O'lchov ma'lumotlarini uzatish tezligi o'lchov tizimiga kiritilgan aloqa tizimining samaradorligini belgilaydi.

Soddalashtirilgan diagramma o'lchash tizimi 175-rasmda ko'rsatilgan.

Odatda, birlamchi o'lchov o'tkazgichi o'lchangan miqdorni X elektr signaliga aylantiradi. (t), tomonidan yuborilishi kerak bo'lgan aloqa kanali. Aloqa kanali nima (elektr sim yoki kabel, optik tola, suv muhiti, havo yoki havosiz bo'shliq) bo'lishiga qarab, o'lchov ma'lumotlarining tashuvchilari bo'lishi mumkin. elektr toki, yorug'lik nurlari, tovush tebranishlari, radio to'lqinlari va boshqalar. Tashuvchini tanlash signalni kanal bilan moslashtirishning birinchi bosqichidir.

Aloqa kanalining umumiy xarakteristikalari quyidagilardir vaqt T to, in uning davomida o'lchov ma'lumotlarini, tarmoqli kengligini uzatish uchun taqdim etiladi F dan va dinamik diapazon N ga, bu kanaldagi ruxsat etilgan quvvatning kanalda muqarrar ravishda mavjud bo'lgan shovqin kuchiga nisbati sifatida tushuniladi, desibellarda ifodalanadi. Ish

chaqirdi kanal sig'imi.

Xuddi shunday umumlashtirilgan signal xarakteristikalari vaqt Ts, uning davomida o'lchov ma'lumotlari uzatiladi, spektr kengligi Fc va dinamik diapazon Nc - desibellarda ifodalangan, ma'lum bir uzatish sifati uchun noldan farqlanishi kerak bo'lgan eng yuqori signal kuchining eng past quvvatga nisbati. Ish

chaqirdi signal hajmi.

Kiritilgan tushunchalarning geometrik talqini rasmda ko'rsatilgan. 176.

Interferentsiya mavjud bo'lganda o'lchov ma'lumotlarini yo'qotish va buzilishlarsiz uzatishni ta'minlaydigan kanal bilan signalni moslashtirish sharti tengsizlikning bajarilishidir.

signal hajmi kanal sig'imiga to'liq "mos" bo'lganda. Biroq, signalni kanal bilan moslashtirish sharti, hatto oxirgi tengsizliklarning ba'zilari (hammasi emas) qoniqtirilmaganda ham qondirilishi mumkin. Bunday holda, deb ataladigan narsaga ehtiyoj bor ayirboshlash operatsiyalari, bunda signalning davomiyligini uning spektrining kengligi yoki spektrning kengligi signalning dinamik diapazoni va boshqalar uchun bir xil "almashtirish" mavjud.

82-misol. 3 kHz spektral kengligi bo'lgan signal tarmoqli kengligi 300 Gts bo'lgan kanal orqali uzatilishi kerak. Buni avval magnit lentaga yozib olish va uzatish vaqtida yozish tezligidan 10 barobar past tezlikda ijro etish orqali amalga oshirilishi mumkin. Bunday holda, dastlabki signalning barcha chastotalari 10 marta kamayadi va uzatish vaqti bir xil miqdorda oshadi. Qabul qilingan signal magnit lentaga ham yozilishi kerak bo'ladi. Keyin uni 10 baravar tezlikda o'ynatish orqali asl signalni takrorlash mumkin bo'ladi.

Xuddi shunday, agar kanalning tarmoqli kengligi signal spektridan kengroq bo'lsa, qisqa vaqt ichida uzoq davom etadigan signalni uzatish mumkin.

Qo'shimchalar bilan bog'liq bo'lmagan shovqinli kanallarda

bu erda P c va P p mos ravishda signal va shovqin kuchlari. Elektr signallarini uzatishda nisbati

xatosiz uzatilishini ta'minlovchi signalni kvantlash darajalari soni deb hisoblash mumkin. Darhaqiqat, tanlangan kvantlash bosqichi bilan har qanday darajadagi signalni aralashish ta'siri tufayli qo'shni darajadagi signal bilan yanglishtirib bo'lmaydi. Endi biz signalni V.A. teoremasiga muvofiq olingan bir lahzali qiymatlar to'plami sifatida tasavvur qilsak. Kotelnikov interval bilan D t= ,

keyin vaqt ichida bu daqiqalarning har birida u darajalardan biriga to'g'ri keladi, ya'ni. biriga ega bo'lishi mumkin P teng ehtimolli qiymatlar, bu entropiyaga mos keladi

Qabul qiluvchi qurilma ma'lum bir vaqtning o'zida darajalardan birini qayd etgandan so'ng, entropiya (a posteriori) 0 ga teng bo'ladi va ma'lumot kvanti (vaqtning diskret nuqtasida uzatiladigan ma'lumotlar miqdori)

Chunki butun signal uzatiladi N= Kvantlar bilan 2 F c T, keyin undagi ma'lumotlar miqdori

signalning hajmiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Ushbu ma'lumotni Tk vaqtida uzatish uchun uzatish tezligini ta'minlash kerak

Signal va kanal izchil bo'lsa va T c = T c; F c = F k, keyin

Bu Maksimal kanal sig'imi uchun K. Shennon formulasi.U o'rnatadi maksimal tezlik axborotni xatosiz uzatish. T c da< T к скорость может быть меньшей, а при Т с >Xatolar mumkin.

Qaramlikni cheklash tarmoqli kengligi O'tkazish qobiliyatining bir nechta qiymatlari uchun signal-shovqin nisbati kanali rasmda ko'rsatilgan. 177. Katta va kichik nisbatlar uchun bu bog’liqlikning tabiati har xil

bular. Kanal sig'imining signal/shovqin nisbatiga bog'liqligi logarifmikdir.

