Элементы ЦСД

зм зи

Рис. 9.7. Цифровой сигнал данных

Сигналы, формируемые на выходе преобразователя дискретного сообщения в сигнал, как правило, являются по информационному параметру дискретными, т. е. описываются функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений.

В технике передачи данных такие сигналы называют цифровыми сигналами данных (ЦСД). Рассмотрим далее основные определения, относящиеся к ЦСД.

Параметр сигнала данных, изменение которого отображает изменение сообщения, называется представляющим (информационным) параметром сигнала данных [5].

На рис. 9.7 изображен ЦСД, представляющим параметром которого является амплитуда, а множество возможных значений представляющего параметра равно двум (и = Ц и и = 0).

Часть цифрового сигнала данных, отличающаяся от остальных частей значением одного из своих представляющих параметров, называется элементом ЦСД.

Фиксируемое значение состояния представляющего параметра сигнала называется значащей позицией. Момент, в который происходит смена значащей позиции сигнала, называется значащим моментом (ЗМ). Интервал времени между двумя соседними значащими моментами сигнала называется значащим интервалом времени (ЗИ).

Минимальный интервал времени, которому равны значащие интервалы времени сигнала, называется единичным интервалом (см. рис. 9.7 интервалы а-б, б-е и др.).

Элемент сигнала, имеющий длительность, равную единичному интервалу времени, называется единичным элементом (е.э.).

Термин единичный элемент - один из основных в технике передачи данных. В телеграфии ему соответствует термин элементарная посылка (ГОСТ 22515-77).

Различают изохронные и анизохронные сигналы данных. Для изохронного сигнала любой значащий интервал времени равен единичному интервалу или их целому числу. Анизохронными называются сигналы, элементы которых могут иметь любую длительность, но не

менее чем т ин- Другой особенностью анизохронных сигналов является то, что анизохронные сигналы могут отстоять друг от друга на произвольном расстоянии.

9.2. Системы и сети электросвязи

Системы передачи дискретных сообщений. Структурная схема системы ПДС изображена на рис. 9.8. Источник и получатель сообщений вместе с преобразователем сообщения в сигнал в состав системы ПДС не входят.

Символы а, G А от источника дискретных сообщений поступают в виде кодовых комбинаций, которые состоят из единичных элементов (посылок). Кодовая комбинация характеризуется основанием кода т и числом единичных элементов, составляющих кодовую комбинацию (длиной кода п), которая отображает передаваемый символ а,. Основание кода характеризует возможное число различимых значащих позиций поступающего от ИС-сигнала.

В технике ПДС наибольшее распространение получили коды с основанием 2. Такие коды часто называют двоичными, или бинарными.

Основная причина широкого применения двоичных кодов - простота реализации, надежность элементов двоичной логики, малая чувствительность к действию внешних помех и т.д. Поэтому в дальнейшем во всех случаях (если это не будет оговорено особо) рассматриваются только двоичные коды.

Сообщение, поступающее от источника сообщений, в ряде случаев содержит избыточность. Это обусловлено тем, что символы а, е А, входящие в сообщение, могут быть статистически связаны. Это позволяет часть сообщения не передавать, восстанавливая его на приеме по известной статистической связи. Так, кстати, поступают при передаче телеграмм, исключая из текста союзы, предлоги, знаки препинания, поскольку они легко восстанавливаются при чтении телеграммы на основании известных правил построения фраз и слов. Конечно, избыточность в принимаемой телеграмме позволяет легко исправить часть искаженных слов (правильно их прочитать). Однако избыточность приводит к тому, что за заданный промежуток времени

отИС

Кодер источника

Кодер канала

Помеха I

Канал связи

Декодер каналы

Рис. 9.8. Структурная схема источника ПДС

((=1

где Пк - длина к-й кодовой комбинации; Рк - вероятность появления в тексте к-й кодовой комбинации; К - алфавит источника или число разновидностей кодовых комбинаций.

Так как п должно быть меньше п, то время передачи сообщения

а коэффициент сжатия

г = п*Л/т < Т,

Т п , Т п

Каковы потенциальные возможности сжимающих устройств? Ответ на этот вопрос дал К. Шеннон. Он показал, что п б Н{А), где Н(А) -энтропия сообщения, определяемая выражением

H(/\) = -ipJog,p,.

((=1

Таким образом, нельзя закодировать сообщение так, чтобы средняя длина кодовой комбинации была меньше энтропии сообщения. С другой стороны, п < Н{А) + 1. Среднее число элементов на сообщение (букву) можно уменьшить, если кодировать не каждую букву в отдельности, а блоки из букв алфавита А. В этом случае можно получить среднее число элементов на букву сколь угодно мало отличающееся от энтропии, но при этом увеличивается сложность реализации процедуры сжатия.

Существует множество различных процедур сжатия, отличающихся эффективностью и сложностью реализации. Одна из таких проце-

будет передано меньше сообщений, и, следовательно, менее эффективно будет использоваться канал передачи дискретных сообщений. Задачу устранения избыточности на передаче в СПДС выполняет кодер источника.

Рассмотрим основные идеи сжатия сообщений или, точнее, сокращения избыточности, содержащейся в сообщении. Пусть в течении времени Т передается некоторое сообщение, состоящее из N букв. Каждая буква представлена равномерным л-элементным кодом. Идея эффективного кодирования, направленного на снижение избыточности, основывается на использовании неравномерных кодов -кодов, для которых длина кодовой комбинации будет обратно пропорциональна вероятности появления буквы, которую она отображает. При этом средняя длина комбинации