmise prin canale de comunicație, stocate în memorie și procesate de procesor. Volumele de date codificate sunt mari, Și Prin urmare, în multe cazuri este important să se asigure codarea datelor: ", care se caracterizează prin lungimea minimă a mesajelor rezultate. Aceasta este o problemă de compresie a datelor. Există două abordări ale compresiei datelor:

Compresie bazată pe analiza proprietăților statistice ale mesajelor codificate.

Comprimarea bazată pe proprietățile statistice ale datelor este numită și teoria codificării economice sau eficiente. Codarea parcimonioasă se bazează pe utilizarea codurilor cu lungime variabilă a cuvintelor de cod, de exemplu, codul Shannon-Fano, codul Huffman /31. Ideea utilizării codurilor de lungime variabilă pentru compresia datelor este de a atribui mesaje cu o probabilitate mai mare de apariție unor combinații de coduri de lungime mai mică și, dimpotrivă, mesajele cu o probabilitate scăzută de apariție sunt codificate în cuvinte de lungime mai mare. Lungimea medie a unui cuvânt cod este determinată de:

unde /, este lungimea cuvântului de cod pentru codificarea i-lea mesaj; p t - probabilitatea de apariție a mesajului i-lea.

4.2. Sarcini

4.2.1. Din tabelul 4, selectați ziua codificării ulterioare a alfabetului original care conține 10 caractere, începând cu N-ro(N- numărul de ordine al elevului în jurnalul grupei). Normalizați probabilitățile simbolului.

4.2.2. Normalizați-o pe cea selectată în paragraful 4.2.1. alfabetul original este cod binar uniform, cod Shannon-Fano, cod Huffman. Pentru fiecare opțiune de codificare, calculați valoarea minimă, maximă și medie a lungimii cuvântului de cod. Analizați rezultatele.

4.2.3. Finalizați sarcina 4.2.2. pentru codul ternar.

Tabelul 4

4.3. Instrucțiuni pentru îndeplinirea sarcinilor individuale Pentru sarcina 4.2.1. Probabilitățile sunt normalizate folosind formula:

/OMS / *Rk " JC=AT

Unde pi- probabilitățile de apariție a simbolurilor sunt date în tabelul 4.

Pentru sarcina 4.2.2. Regulile pentru construirea codurilor binare sunt stabilite în /4.6/.

Pentru sarcina 4.2.3. La construirea unui cod ternar, cuvintele scrise în sistemul numeric ternar sunt luate drept cuvinte de cod. Un cod ternar optim este construit folosind procedura Huffman (un cod suboptimal este construit folosind procedura Shannon-Fano). În acest caz, alfabetul este împărțit în trei grupuri, primul grup este atribuit „O”, al doilea - „1”, al treilea - „2”.

Transmiterea de informații printr-un canal cu feedback decisiv

munca de absolvent

1.2.1 Metode de transmitere a informațiilor prin canale de comunicare

Transfer de informații cu repetare (acumulare). Această metodă de transmisie este utilizată pentru a crește fiabilitatea în absența unui canal invers, deși nu există restricții fundamentale privind utilizarea sa în prezența feedback-ului. Această metodă este uneori clasificată ca primirea de mesaje stivuite. Esența metodei este de a transmite același mesaj de mai multe ori, de a reține mesajele primite, de a le compara element cu element și de a compune un mesaj, inclusiv elementele selectate „de majoritate”. Să presupunem că aceeași combinație de coduri 1010101 a fost transmisă de trei ori. În toate cele trei transmisii, a fost supusă interferențelor și a fost distorsionată:

Receptorul compară cele trei simboluri primite bit cu bit și plasează acele simboluri (sub linie) al căror număr predomină într-un bit dat.

Există o altă metodă de transmitere a informațiilor cu acumulare, în care nu se face o comparație caracter cu caracter, ci o comparație a întregii combinații în ansamblu. Această metodă este mai ușor de implementat, dar produce rezultate mai slabe.

