8. Каналы передачи
сообщений. Влияние шумов. Преодоление помех. Теорема В.А.Котельникова.
Каналпередачи сообщения - путь передачи информации со всеми необходимымисхемами, который используется для пересылки
данных между системамиили частями
системы. В случае интерфейса, состоящего из нескольких параллельных каналов,
каждый канал выделяется для передачи информации одного типа, например, данных
или сигналов управления.
В соответствии со структурой входных и выходных
сигналов выделяют дискретные и непрерывные сигналы. В дискретных каналах
сигналы на входе и выходе представляют собой последовательность символов одного
или двух(по одному для входа и выхода) алфавитов. В непрерывных каналах входной
и выходной сигналы представляют собой функции от непрерывного параметра
времени. Бывают также смешанные или гибридные каналы, но тогда обычно
рассматривают их дискретные и непрерывные компоненты отдельно.
Шум - любой сигнал с
небольшой амплитудой, который возникает в электронной или коммуникационной
системе, и не является передаваемым и полезным. Шумы могут появляться,
например, от внешних неблагоприятных воздействий и расстраивать систему,
поскольку они могут формировать ложные сигналы, т.е. ошибки.
Шум квантования - действующий непрерывный шум, наложение
которого на непрерывный сигнал приводит к тому же результату, что и квантование
непрерывного сигнала по амплитуде. Эффект квантования во времени тоже может
быть описан как наложение шума.
Помеха - любой короткий по
времени и большой по амплитуде сигнал, который возникает в электронной или
коммуникационной системе и не является передаваемым полезным сигналом
(случайное колебание, значение некоторых параметров которого предсказать
невозможно).
Методы борьбы с
помехами:
1) Аппаратные;
2) Параллельные
каналы связи;
3) Многократная
передача данных;
4) Обратные связи;
5) Помехоустойчивое
кодирование.
В.А.Котельников, ученый, внесший
огромный вклад в теорию информации (в 1946 г. им защищена докторская диссертация
"Теория потенциальной помехоустойчивости при флюктационных помехах"),
построил математическую модель "идеального приемника", лучше которого
по помехоустойчивости принципиально никакой приемник быть не может. Затем исследовал
воздействие на этот приемник флюктационных шумов, наиболее сильно искажающих
сигнал и наиболее часто действующих в системах связи.
Из полученных формул
следовало, что полностью исключить действие помех можно только в двух
практически не реализуемых случаях: при бесконечной мощности сигнала или при
мощности помех, стремящейся к нулю.
Во всех остальных
случаях полностью избавиться от действия помех невозможно. В частности, при
передаче сигналов ДА-НЕТ (0 или 1) вероятность ошибки, то есть отношение искаженных
посылок к их общему числу, определяется только отношением энергии сигнала к
энергии помех при данном способе их передачи.
В.А.Котельников
изучал передачу сигналов без избыточности, то есть никаких дополнительных
элементов, кроме необходимых для переноса информации , в сигнале не было.
Результат
В.А.Котельникова относится к системам безызбыточного кодирования.
