- •Часть 2
- •Эффективность передачи информации
- •Особенности оценки эффективности
- •Эффективность передачи дискретных сообщений
- •Эффективность передачи непрерывных сообщений
- •Эффективность передачи информации в сетях
- •Методы повышения верности передачи
- •Необходимость передачи дискретной информации с повышенной верностью
- •Классификация методов повышении верности
- •Метод многоразовой передачи
- •Нормы на характеристики канала тональной частоты
- •Технологии и архитектура беспроводных сетей
- •Персональные беспроводные сети (технологии Bluetooth, Home rf, ieee 802.15.3(4))
- •Стандарты Bluetooth и HomeRf
- •Архитектура и логическая структура сети Bluetooth
- •Технические средства сети Bluetooth
- •Высокоскоростные персональные сети стандарта ieee 802.15,3(3а)
- •Сверхбыстродействующие персональные сети (ieее 802.15.3а)
- •Низкоскоростные сети стандарта iеее 802.15.4 (ZigBee)
- •Технология сверхширокополосной связи
- •Беспроводные локальные сети (стандарты dect и ieee 802.11)
- •Локальные сети под управлением ieее 802.11
- •Стандарт dect
- •Беспроводные сети регионального масштаба
- •Региональные сети широкополосного доступа под управлением ieee 802.16
- •Мобильные сотовые технологии
- •Технологии транковой радиосвязи
- •Широковещательные сети — цифровое телевидение
- •Системы цифрового телевидения
- •Стандарт atsc
- •Стандарт dvb
- •Широковещательные сети — цифровое радио
- •Система Eureka-147
- •Технология шос
- •Всемирное цифровое радио (drm)
- •Спутниковые сети
- •Виды орбитальных группировок. Геостационарные орбиты
- •Эллиптические, средневысотные и низкие орбиты
- •Архитектура и основные принципы работы спутниковых систем связи
- •Методы множественного доступа в ссс
- •Оглавление
- •Часть 2
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Эффективность передачи непрерывных сообщений
Оценка эффективности. Уже отмечалось, что оценка эффективности передачи непрерывных сообщений — это оценка эффективности способа модуляции. Для оценки эффективности обычно используют выигрыш по отношению сигнал/шум и коэффициент использования пропускной способности канала
(7)
В табл. 1 приведены данные сравнительного анализа эффективности различных видов модуляции, полученные при дБ и пик-факторе П= для гауссова канала при оптимальной обработке сигналов. Анализ показывает, что лучше всего используется пропускная способность канала при однополосной модуляции, однако потенциальная помехоустойчивость этого нида модуляции низка ( = 1). Фазовая и частотная модуляция при больших индексах приближаются по потенциальной помехоустойчивости к идеальной модуляции (ИС) (выигрыш составляет десятки и сотни раз), но коэффициент использования канала мал (0,19—0,32) из-за большой частотной избыточности модулированных сигналов.
Повышение эффективности передачи непрерывных сообщений.
Основными способами повышения эффективности передачи непрерывных сообщений являются устранение избыточности, статистическое уплотнение, применение цифровых видов модуляции.
Большая избыточность непрерывных сообщений — одна из основных причин снижения эффективности систем. Поэтому развиваются способы устранения избыточности. Все они основаны на дискретной передаче не самого сигнала, а его наиболее характерных параметров, изменений которых во времени протекает гораздо медленнее, чем изменение самого сигнала. Этот принцип используют в вокодерах, видеокодерах и телекодерах — устройствах для компрессии спектров телефонных, видеотелефонных и телевизионных сигналов.
Вокодеры (сокращение английского названия «voice coder» — кодировщик голоса) — это телефонные системы с параметрической компрессией спектров речевых сигналов. Вместо текущего спектра передается информация о параметрах сигналов: спектральных уровнях в узких диапазонах частот сигнала, частотах и уровнях формант (областей спектра сигнала с увеличенным значением амплитуд), основном тоне, фонемах (элементах речи, воспринимаемых как одно целое и однородное; для речи фонемы тоже, что буквы для письма) и др. Избыточными элементами речевых сигналов считают высоту тона, тембр, акцент, интонацию и т. п.
