2.2 Пропускна здатність каналу
Існує безліч факторів, здатних спотворити або пошкодити канал. Найбільш поширені з них - перешкоди і шуми, що представляють собою будь-який небажаний сигнал, який змішується з сигналом, призначеним для передачі або прийому, і спотворює його. Для цифрових даних виникає питання, наскільки ці спотворення обмежують можливу швидкість передачі даних. Максимально можлива за певних умови швидкість, при якій інформація може передаватися по конкретному тракту зв'язку, або каналу, називається пропускною здатністю каналу.
Існує чотири поняття, які ми спробуємо створити воєдино:
· Швидкість передачі даних. Це бітрейтом в секунду (біт / с), з якою можуть передаватися дані.
· Ширина смуги. Це ширина смуги переданого сигналу, яку обмежує передавачем і природою передавальної середовища. Виражається в періодах в секунду, або герцах (Гц).
· Шум. Середній рівень шуму в каналі зв'язку.
· Рівень помилок. Частота появи помилок. Помилкою вважається прийом 1 при переданому 0, або навпаки.
Проблема, що стоїть перед нами, полягає в наступному: засоби зв'язку недешеві, і, в загальному випадку, чим ширше їх смуга, тим дорожче вони коштують. Більш того, всі канали передачі, які мають практичний інтерес, мають обмежену ширину смуги. Обмеження обумовлені фізичними властивостями середовища передачi або навмисними обмеженнями ширини смуги в самому передавачі, зробленими для запобігання інтерференції з іншими джерелами. Природно, нам хотілося б максимально ефективно використовувати наявну смугу. Для цифрових даних це означає, що для певної смуги бажано отримати максимально можливу при існуючому рівні помилок швидкість передачі даних. Головним обмеженням при досягненні такої ефективності є перешкоди.
2.3 Ширина смуги по Найквіст
Розглянемо спочатку канал в відсутність шумів. У таких умови обмеження на швидкість передачі даних накладає тільки ширина смуги сигналу. За Найквіст це обмеження формулюється таким чином: якщо швидкість передачі сигналу одно 2B, то з цією швидкістю можуть передаватися сигнали з частотами, що не перевищують B. Справедливо і зворотне: для сигналу з шириною смуги B найвища швидкість передачі становить 2B. Це обмеження виникає внаслідок ефекту межсимвольной інтерференції, такий, як інтерференція при спотворенні, викликаному запізненням.
Відзначимо, що в попередньому абзаці ми згадували про швидкість передачі сигналу. Якщо, переданий сигнал є двійковим (тобто має два рівні напруги), то швидкість передачі даних, яка може підтримуватися при смузі B Гц, дорівнює 2B біт / с. Як приклад розглянемо телефонний канал, який використовується для передачі цифрових даних за допомогою модему. Припустимо, що ширина смуги дорівнює 3100 Гц. У цьому випадку пропускна здатність C каналу становить 2B=6200 біт / с. Можна застосовувати сигнали більш ніж з двома рівнями напруги; тобто кожна сигнальна посилка може представляти кілька бітів. Якщо, наприклад, в якості сигналів використовується чотири можливих рівня напруги, то кожна сигнальна посилка може представляти два біти. При багаторівневої передач...
