Системы передачи информации, их назначение, страница 8

 

ИС – источник сообщений

 

17 Обобщенная структура канала связи

 

В случае дискретного канала без помех выбором специального способа кодирования осуществляемого кодером источника, можно обеспечить кодирование минимизирующее среднее числом символов, необходимых для передачи данного сообщения.

Такое кодирование позволяет уменьшить время, необходимое для передачи этого сообщения, т.е. повысить скорость передачи,  а тем самым повысить эффективность работы систем передачи данных. Поэтому такое кодирование называют эффективным (оптимальным). Эффективность кодирования обеспечивается путем уменьшения избыточности количества информации элементов, необходимых для передачи сообщений.

В настоящее время на основании теории Шеннона (которая обосновывает принципиальную возможность построения эффективных кодов) разработаны некоторые частные разновидности эффективных кодов. Однако универсального принципа их построения пока не найдено.

В настоящее время, несмотря на то, что универсального алгоритма построения эффективных кодов пока не найдено, тем не менее, уже разработаны несколько методов построения эффективных кодов близких к оптимальным. К ним относятся код Шеннона-Фана, а также код Хаффмана.

При наличии помех в канале связи для повышения достоверности передачи в передаваемые сообщения приходится вводить дополнительную избыточность, которая позволила бы максимально устранить влияние помех в канале, при этом скорость передачи информации снижается.

Из теории Шеннона для случая дискретного канала с помехами вытекает неожиданное, но фундаментальное заключение, утверждающее, что помехи в канале не накладывают ограничений на достоверность передачи сообщения. Ограничения в этом случае накладываются только на скорость передачи, при которой может быть достигнуто максимальная достоверность. Эта скорость не должна превышать пропускную способность канала с помехами.

Количество избыточной информации, которую в случае борьбы с помехами необходимо дополнительно использовать равно потерям количества информации, которая теряется в канале связи за счет помех.

Информацию по каналам связи можно также передавать и со скоростью, превышающей пропускную способность канала. Однако, при этом возможно искажения, что снижает достоверность и помехоустойчивость передачи.

Таким образом, имеем  два основных требования, предъявляемые к системам передачи информации, а именно эффективность  (скорость) и помехоустойчивость (достоверность) передачи  являются взаимоисключающими.

Всякое увеличение избыточности делает передачу более надежной, однако, снимает эффективность, поскольку приходится передавать дополнительные контрольные символы, не несущие информацию. При проектировании каналов связи необходимо находить компромиссные решения, обеспечивающие достаточно высокой эффективности, требуемую надежность или достоверность.

18. Использование методов кодирования информации в СПД

Кодирование представляет собой процедуру преобразования сообщений в определенную последовательность символов или сигналов.

В системах передачи информации,  в отличие от устройств вычислительной техники, кодирование в качестве первостепенной задачи предполагает быстроту и эффективность ее передачи, а неудобство ее обработки.

В случае того, что свойства конкретного источника информации могут не соответствовать свойствам канала связи, то эффективность информационной системы может оказаться не высокой. Как показано Шенноном эффективность передачи может быть повышена путем введения в состав системы соответствующих кодирующих устройств. Одним из таких устройств является кодер источника, который должен обеспечивать такое преобразование сообщений от источника, при котором на выходе кодера источника, сигналы обладали бы минимальной избыточностью и позволяли приблизить скорость к максимальному значению, т.е. к пропускной способности канала.

Однако поскольку в реальных каналах неизбежно помехи искажений, то для борьбы с ними в ИС приходится вводить и кодер канала, который обеспечивает перекодирование поступающих в канал сообщений, т.е., чтобы повысить их помехоустойчивость или помехозащищенность. На выходе канала связи соответственно должно быть предусмотрено устройство декодирования канала, вслед за которым располагается декодер источника, с выхода которого сообщение поступает к получателю.

19 Особенности аддитивных систем передачи информации

Недостатком многих корректирующих кодов (исправляет и обнаруживает ошибки), является их слабая приспособленность к условиям передачи данных. Избыточность таких кодов постоянна и выбирается обычно из соображения обеспечения требуемой вязкости при наилучших условиях передачи. Если избыточность кода привести в соответствии с реальным состоянием канала в данный промежуток времени, то можно существенно повысить эффективность канала без ущерба для достоверности передач. Эта идея лежит в основе адаптивности кодирования и адаптивного декодирования. В случае адаптивного декодирования, в зависимости от числа ошибок в принимаемых комбинациях, применяют структуру и параметры алгоритмов декодирования и функций декодеров. В случае адаптивного кодирования, кроме указанных операций, изменяют также структуру и параметры кодов, алгоритмов кодирования и самих кодеров.

Функции адаптивных декодеров зависят от возможности организации обратного канала связи. А также от параметра искажений сигналов, свойства помех, степени распределения ошибок и других факторов. Для построения систем адаптированного кодирования необходимо наличие канала ОС. С помощью, которого на передающую сторону поступает информация о качестве канала и условий передачи.