Вопрос 44.doc

Передача информации, ширина полосы пропускания канала связи, пропускная способность канала, скорость передачи информации.

Источник информации это объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность пред­ставить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов в материальном носителе. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде - это условие яв­ляется обязательным, поскольку сама информация материальным объектом или формой существования материи не является. Спосо­бов передачи информации существует множество: почта, телефон, компьютерные сети и пр. В них можно выделить общие элементы:

Источник инф-ииàКодирующее уст-воàПреобразов-ль «коды сигналы»à

шумы

канал связиàПреобразов-ль «сигналы коды»àдекодир. уст-воàПолучатель

Защита от шумов

Источник, порож­дающий информацию, для передачи должен представить ее в ви­де сообщения. При этом для представления информации он должен использовать некоторую систему кодирования. Устройство, выполняющее операцию коди­рования информации, может являться подсистемой источника (на­пример компьютер обраба­тывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора производит ее перекодировку к виду, удобному пользователю).

Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывает­ся внешним по отношению к источнику информации, например, компьютер по отношению к работаю­щему. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, т.е. помещены на материальный носитель - эту операцию выполняет преобразова­тель. Преобразователь может быть совмещен с кодирующим устройством (телеграфный аппарат), но может быть и самостоятельным элементом линии связи (модем). К преобразо­вателям относят также устройства, которые переводят сообще­ние с одного носителя на другой, например, радиопередатчик, преобразующие голосовые сигналы в радиоволны. В общем случае при преобразовании выходные сигналы не полностью воспроизводят все особенности сообщения на входе, а лишь его существенные стороны. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи от 300 до 3400 Гц, а частоты, воспринимаемые чело­вечески ухом, лежат в интервале 16 - 20000 Гц. Именно в связи с этим встает задача выра­ботки такого способа кодирования сообщения, который обеспе­чивал бы возможно более полное представление исходной ин­формации и был согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.

После преобразователя сигналы поступают и распространяют­ся по каналу связи. Понятие канала связи включает в себя мате­риальную среду, а также физический или иной процесс, посредст­вом которого осуществляется передача сообщения.(пример: Канал связи : Слух; Среда: Воздух; Носитель сообщения : Звуковые волны; Процесс, используемый для передачи сообщения: распространение звук. Волн)

Любой реальный канал связи подвержен внешним воздействи­ям, а также в нем могут происходить внутренние процессы, в ре­зультате которых искажаются передаваемые сигналы. Такие воздействия называются шумами (помехами). Источники помех могут быть внешними, например атмосферные явления, приводящие к появле­нию нарушений в радиосвязи;). К помехам могут приводить и внутренние особенности данного канала, например, процессы затухания сигнала в линии связи из-за большой удаленности. Если уровень помех оказывается соизмерим с интенсивностью несуще­го сигнала, то передача информации по данному каналу оказыва­ется вообще невозможной. Существуют и применяются методы защиты от помех, на­пример, улучшение избирательности приемного устройства и т.д. Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации.

После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с по­мощью приемного преобразователя переводятся в последова­тельность кодов, которые декодирующим устройством представ­ляются в форме, необходимой приемнику информации. На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совме­щен с декодирующим устройством (телевизор) или существовать самостоятельно (модем).

Ха­рактеристиками любой линии связи являются скорость, с которой возможна передача сообщения в ней, а также степень искажения сообщения в процессе передачи.

Ширина полосы пропускания. Любой преобразователь, работа которого основана на исполь­зовании колебаний (электрических или механических) может формировать и пропускать сигналы из ограниченной области частот

Интервал частот, используемый данным каналом связи для передачи сигналов, называется шириной полосы пропускания.

Для построения теории важна не сама ширина полосы пропус­кания, а максимальное значение частоты из данной полосы (νm –ню), поскольку именно ей определяется возможная скорость передачи информации по каналу.

Если параметр сигнала меняется си­нусоидально, за один период колебания Т сигнал будет иметь одно максимальное значение и одно минимальное.

Если аппроксимировать синусоиду прямоугольными импульсами и сместить на­чало отсчета на уровень ми­нимального значения, полу­чатся, что сигнал принимает всего два значения – максимальное (обозначим  его «1») - импульс, и минимальное (можно обозначить «О») - пауза. Импульс и паузу можно считать элементарными сигналами; при выбранной аппроксимации их длительности, очевидно одинаковы и равны

τ0= 

Если же импульсы порождаются тактовым генератором, имею­щим частоту v_m, то .

Таким образом, каждые τ0 секунд можно передавать импульс или паузу, связывая с их последовательностью определенные коды.

Таким образом, v_m определяет длительность элементарного сигнала τ0, используемого для передачи сообщения.

Пропускная способность канала связи

Если с передачей одного импульса связано количество инфор­мации ,а передается оно за время τ0, отношение l_imp к τ0, оче­видно, будет отражать среднее количество информации, переда­ваемое по каналу за единицу времени - эта величина является характеристикой канала связи и называется пропускной способно­стью канала С: С =

Если выражено в битах, а τ0 - в секундах, то единицей из­мерения С будет бит/с. Производными едини­цами являются:1 Кбит/с =1 0³ бит/с, 1 М бит/с =1 0⁶ бит/с, 1 Гбит/с=10^э бит/с.

Величину l_imp в можно установить из следующих соображе­ний: если первичный алфавит содержит N знаков с вероятностями появления их а сообщении р, то по формуле Шеннона I= мож­но найти среднюю информацию на знак первичного алфавита  для представления которого используется двоичный код длиной  то, очевидно, , при подстановки получаем:

Скорость передачи информации.

Пусть по каналу связи за время t передано количество инфор­мации а Можно ввести величину, характеризующую быстроту передачи информации - скорость передачи информации J:J=

Размерностью J, как и С, является бит/с. Каково соотношение этих характеристик? Поскольку τ0 - минимальная длительность элементарного сигнала, очевидно, С соответствует максимальной скорости передачи информации по данной линии свйзи, т.е. J < С или С = . Т. О., максимальная скорость передачи информации по каналу связи равна его пропускной способности.