Agar “1 bo'lsa, u holda R p » R c bo'lishiga qaramay, xatosiz uzatish hali ham mumkin, lekin juda past tezlikda. Bunday holda, kengaytirish amal qiladi

unda biz o'zimizni birinchi muddat bilan cheklashimiz mumkin. Log e = 1,443 ekanligini hisobga olsak, biz olamiz

Shunday qilib, kichik signal-shovqin nisbatlari uchun o'tkazish qobiliyatining signal-shovqin nisbatiga bog'liqligi chiziqli.

Haqiqiy tizimlarda o'tkazish qobiliyatining kanal o'tkazish qobiliyatiga bog'liqligi chiziqli emas. Qabul qiluvchi qurilmaning kirishidagi shovqin shovqinining kuchi kanalning tarmoqli kengligiga bog'liq. Agar interferentsiya spektri bir xil bo'lsa, u holda

bu erda G - shovqinning spektral quvvat zichligi, ya'ni. chastota diapazoni birligi uchun shovqin kuchi. Keyin

Signal quvvati, agar hisobga oladigan bo'lsak, bir xil spektral zichlik bilan ifodalanishi mumkin ekvivalent F e chastota diapazoni:

Ushbu ifodaning ikkala tomonini F e ga bo'lib, biz quyidagilarga erishamiz:

Ushbu qaramlikning tabiati rasmda ko'rsatilgan. 178. Shuni ta'kidlash kerakki, kanalning o'tkazuvchanligi oshgani sayin, uning sig'imi cheksiz ko'paymaydi, balki ma'lum chegaraga intiladi. Bu kanaldagi shovqinning kuchayishi va qabul qiluvchi qurilmaning kirishida signal-shovqin nisbatining yomonlashishi bilan izohlanadi. Fk ortishi bilan c ning moyillik chegarasini katta Fk uchun logarifmik funktsiyaning allaqachon ma'lum ketma-ket kengayishi yordamida aniqlash mumkin. Keyin agar

Shunday qilib, uning tarmoqli kengligi ortishi bilan maksimal kanal sig'imi moyil bo'lgan maksimal qiymat signal kuchining chastota diapazoni birligidagi shovqin kuchiga nisbati bilan mutanosibdir. Bu, shubhasiz, quyidagi amaliy xulosaga olib keladi: maksimal kanal hajmini oshirish uchun siz uzatuvchi qurilmaning quvvatini oshirishingiz va kirishda minimal shovqin darajasiga ega bo'lgan qabul qiluvchi qurilmadan foydalanishingiz kerak.

Samaradorlik bilan bir qatorda, aloqa tizimi sifatining ikkinchi muhim ko'rsatkichi shovqinga qarshi immunitetdir. O'lchov ma'lumotlarini analog shaklda uzatishda u qabul qilingan signalning uzatilganidan og'ishi bilan baholanadi. Diskret aloqa kanallarining shovqinga chidamliligi bilan tavsiflanadi xatolik ehtimoli Rosh (xato qabul qilingan belgilar sonining uzatilganlarning umumiy soniga nisbati) va u bilan bog'liqlik bilan bog'liq.

Agar, masalan, Rosh = 10 -5 bo'lsa, u holda æ = 5; agar Rosh = 10 -6 bo'lsa, u holda æ = 6.

Samarali usul o'lchov ma'lumotlarini analog shaklda uzatishda shovqin immunitetini oshirish va korrelyatsiyasiz shovqin to'planishi. Signal bir necha marta uzatiladi va barcha qabul qilingan ilovalarning izchil qo'shilishi bilan uning tegishli vaqtlardagi qiymatlari yig'iladi, bu vaqtda shovqin tasodifiy bo'lib, qisman qoplanadi. Natijada, signal-to-shovqin nisbati oshadi va shovqin immuniteti oshadi. Xuddi shunday, to'plash g'oyasi o'lchov ma'lumotlarini diskret kanal orqali uzatishda amalga oshiriladi.

83-misol. Interferentsiyaning tabiati shunday bo'lsinki, uni signal bilan adashish mumkin (ya'ni, 0 ni 1 bilan xato qilish mumkin). Baudot kodi bilan uzatilganda, 01001 kombinatsiyasi uch marta shaklda qabul qilinadi:

Agar to'ldiruvchi ustunda kamida bitta nol paydo bo'lganda ishlamaydigan qurilma bo'lsa, unda har bir nol kamida bir marta to'g'ri qabul qilingan bo'lsa, kombinatsiya to'g'ri qabul qilinadi.

Agar bitta uzatish paytida mustaqil xatolar ehtimoli Posh bilan belgilansa, keyin N- Agar uzatish bir necha marta takrorlansa, u Roshga teng bo'ladi. Shuning uchun, shovqin immuniteti keyin N qayta uzatishlar

qaerda æ - Yagona uzatish paytida shovqin immuniteti. Shunday qilib, to'planish paytida shovqin immuniteti takroriy soniga ko'payadi.

Shovqin immunitetini oshirish usullaridan biri hamdir tuzatish kodlarini qo'llash.

Shovqinga qarshi immunitetni oshirish ortiqcha miqdorni oshirish orqali va umuman olganda, bir xil miqdordagi o'lchov ma'lumotlari bilan signal hajmini oshirish orqali erishiladi. Bunday holda, signalni kanal bilan moslashtirish sharti saqlanishi kerak. Agar bu shart bajarilsa va T c = T k; N s = N k o'lchov ma'lumotlarini amplitudali modulyatsiyalangan yuqori chastotali tebranishlar yordamida uzatish to'g'ridan-to'g'ri signal uzatishga qaraganda shovqinga chidamliroqdir, chunki, masalan, ohang modulyatsiyasi holatida u ikki marta chastota diapazonini egallaydi. O'z navbatida, spektrning kengayishi tufayli chuqur chastota yoki fazali modulyatsiyadan foydalanish aloqa tizimining shovqin immunitetini yanada oshiradi. Shu ma'noda, u emas foydalanish va'da oddiy bunga ishora qiladi

F c T c ≈ 1,

A murakkab, buning uchun

Bularga yuqori chastotali to'ldirish va chastotali modulyatsiya yoki tashuvchining tebranishlarini fazali siljish kaliti bilan impuls signallari va boshqalar kiradi.

