Пропускная способность каналов связи. Соотношения Найквиста и Шеннона.
Сигнал – процесс, отражающий изменения состояния некоторой системы
Для описания каналов связи используется характеристика средней скорости передачи информации 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. В теории информации К. Шенноном доказана теорема, согласно которой для источника без избыточности при скорости передачи меньшей, чем пропускная способность канала можно найти такой способ кодирования-декодирования, при котором возможна передача сообщений по каналу с помехами со сколь угодно малой ошибкой.
Любая физическая среда характеризуется фундаментальными ограничениями по максимальной скорости передачи информации. Этот предел - предел Шеннона - определяется двумя параметрами: полосой пропускания и соотношением сигнал/ шум. Полоса пропускания линии - это разность максимальной (верхней) и минимальной (нижней) частот сигнала, способного распространяться в линии связи. Соотношение сигнал/ шум это характеристика не столько самой линии связи, сколько системы "передатчик + канал связи + приемник". Поэтому при описании линий связи пользуются такими характеристиками, как коэффициент затухания сигнала на единицу длины линии и уровень помех (шумов).
предел Шеннона. Количество информации, передаваемой без искажений в единицу времени, ограничено емкостью канала (не электрической). Информационная емкость (пропускная способность) канала в случае его поражения белым (гауссовым) шумом
(бит/сек), где DF - передаваемая полоса частот, S - средняя мощность сигнала, N - средняя мощность шума.
Мощности сигнала и шума имеют естественные физические ограничения. Мощность сигнала связана с параметрами передатчика. Снижение уровня шума требует применения дорогих линий связи с эффективным экранированием и малошумящей аппаратуры. Влияние мощностей на пропускную способность канала связи определяется логарифмической зависимостью. Так, при исходном отношении сигнал/шум =100 (типичный случай) повышение мощности передатчика в 2 раза даст около 15% увеличения пропускной способности канала связи.
Аналогичным пределу Шеннона является соотношение Найквиста, которое также определяет пропускную способность канала, но без учета шумов:
где М- количество различимых состояний информационного параметра.
Логическое кодирование данных (data encoding) преобразует поток битов, сформированного кадра МАС-уровня, в последовательность символов, подлежащих физическому кодированию для передачи по линии связи. В простейшем случае это кодирование отсутствует (его можно считать и прозрачным), тогда каждый бит входного потока отображается соответствующим битом выходного. Для логического кодирования используются разные схемы, из которых следует отметить следующие:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
