В чем различие между линией и каналом связи?

В чем различие между линией и каналом связи?

Линия связи – физическая среда по которой распространяется сигнал.

Канал связи – совокупность среды распространения и технических средств передачи между двумя интерфейсами или стыками.

· Цифровые – на входе «цифра» - на выходе «цифра»

· Аналоговый – на входе «аналог» - на выходе «аналог»

Что такое протокол передачи?

В случае обмена между техническим сигналом и программами ЭВМ правила взаимодействия должны быть формализованы. Такие правила называют протоколами.

Наиболее просто реализовать протоколы в однородной (гомогенной) среде, однако она не может реализовать разнообразные функции и службы: при всякой модернизации необходимо существенно изменять ее структуру и ПО, т.е. система не является гибкой. Все это говорит в пользу неоднородных (гетерогенных) сред, обеспечивающих в рамках одной среды согласованную работу аппаратных и программных средств. Но это влечет проблемы – создание сложных протоколов различных уровней и интерфейсов между ними.

 

Основные информационные характеристики источника сообщения

Основными информационными характеристиками являются количество информации в сообщениях, избыточность сообщений, энтропия, производительность источника сообщений (количество бит в секунду, которое выдает источник), скорость передачи информации.

Указанные характеристики рассмотрим для случая дискретных сообщений.

Пусть объем алфавита A составляет m дискретных сообщений. Каждое сообщение включает n символов. В принятых обозначениях общее количество дискретных символов составляет . Покажем, как определяется количество информации в сообщениях такого источника.

При определении количества информации должны быть выполнены следующие условия:

· сообщения большей протяжённости содержат, как правило, большее количество информации;

· если алфавит имеет больший объём, то каждое отдельное сообщение содержит больше информации;

· информация, полученная в нескольких сообщениях, должна удовлетворять условию аддитивности.

Удобной характеристикой сообщений является логарифмическая мера количества информации I, удовлетворяющая перечисленным выше требованиям, а именно

Эта формула предложена Р.Хартли в 1928 г. как мера количества информации. Формула Хартли не отражает случайного характера формирования сообщений. Чтобы устранить этот недостаток, необходимо связать количество информации в сообщениях с вероятностью появления символов. Эта задача была решена К. Шенноном в 1948 г.

Следует упомянуть работы академика В. А. Котельникова о пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи (1937 г.) и оптимальному приёму сигналов на фоне помех (1946 г.).

Что понимают под избыточностью алфавита источника сообщения?

Энтропия дискретного источника максимальна в том случае, когда выполняются 2 условия:

1) все сообщения источника независимы (источник без памяти).

2) все сообщения источника равновероятны.

Невыполнение любого из этих требований уменьшает энтропию источника и является причиной избыточности. Избыточностью источника дискретных сообщений с энтропией H_u и объемом алфавита N называется величина (1.20), где - максимально возможное значение энтропии при данном объеме алфавита, оно достигается при выполнении условий 1) и 2) и в соответствии с (1.6)

.

Избыточность показывает, какая доля максимально возможной при заданном объеме алфавита неопределенности (энтропии) не используется источником. В частности избыточность современного английского текста составляет 50%, избыточность русского текста 70%.

Каковы причины наличия избыточности в сообщении?

Энтропия дискретного источника максимальна в том случае, когда выполняются 2 условия:

3) все сообщения источника независимы (источник без памяти).

4) все сообщения источника равновероятны.

Невыполнение любого из этих требований уменьшает энтропию источника и является причиной избыточности.

Помехоустойчивые коды можно подразделить на два больших класса блочные и непрерывные. В случае блочных кодов, при кодировании, каждому дискретному сообщению ставится в соответствие отдельный блок кодовых символов называемого кодовой комбинацией. Непрерывные коды образуют последовательность символов неразделяемых на кодовые комбинации.

Двоично – ортогональные СБФ

Под этим названием объединяются СБФ меандрового типа Радемахера, Уолша и Хаара.

Эти системы принимают только значение ± (функции Радемахера и Уолша) либо ±1 и 0 (функция Хаара). Все эти системы взаимосвязаны между собой и каждую из них можно получить из другой, образуя соответствующую линейную комбинацию.

Что такое шум квантования?

Квантованиепреобразует каждый элемент или группу элементов последовательности { } в целые числа

При квантовании возникает так называемый шум квантования, мощность которого определяется выражением

P_Ш.КВ=d ²/12. Защищенность от шумов квантования определяется как А_З.КВ=10lg(P_С/P_Ш.КВ).

Временное разделение

В системах с временным разделением сигналов (ВРК) цепь связи на короткие промежутки времени периодически подключается к источнику и приемнику сигналов каждого канала. Рассмотрим этот метод на примере двух канальной системы связи.

 

 

- интервал дискретизации;

- длительность канального импульса;

- защитный интервал.

 

Временное разделение осуществляется распределителями, которые управляют работой ключей.

Для правильного соединения источников с приемниками распределителями должны быть строго синхронизированы (т.е работать с одинаковой скоростью) и синфазированы (работать без сдвига).

Из примера видно, что в системах с ВРК первичные сигналы подвергаются квантованию во времени, то есть система с ВРК является импульсной. Импульсы, управляющие работой квантующихk и разделяющих ключей в системе с ВРК, можно рассматривать как переносчики , а ключи – как перемножители. Канальные сигналы представляются в виде , то есть операция дискретизации может рассматриваться как модуляция по амплитуде импульсного переносчика - АИМ . В качестве разделительного параметра в данном случае выступают неперекрывающиеся промежутки времени отводимые для передачи канальных сигналов на интервале дискретизации Т_д.

Аналогичные системы можно построить, используя и другие виды импульсной модуляции: ШИМ и ФИМ, ЧИМ и ИКМ.

На временном разделении основана передача кодовых комбинаций в цифровых системах связи.

В приведенном примере каждому источнику информации отводиться свой временной интервал. Такое временное разделение при передаче дискретной информации называют синхронным временным разделением (СВР). Однако жестко закреплять позиции за источником не всегда удобно. В телемеханике непрерывно передаются только текущие измерения. Остальная информация передается по мере необходимости, поэтому для увлечения пропускной способности системы временные интервалы (такты) предоставляют в первую очередь активному источнику, требующему передачу информации. Этот способ временного разделения называют асинхронным временным разделением (АВР).

Частотное разделение

Сущность частотного уплотнения состоит в переносе спектров сообщений, перекрывающихся в окрестности нулевой частоты, в не перекрывающиеся диапазоны частот в пределах полосы линии.

Перенос сообщения в отведенную в линии полосу осуществляется в два этапа. На первой ступени модуляции образуются канальные сигналы , которые складываются, образуя линейный сигнал

.

Канальные сигналы создаются в стандартизованных диапазонах частот: тональном (до 3.2 кГц) и надтональном (>3.2 кГц). Линейный сигнал затем, в свою очередь, рассматривается как модулирующее колебания по отношению к новой несущей частоте, которая окончательно определяет положение спектра в линии передачи. Это вторая ступень модуляции.

Спектры:

Œ -сообщений

 - канальные

Ž - линейный

Сигналы, прошедшие линию, которая вносит некоторые искажения формы и добавляет помехи, поступают в приемное устройство, где после усиления подвергаются двукратно демодуляции.

Корреляционное разделение

Как уже отмечалось, в рядах случаев сигналы отдельных каналов могут быть представлены в виде:

где функция описывает носитель (переносчик) с некоторой заданной величиной разделяющего параметра , а информационный параметр , модулирующий функцию по амплитуде, равен сигналу соответствующего датчика (источника информации). Этот параметр представляет собой функцию времени, медленно изменяющуюся по сравнению с переносчиком , и его можно считать постоянным , то есть , где A_i – некоторый постоянный уровень.

Сигнал в линии представляет собой линейную комбинацию функций

Пусть групповой сигнал представляет собой множество ортогональных на интервале функций , энергии которых одинаковы и равны . Эти условия, как известно, выражаются формулой

Ортогональную систему удобно использовать в нормированном виде, при котором выполняется условие

Пусть .Для выделения информационного параметра нужно умножить принимаемый сигнал на функцию и проинтегрировать полученное произведение на интервале ортогональности

Умножение линейного сигнала на все функции обеспечивает полное разделение любых ортогональных сигналов.

Оператор разделения , выполняющий это преобразование, определяет по существу степень взаимной корреляции сигналов . Таким образом, МКС на передающей стороне содержит генераторы ортогональных функций , и модуляторы с нормализаторами (чтобы ), а на приемной такие же генераторы и корреляторы .

Эффективность корреляционного метода разделения состоит в том, что он позволяет значительно ослабить влияние перекрестных полей, а это особенно существенно в случае перекрывающихся спектров сигналов.

В чем различие между линией и каналом связи?

Линия связи – физическая среда по которой распространяется сигнал.

Канал связи – совокупность среды распространения и технических средств передачи между двумя интерфейсами или стыками.

· Цифровые – на входе «цифра» - на выходе «цифра»

· Аналоговый – на входе «аналог» - на выходе «аналог»