Aloqa tizimlarining samaradorligi va shovqin immunitetiga qo'yiladigan talablar bir-biriga ziddir. Ular, bir tomondan, kanal bilan muvofiqlashtirish shartlarini buzmasdan va undagi ma'lumotlar miqdorini o'zgartirmasdan, signalning hajmini kamaytirishga, ikkinchi tomondan esa oshirishga undaydi. Ushbu talablarni qondirish optimal texnik echimlarni sintez qilishni o'z ichiga oladi.

Signal - xabarni ko'rsatadigan jismoniy jarayon. IN texnik tizimlar eng tez-tez ishlatiladi elektr signallari. Signallar odatda vaqtning funktsiyalari.

1. Signalning tasnifi

Signallarni turli mezonlarga ko'ra tasniflash mumkin:

1. Davomiy ( analog) - vaqtning uzluksiz funktsiyalari bilan tavsiflangan signallar, ya'ni. ta'riflar oralig'ida doimiy qiymatlar to'plamini oling. Diskret - vaqtning diskret funktsiyalari bilan tavsiflanadi, ya'ni. ta'riflar oralig'ida cheklangan qiymatlar to'plamini oling.

Deterministik - vaqtning deterministik funktsiyalari bilan tavsiflangan signallar, ya'ni. ularning qiymatlari istalgan vaqtda aniqlanadi. Tasodifiy - vaqtning tasodifiy funktsiyalari bilan tavsiflanadi, ya'ni. istalgan vaqtda qiymati tasodifiy o'zgaruvchi bo'lgan. Tasodifiy jarayonlar (RP) statsionar, statsionar bo'lmagan, ergodik va ergodik bo'lmagan, shuningdek, Gauss, Markov va boshqalarga bo'linishi mumkin.

3. Davriy - qiymatlari davrga teng oraliqlarda takrorlanadigan signallar

x (t) = x (t+nT), Qayerda n= 1,2,...,¥; T- davr.

4. Sabab - vaqt bo'yicha boshlanishi bo'lgan signallar.

5. Cheklangan - chekli davomiylik signallari va aniqlash oralig'idan tashqarida nolga teng.

6. Muvofiq - barcha aniqlash nuqtalarida mos keladigan signallar.

7. Ortogonal - kogerentga qarama-qarshi signallar.

2. Signal xarakteristikalari

1. Signal davomiyligi ( uzatish vaqti) T s- signal mavjud bo'lgan vaqt oralig'i.

2. Spektr kengligi F c- asosiy signal kuchi jamlangan chastotalar diapazoni.

3. Signal bazasi - signal spektrining kengligi va uning davomiyligi mahsuloti.

4. Dinamik diapazon DC- nisbatning logarifmi maksimal quvvat signal - Pmax minimal - Pmin(shovqin darajasidagi minimal farq):

D c = log (P max / P min).

Har qanday asosli logarifmlardan foydalanish mumkin bo'lgan iboralarda logarifmning asosi ko'rsatilmaydi.

Odatda, logarifmning asosi o'lchov birligini aniqlaydi (masalan: o'nlik - [Bel], natural - [Neper]).

5. Signal balandligi munosabati bilan belgilanadi V c = T c F c D c .

6. Energiya xususiyatlari: oniy quvvat - P(t); o'rtacha quvvat - P avg va energiya - E. Ushbu xususiyatlar munosabatlar bilan belgilanadi:

P(t) =x 2 (t); ; (1)

Qayerda T=t max -tmin.

3. Tasodifiy signallarning matematik modellari

Deterministik, ya'ni. oldindan ma'lum bo'lgan xabar ma'lumotni o'z ichiga olmaydi, chunki qabul qiluvchi uzatiladigan signal nima bo'lishini oldindan biladi. Shuning uchun signallar statistik xarakterga ega.

Tasodifiy (stokastik, ehtimollik) jarayon - vaqtning tasodifiy funktsiyalari bilan tavsiflangan jarayon.

Tasodifiy jarayon X(t) tasodifiy bo'lmagan vaqt funktsiyalari ansambli bilan ifodalanishi mumkin xi(t), realizatsiya yoki namunalar deb ataladi (1-rasmga qarang).

1-rasm. Tasodifiy jarayonni amalga oshirish X(t)

Tasodifiy jarayonning to'liq statistik xarakteristikasi n- o'lchovli taqsimlash funktsiyasi: F n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n), yoki ehtimollik zichligi f n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n).

Ko'p o'lchovli qonunlardan foydalanish ma'lum qiyinchiliklar bilan bog'liq,

Tarqatish qonunlari tasodifiy jarayonning keng qamrovli tavsifidir, ammo tasodifiy jarayonlar sonli belgilar (boshlang'ich, markaziy va aralash momentlar) yordamida to'liq tavsiflanishi mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan xususiyatlar: kutilgan qiymat(birinchi buyurtma boshlang'ich momenti)

o'rtacha kvadrat (ikkinchi tartibdagi boshlang'ich moment)

dispersiya (ikkinchi tartibli markaziy moment)

tasodifiy jarayonning tegishli bo'limlarining korrelyatsiya momentiga teng bo'lgan korrelyatsiya funktsiyasi

Bunday holda, quyidagi munosabat amal qiladi:

Statsionar jarayonlar - sonli xarakteristikalar vaqtga bog'liq bo'lmagan jarayonlar.