На рис. 2 показана структурная схема вокодера. Анализатор сообщений выделяет наиболее характерные параметры речевого сигнала. Формирователь тем или иным способом кодирует процесс изменения этих параметров для передачи по линии связи. В приемнике при декодировании выполняется оценка принятых параметров сигнала и полученные оценки используются в синтезаторе сообщений для воспроизведения копии речевого сигнала.
Таблица 1
Метод модуляции |
|
|
|
|
AM |
2 |
0,67 |
0,36
|
0,48 |
БМ |
2 |
1 |
0,5 |
0,5 |
ОМ |
1 |
1 |
1 |
1 |
ФМ |
2 |
1 |
0,5 |
0,5 |
ФМ |
20 |
1000 |
50 |
0,19 |
ЧМ |
2 |
3 |
1,5 |
0,5 |
ЧМ |
20 |
3000 |
150 |
0,32 |
ИС |
20 |
6310 |
315 |
1 |
Рис. 2. Обобщенная структурная схема вокодера
Теоретически спектр речевого сигнала можно сжать примерно в 200 раз, что позволяет использовать полосу 15—20 Гц. Однако предельная компрессия аппаратурно трудно реализуема. Кроме того, теряется узнаваемость речи говорящего. Разработаны вокодеры с сохранением узнаваемости, которые используют полосу 100—200 Гц, что соответствует 15—30-кратной компрессии спектра и такому же увеличению дополнительного числа каналов в уплотненных линиях. Например, один из действующих малогабаритных цифровых вокодеров занимает объем 0,12 м3, включая и источники питания, и обеспечивает высокую натуральность речи при скорости передачи информации 2400 бит/с.
Задачи устранения избыточности видеотелефонных и телевизионных сообщений еще более актуальны. Достаточно указать, что только двукратная компрессия спектра телевизионного сигнала позволяет организовать в освободившейся полосе частот в 2. МГц дополнительно около 700 телефонных каналов. Передача видеотелефонного сигнала в аналоговой форме требует полосы около 1 МГц. Если применить цифровую передачу методом дифференциальной ИКМ, использовать статистическое кодирование, линейное и нелинейное предсказание сигналов, можно обеспечить более чем 5—10-кратную компрессию спектра видеотелефон- нога сигнала. Например, цифровой видеокодер фирмы «Филко — Форд» для передачи черно-белых малоподвижных изображений (говорящих по телефону людей) использует стандартный телефонный канал. Успехи в создании телекодеров пока еще не столь значительны.
В обычных системах статистические особенности использования каналов абонентами не учитывают. Если эти особенности учесть, можно существенно повысить эффективность передачи сообщений. Сущность статистического уплотнения заключается в том, что паузы в передаче и свободные полосы частот, обусловленные статистическими особенностями источников информации, используют для организации дополнительных каналов и передачи дополнительной информации.
Наибольшее распространение получили телефонные системы статистического уплотнения, в которых дополнительная аналоговая или дискретная информация передается в паузах между речевыми сигналами. Передача дополнительной информации повышает коэффициент использования уплотненных линий с 37 до 90% . Эффективность статистического уплотнения тем выше, чем больше каналов. Например, в 12-канальной системе эффективность статистического уплотнения равна 1,5 (в среднем образуется дополнительных 6 каналов), в 96-канальной системе эффективность статистического уплотнения 2,45, следовательно, дополнительно организуется около 140 каналов — больше, чем в самой системе.
Управление динамической нагрузкой каналов позволяет повысить эффективность статистического уплотнения до 2,74 раза. Сущность этого способа заключается в контроле и выравнивании реальной нагрузки различных каналов, в результате коэффициенты использования всех каналов примерно одинаковы.
Сейчас уже очевидно, что применение цифровых способов для повышения эффективности передачи непрерывных сообщений является магистральным направлением. Развитие интегральной микроэлектроники и цифровой вычислительной техники, проникновение в технику связи программных способов управления процессами передачи сообщений, преимущества унификации и стандартизации цифровых элементов и модулей аппаратуры, приближение характеристик цифровых видов модуляции к характеристикам идеальной модуляции — все это создает объективные предпосылки для дальнейшего развития высокоэффективных цифровых способов передачи непрерывных сигналов.