Astfel, imunitatea ridicată la zgomot a metodei de transmitere a informațiilor cu repetiție (acumulare) se bazează pe faptul că semnalul și interferențele din canal nu depind unul de celălalt și se modifică în funcție de diferite legi (semnalul este periodic, iar interferența este aleatorie), prin urmare o combinație care se repetă în fiecare transmisie, așa cum va fi de obicei distorsionată în moduri diferite. Ca urmare, la recepție, acumularea, adică însumarea semnalului, crește proporțional cu numărul de repetări, în timp ce cantitatea de interferență crește conform unei legi diferite. Dacă presupunem că zgomotul și semnalul sunt independente, atunci pătratele medii sunt însumate și pătratul mediu al sumei crește proporțional cu prima putere. Prin urmare, cu n repetări, raportul semnal-zgomot crește de n ori, iar acest lucru se întâmplă fără a crește puterea semnalului. Totuși, acest lucru se realizează cu prețul creșterii complexității echipamentului și al creșterii timpului de transmisie sau a lățimii de bandă de frecvență dacă semnalul este transmis la mai multe frecvențe simultan în timp. În plus, cu erori dependente și explozii de erori, imunitatea la zgomot a sistemului scade.

Transfer de informații cu feedback. Imunitatea la zgomot a transmisiei în buclă deschisă (NOF) este asigurată prin următoarele metode: codare imună la zgomot, transmisie cu repetare, transmisie simultană pe mai multe canale paralele. BIOS-ul utilizează de obicei coduri de corectare a erorilor, care sunt asociate cu o redundanță ridicată și o complexitate crescută a echipamentului. Transmisia de feedback (PLT) elimină în mare măsură aceste dezavantaje, deoarece permite utilizarea de coduri mai puțin rezistente la zgomot, care, de regulă, au mai puțină redundanță. În special, pot fi utilizate coduri de detectare a erorilor. Avantajul canalului invers este, de asemenea, capacitatea de a monitoriza performanța obiectului care primește informații.

Cu PIC, este introdus conceptul de canal direct, i.e. canal de la emițător la receptor, de exemplu, un semnal de comandă este transmis de la punctul de control (CP) la punctul controlat (CP). Canalul invers în acest caz va fi transmiterea unui mesaj de la CP către unitatea de control despre acceptarea semnalului de comandă, iar canalul invers poate transmite atât un mesaj doar că semnalul a fost primit la intrarea CP (în în acest caz, este controlată doar trecerea semnalului prin canalul de comunicație) și informații despre executarea completă a comenzii. Feedback-ul este de asemenea posibil, oferind informații despre trecerea pas cu pas a semnalului de comandă de-a lungul căii de recepție.

Să luăm în considerare anumite tipuri de transmisie de feedback.

Transmitere cu feedback informațional (IFE). Dacă un mesaj este transmis sub forma unui cod fără interferențe, atunci în dispozitivul de codificare acest cod poate fi convertit într-un cod rezistent la zgomot. Cu toate acestea, deoarece acest lucru nu este de obicei necesar, codificatorul este un registru pentru transformarea codului paralel simplu în cod serial. Concomitent cu transmisia prin canalul direct, mesajul este stocat într-un dispozitiv de stocare pe transmițător (Fig. 1.1a). La punctul controlat, mesajul primit este decodat și stocat, de asemenea, în dispozitivul de stocare. Cu toate acestea, mesajul nu este transmis imediat destinatarului: mai întâi ajunge prin canalul de întoarcere la punctul de control. În schema de comparație PU, mesajul primit este comparat cu cel transmis. Dacă mesajele se potrivesc, atunci este generat un semnal de „Confirmare” și sunt transmise mesajele ulterioare (uneori, înainte de a trimite un mesaj ulterior către CP, este trimis mai întâi un semnal de „Confirmare” că mesajul anterior a fost primit corect și informațiile pot fi transferate de la unitate la destinatar). Dacă mesajele nu se potrivesc, ceea ce indică o eroare, este generat semnalul „Ștergere”. Acest semnal blochează cheia pentru a opri transmiterea următorului mesaj și este trimis către CP pentru a distruge mesajul înregistrat în unitate. După aceasta, mesajul înregistrat în dispozitivul de stocare este retransmis de la panoul de control.

Fig.1.1a. Metodă de transmitere a informațiilor din IOS.