Ergodik jarayonlar - o'rtacha natijalar va to'plam natijalari mos keladigan jarayon.

Gauss jarayonlari - normal taqsimot qonuniga ega jarayonlar:

Ushbu qonun signal uzatish nazariyasida juda muhim rol o'ynaydi, chunki ko'pchilik shovqinlar normaldir.

Markaziy chegara teoremasiga ko'ra, ko'pchilik tasodifiy jarayonlar Gaussdir.

M Arkov jarayoni - tasodifiy jarayon, bunda har bir keyingi qiymatning ehtimoli faqat bitta oldingi qiymat bilan belgilanadi.

4. Signallarni analitik tavsiflash shakllari

Signallar vaqt, operator yoki chastota domenida taqdim etilishi mumkin, ular orasidagi bog'lanish Furye va Laplas konvertatsiyalari yordamida aniqlanadi (2-rasmga qarang).

Laplas o'zgarishi:

Furye o'zgarishlari:

Fig.2 Signalni ko'rsatish sohalari

Bunda funksiyalar, vektorlar, matritsalar, geometrik va boshqalar ko'rinishida signalni ko'rsatishning turli shakllaridan foydalanish mumkin.

Vaqt sohasida tasodifiy jarayonlarni tavsiflashda tasodifiy jarayonlarning korrelyatsiya nazariyasi deb ataladigan, chastotalar sohasida tasvirlashda esa tasodifiy jarayonlarning spektral nazariyasi qo'llaniladi.

Funksiyalarning paritetligini hisobga olish

uchun ifodalar yozishimiz mumkin korrelyatsiya funktsiyasi R x (t) va energiya spektri ( spektral zichlik) tasodifiy jarayon S x (w), Furye konvertatsiyasi yoki Wiener-Xinchin formulalari bilan bog'liq

5. Signallarning geometrik tasviri va ularning xarakteristikalari

Har qanday n- raqamlarni nuqta (vektor) sifatida ifodalash mumkin n-o'lchovli fazo, masofadagi boshlang'ichdan uzoqda D,

Qayerda . ( 13)

Signalning davomiyligi T s va spektr kengligi F bilan, Kotelnikov teoremasiga muvofiq aniqlanadi N namunalar, qaerda N = 2F c T c.

Bu signal n o'lchovli fazodagi nuqta yoki bu nuqtani koordinata boshiga bog'lovchi vektor bilan ifodalanishi mumkin.

Ushbu vektorning uzunligi (norma):

Qayerda x i =x (nDt) - vaqtdagi signal qiymati t = n.Dt.

Aytaylik: X- uzatilayotgan xabar va Y- qabul qilingan. Bundan tashqari, ular vektorlar bilan ifodalanishi mumkin (3-rasm).

X1, Y1

0 a1 a2 x1 y1

3-rasm. Geometrik tasvir signallari

Signallarning geometrik va fizik tasviri o'rtasidagi bog'lanishlarni aniqlaylik. Vektorlar orasidagi burchak uchun X Va Y yozib olish mumkin

cosg =chunki(a 1 -a 2) =cosa 1cosa 2+gunoha 1gunoha 2 =

Signalni aloqa kanali bilan muvofiqlashtirish shovqin mavjudligida o'lchov ma'lumotlarini yo'qotish va buzilishlarsiz uzatish tezligini oshirish uchun zarur.

Tashuvchini tanlash signalni kanalga moslashtirishning birinchi bosqichidir. O'lchov axborot tashuvchilar bo'lishi mumkin: elektr toki, yorug'lik nurlari, tovush tebranishlari, radio to'lqinlar va boshqalar.

Aloqa kanalining umumiy xarakteristikalari quyidagilar:

¾ vaqt T k, uning davomida o'lchov ma'lumotlarini uzatish uchun kanal taqdim etiladi;

¾ tarmoqli kengligi F kanalga;

¾ dinamik diapazon N k - ruxsat etilgan quvvat nisbati ( R s+ R n) shovqin kuchiga kanalda R n kanaldagi, desibellarda ifodalangan.

Bu yerga R Bilan, R p - signal va shovqin kuchi.

Ish V k = T Kimga * F Kimga * N k - chaqirilgan kanal sig'imi.

Umumiy signal xususiyatlari quyidagilar:

¾ vaqt T s, uning davomida o'lchov ma'lumotlari uzatiladi;

¾ spektr kengligi F Bilan;

¾ dinamik diapazon N c - desibellarda ifodalangan nisbat eng buyuk Buning uchun signal kuchi kamida berilgan uzatish sifati uchun noldan farqlanishi kerak bo'lgan quvvat.

Ish V c = T* bilan F* bilan N s - chaqiriladi signal qobiliyati.

Signalni shovqin mavjud bo'lganda o'lchov ma'lumotlarini yo'qotish va buzilishlarsiz uzatishni ta'minlaydigan kanal bilan moslashtirish sharti tengsizlikning bajarilishi hisoblanadi:

V c £ V Kimga

Eng oddiy holatda, bu tengsizlik quyidagi hollarda amal qiladi:

T c £ T Kimga

F c £ F Kimga

H c £ H Kimga,

bular. signal hajmi kanal sig'imiga to'liq "mos" bo'lganda.

Biroq, signalni kanal bilan moslashtirish sharti, hatto oxirgi tengsizliklarning ba'zilari (hammasi emas) qoniqtirilmaganda ham qondirilishi mumkin. Bunday holda, deb ataladigan narsaga ehtiyoj bor ayirboshlash operatsiyalari, bunda signalning davomiyligini uning spektrining kengligi yoki spektrning kengligi signalning dinamik diapazoni va boshqalar uchun bir xil "almashtirish" mavjud.

