ЕГЭ и ОГЭ
Хочу знать
Главная > Разное > Передача дискретных сообщений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Научная библиотека

Научная библиотека

избранных естественно-научных изданий

Научная библиотека служит для получения быстрого и удобного доступа к информации естественно-научных изданий, получивших широкое распространение в России и за рубежом. На сайте впервые широкой публике представлены некоторые авторские издания написанные ведущими учеными страны.

Во избежании нарушения авторского права, материал библиотеки доступен по паролю ограниченному кругу студентов и преподавателей вузов. Исключение составляют авторские издания, на которые имеются разрешения публикации в открытой печати.

Математика

Физика

Методы обработки сигналов

Схемотехника

Астрономия

Разное

Научная библиотека

Научная библиотека

избранных естественно-научных изданий

Научная библиотека служит для получения быстрого и удобного доступа к информации естественно-научных изданий, получивших широкое распространение в России и за рубежом. На сайте впервые широкой публике представлены некоторые авторские издания написанные ведущими учеными страны.

Во избежании нарушения авторского права, материал библиотеки доступен по паролю ограниченному кругу студентов и преподавателей вузов. Исключение составляют авторские издания, на которые имеются разрешения публикации в открытой печати.

Математика

Физика

Методы обработки сигналов

Схемотехника

Астрономия

Разное

Макеты страниц

1.2. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ ПДС. ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПДС

Системы ПДС описываются совокупностью параметров, которые можно разделить на два подмножества, внешние и внутренние. Внешние параметры, задаваемые вектором описывают систему ПДС с точки зрения заказчика или потребителя.

Внутренние параметры, задаваемые вектором описывают систему с точки зрения разработчика. Как на внешние, так и на внутренние параметры накладываются ограничения, определяющие требуемые по техническому заданию значения параметров или области их допустимых значений. Математически эти ограничения задаются системой равенств или неравенств вида:

Множество внешних параметров системы ПДС, в свою очередь, состоит из трех подмножеств параметров [1.9]: информационных, технико-экономических и технико-эксплуатационных.

Информационные параметры характеризуют процесс передачи. К ним относятся верность, скорость передачи информации и время передачи.

Любой из перечисленных выше информационных параметров представляет собой результат сравнения сигналов (символов) s и (на входе и выходе системы): , где вид функционала Ф, определяет конструктивный способ задания параметра . Так верность передачи определяется вероятностью полного совпадения принятого символа с переданным. Следовательно, .

Вероятность нарушения равенства определяет вероятность ошибки. Чтобы учесть задержку, с которой получатель принимает информацию, вводят параметр называемый временем задержки. Это интервал между моментами выдачи сообщения источником и его регистрации получателем. Отсюда

К технико-экономическим параметрам системы ПДС относятся: стоимость, габаритные размеры, масса. Количественно оценку стоимости системы ПДС целесообразно связать с ее основной функцией — передачей информации. В качестве такой оценки целесообразно принять стоимость передачи 1 бит информации. Эта характеристика определяется полной стоимостью приведенные годовых затрат на систему и складывается из капитальных расходов на изготовление аппаратуры и расходов на ее эксплуатацию.

К технико-эксплуатационным параметрам относятся среднее время безотказной работы, температурный диапазон работы, механические характеристики и т. п. К числу внутренних параметров относятся, в частности, характеристики используемой элементной базы, характеристика помех и такая важная характеристика как сложность. Различают алгоритмическую и структурную сложность. Рассмотрим более подробно эти понятия.

Систему можно рассматривать как некоторое вычислительное устройство, алгоритм работы которого определяет последовательность операций, выполняемых над входным сигналом для преобразования его в выходной сигнал. Отсюда алгоритмическую сложность можно оценить числом логических и арифметических операций и объемом памяти запоминающих устройств, необходимых для обеспечения преобразования.

Структурная сложность определяется числом базовых узлов, необходимым для построения надежно функционирующей системы. Сложность базового узла принимается равной единице. В качестве базовых могут приниматься узлы, выпуск которых освоен промышленностью, например триггеры, операционные усилители и другие интегральные микросхемы.

Внешние и внутренние характеристики системы связаны определенными зависимостями. При этом в общем случае каждый из внешних параметров проектируемой системы ПДС может быть представлен в виде функции его внутренних параметров:

Система уравнений (1.3) называется уравнениями связи и задает математическую модель проектируемой системы ПДС.

