Скорость передачи информации

Если источник выдает L элементарных сигналов в единицу времени, а средняя длина кода одного знака составляет K(A,a), то, очевидно, отношение L/K(A,a) будет выражать число знаков первичного алфавита, выдаваемых источником за единицу времени. Если с каждым из них связано среднее количество информации I(A), то можно найти общее количество информации, передаваемой источником за единицу времени – эта величина называется скоростью передачи или энтропией источника (обозначим ее J):

Энтропия источника, в отличие от пропускной способности, является характеристикой источника, а не канала связи.

    Размерностью J, как и C, является бит/с. Рассмотрим канал без помех.

Согласно первой теореме Шеннона при любом способе кодирования

хотя может быть сколь угодно близкой к этому значению. Следовательно, всегда J C₀, то есть скорость передачи информации по каналу связи не может превысить его пропускной способности.

Как показано в теории Шеннона, данное утверждение справедливо как при отсутствии в канале помех (шумов) (идеальный канал связи), так и при их наличии (реальный канал связи).

3. Что подразумевается под объемом сигнала и объемом канала?

Объёмом сигнала является произведение V = FHT. В процессе передачи сигнала могут происходить изменения измерений как с сохранением объёма так и без. Это происходит вследствие следующих преобразований сигнала:

• Ограничение – изъятие из передачи одной или нескольких частей сигнала без сохранения информации, которая содержалась в изъятых частях. Например, ограничение речевого канала диапазоном 300 -3400 Гц.

• Трансформация – изменения одного или нескольких измерений за счёт изменения другого или других измерений с сохранением неизменного объёма (как у кубика пластилина). Например, уменьшить время передачи можно, увеличив ширину спектра сигнала или динамический диапазон, либо и то, и другое.

• Компандирование – включает два процесса, от которых пошло название: компрессия (сжатие) и экспандирование (расширение). На передающей стороне происходит сжатие сигнала в одном или нескольких измерениях, на приёмной – восстановление. Например, "выкусывание" пауз в речи на передающей стороне и восстановление на приёмной.

Следует иметь ввиду, что цифровой сигнал по своей физической природе является "аналоговым". Этот аналоговый сигнал (импульсный и дискретный) наделяется свойствами числа. В результате для его обработки становится возможным использование численных методов.

Любое сообщение в общем случае можно описать с помощью трех основных параметров: динамическим диапазоном Dс, шириной спектра частот DFс и длительностью передачи Тс. Произведение этих трех параметров называется объемом сигнал Vс=Dc DFсTс.

Конкретный канал связи обладает определенными физическими параметрами, от которых зависит возможность передачи по нему тех или иных сигналов.

Три основных параметра канала:

Т_к - время, в течение которого канал предоставляется для передачи сигнала

F_к - ширина полосы пропускания канала

Н_к - допустимое превышение сигнала над помехой, которое характеризуется разностью максимально допустимого сигнала Р_u(max) и уровня помех Р_ξψ (в логарифмическом масштабе).

Произведение указанных основных параметров канала принять называть объемом (емкостью) канала и обозначать

V_к = T_к·F_к·H_к.

При оценке возможностей передачи сигнала по каналу с заданными физическими характеристиками так же ограничимся рассмотрением трех основных параметров сигнала:

Т_с - длительность сигнала

F_с - ширина спектра сигнала

Н_с - превышение над помехой.

Н_с = log(p_u/p_ξ),

где

p_u - средняя мощность передаваемого сигнала,

p_ξ - средняя мощность помехи.

V_c = T_c·F_c·H_c - емкость передаваемого сигнала.

Необходимым условием принципиальной возможности неискаженной передачи сигнала по данному каналу является выполнение соотношения:

V_c ≤ V_к