Анализ процесса передачи информации (стр. 3 из 4)

Избыточное кодирование уменьшает неопределенность воспроизведения передаваемого сообщения, т.е. уменьшает ошибки при его приеме.

Избыточностью кода называют разность между средней длинной слова и энтропией.

Избыточность находят следующим образом:

R=1-HфHм, где:

Hф - фактическая энтропия,

Hм - максимальная энтропия.

3.2. Сигнал

Возможность способа передачи учитывается способом преобразования сообщения в сигнал. В случае электросвязи все виды информации с помощью соответствующих электронных приборов преобразуются в электрические сигналы, отображающие сообщение.

Сигнал – это материально – энергетическая форма представления информации. Другими словами, сигнал – это переносчик информации, один или несколько параметров которого, изменяясь, отображают сообщение.

Цепь “информация – сообщение – сигнал” – это пример процесса обработки, необходимой там, где находится источник информации. На стороне потребителя информации осуществляется обработка в обратном порядке: “сигнал – сообщение – информация”.

Сигналы в системах электросвязи разделяются на телефонные, телеграфные и телевизионные. Сигналы могут быть: непрерывными (телефонные, телевизионные) или дискретными (телеграфные).

Непрерывным (аналоговым) сигналом называют такой сигнал, у которого в заданном интервале времени можно отсчитать бесконечно большое число значений.

Дискретный сигнал в том же интервале времени имеет конечное число значений. Примером дискретного сигнала является импульсный, т.е. такой, длительность которого соизмерима с длительностью установления переходного процесса в системе, на вход которой он действует.

Существует несколько физических характеристик, общих для любого сигнала.

Физическая характеристика сигнала – это описание любым способом его свойств.

Сигнал может быть характеризован различными параметрами. Для систем передачи имеют важное значение лишь три основных параметра: время передачи Тс, динамический диапазон изменения мощности сигнала от максимального Рс макс. до минимального Рс мин. значения и ширина полосы частот спектра ∆Fс.

Время передачи сигнала Тс характеризуется тем, что для передачи сигнала, несущего большую информацию, при прочих равных условиях, требуется и большее время.

Динамическим диапазоном характеризуют пределы изменения мощности сигнала. Оценивают динамический диапазон логарифмом отношения крайних значений мощности сигнала Рс макс./Рс мин., т.е.

Dc = 10lg(Рс макс./Рс мин.).

Полученное при этом значение динамического диапазона выражается в децибелах (дБ).

Третий параметр – ширина полосы спектра частот сигнала ∆Fc также связана с объемом информации, которую несет сигнал. Ширина полосы частот равна разности максимальной и минимальной частотных компонент сигнала:

∆Fc = Fмакс. – Fмин.

Необходимая ширина полосы телефонного сигнала, обеспечивающая достаточную разборчивость и воспроизведение тембра речи, составляет от 300 до 3400 Гц, т.е. 3,1 кГц.

В кодировании сигналов используются различные типы кодов: равномерный, неравномерный, избыточный, безизбыточный.

Равномерный код – все кодовые слова имеют одинаковую длину. Примером равномерного кода является международный пятиразрядный код №2 (МТК – 2). Код Морзе, у которого кодовые слова имеют разную длину, является неравномерным кодом.

Избыточный код может быть получен, если к каждой из комбинаций простого кода добавить хотя бы еще один разряд, чтобы получившаяся кодовая комбинация обладала определенным свойством (например, весом). На приеме каждая принятая кодовая комбинация проверяется на наличие этого свойства. Если комбинация заранее известным свойством не обладает, то это означает, что в процессе передачи комбинация исказилась.

Кодирование избыточными кодами называется помехоустойчивым. Помехоустойчивый код позволяет обнаружить ошибки и называется кодом с обнаружением ошибок.

В сигналах используются три основных типа модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ).

Амплитудной модуляцией называют такое управление информационным параметром, при котором по закону модулирующего сигнала изменяется ее амплитуда.

Частотная модуляция – это управление частотой несущего колебания по закону модулирующего сигнала.

Фазовая модуляция характеризуется изменением фазы несущей пропорционально мгновенным значениям модулирующего сигнала.

3.3. Канал

Если передаваемый сигнал характеризуется объемом, то канал передачи можно характеризовать емкостью. Емкость (Vk) канала имеет три составляющие: время Тк, в течении которого канал занят передачей сигнала, полоса пропускания ∆Fk и динамический диапазон Dk.

Динамическим диапазоном канала называют отношение допустимой максимальной мощности сигнала и его минимальной мощности. Последнюю принимают равной мощности собственных шумов канала. Отношение мощностей выражается в децибелах.

Таким образом, емкость канала равна:

Vk = Tk * ∆Fk * Dk

Емкость канала должна соответствовать объему передаваемого сигнала, т.е. Vk = Vc. Это равенство выражает условие согласования канала и сигнала. Даже в канале без помех нарушение этого условия приводит к потере информации в процессе передачи. При равенстве Vk = Vc объем передаваемого сигнала полностью “вписывается” в канал. В общем случае необходимо обеспечить условие Vk ³ Vc, т.е. емкость канала должна быть не меньше объема передаваемого сигнала. Последнее условие обеспечивается при: Tk ³ Tc; ∆Fk ³ ∆Fc; Dk ³ Dc. Однако, возможно и несоблюдение сразу всех трех неравенств при обеспечении главного Vk ³ Vc. Это достигается обменом одного параметра на другой. Например, можно уменьшить полосу пропускания, но при этом потребуется во столько же раз увеличить время занятия канала.

Для повышения качества связи, расширения числа услуг связи, аналоговые системы передачи переводятся на цифровые.

Цифровизация сети позволяет расширить число услуг связи на основе интеграции сетей. Идея интегральной сети связи заключается в том, что по существующей абонентской линии абоненту включаются кроме телефонных аппаратов другие терминалы: передача данных, видеотелефон, факсовые аппараты, модемы и т.д.

В зависимости от скорости передачи информации каналы подразделяются на три вида:

- цифровая интегральная сеть ЦИС – 32;

- узкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания – ЦСИО-У (английская транскрипция ISDN-N);

- широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания ЦСИО-Ш (ISDN-B).

В цифровые сети связи ЦСИО-У и ЦСИО-Ш могут включатся такие виды электросвязи и сетей: передача данных; сотовая связь; служба обработки сообщений – электронная почта (E – mail); всемирная компьютерная сеть Internet.

Ряд сетей связи могут функционировать как выделенные сети со своими оконечными терминалами, цифровыми каналами. Они могут быть включены в ЦСИО-У, если оконечные терминалы будут работать со скоростью передачи не выше 64 кбит/с.

Сеть передачи данных по скорости передачи разделяются на:

- низкоскоростные (НС) – до 200 бит/с;

- среднескоростные (СС) – 600 – 1200 бит/с;

- высокоскоростные (ВС) – 2,4 – 96,0 Кбит/с.

В цифровой интегральной сети ЦИС – 32 скорость передачи информации 32 Кбит/с.

В сети ЦСИО-Ш – от 8 до 565 Мбит/с и более.

По рекомендации МККТТ установлена следующая иерархия цифровой сети передачи (табл.1.).

Таблица 1

Ступень иерархии	Скорость передачи (Мбит/с)
Первичная	2,028
Вторичная	8,498
Третичная	34,368
Четвертичная	139,264
Пятиричная	565,000

4. Показатели эффективности

систем передачи информации

Основные показатели эффективности СПИ - это достоверность и коэффициент использования.

Достоверность оценивается вероятностью правильного приёма Рпр:

Рпр = 1-аl^-аРс/Рш,где:

Рс - мощность сигнала,

Рш - мощность шума,

а - коэффициент, зависящий от вида кода.

Коэффициент использования ђ:

ђ=Сv/Ск, где:

Сv - скорость передачи информации,

Ск - пропускная способность канала.

Сv=Hис/N, где:

Hис - количество информации источника сообщения,

N - число элементов кодовой комбинации.

Ск =1/N[log₂M+(1-q) log₂(1-q)]+q log₂q/M-1, где:

M - число позиций, которое занимает элемент кода,

q - вероятность перепутывания символов.

Для случая М=2, N=1, число сообщений к=2q, найдём ђ:

Ск=[1+(1-q) log₂(1-q)]+ q log₂q,

тогда график зависимости ђ от величины q будет иметь следующий вид:

ђ

III. Подсистема обработки информации.

В подсистему обработки информации, как показано на рисунке 4, входят следующие основные операции:

- сбор информации Сб.И.

- обработка информации Об.И.

- хранение информации Хран.И.