67. Diagnostika ob'ektini tekshirish dasturlarini optimallashtirish usullari. Vaqt-ehtimollik usuli. Yarim bo'linish usuli (ikki amalga oshirish holati). Kombinatsiyalangan usul.

Vaqt-ehtimollik usuli:

- agar tizimning alohida tugunlarini tekshirish uchun zarur bo'lgan vaqt ma'lum bo'lsa va ushbu tugunlarda nosozliklar yuzaga kelishi ehtimoli ushbu tugunlarning nisbiy chastotasi ko'rinishida baholansa ishlatiladi.

Nosozlikni topish vaqtini kamaytirish uchun tugunlar sinovdan o'tkaziladi (va umumiy holatda, mumkin bo'lgan sabablar nosozliklar) ortib borayotgan nisbat bo'yicha tartiblangan T i /P i, Qayerda T i- mavjudligini tekshirish vaqti i- tugunning noto'g'ri ishlashining sababi yoki i - tugunning noto'g'ri ishlashi; P i- ehtimollik i– i – tugunning ishlamay qolishi yoki ishdan chiqishining sababi;

Tekshiruvlar ushbu nisbatning ortib borishiga imkon beradi (katta P i va kichik T i), ya'ni muvaffaqiyatsizliklarning eng mumkin bo'lgan sabablaridan boshlab. (Shunday qilib, minimal talab qilinadigan qidiruv protseduralari soni kamayadi, ya'ni diagnostika vaqti qisqaradi).

Vaqt-ehtimollik usulining kamchiliklari:

Shaxsiy nosozliklar ehtimoli haqida aprior ma'lumotlarga ega bo'lish zarurati;

Faqat eng tez-tez uchraydigan nosozliklar tezda aniqlanadi va ehtimol bo'lmagan nosozliklarni qidirishga ko'p vaqt sarflanadi;

Har bir tugunni tekshirish paytida olingan ma'lumotlar boshqa tugunlarni tekshirishda hisobga olinmaydi, chunki barcha tugunlar bir-biridan mustaqil ishlaydi deb taxmin qilinadi.

Yarim ajratish usuli”:

Tekshirish paytida ishlatiladi shoxlanmagan(!) zanjirlar! Ushbu usul, shuningdek, barcha tizim tugunlarining ishlamay qolish ehtimoli bo'lgan hollarda qo'llaniladi bir xil, ya'ni. P i = const , va bu holat bo'lgan hollarda bajarilmagan, ya'ni. P i const .

A) Bo‘lyaptiP i = const

Tizim tugunlarining ketma-ket zanjiri navbatma-navbat bo'linadi tugunlarning teng soni, bundan tashqari, birinchi tekshirish butun zanjirning o'rtasida amalga oshiriladi va har bir keyingi zanjirning qolgan qismining o'rtasida amalga oshiriladi.

Zanjirning qolgan qismidagi tugunlar soni bo'lsa g'alati, keyin tekshirish o'rtadan minimal mumkin bo'lgan masofada amalga oshiriladi.

Masalan, tizim 8 ta tugundan iborat:

1-tekshiruv- 4 va 5-tugunlar o'rtasida amalga oshiriladi, ya'ni. tizim qismlarga bo'linadi va sinovdan o'tkaziladi uning birinchi qismi, 1-4 tugunlardan iborat.

Agar tekshirish natijasida tizimning birinchi qismi (1-4-tugunlar) ishlayotganligi aniqlansa, u holda tizimning birinchi yarmi tugunlari orasidagi nosozlikni qidirishni o'z ichiga olgan ikkinchi tekshiruvga o'ting. ikkinchi qism, ya'ni. 5.6 tugunlari orasida.

Agar birinchi tekshiruv natija bersa " nosozlik”, keyin tekshiriladi birinchi qismning birinchi yarmi, ya'ni. tugunlar 1,2 va boshqalar.

Bu usul beradi bir xil joylashuvidan qat'i nazar, tekshiruvlar soni noto'g'ri element. Misol uchun, ko'rib chiqilgan misol uchun, yagona (oxirgi) tugunni hisoblash uchun tekshirishlar soni har doim 3 ga teng. Agar aniqlik uchun oxirgi tugunni tekshirish kerak bo'lsa, bu erda tekshirishlar soni 3+1=4 ga teng.

Va agar tekshirishlar uchun "vaqt-ehtimollik" usuli ishlatilgan bo'lsa, unda eng yaxshi holatda 1 ta, eng yomoni - barcha 8 ta tekshiruv bo'ladi. Bular. "yarim bo'linish" usuli samaraliroq (bilan P i =const).

b) holatP i const .

Tizim tugunlari zanjiri teng sonli tugunlarga bo'linmaydi, va muvaffaqiyatsizliklarning teng ehtimoli uchun.

Uchun bu misol eng yaxshi holatda tekshiruvlar soni 2 ta (1-birlik noto'g'ri bo'lsa), eng yomon holatda - 4 ta (6-bo'lim nosoz bo'lganda). Va agar "vaqt-ehtimollik" usuli qo'llanilgan bo'lsa, unda eng yaxshi holatda 1 ta tekshirish etarli bo'ladi, eng yomon holatda esa barcha 8 ta tekshirish kerak bo'ladi.

Shunday qilib, bu holatda "yarim bo'linish" usuli samaraliroq bo'lib chiqadi.

Kombinatsiyalangan usul:

Alohida tizim tugunlarini tekshirish uchun zarur bo'lgan vaqt va tugunning ishdan chiqish ehtimolining qiymatlari ma'lum bo'lgan hollarda, lekin mustaqil operatsiya taxminlaridan foydalanish mumkin emas barcha tugunlar "vaqt-ehtimollik" usulida bo'lgani kabi, bu usul va "yarim bo'linish" usulining kombinatsiyasi qo'llaniladi.