În sistemele cu IOS, rolul principal aparține părții de transmisie, deoarece determină prezența unei erori; receptorul informează transmițătorul doar despre ce mesaj a primit. Există diverse opțiuni pentru transferul de pe IOS. Astfel, există sisteme cu IOS în care transmisia semnalului are loc continuu și se oprește doar atunci când este detectată o eroare: emițătorul trimite un semnal „Șterge” și repetă transmisia. Sistemele cu IOS, în care toate informațiile transmise către CP sunt transmise prin canalul invers, se numesc sisteme cu feedback de releu. În unele sisteme cu IOS, nu se transmit toate informațiile, ci doar unele informații caracteristice despre acestea (chitanțele). De exemplu, simbolurile de informații sunt transmise prin canalul înainte, iar simbolurile de control sunt transmise prin canalul invers, care vor fi comparate la transmițător cu simbolurile de control preînregistrate. Există o opțiune în care, după verificarea unui mesaj primit prin canalul invers și detectarea unei erori, emițătorul poate fie să o repete (duplicarea mesajului), fie să trimită informații suplimentare necesare corectării (informații de corectare). Numărul de repetări poate fi limitat sau nelimitat.

Canalul de întoarcere este utilizat pentru a determina dacă este necesară retransmiterea informațiilor. În sistemele cu IOS, creșterea fiabilității transmisiei se realizează prin repetarea informațiilor numai în prezența unei erori, în timp ce în sistemele fără feedback (când se transmite cu acumulare), repetarea se realizează indiferent de distorsiunea mesajului. Prin urmare, în sistemele cu IOS, redundanța informațiilor este semnificativ mai mică decât în ​​sistemele cu PBOS: este minimă în absența distorsiunilor și crește în cazul erorilor. În sistemele cu IOS, calitatea canalului de întoarcere nu trebuie să fie mai slabă decât calitatea canalului de înaintare pentru a evita distorsiunile care pot crește numărul de repetări.

Transmisie cu feedback decisiv (DCF). Mesajul transmis de la emițător prin canalul direct este recepționat la receptor (Fig. 1.1b), unde este stocat și verificat în dispozitivul de decodare (decodor). Dacă nu există erori, atunci mesajul este trimis de pe dispozitivul de stocare către destinatarul informațiilor, iar prin canalul de întoarcere este trimis un semnal către emițător pentru a continua transmisia (semnal de continuare). Dacă este detectată o eroare, decodorul emite un semnal care șterge informațiile din unitate. Destinatarul nu primește mesajul, dar prin canalul de întoarcere este trimis un semnal către emițător pentru a retrimite sau repeta transmisia (repetare sau retrimite semnal). La transmițător, semnalul de repetiție (numit uneori semnal de decizie) este selectat de receptorul semnalului de decizie, iar dispozitivul de comutare deconectează intrarea codificatorului de la sursa de informații și o conectează la dispozitivul de stocare, ceea ce permite repetarea mesajului transmis. . Mesajul poate fi repetat de mai multe ori înainte de a fi primit corect.

Fig.1.1b. Metoda de transmitere a informațiilor din ROS.

La transmiterea cu POC, eroarea este detectată de receptor. Pentru a face acest lucru, mesajul transmis trebuie să fie codificat cu un cod rezistent la zgomot, care să permită receptorului să selecteze o combinație (mesaj) permisă dintre cele neautorizate. Aceasta înseamnă că transmisia de la POC se efectuează redundant. Fiabilitatea transmisiei în sistemele POC este determinată de alegerea codului și de protecția semnalelor decisive de repetare și continuare. Acesta din urmă nu prezintă dificultăți deosebite, deoarece aceste semnale poartă o unitate binară de informații și pot fi transmise într-un cod destul de rezistent la zgomot.

Sistemele cu POC, sau sistemele cu realimentare, se împart în sisteme cu așteptare a unui semnal decisiv și sisteme cu transmitere continuă a informațiilor.

În sistemele cu așteptare, transmiterea unei noi combinații de cod sau repetarea celui transmis are loc numai după ce semnalul de solicitare ajunge la emițător.

