Соотношение между скоростью передачи и шириной полосы канала, формула Шеннона

Допустимая ширина полосы радиоканала ограничивается, в основном, максимальным количеством каналов передачи данных и расстоянием. Если ширина полосы радиоканала была бы достаточно большой, то не было бы возможности организовать большое число каналов связи, так как каждый канал имел бы большую ширину полосы радиоканала. С другой стороны, если требуется организовать только один или небольшое число каналов связи, то каждый канал может иметь большую ширину полосы радиоканала и, соответственно, высокую скорость передачи данных. Однако, максимально возможная ширина полосы радиоканала ограничивается ещё и максимальным расстоянием передачи данных. Известно, что при передаче информации в виде радиоволн на большие расстояния, ширина полосы радиоканала должна быть как можно более узкой, иначе это приведёт к различным искажениям сигнала, вызванным интерференцией и дифракцией, что, в свою очередь, приводит к потере информации. Но, если требуется передавать информацию на коротких расстояниях, например, в пределах одной комнаты, то можно значительно увеличить ширину полосы радиоканала и, тем самым, повысить скорость передачи данных.

Как известно из теории передачи сигналов, частотно-ограниченные каналы обладают различной пропускной способностью в отношении передачи дискретной информации. Пропускная способность канала при применении наилучших способов передачи и приема измеряется в битах в секунду и определяется формулой Шеннона , где - ширина полосы частот пропускания канала, Гц; – средняя мощность помех в канале, Вт; - средняя мощность сигнала. Это выражение дает верхний, физически недостижимый предел для скорости передачи информации, так как при его выводе сделана предпосылка об идеальном помехоустойчивом кодировании, требующем для своей реализации бесконечно большого времени и, следовательно, приводящем к бесконечно большому времени передачи информации.

Согласованный фильтр.

В приемном устройстве имеется принимающий фильтр (демодулятор), выполняющий восстановление сигнала в качестве подготовки к следующему необходимому этапу – детектированию. Фильтрация в передатчике и канале обычно искажает принятую последовательность импульсов, межсимвольной интерференции. Задачей принимающего фильтра является восстановление импульса с максимально возможным соотношением сигнал/шум и без межсимвольной интерференции. Оптимальный принимающий фильтр, выполняющий такую задачу, называется согласованным фильтром.

Согласованный фильтр – это линейное устройство, спроектированное, чтобы давать на выходе максимально возможное для данного передаваемого сигнала соотношение сигнал/шум.

Импульсная характеристика фильтра, обеспечивающего максимальное соотношение сигнал/шум на выходе, является зеркальным отображением сигнала сообщения s(t), запаздывающим на время передачи символа Т.

.