Bu usul "deb ataladi. birlashtirilgan" "Yarim bo'linish" usuli asos sifatida qabul qilinadi va shu bilan birga nosozliklar ehtimoli hisobga olinadi. P i const va individual tekshiruvlarning murakkabligi T i, ya'ni. munosabat T i /P i, va zanjir qadriyatlar tengligi asosida bo'linadi bu munosabat!

Kombinatsiyalangan usul sizga kerakli tekshiruvlar sonini kamaytirish imkonini beradi.

Tashxislangan tizimlarni tekshirish uchun sanab o'tilgan 4 ta usuldan tashqari, boshqa bir qator usullar qo'llaniladi, masalan, o'yin nazariyasidan foydalanadigan usullar, xususan, minimaks usuli (operatorning maksimal yo'qotilishini minimallashtirish, bu topish vaqtini ko'paytirishdan iborat). xato) va boshqa usullar.

Ushbu usullarning aksariyatini amalga oshirish qiyin, shuning uchun murakkab texnik ob'ektlarning STD etarli xotira va yuqori tezlikka ega bo'lgan kompyuterdan foydalanishga asoslangan.

Aloqa kanali - jo'natilgan signallarni uzatishga qodir bo'lgan texnik vositalar va jismoniy muhit majmui bo'lib, xabarlarni axborot manbasidan qabul qiluvchiga etkazishni ta'minlaydi.

Kodlovchi manba manba xabarlarining shunday o'zgarishini ta'minlashi kerakki, bunda uning chiqishidagi signallar minimal ortiqcha bo'ladi va uzatish tezligini maksimal mumkin bo'lgan qiymatga, ya'ni kanal sig'imiga yaqinlashtirishga imkon beradi. Biroq, haqiqiy kanallarda shovqin muqarrar bo'lganligi sababli, unga qarshi kurashish uchun xabarlarning shovqin immunitetini oshirish uchun kiruvchi xabarlarni qayta kodlashni ta'minlaydigan kanal kodlovchisini qo'shimcha ravishda joriy qilish kerak. Aloqa liniyalari (kanal) chiqishida teskari konvertatsiya qilish uchun qurilma bo'lishi kerak ( dekodlash ) aloqa liniyalaridan olingan signallar - kanal dekoderi , shundan so'ng manbadan signallarni dekodlash uchun qurilma taqdim etilishi kerak - manba dekoderi .

O'z-o'zini tekshirish uchun savollar

1. Ma'lumotlarni uzatish kanallari qanday elementlardan iborat axborot tarmoqlari asosiylari?

2. Ma'lumotlar terminali uskunasi nima va u nima uchun ishlatiladi?

3. Ma’lumotlarni uzatish vositasi nima?

4. Ma’lumotlarni uzatish uskunasining maqsadi nima?

5. Tarmoq oraliq uskunalari nimadan iborat?

6. Uzatish muhiti turi bo‘yicha qanday aloqa kanallarini bilasiz?

7. Aloqa kanallari qanday ko'rsatkichlar bilan tavsiflanadi?

8. Aloqa kanalini ulashning qulayligi nima bilan belgilanadi?

9. Aloqa kanalining o'tkazuvchanligini nima aniqlaydi?

10. Ma'lumotlarni uzatishning maxfiyligi nima bilan tavsiflanadi?

Aloqa kanallarining asosiy xususiyatlari

Ma'ruzaning maqsadi aloqa kanallarining asosiy xususiyatlarini o'rganishdir.

Dars maqsadlari:

Tadqiq qiling

Aloqa kanallarining turlari va asosiy xususiyatlarini o'rganish.

Ma'ruzada muhokama qilinadigan masalalar:

2. Aloqa kanallarining turlari, asosiy xarakteristikalari.

Axborot tarmoqlarida ma'lumotlarni uzatish kanallarining asosiy elementlari quyidagilardir:

Ma'lumotlar terminali uskunalari (DTE), bu ma'lumot bloki bo'lib, u kanal orqali uzatish uchun mo'ljallangan ma'lumotlarni tayyorlaydi va bir holatda ma'lumot manbai, boshqa holatda qabul qiluvchi sifatida xizmat qiladi.

Ma'lumotlarni uzatish vositasi (SPD), ya'ni tegishli signallar yordamida ma'lumot uzatishga qodir bo'lgan har qanday jismoniy vosita. Elektr yoki optik kabelni yoki ochiq joyni (jismoniy) ifodalashi mumkin.

Ma'lumot uzatish uskunalari (ADF) ma'lumotlarni uzatishni tugatish uskunasi deb ataladi. Ma'lumotlar terminali uskunasini to'g'ridan-to'g'ri ma'lumotlarni uzatish vositasi bilan bog'laydigan uskunani ifodalaydi, bu chekka ma'lumotlarni uzatish uskunasi. Ma'lumot uzatish uskunasiga modemlar, tarmoq adapterlari va hokazo.

4. Tarmoq oraliq uskunalari (POS) shaharlararo aloqa liniyalarida qo'llaniladigan uskunalarni ifodalaydi, bu quyidagi muammolarni hal qilishga imkon beradi:

Signal sifatini yaxshilash;

Qo'shni tarmoq tugunlari orasidagi aloqa kanali strukturasining barqarorligini ta'minlash

(multipleksatorlar, takrorlagichlar, tarjimonlar va boshqalar)

To'liq ma'lumotlar uskunalari (DTE) va ma'lumotlarni uzatish uskunalari (DTE) to'plami deyiladi stantsiya.

Kanallar odatda uzluksiz va diskretga bo'linadi.

