ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерение количества информации и информационная пропускная способность канала связи из "Оптические системы связи " Обобщенная структурная схема оптической системы связи (рис. 1.2) идентична системам связи других типов. Отличие состоит лишь в том, что используемая в таких системах несущая частота на несколько порядков выше, чем в системах радиосвязи и радиорелейных линиях Задачей любого канала связи является передача информации на требуемое, расстояние, поэтому его характеристики можно оценивать количеством информации, которое он способен передать, и тем расстоянием, на которое эта информация может быть передана без промежуточных ретрансляторов. Чтобы сделать такую оценку канала связи, необходимо знать характер передаваемой информации и иметь способ ее количественного измерения. Это позволит измерять информационную пропускную способность любого канала связи и определять элементы канала, ее ограничивающие. С этой целью в этом параграфе будут кратко рассмотрены основные концепции теории информации, а в 1.4 они будут использованы для оценки характеристик оптических каналов связи. Мы воспользуемся известными результатами теории связи, а читателей, незнакомых с ними, отсылаем к учебникам по общей теории связи [1.2 — 1.4]. [c.15] В некоторых случаях, наоборот, информация оказывается дискретной по своей структуре. Например, каждая из букв текста имеет свое собственное значение. Путем соответствующего кодирования буквы могут быть переданы по каналу связи как дискретные элементы в дискретные моменты времени (рис. 1.3). [c.16] Имеет место и третий случай, когда информация, оставаясь дискретной по форме, непрерывно изменяется во времени. В качестве примера можно привести сигнал, формируемый на выходе факсимильного аппарата при сканировании страницы печатного текста. Выходной сигнал при этом представляет собой непрерывную функцию времени, принимающую в любой момент времени только два значения, соответствующих черному или белому. [c.16] наконец, возможен четвертый случай — это так называемый дискретизированный сигнал, когда сигнал может иметь любое значение в непрерывном интервале, но только в дискретные моменты времени. [c.16] Следующим шагом является постановка в соответствие каждому значению отсчета сигнала одного из конечных значений уровней амплитуды сигнала (т. е. квантование сигнала по уровню). В принципе амплитуда отсчета может принимать любое значение из непрерывного интервала изменений дискретизируемого сигнала. Необходимо, однако, помнить, что на практике всегда имеют место случайные флуктуации (шумы), которые накладываются на интересующее нас колебание, отображающее сигнал. Это так называемый системный шум, который делает бесполезными попытки обнаружить разность между двумя уровнями сигнала, если она по величине соизмерима со средневадратиче-ским значением флуктуаций. В действительности, именно отношение максимальной величины сигнала (y4s) к среднеквадратическому значению шума An) и определяет число уровней квантования, которое необходимо для достаточно точного представления исходного сигнала. Пусть число уровней квантования равно т. Тогда каждый отсчет сигнала потребует для своего кодирования N = Xog m двоичных цифр. [c.19] На практике отношение As А f, значительно больше единицы и его обычно выражают в децибелах. В этом случае формулу (1.2.1) можно упростить. Допустим, например, что величина отношения As А f, равна X дБ, т. е. X 20 Ig As А jv). [c.20] В качестве примера рассмотрим теперь количество информации, содержащееся в таких привычных для нас формах ее представления, как книга, грампластинка и магнитная пленка видеомагнитофона с записью телевизионного фильма. Одновременно дадим оценку информационной емкости канала связи, необходимой для прямой передачи звуковой и видеоинформации. [c.20] На практике по цифровому телефонному каналу передаются ИКМ-сигналы со скоростью 64 кбит/с. При этом аналоговый сигнал дискретизируется с интервалом 125 мкс (частота дискретизации / = 8 кГц), а каждый отсчет кодируется 8-битовым словом. [c.21] На практике в лазерных цифровых дисковых проигрывателях используется 14-битовое кодирование отсчета, однако частота дискретизации выбрана равной 44,33 кГц. Следовательно, для передачи такого сигнала требуется канал с информационной пропускной способностью 620 кбит/с. [c.21] В заключение следует остановиться на одной проблеме, которая связана с разделением канала связи, т. е. с одновременной передачей ряда независимых сигналов по одному каналу связи с высокой информационной пропускной способностью. Существует два основных способа разделения канала связи. Первый способ, который больше подходит для аналоговых сигналов, основан на реализации операции разделения в частотной области. При этом способе каждый сигнал модулирует одну из несущих частот, которые разнесены друг от друга на требуемую величину и занимают всю полосу пропускания канала связи. Например, в только что рассмотренном примере 4, связанном с передачей по радиоканалу телевизионных сигналов, все они размещены в полосе частот 8 МГц. Если требуется одновременно передать несколько телевизионных программ, сигналы каждой из них будут модулировать свою несущую частоту, причем несущие частоты будут отстоять друг от друга не менее чем на 8 МГц. [c.22] Во втором способе, пригодном только для цифровых сигналов, операции разделения осуществляются во временной области. Так, ИКМ-сигналы, поступающие от нескольких источников, могут быть объединены и переданы по единственному каналу связи с высокой информационной пропускной способностью. Разумеется, в данном случае должны быть найдены специальные средства, позволяющие идентифицировать и разделять передаваемые объединенные сигналы в пункте приема, на что потребуется дополнительная емкость канала связи. [c.22] На рис. 1.5 приведена иерархия аппаратуры временного объединения цифровых сигналов электросвязи. Она показывает, как сигналы от различных источников преобразуются в цифровую форму и передаются с соответствующей скоростью на большие расстояния, а также, как могут быть объединены каналы связи разного уровня с целью образования взаимосвязанной иерархической системы связи. В соответствии с европейским стандартом цифровая система связи первого уровня имеет информационную пропускную способность 2,048 Мбит/с и образуется в результате временного объединения тридцати индивидуальных телефонных каналов, передающих информацию со скоростью 64 кбит/с. В результате объединения четырех каналов первого уровня образуется цифровая система связи второго уровня и т. д. В рассматриваемой системе телейизионные сигналы преобразуются в цифровую форму со скоростью 68 Мбит/с, и, следовательно, цифровая система связи четвертого уровня может быть образована в результате объединения двух телевизионных каналов. [c.22] Вернуться к основной статье