Информационные характеристики систем передачи сообщений
Информационные характеристики систем передачи сообщений
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ на тему:
«Информационные характеристики систем передачи сообщений»
МИНСК, 2008
Информационные характеристики дискретных сообщений. Краткие теоретические сведения.
Системы передачи дискретной информации - системы, в которых реализации сообщений представляют собой последовательности символов алфавита источника. Если m - объем алфавита источника дискретных сообщений, то совокупность элементарных сообщений (символов) - алфавит источника. Априорная вероятность появления символа при независимость его от предыдущих - .
В общем случае априорная вероятность появления будет условной:
, где - символы, сформированные источником до символа . Количество информации, которое несет символ, определяется формулой:.
Масштабный коэффициент зависит от выбора единицы измерения количества информации. Если единица количества информации выбирается двоичной, то и соответственно (бит)
Основные информационные свойства дискретных сообщений:
1.Свойство аддитивность:
,
где q - количество символов в сообщении,
а принимает одно из значений в пределах от 1 до m.
2. Среднее количество информации, приходящейся на один символ источника сообщений, при условном характере априорной вероятности:
3. Среднее количество информации, приходящейся на один символ источника сообщений, при зависимости вероятности появления очередного символа только от вероятности появления предыдущего символа:
4. Среднее количество информации, приходящейся на один символ, при независимости символов источника сообщений:
является определением энтропии источника дискретных сообщений.
5. Максимальная энтропия источника имеет место при независимости и равновероятности символов сообщения ():
6. Коэффициент избыточности:
,
где и - относительная скорость передачи информации, характеризует возможность оптимизации скорости передаваемой информации.
Устранение избыточности позволяет сократить объем сообщения, а следовательно, повысить скорость передачи информации.
В канале с помехой передаваемая информация частично искажается.
Рис. 1
Как показано на рис. 1, передаваемой сообщение под влиянием помехи n(t) на выходе канала связи преобразуется в сообщение . Если дискретный стационарный канал без памяти, то и длительности символов на выходе и входе канала одинаковы. Тогда скорость передачи информации как среднее количество информации, получаемое в единицу времени, определяется выражением:
,
где - частота посылки символов, а - среднее количество взаимной информации в множестве символов относительно множества символов :
В формуле - условная энтропия множества символов X при данном множестве Y, определяющая среднее количество потерянной информации из-за влияния помех; - условная энтропия множества символов Y при данном множестве X, определяющая шумовую энтропию; - энтропия множества символов Y:
,
,
,
Где - вероятность ошибки воспроизведения символа .
Скорость передачи информации определяется формулой:
(бит/с)
Пропускная способность дискретного канала связи определяется следующим выражением:
,
где
В каналах без помех .
Информационные характеристики непрерывных сообщений. Краткие теоретические сведения.
Источник непрерывных сообщений характеризуется тем, что в каждый момент времени сообщение может принимать бесконечное множество значений с бесконечно малой вероятностью каждого и них, и, если бы сообщение могло передаваться абсолютно точно без искажений, оно несло бы бесконечное количество информации. Однако на практике при передаче информации всегда имеют место искажения и количество информации, содержащееся в принятом непрерывном сообщении, определяется разностью значений энтропий сообщения до и после получения информации. Эта разность является конечной величиной.
Пусть - реализация непрерывного сообщения на входе канала связи, - реализация выходного сообщения; - одномерная плотность вероятности входных сообщений, - одномерная плотность вероятности выходных сообщений, - условная плотность вероятности при известном (апостериорная вероятность); - условная плотность вероятности при известном , - совместная плотность вероятности. Тогда будут иметь место следующие выражения:
Которая имеет место при нормальной плотности распределения случайного процесса:
,
- математическое ожидание случайной величины,
- дисперсия этой величины,
- основание натурального логарифма.
4. Полная средняя взаимная информация:
,
где - дифференциальная энтропия сообщения на выходе канала связи:
-
дифференциальная условная энтропия, характеризующая действие шумового процесса.
5. Для аддитивной смеси при статистической независимости нормальных процессов и помехи:
,
,
,
где и - соответственно дисперсии процессов и .
6. Пропускная способность канала связи для нормально распределенных сообщения и помехи:
, (бит/с)
где - полоса пропускания канала.
7. Пропускная способность канала связи при :
, (бит/с)
Где - спектральная плотность аддитивной помехи.
8. Пропускная способность канала связи при спектральной плотности гауссовского сигнала и спектральной плотности аддитивной гауссовой помехи определяется:
,
где - полоса пропускания канала.
9. Скорость передачи информации для гауссовских сигнала и аддитивной помехи:
(бит/с),
где - эффективная полоса частот, занимаемая информационным сигналом, .
Многоканальные системы передачи информации. Обобщенная структурная схема, классификация, особенности применения.
Многоканальные системы передачи - которые имеют несколько каналов передачи информации. Каждый канал приемник - передатчик.
Многоканальная РТС ПИ с временным уплотнением канальных сигналов.
Для организации многоканальной передачи по одной линии связи необходимы операция уплотнения каналов на передающей части системы связи и операция разделения на приемной. Информация от нескольких источников передается в многоканальной радиолинии по общему ВЧ-тракту. В результате предварительного преобразования, кодирования выходных сигналов датчика формируются канальные сигналы. Канальные сигналы объединяются по определенному правилу, в результате чего образуется суммарный групповой сигнал (уплотнение).
Два метода объединения: линейный - простое суммирование канальных сигналов, мажоритарный - использование различных функций, применяется для передачи цифровой информации. При линейном уплотнении используются ортогональные сигналы.
На основании т. Котельникова можно передавать всю информацию, содержащуюся в сигнале с ограниченным спектром в виде выборок этого сигнала через равные интервалы времени. Для передачи выборок канал используется не полностью, и поэтому, используя временное разделение, можно передавать несколько сигналов.
В приемнике отсчеты, принадлежащие каждому сигналу выделяются с помощью соответствующих устройств. Частота выборок не меньше 2Фм, Фм- максимальная частота спектра передаваемого сообщения. Если выборку делать с более высокой частотой появятся защитные интервалы.
Эти импульсы возникают в заданные моменты времени каждого канала. Работой коммутатора управляет ГТИ.
Такт. Импульсы также подаются на синхронизатор (С), синхроимпульсы должны по какому-либо параметру отличаться от канальных импульсов.
Коммутаторы в приемной и передающей частях должны работать синхронно. В синхронизаторе на приемной стороне синхронизатора. Импульсы отделяются и формируются. Напряжение, используемое для управления коммутатором. Он подключает канальные импульсы к соответстсвующим демодуляторам.
Многоканальная РТС ПИ с частотным уплотнением канальных сигналов.
В системах с ЧРК используются канальные сигналы, частотные спектры которых располагаются в не перекрывающихся частотных полосах. Формирование канальных сигналов при помощи АМ, ЧМ, ФМ, чтобы средние частоты спектров канальных сигналов соответствовали средним частотам отведенных полос каждого канала. Разделение с помощью частотных фильтров.
ГН - генератор несущей, ЛПР - производится выделение группового сигнала с помощью демодулятора.
Ф - фильтра, П - получатель.
Многоканальная РТС ПИ с уплотнением канальных сигналов по форме (кодовое линейное уплотнение).
I----|
Достоинства:
1) высокая потенциальная помехоустойчивость;
2) высокая информационная защищенность;
3) энергетическая скрытность системы;
4) возможно специальное помехоустойчивое кодирование группового сигнала;