Eng umumiy holatda, har bir diskret kanal tarkibiy qism sifatida uzluksiz kanalni o'z ichiga oladi.

Agar kanaldagi xabarlarni uzatishga xalaqit beruvchi omillarning ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lsa, bunday ideallashtirilgan kanal deyiladi. kanal aralashuvisiz . Bunday kanalda kirishdagi har bir xabar chiqishdagi ma'lum bir xabarga o'ziga xos tarzda mos keladi va aksincha.

Agar kanalga aralashuvning ta'sirini e'tiborsiz qoldirib bo'lmasa, unda shovqin mavjudligida kanal.

ostida kanal modeli eksperimental tadqiqotlar o'tkazmasdan aloqa tizimlarini qurishda foydalaniladigan, uning xususiyatlarini baholash imkonini beruvchi kanalning matematik tavsifiga ishora qiladi.

Birinchi signalni ikkinchisini, ikkinchisini esa birinchisini aniqlash ehtimoli bir xil bo'lgan kanal deyiladi. simmetrik .

O'chirilgan kanal kirishdagi signallar alifbosi chiqishidagi signallar alifbosidan farq qiladigan kanaldir.

Fikr-mulohaza kanali uzatishning ishonchliligini oshirish uchun SPDga kiritilgan qo'shimcha qaytish kanali deb ataladi.

Aloqa kanali hisobga olinadi berilgan, agar xabarning kiritilishidagi ma'lumotlar ma'lum bo'lsa, shuningdek, kirish xabarlariga kanallarning fizik xususiyatlari bo'yicha kiritilgan cheklovlar.

Axborot uzatish kanallari uchun xarakteristika deyiladi kanallar orqali ma'lumot uzatish tezligi; vaqt birligida aloqa kanali orqali uzatilishi mumkin bo'lgan axborotning o'rtacha miqdorini tavsiflaydi.

Aloqa kanallarini tavsiflash uchun uzatish tezligi tushunchasining ikkita variantidan foydalanish mumkin:

– texnik uzatish tezligi (manipulyatsiya tezligi), vaqt birligida kanal orqali uzatiladigan elementar signallar soni bilan tavsiflanadi. Bu aloqa liniyalarining xususiyatlariga va kanal uskunasining tezligiga bog'liq. Texnik tezlik uchun o'lchov birligi 1 Baud = 1 simvol / 1 sek.

– axborot uzatish tezligi vaqt birligida uzatiladigan axborotning o'rtacha miqdori bilan belgilanadi. Bu tezlik berilgan kanalning xarakteristikalariga ham, ishlatiladigan signallarning xususiyatlariga ham bog'liq [bit/s];

Vaqt birligida xabar manbai tomonidan ishlab chiqarilgan o'rtacha ma'lumot miqdori deyiladi manba ishlashi.

Aloqa kanalining sig'imi axborotni uzatish va qabul qilishning eng ilg'or usullari bilan erishilgan ushbu kanal orqali axborot uzatishning eng yuqori tezligidir.

O'tkazish qobiliyati, axborot uzatish tezligi kabi, vaqt birligida uzatiladigan axborot miqdori bilan o'lchanadi.

IN telekommunikatsiya tizimlari (TCS) Aloqa kanallarining eng keng tarqalgan turlari:

Simpleks aloqa kanallari (CS) xabarlar bitta aloqa liniyasi (kanal) bo'yicha faqat bitta yo'nalishda uzatilganda, uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasidagi axborot almashinuvining bunday tasvirini ifodalaydi. Bu kanal deb ataladi oddiy yoki o'zaro bo'lmagan tizimlar .

Yarim dupleks aloqa kanallari (ish rejimlari) bu holda 2 ta aloqa tugunlari bitta aloqa kanali (aloqa liniyasi) orqali ulanadi, lekin bu kanal orqali ma'lumotlar qarama-qarshi yo'nalishlarda navbatma-navbat (navbat bilan) uzatiladi - ish rejimi shunday tashkil etiladi.

Dupleks aloqa kanali ikkita aloqa tugunlari bir vaqtning o'zida ikkita kanal (oldinga va teskari) bilan bog'langan deb hisoblaydi, ular orqali ma'lumotlar bir vaqtning o'zida qarama-qarshi yo'nalishlarda uzatiladi.

Simpleks tana va radio tarmoqlarida ishlatiladigan aloqa kanalining turi.

Yarim dupleks Usul axborot-ma'lumotnoma va so'rov-javob tizimlarida qo'llaniladi.

Ikki tomonlama Aloqa kanali POS va IOS tizimlarida qo'llaniladi.

Telekommunikatsiya tizimlarida uzatish davomiyligi uchun ajratilgan (kommutatsiyalanmagan) va kommutatsiya qilingan aloqa kanallari o'rtasida farqlanadi.

IN maxsus aloqa kanallari Aloqa tugunlarining qabul qiluvchi va uzatuvchi uskunalari doimiy ravishda bir-biriga ulangan. Bu yuqori darajadagi mavjudligini ta'minlaydi, ko'proq yuqori sifatli uzatish (aloqa) va katta hajmdagi trafikni qo'llab-quvvatlash.

Aloqa kanallari ajratilgan tarmoqlarni ishlatishning nisbatan yuqori xarajatlari tufayli ularning rentabelligiga aloqa kanallari yetarlicha to‘liq yuklanganda erishiladi.

Kommutatsiyalangan aloqa kanallari faqat ma'lum bir qat'iy ma'lumotni uzatish muddati uchun tashkil etiladi. Bunday kanallar yuqori moslashuvchanligi va nisbatan arzonligi (past trafik hajmi bilan) bilan ajralib turadi.

