Взаимосвязь информационных и сигнальных параметров системы

К информационным и сигнальным параметрам системы передачи информации относятся:

  • - скорость передачи информации,
  • - достоверность передачи информации,
  • - вид и параметры модуляции сигнала,
  • - полоса частот системы,
  • - мощность, затрачиваемая на передачу информации.

Упомянутые параметры взаимосвязаны между собой, и их можно обменивать одни на другие, исходя из требований, предъявляемых к системам пе- редачи. Особое место среди этих параметров занимает энергетика и полоса частот системы. Их можно рассматривать как ресурсы, выбор которых позволяет улучшить информационные показатели системы. В различных системах один из ресурсов дороже другого и, в соответствии с этим, системы делят на системы с ограниченной полосой пропускания и системы с ограниченной мощностью. Например, спутниковые системы передачи информации следует относить к системам с ограниченной мощностью, мобильные системы - к системам с ограниченной полосой частот.

Взаимосвязь параметров системы графически отображается на двух плоскостях: плоскости вероятности ошибки и плоскости эффективности полосы частот. Под плоскостью вероятности ошибки понимается плоскость, отображающая зависимость вероятности ошибки приема бита Рв от энергетики системы Ев /Ы0 ; где Ев - энергия сигнала, пересчитанная к одному биту, 7У0 - спектральная плотность мощности шумов на входе приемника.

Графическое отображение взаимосвязи параметров системы на упомянутых плоскостях - это два возможных взгляда на систему. В основу каждого их них положены свои аспекты.

На плоскости вероятности ошибки (рис.4.42) нами уже были рассмотрены и сопоставлены системы с ФМн и ЧМн сигналами. Теперь обратим внимание на характеристики этих систем, отображаемых на плоскости эффективности полосы частот (рис. 6.1). На этом рисунке размерность системы определяется параметром М = 2к , где к - количество бит в символе.

Зависимость эффективности полосы частот от энергетики

Рис.6.1. Зависимость эффективности полосы частот от энергетики

системы

На плоскости эффективности полосы частот изображается зависимость относительной скорости передачи бит Я/АР от энергетики системы Ев0, где Величина Я/АР иначе называется эффективностью использования полосы частот. Она показывает, какой объем бит, передаваемых в единицу времени, приходится на полосу частот в один Гц.

Из рис.6.1, можно сделать следующие выводы:

  • - при заданной скорости передачи бит Я и вероятности ошибки Рв наименьшая полоса частот для передачи информации может быть реалиизована системами, использующими ФМн сигналы. При этом с увеличением размерности сигнала полоса частот, занимаемая системой уменьшается, а энергетические затраты возрастают. Максимальная размерность сигнала &тах в таких системах ограничена допустимыми энергетическими затратами (Ев )тах;
  • - рост размерности сигналов (&) приводит к улучшению эффективности использования полосы частот в системах с ФМн сигналами;
  • - с увеличением размерности сигналов ЧМн эффективность использования полосы частот ухудшается;
  • - с точки зрения эффективности использования полосы частот сигналы системы ФМн оказываются предпочтительнее, чем ЧМн.

Рис.6.1, интересен еще и тем, что на нем просматривается область недоступная для реальных систем. Эта область может быть найдена из теоремы Шеннона о пропускной способности канала передачи информации. Теорема Шеннона формируется следующим образом. Информацию по каналу можно передавать со сколь угодно малой ошибкой, если скорость передачи информации Я не превышает пропускной способности канала С (бит/с), определяемой формулой:

где А/7 - полоса частот, занимаемая системой; Рг - мощность сигнала на входе приемника; У0 - спектральная плотность мощности шумов в канале; С = /Тв - предельная скорость передачи информации; Тв - длительность одного бита.

Учитывая, что Рг = Евв, находим, что

Зависимость С /АР от Ев0 называется предельной кривой. Название следует из того, что эффективность использования частот в любой системе передачи информации не может превосходить величины С /А/7. Инны- ми словами, Я/АР < С/АР, и чем ближе эффективность использования частот в какой либо системе, к предельной кривой, тем эта система по своим показателям ближе к идеальной.

Анализируя предельную кривую, можно видеть, что при во)—» —> —1,6 дБ величина С/А/7 стремиться к нулю. Значение при в0) = = -1,6 дБ называется, порогом Шеннона. При энергетике системы меньше пороговой величины передача информации, в принципе, осуществлена быть не может.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >