2.4.2 Пропускная способность каналов связи

Надежность передачи информации по каналам связи в значительной мере определяется:

~ шириной частотного диапазона канала (F_k); ~ мощностью полезного сигнала (P_c); ~ мощностью помех (P_n).

Согласно теореме Шеннона о кодировании в канале с помехами, наличие помехи не влияет на точность передачи, а лишь снижает её скорость.

Скорость передачи (измеряется в бодах = 1 имп. в сек.): В_с=1/t (4), где t – шаг дискретизации (в сек.). При этом t<< _имп.- длительности импульса

= Максимальная скорость передачи в канале может быть определена как: В_{с. max}=1/t_н.и.  2F_k (5), где t _н.и. – время нарастания импульса

П

редполагается, что t _н.и. = t _с..и. – (здесь t _с..и. – время спада импульса). Минимальная длительность импульса  _{имп. min}  2 t_н.и., т.е. (1/ t_н.и.) 2F_k

Для случайной помехи типа «белый шум» Шенноном было определено значение В_{с. max} как В_{с. max}  F_k log[1+(P_c / P_n)] (6) (у Шеннона логарифм берется по основанию 2)

2.4.3. Уплотнение каналов связи. Сжатие данных. Буферирование.

Проблема уплотнения каналов возникает там, где по ограниченному числу жил соединительного кабеля (шины) необходимо передать информацию от многих источников в один и тот же интервал времени.

= Различают два вида уплотнения: ~ Частотный: кол-во каналов n = F_k / kF_c (7), где F_k  частотный диапазон канала связи; F_c  частотный спектр сигнала (F_c << F_k); k  коэффициент, обеспечивающий отсутствие взаимных влияний каналов. (Примером частотного уплотнения может служить частотная модуляция при передаче данных в ГИС).

~ Временной: n = t_c / kt _k (8), где t_c  необходимый шаг дискретизации сигнала; t _k  время переключения элементов в канале связи (t _k  2t _н.и.) k  коэффициент, аналогичный по смыслу k из (7).

Способ эффективен, если t _k << t_c (Dt _k определяется конструктивными особенностями канала связи, dt_c  верхней границей спектра сигнала). Широко использовался в мультиплексных системах регистрации.

Сжатие данных применяется для экономичного хранения и передачи инфор­мации, если спектральные характеристики сейсмозаписи меняются вдоль оси времен.

Пусть интервал времени регистрации сейсмотрассы разбит на участки Т₁, Т₂, Т₃, Т₄, где верхняя граница спектра F₁, F₂, F₃, F₄ соответственно, причем F₁,> F₂,> F₃,> F₄.

П

ри эквидистантной дискретизации шаг дискретизации t_min = 1 / 4 F_max, где F_max = sup { F₁, F₂, F₃, F₄ }.

Тогда число отсчетов на трассе N = N_max = / . Выбирая t_i = 1 / 4 F_i, получим Нетрудно видеть, что N  N_max, т.к. t_min  t_i, а коэффициент сжатия будет равен К = N_max / N.

Другой вид сжатия – экстремальное кодирование: оцифровываются только экстремальные значения сигнала, т.е. t_j = 1 / 2 F^*_j, где j – индекс сигнала упругой волны, а F^*_j – видимая частота j-того сигнала. Так как F^*_j значительно ниже верхней границы спектра, то N<<N_max, и, кроме того, шаг дискретизации изменяется в соответствии с изменением частотных характеристик сигнала.

Третий вид уплотнения – оцифровка только сигналов регулярных волн (наиболее эффективный и наиболее сложный вид уплотнения, т.к. необходимо формальное описание регулярного сигнала). В полной мере он реализован только в комплексе обрабатывающих программ SWAP.

Буферирование данных

Согласно основной теореме Шеннона о кодировании в канале без помех, если скорость поступления информации (С_и) больше скорости её переработки в ИИС (С_к), то необходимо накопление информации в буферной памяти. Построение каналов с С_к > С_и не всегда рационально (а иногда и нереально), т.к. накопление в буфере может быть более оптимальным с технической и экономической точек зрения (Пример: ограниченная пропускная способность регистратора в сейсмостанции Прогресс-96 потребовала НЦС).

РЕЗЮМЕ: Для определения характеристик ИИС необходимо знать параметры регистрируемых сигналов (_имп, S(), D и т.п.). В сейсморазведке они во многом определяются преобразователями механических колебаний в электрический сигнал – сейсмоприёмниками (Поэтому в дальнейшем им будет уделено особое внимание).