În sistemele de transmisie continuă, informațiile sunt transmise continuu fără a aștepta un semnal de solicitare. Viteza de transmisie este mai mare decât în ​​sistemele cu așteptare. Cu toate acestea, după ce este detectată o eroare, un semnal de retrimitere este trimis prin canalul invers, iar în timpul în care ajunge la transmițător, un mesaj nou va fi deja transmis de la acesta din urmă. Prin urmare, sistemele cu transmisie continuă trebuie să fie complicate prin blocarea adecvată a receptorului astfel încât acesta să nu accepte informații după detectarea unei erori.

Pentru a compara eficiența unui sistem în buclă deschisă care utilizează un cod Hamming cu o singură corecție a erorilor și a unui sistem cu POC care utilizează un cod simplu, este introdus conceptul de coeficient de eficiență. Acest factor ia în considerare reducerea probabilității unei recepții eronate și costul realizării acesteia, câștigul în protecția împotriva erorilor (în cazul utilizării codurilor specificate), reducerea relativă a vitezei de transmisie și redundanța circuitului asociată utilizării. a diferitelor coduri. Comparația finală a arătat că, spre deosebire de sistemul fără feedback, care utilizează un cod complex, sistemul cu POC oferă un câștig de 5,1 ori. Eficiența ridicată a sistemelor DOC a asigurat utilizarea lor pe scară largă.

O analiză comparativă a fiabilității transmisiei sistemelor cu IOS și ROS a arătat că:

1) sistemele cu IOS și POS asigură aceeași fiabilitate a transmisiei cu același consum total de energie al semnalelor în canalele înainte și invers, cu condiția ca aceste canale să fie simetrice și să aibă același nivel de interferență;

2) sistemele cu IOS oferă o fiabilitate mai mare a transmisiei decât sistemele cu POC cu interferență relativ slabă în canalul invers, spre deosebire de canalul direct. În absența interferenței în canalul invers, sistemele cu IOS asigură transmiterea fără erori a mesajelor pe canalul principal;

3) în caz de interferență puternică în canalul de retur, sistemele cu DFB asigură o fiabilitate mai mare;

4) în cazul unor explozii de erori în canalele înainte și invers, sistemele cu IOS oferă o fiabilitate mai mare.

1.1 Informații acustice Informațiile de vorbire (acustice) protejate includ informații care sunt proprietare și care fac obiectul protecției în conformitate cu cerințele documentelor sau cerințelor legale...

Protecția informațiilor acustice (vorbirii) împotriva scurgerilor prin canale tehnice

Protecția informațiilor acustice (vorbirii) împotriva scurgerilor prin canale tehnice

Generatoare de zgomot spațial Generatorul de zgomot GROM-ZI-4 este proiectat pentru a proteja spațiile de scurgeri de informații și pentru a preveni eliminarea informațiilor din computerele personale și rețelele locale bazate pe PC...

Metode de securitate a informațiilor

Metode de protecție a informațiilor în rețelele de telecomunicații

O amenințare este de obicei identificată fie cu natura (tipul, metoda) unui efect destabilizator asupra informațiilor, fie cu consecințele (rezultatele) unui astfel de impact. Cu toate acestea, acest tip de termeni pot avea multe interpretări...

Metode de colectare și procesare a semnalelor digitale

Transmiterea datelor este transferul fizic de date (flux digital de biți) sub formă de semnale de la un punct la altul sau de la un punct la mai multe puncte prin intermediul telecomunicațiilor printr-un canal de transmisie de date, de obicei...

Modelarea obiectului protejat

3.1 Scurgeri de informații prin structurile clădirilor și sistemele de inginerie Pentru a asigura protecția spațiilor de această amenințare, poate fi folosită ca metodă de protecție pasivă (materiale fonoabsorbante)...

Determinarea componenţei sistemului de transmitere a informaţiilor

Semnalul de la ieșirea echipamentului PTI este, de regulă, un semnal de cod de impuls, al cărui spectru de frecvență este în general infinit...

Organizarea lucrărilor de construcție a unei linii de comunicații prin fibră optică (FOCL)

Posibilitatea transmiterii informațiilor prin linii de fibră optică a apărut datorită transferului teoriei cuantice a luminii la propagarea acesteia în medii omogene transparente...

3.1 Analiza posibilității de transmitere a informațiilor confidențiale prin canale de comunicare cuantică La trecerea de la semnale în care informațiile sunt codificate în impulsuri care conțin mii de fotoni, la semnale în care numărul mediu de fotoni...

