10.2. Основні методи забезпечення ефективності систем передачі інформації
Із виразів (10.1) (10.6) випливає, що ефективність залежить від швидкості передачі інформації, і всі способи підвищення ефективності за цими критеріями пов’язані з підвищенням швидкості передачі інформації, яка залежна від кількості інформації I, що передається, довжини кодограми, ширини спектра сигналу Fс і його тривалості с, потужності сигналу Рс й завади Рз. Звідси випливає, що для підвищення ефективності системи треба насамперед підвищити ентропію повідомлень, які передаються. Оскільки ймовірнісна кількість інформації
І(Y, X) = H(X) – H(Y│X), |
(10.7) |
пов’язана з ентропією повідомлень H(X), які передаються, та ентропією прийнятих повідомлень відносно переданих H(Y│X), то для збільшення швидкості передачі інформації треба збільшувати ентропію повідомлень H(X), які передаються, і зменшувати ентропію прийнятих повідомлень відносно переданих H(Y│X).
Ентропія повідомлень залежить від закону розподілу їхніх імовірностей. У зв’язку з цим перша група методів підвищення ефективності пов’язана зі здійсненням перерозподілу щільності ймовірностей елементів інформації, яка передається, з метою отримання найбільш оптимального розподілу. Найбільшу ентропію мають повідомлення із рівномірним і незалежним виникненням елементів.
При накладенні обмежень на потужність сигналу максимум ентропії дає симетричний нормальний розподіл елементів інформації. Тому в реальних ситуаціях передачі інформації для підвищення її ефективності треба застосовувати розподіл, який наближується до нормального. Отже, якщо джерело виробляє елементи інформації з щільністю розподілу (x) (рис. 10.1), яка відрізняється від нормальної, то з метою підвищення ефективності систем передачі потрібно цей розподіл змінити так, щоб він наближався до нормального закону з щільністю розподілу (y).
У загальному випадку змінення закону розподілу (x) можливе лише за рахунок нелінійних перетворень елементів інформації, які передаються з розподілом (x). Для відновлення інформації на приймальній стороні треба отриманий сигнал піддати зворотним перетворенням з урахуванням функцій y(x) і ((y)).
Другий метод підвищення швидкості передачі інформації пов’язаний з усуненням або послабленням взаємозв’язків між елементами інформації, яка передається, бо наявність таких зв’язків зменшує ентропію повідомлень.
Третій метод підвищення ефективності системи пов’язаний з вибором відповідного способу кодування елементів інформації, що передаються. Найбільшу ефективність системі забезпечить код, який має мінімальну середню кількість кодових символів на один елемент переданої інформації. Такий код називають оптимальним або ефективним. Відомо досить багато методів підвищення інформаційної ефективності систем. Той чи інший метод має вибиратися з урахуванням складності його реалізації, а також забезпечення необхідної завадостійкості системи. При виконанні останньої умови треба пам’ятати, що ефективність і завадостійкість системи якості, які суперечать одна одній.