Рассмотрим задачу поиска наилучшей системы ПДС. Эта задача оказывается чрезвычайно сложной прежде всего из-за огромного числа внешних и внутренних характеристик системы. Поэтому успех оптимизации , как правило, зависит не только и даже не столько от точности математической модели системы, сколько от удачно выбранного критерия оценки системы как показателя ее качества. Чаще из множества параметров системы выбирается один критерий (показатель), который считается наиболее важным, при этом на другие показатели накладываются ограничения, т. е. задача сводится к нахождению условного экстремума.

Если система ПДС не содержит в своем составе кодека (кодера и декодера), то ее оптимизация обычно сводится к оптимизации модема — выбору модема, обеспечивающего минимальную вероятность неправильного приема при ограничениях на сложность реализации или стоимость модема. Если в составе системы ПДС имеется и кодек, то за счет введения избыточности можно получить сколь угодно малую вероятность неправильного приема. Однако на практике это достигается пеной существенного снижения скорости передачи информации. Поэтому при решении задачи оптимизации системы ПДС в данном случае стремятся к достижению требуемой или максимальной скорости передачи информации при выполнении ограничений на вероятность неправильного приема и сложность (стоимость) системы.

Наиболее общим показателем системы ПДС является информационная эффективность которая определяется как отношение скорости передачи информации к пропускной способности канала и характеризует степень использования канала. Следует отметить, что такой ранее упомянутый показатель, как стоимость передачи 1 бит информации и показатель информационной эффективности тесно связаны друг с другом. Рассмотрим эту связь на примере решения задачи выбора показателя при котором обеспечивается минимальная стоимость передачи 1 бит информации. Значение пропускной способности канала и ограничение на вероятность ошибки полагаем заданными. Если при заданном значении С выбрать то реализация кодека и модема существенно упрощается и соответственно уменьшается их стоимость.

Рис. 1 15 Зависимость стоимости системы ПДС от информационной эффективности

Однако стоимость передачи 1 бит информации, которая в данном случае определяется в основном стоимостью непрерывного канала, будет весьма велика.

С ростом стоимость передачи 1 бит информации падает за счет лучшего использования непрерывного канала. При обеспечивается минимальная стоимость передачи 1 бит информации. При начинает сказываться резкое увеличение стоимости модема и кодека и S начинает расти. Типичная зависимость S от приведена на рис. 1.15.

Очевидно, что оптимальное значение зависит от уровня развития техники. В последние годы наблюдается существенное снижение стоимости схемотехники, в то же время стоимость каналов связи, используемых для ПДС, снижается незначительно. Отсюда вытекает актуальность задачи поиска методов передачи, при которых обеспечивается наилучшее использование пропускной способности канала связи.

При оптимизации рекомендуется использовать [1.10] также показатели удельной скорости — скорости, отнесенной к одному из параметров канала. К ним относятся показатели , где — полоса пропускания канала; — средняя мощность сигнала; спектральная плотность шума в канале. Показатели называют соответственно частотной и энергетической эффективностями системы ПДС. Показатель используется при оптимизации систем, для которых первостепенное значение имеют энергетические показатели, в частности, космических и спутниковых систем связи. В этих системах необходимо обеспечить наилучшее использование мощности при заданной верности передачи. В системах проводной связи важнейшим показателем является показатель частотной эффективности у. При этом необходимо добиться наилучшего использования полосы частот канала при заданной верности передачи.

Иногда при оптимизации систем делаются попытки применить обобщенный показатель качества

где — число учитываемых параметров системы; показатель качества системы (например, i-й внешний параметр системы).

Широко используется оценка в виде линейной функции

где — весовые коэффициенты, учитывающие значение и вес компоненты и определяемые методом экспертных оценок [1.11]. Обычно на накладывается ограничение вида

Оценка вида (1.4) привлекательна тем, что она выражается одним единственным числом и в то же время учитывает все существенные параметры системы. Однако эта оценка обычно слишком формализована, что является ее недостатком.

В заключение заметим, что процесс оптимизации систем ПДС является сложной задачей. Как правило, данный процесс представляет собой многошаговую процедуру, причем на каждом из шагов осуществляется оптимизация составных частей системы: кодера, модулятора, демодулятора, декодера. При этом оптимизация на каждом шаге должна осуществляться таким образом, чтобы обеспечить оптимизацию в целом.

Часто оптимальная система оказывается чрезвычайно сложной с точки зрения реализации. В то же время небольшие отклонения от оптимума, как правило, вполне обеспечивают требования задания на разработку системы и при этом достигается приемлемая сложность системы. Поэтому в инженерной практике в большинстве случаев речь идет о проектировании систем, близких к оптимальным, последние же служат ориентиром, к показателям которых следует стремиться.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление