Пропускная способность

Пропускная способность канала характеризует потенциальные возможности передачи информации. Пропускная способность канала при применении наилучших способов передачи и приема (выбор типа сигналов, их полная известность на приеме, применение оптимальных методов приема, постоянство характеристик передачи канала и отсутствие искажений, наличие только белого шума, применение лучших способов кодирования, согласование производительности источника информации с пропускной способностью канала) измеряется в битах в секунду (бит/с) и определяется известной формулой Шеннона.

где F_к - ширина полосы пропускания канала, Гц;

Р_с – средняя мощность сигнала, Вт;

Р_ш - средняя мощность шума, Вт.

Это выражение дает верхний, физически недостижимый предел для скорости передачи информации, так как при его выводе сделана предпосылка об идеальном помехоустойчивом кодировании, требующем для своей реализации бесконечно большого времени и, следовательно, приводящем к бесконечно большому времени передачи информации.

Шеннон также показал, что сообщения всякого дискретного источника могут быть закодированы сигналами z (t) на входе канала и восстановлены по сигналам на выходе канала z ‘(t) с вероятностью ошибки, сколь угодно близкой к нулю при H’(x)<C, а при H’(x)>C это невозможно. Здесь H’(x) – производительность источника с заданнной скоростью или производительность передатчика для управляемого источника. Следовательно, для того, чтобы система передачи дискретной информации была экономична ( эффективна ), необходимо согласовать источник сообщения с каналом. Поскольку производительность источника информации H’ бывает обычно задана, то наибольший интерес представляет два случая : H’(x)<= С и H’(x)< С. В первом случае передатчик и приемник могут быть весьма простыми, а следовательно, и дешевыми, так как при большом превышении пропускной способностью канала произволительности источника можно ограничиться самыми простыми методами передачи (кодирование, модуляция ) и приема (решающие схемы ) и получить достаточную верность. Однако при этом используется весьма дорогой канал, так как широкая полоса частот или высокое отношение сигнал/шум покупаются дорогой ценой.

Во втором случае может быть использован более дешевый канал с меньшей пропускной способностью, но требуются более совершенные методы передачи и приема, т. е. более дорогие передатчик и приемник. Из вышеизложенного следует, что должно существовать оптимальное соотношение С и H’, при котором суммарная стоимость системы передачи дискретной информации оказывается минимальной. При определении этого минимума следует учитывать, что, во-первых, с развитием электронной техники стоимость приемопередатчиков снижается быстрее, чем стоимость каналов связи, т.е. со временем отношение С/ H’ уменьшается.

Таким образом, пропускная способность для непрерывного и ИКМ каналов равна

    Как сказано выше, пропускная способность канала должна превышать производительность источника т.е.

В данном случае пропускная способность канала больше производительности источника, что позволяет сделать вывод: рассчитанный канал удовлетворяет условию Шеннона и может реально использоваться для передачи аналоговых и цифровых сигналов