Transferul de informații prin canale de comunicare cuantică

Un exemplu de protocol de corectare a erorilor este o metodă de corectare a erorilor în care un bloc de date care trebuie convenit între utilizatori este tratat ca un bloc de informații al unui cod...

Proiectarea și implementarea software a unui sistem complex de participare la vot

Un canal de comunicare este o cale de comunicare care pleacă de la o sursă de informații, trece prin toate etapele de codificare și modulare, un transmițător, un canal fizic...

Proiectarea unui sistem de transmisie prin fibră optică cu capacitate sporită

Dezvoltarea telecomunicațiilor se desfășoară într-un ritm accelerat. Tehnologiile moderne de transmisie de date digitale au devenit larg dezvoltate, care includ ATM, Frame Relay, IP, ISDN, PCM, PDH, SDH și WDM. Mai mult, tehnologii precum ATM, ISDN, PCM, PDH...

Calculul fiabilității operaționale a unei linii de comunicații optice atmosferice

Acest capitol discută tehnologia rețelelor de comunicații cu laser, precum și avantajele acesteia, cum ar fi rentabilitatea; costuri de operare reduse; randament ridicat și calitate a comunicațiilor digitale...

Un canal de transmitere a informațiilor este un ansamblu de mijloace tehnice care asigură transmiterea semnalelor electrice dintr-un punct în altul. Intrările canalului sunt conectate la transmițător, iar ieșirile sunt conectate la receptor. În sistemele moderne de comunicații digitale, principalele funcții ale emițătorului și receptorului sunt îndeplinite de modem. Una dintre principalele caracteristici ale unui canal este viteza de transmitere a informațiilor. Viteza maximă posibilă de transmitere a informațiilor (datelor) pe un canal de comunicație sub restricții fixe se numește capacitate de canal, notată cu C și are dimensiunea bit/s. În cazul general, capacitatea canalului poate fi determinată prin formula: (8.22) unde I este cantitatea de informație transmisă în timpul T. Ca măsură a cantității de informații, luăm măsura lui R. Hartley, definită ca logaritmul stărilor posibile ale unui obiect b. (8.23) Pentru a găsi I, vom folosi teorema lui Kotelnikov, care demonstrează că un semnal care nu conține frecvențe peste P în spectrul său poate fi reprezentat prin valori independente de 2P pe secundă, a căror totalitate determină complet acest semnal. Această procedură, numită conversie analog-digitală, a fost discutată în Cap. 6. Constă din două etape - eșantionarea în timp, adică reprezentarea semnalului sub formă de n eșantioane prelevate pe un interval de timp 1 = 1/(2P) și cuantificarea nivelului, adică reprezentarea amplitudinii semnalului cu una dintre t posibile valorile. Să determinăm numărul de mesaje diferite care pot fi compuse din n elemente care au oricare dintre m stări fixe diferite. Dintr-un ansamblu de n elemente, fiecare dintre ele putând fi într-una din m stări fixe, este posibil să se compună m combinații diferite, adică 1= m". Atunci: (8.24) În timpul T numărul de eșantioane n= Г/ 1=2РГ. Dacă zgomotul nu ar exista, atunci numărul m de niveluri de semnal discret ar fi infinit. În prezența zgomotului, acesta din urmă determină gradul de distincție a nivelurilor individuale de amplitudine a semnalului. Deoarece puterea este o caracteristică de amplitudine medie, numărul de niveluri de semnal distincte în putere este egal cu (P e + P w )/Рш), și în funcție de amplitudine: Apoi capacitatea canalului: (8.25) Deci, capacitatea canalului este limitată de două mărimi: lățimea de bandă a canalului și zgomotul. Relația (8.25) este cunoscută ca formula Hartley-Shannon și este considerată fundamentală în teoria informației. Banda de frecvență și puterea semnalului sunt incluse în formulă în așa fel încât pentru C = const, când banda este îngustată, este necesară creșterea puterii semnalului și invers. Principalele caracteristici ale canalelor de comunicare includ: ■ răspuns amplitudine-frecvenţă (AFC); ■ lăţimea de bandă; ■ atenuare; * debit; ■ fiabilitatea transmiterii datelor; ■ imunitate la zgomot. Pentru a determina caracteristicile