Qayta aloqa kanali bo'lmagan ma'lumotlarni uzatish tizimlari (DTS). asosan, tegishli tuzatish kodlari yordamida ma'lumot uzatishning kerakli ishonchliligiga erishishga imkon beradi. Kerakli ishonchlilikni ta'minlash uchun narx - bu kombinatsiyalar uzunligining sezilarli darajada oshishi, shuningdek, uskunaning sezilarli murakkabligi.

Kamchilik teskari aloqasiz tizimlar ham shunday manba qabul qiluvchida ma'lumot qanday qabul qilinganligi to'g'risida hech qanday tasdiq ololmaydi. Shu sababli, bunday tizimlar ishlatiladigan uskunaning ishonchliligiga juda yuqori talablarni qo'yadi. Shunga asoslanib, teskari aloqasiz tizimlar, birinchi navbatda, qachon qo'llaniladi teskari aloqa kanalini tashkil qilishning iloji bo'lmaganda yoki ma'lumotni uzatishdagi kechikishlarga yo'l qo'yib bo'lmaydi. Ushbu holatlar tufayli tizimlar bilan fikr-mulohaza(moslashuvchan boshqaruv), bunda qabul qiluvchi tomonda xatolarni aniqlash va faqat noto'g'ri qabul qilingan kod birikmalarini takrorlash orqali uzatishning ishonchliligi oshiriladi. Bunday holda, ortiqcha xatolar bo'lmaganda minimal bo'ladi va ularning soni ortishi bilan ortadi. Teskari aloqaga ega tizimlar teskari aloqani tashkil etish usuliga qarab, axborot bilan bog'liq bo'lgan tizimlarga va hal qiluvchi teskari aloqa tizimlariga bo'linadi.

Signal turli parametrlar bilan tavsiflanishi mumkin. Umuman olganda, bunday parametrlar juda ko'p, ammo amalda hal qilinishi kerak bo'lgan muammolar uchun ularning ozgina qismi muhimdir. Masalan, jarayonni boshqarish asbobini tanlashda signal dispersiyasini bilish talab qilinishi mumkin; agar signal nazorat qilish uchun ishlatilsa, uning kuchi muhim va hokazo. Kanal orqali ma'lumot uzatish uchun zarur bo'lgan uchta asosiy signal parametrlari ko'rib chiqiladi. Birinchi muhim parametr - signal uzatish vaqti T s. E'tiborga olish kerak bo'lgan ikkinchi xususiyat - bu kuch P bilan ma'lum darajadagi shovqin bilan kanal orqali uzatiladigan signal Pz. Qiymat qanchalik baland P bilan bilan solishtirganda Pz, noto'g'ri qabul qilish ehtimoli qanchalik past bo'lsa. Shunday qilib, manfaatlar munosabati P s / P z . Signalning shovqindan ortiqligi deb ataladigan ushbu nisbatning logarifmini ishlatish qulay:

Uchinchi muhim parametr chastota spektridir Fx. Ushbu uchta parametr har qanday signalni koordinatali uch o'lchovli fazoda ifodalash imkonini beradi L, T, F hajmi bilan parallelepiped shaklida T x F x L x. Ushbu mahsulot signalning hajmi deb ataladi va V x bilan belgilanadi

Axborot kanali uchta mos parametr bilan ham tavsiflanishi mumkin: kanaldan foydalanish vaqti T k, kanal orqali uzatiladigan chastotalarning tarmoqli kengligi F k, va kanalning dinamik diapazoni Dk turli darajadagi signallarni uzatish qobiliyatini tavsiflovchi.

Kattalik

kanal sig'imi deb ataladi.

Signallarning buzilmagan uzatilishi faqat signal hajmi kanal sig'imiga "mos keladigan" bo'lsa mumkin.

Binobarin, signalni axborot uzatish kanali bilan moslashtirishning umumiy sharti munosabat bilan aniqlanadi

Biroq, nisbat zarurligini bildiradi, lekin etarli bo'lmagan holat signalni kanalga moslashtirish. Etarli shart - barcha parametrlar bo'yicha kelishuv:

Axborot kanali uchun quyidagi tushunchalar qo'llaniladi: axborotni kiritish tezligi, axborotni uzatish tezligi va kanal sig'imi.

ostida axborotni kiritish tezligi (axborot oqimi) I(X) vaqt birligi uchun xabar manbasidan axborot kanaliga kiritilgan axborotning o'rtacha miqdorini tushunadi. Xabar manbasining bu xarakteristikasi faqat xabarlarning statistik xususiyatlari bilan belgilanadi.

Axborot uzatish tezligi I (Z, Y) - vaqt birligida kanal bo'ylab uzatiladigan ma'lumotlarning o'rtacha miqdori. Bu statistik xususiyatlarga bog'liq uzatilgan signal va kanalning xususiyatlari haqida.

Tarmoqli kengligi C - ma'lum bir kanal uchun nazariy jihatdan erishish mumkin bo'lgan eng yuqori ma'lumot uzatish tezligi. Bu kanalning o'ziga xos xususiyati va signal statistikasiga bog'liq emas.

Axborot kanalidan unumli foydalanish uchun axborot uzatish tezligini kanal sig‘imiga imkon qadar yaqin bo‘lishini ta’minlash choralarini ko‘rish zarur. Shu bilan birga, axborotni kiritish tezligi kanal sig'imidan oshmasligi kerak, aks holda barcha ma'lumotlar kanal orqali uzatilmaydi.

Bu xabar manbai va axborot kanalini dinamik muvofiqlashtirishning asosiy shartidir.

Axborot uzatish nazariyasining asosiy masalalaridan biri axborotni uzatish tezligi va sig‘imining kanal parametrlari va signallar va interferensiyalarning xarakteristikasiga bog‘liqligini aniqlashdir. Bu savollarni dastlab K. Shennon chuqur o‘rgangan.