- •Каналы передачи информации без помех. Скорость передачи информации и пропускная способность дискретного канала без помех. Теорема Шеннона
- •Модели дискретных каналов.
- •Скорость передачи и пропускная способность дискретного канала без помех. Теоремы Шеннона для канала без помех.
- •В этом случае скорость передачи информации составит
- •Вопрос 2 Дискретный канал с помехами. Скорость передачи информации и пропускная способность при наличии помех Дискретный канал с помехами. Бинарные каналы с помехами.
- •Т огда получаем, что
- •Скорость передачи информации и пропускная способность канала с помехами. Теоремы Шеннона.
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
Защиты информации
ЛЕКЦИЯ
по учебной дисциплине "Теория информации "
для студентов специальности 075500 (090105) – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем
Лекция 5. Передача данных по информационным каналам
Ставрополь 2009 г.
Цель занятия: Изучить обобщенную характеристику каналов и и сигналов. Изучить модели сигналов, передаваемых по каналам. Ознакомиться с характеристиками канала без помех и помехами. Изучить теоремы Шеннона для данного канала.
Учебные вопросы занятия
1. Каналы передачи информации без помех. Скорость передачи информации и пропускная способность дискретного канала без помех. Теорема Шеннона
2 Дискретный канал с помехами. Скорость передачи информации и пропускная способность дискретного канала при наличии помеха
Каналы передачи информации без помех. Скорость передачи информации и пропускная способность дискретного канала без помех. Теорема Шеннона
Каждую информационную систему можно разделить на источник информации, преобразователь, канал передачи, накопитель и отображающее устройство.
Рис.1 Структурная модель информационной системы.
Сообщение Х поступает в преобразователь, где оно кодируется, модулируется и превращается в сигнал S. Затем этот сигнал поступает в канал передачи, где на него воздействует помеха Z = S+.
Приемная часть демодулирует, декодирует полученный сигнал Z, преобразуя его к виду Y. Непосредственным переносчиком информации является сигнал. В общем виде представляющий собой случайно изменяющуюся физическую величину.
Однако, каждый сигнал обладает целым рядом характеристик наиболее существенных с точки зрения передачи информации. Первая из них является длительность сигнала. Длительность сигнала - характеристика определяющая время передачи сообщения и продолжительность занятия канала.
Второй характеристикой сигнала выступает ширина спектра. Каждый сигнал характеризуется определенным частотным спектром. Теоретически ширина спектра неограниченна, однако с увеличением частоты уменьшается спектральная плотность сигнала, что при определенных условиях позволяет сделать вывод об ограничении частотного спектра сигнала.
Третий характеристикой сигнала является энергетическая характеристика сигнала. Каждый сигнал обладает определенной мощностью: Ps - средняя мощность сигнала. Однако наиболее часто используется отношение средней мощности сигнала к мощности помехи:
D = logaPs/Pпомехи - динамический диапазон (ln - неперы, lg - децибелы).
Информационный канал можно характеризовать тремя характеристиками:
1. Время использования канала – данная характеристика определяет время занятия канала для передачи сообщения.
2. Ширина полосы частот канала – данная характеристика характеризует выделенный частотный спектр (полосу пропускания) канала.
3. Динамический диапазон канала – данная характеристика определяет способность канала передавать сообщения с различными уровнями мощности.
Произведение всех трех характеристик канала принято называть объем канала
Vк = Tк*Fк*Dк (2)
Произведение всех трех характеристик даст объем сигнала: Vc = Tc*Fc*Dc (1)
Рис. 2. Геометрическое представление сигнала.
Неискаженная передача информации возможна лишь при условии, что объем сигнала не превосходит емкости канала. Следовательно, общее условие согласования сигнала и канала передачи информации определяется
Vc Vк. (3).
Выражение (3) отражает необходимое, но недостаточное условие согласования сигнала с каналом. Достаточным условием согласования является
Tc Tк,
Fc Fк, (4)
Dc Dк.
D
F
T
Рис. 2. Геометрическая модель достаточного условия согласования
канала и сигнала.
Если при выполнении условия (3) условие (4) не выполняется, то можно добиться согласования канала и сигнала путем трансформации сигнала при сохранении его объема.