unui canal de comunicare, se utilizează o analiză a răspunsului acestuia la o anumită influență de referință. Cel mai adesea, semnalele sinusoidale de diferite frecvențe sunt utilizate ca standard. Răspunsul în frecvență arată cum se modifică amplitudinea sinusoidei la ieșirea liniei de comunicație în comparație cu amplitudinea la intrarea sa pentru toate frecvențele semnalului transmis. Lățimea de bandă este intervalul de frecvențe pentru care raportul dintre amplitudinea semnalului de ieșire și semnalul de intrare depășește o anumită limită specificată (pentru o putere de 0,5). Această bandă de frecvență definește intervalul de frecvențe ale unui semnal sinusoidal la care acest semnal este transmis pe o linie de comunicație fără distorsiuni semnificative. Lățimea de bandă afectează viteza maximă posibilă de transmitere a informațiilor pe o linie de comunicație. Atenuarea este definită ca scăderea relativă a amplitudinii sau puterii unui semnal atunci când un semnal de o anumită frecvență este transmis pe o linie de comunicație. Atenuarea I se măsoară de obicei în decibeli (dB) și se calculează prin formula: unde P out este puterea semnalului la ieșirea de linie; P input - puterea semnalului la intrarea de linie. Debitul de linie caracterizează viteza maximă posibilă de transmisie a datelor pe o linie de comunicație și este măsurată în biți pe secundă (bit/s), precum și în unitățile derivate Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. Capacitatea liniei este afectată de codarea fizică și logică. Metoda de reprezentare a informațiilor discrete sub formă de semnale transmise către o linie de comunicație se numește codare fizică a liniilor. Spectrul de semnal și, în consecință, capacitatea liniei depind de metoda de codificare aleasă. Astfel, pentru una sau alta metodă de codificare, o linie poate avea o capacitate diferită. Dacă semnalul se schimbă în așa fel încât doar două dintre stările sale pot fi distinse, atunci orice modificare a acestuia va corespunde celei mai mici unități de informație - un pic. Dacă semnalul se modifică astfel încât să poată fi distinse mai mult de două stări, atunci orice modificare a acestuia poartă mai mulți biți de informații. Numărul de modificări ale parametrului informațional al oscilației purtătorului (semnal periodic) pe secundă este măsurat în baud. Capacitatea liniei în biți pe secundă nu este, în general, aceeași cu rata de transmisie. Acesta poate fi fie mai mare, fie mai mic decât numărul de baud, iar acest raport depinde de metoda de codificare. Dacă un semnal are mai mult de două stări distincte, atunci debitul în biți/sec va fi mai mare decât rata de transmisie. De exemplu, dacă parametrii de informație sunt faza și amplitudinea unei sinusoide și există 4 stări de fază (O, 90, 180 și 270) și două valori de amplitudine, atunci semnalul de informație are opt stări distinse. În acest caz, un modem care funcționează la 2400 baud (cu o frecvență de ceas de 2400 Hz) transmite informații cu o viteză de 7200 bps, deoarece trei biți de informații sunt transmisi la fiecare schimbare de semnal. Când se utilizează un semnal cu două stări diferite, poate apărea opusul. Acest lucru are loc atunci când, pentru ca receptorul să recunoască în mod fiabil informația, fiecare bit dintr-o secvență este codificat folosind mai multe modificări ale parametrului de informații al semnalului purtător. De exemplu, când se codifică o valoare de un singur bit cu un impuls de polaritate pozitivă și o valoare de bit zero cu un impuls de polaritate negativă, semnalul își schimbă starea de două ori în timpul transmiterii fiecărui bit. Cu această metodă de codare, capacitatea liniei este de două ori mai mică decât numărul de baud transmis de-a lungul liniei. Lățimea de bandă este influențată de codarea logică, care se realizează înainte de codificarea fizică și presupune înlocuirea biților informațiilor originale cu o nouă secvență de biți care poartă aceeași informație, dar are proprietăți suplimentare (coduri de detectare, criptare). În acest caz, secvența coruptă de biți este înlocuită cu o secvență mai lungă, astfel încât capacitatea canalului este redusă. În cazul general, relația dintre lățimea de bandă a unei linii și debitul maxim posibil este determinată de relația (8.25). Din această relație rezultă că, deși nu există o limită teoretică pentru creșterea capacității unei linii (cu o lățime de bandă fixă), în practică există o astfel de limită. Puteți crește capacitatea liniei prin creșterea puterii transmițătorului sau prin reducerea puterii de interferență. Cu toate acestea, o creștere a puterii emițătorului duce la o creștere a dimensiunii și a costului acestuia, iar reducerea zgomotului necesită utilizarea de cabluri speciale cu ecrane de protecție bune și reducerea zgomotului în echipamentele de comunicație. Capacitatea canalului reprezintă valoarea maximă a vitezei. Pentru a atinge această rată de transfer, informațiile trebuie să fie codificate în cel mai eficient mod posibil. Afirmația că o astfel de codificare este posibilă este cel mai important rezultat al teoriei informațiilor create de Shannon. Shannon a dovedit posibilitatea fundamentală a unei astfel de codări eficiente, fără însă a defini modalități specifice de implementare a acesteia. (Rețineți că, în practică, inginerii vorbesc adesea despre capacitatea canalului, adică viteza de transmisie reală mai degrabă decât potențială.) Eficiența sistemelor de comunicație este caracterizată printr-un parametru egal cu rata de transmitere a informațiilor R pe unitatea de lățime de bandă G, adică R/P. Pentru a ilustra capabilitățile existente pentru crearea unor sisteme de comunicații eficiente în Fig. 8.12 prezintă grafice ale dependenței eficienței transmiterii informațiilor pentru diferite tipuri de modulație discretă M-ary de amplitudine, frecvență și fază (în plus față de modulația binară, modulația cu 4, 8, 16 și chiar 32 de poziții a parametrului modulat este, de asemenea, utilizat) privind raportul dintre energia unui bit și zgomotul de densitate de putere spectrală (Eo/Mo). Pentru comparație, este prezentată și limita Shannon. O comparație a curbelor arată, în special, că transmisia cu modulație de fază discretă este cea mai eficientă, cu toate acestea, cu un raport semnal-zgomot constant, cel mai popular tip de modulație 4PSK este de trei ori mai rău decât ceea ce este potențial realizabil. Fiabilitatea transmisiei datelor caracterizează probabilitatea de distorsiune pentru fiecare bit de date transmis. Indicatorul de fiabilitate este probabilitatea recepționării eronate a unui simbol informațional - R. 1 OSH Orez. 8.12. Eficienta sistemelor de comunicatii digitale: 1 - limita Shannon; 2 - M-ary PSK; 3 - M-ary AMn; 4 - M-ary FSK Valoarea lui P osh pentru canalele de comunicație fără mijloace suplimentare de protecție împotriva erorilor este, de regulă, 10 4 ... 10 6. În liniile de comunicație cu fibră optică, Posh este 10" 9. Aceasta înseamnă că atunci când Posh = 10 4, în medie, din 10.000 de biți, valoarea unui bit este distorsionată. Distorsiunea biților apare atât datorită prezenței interferenței pe linie. și datorită formei de distorsiune a semnalului, limitată de lățimea de bandă a liniei.De aceea, pentru a crește fiabilitatea datelor transmise, este necesară creșterea gradului de imunitate la zgomot a liniilor, precum și utilizarea mai multor linii de comunicație în bandă largă. componentă indispensabilă a oricărui canal este linia de comunicație - mediul fizic care asigură fluxul de semnale de la dispozitivul emițător la dispozitivul receptor.În În funcție de mediul de transmisie a datelor, liniile de comunicație pot fi: ■ cablate (aeriene); ■ cablu ( cupru și fibră optică); ■ canale radio de comunicație terestră și prin satelit (canale de comunicație fără fir). Liniile de comunicație cu fir sunt fire așezate între suporturi fără împletituri de ecranare sau izolatoare. Imunitatea la zgomot și ratele de transfer de date pe aceste linii sunt scăzute. Semnalele telefonice și telegrafice sunt de obicei transmise prin astfel de linii de comunicație. 8.3.1.