Båndbredde

Båndbredde- metrisk karakteristik, der viser forholdet maksimal mængde sende enheder (information, objekter, volumen) pr. tidsenhed gennem en kanal, et system, en knude.

Anvendes på forskellige områder:

• i kommunikation og datalogi er P.S. den maksimalt opnåelige mængde af videregivelse af information;
• i transport PS - antallet af transportenheder;
• i maskinteknik - mængden af ​​passerende luft (olie, fedt).

Det kan måles i forskellige, nogle gange meget specialiserede, enheder - stykker, bits/sek., tons, kubikmeter osv.

Inden for datalogi gælder definitionen af ​​gennemstrømning normalt for en kommunikationskanal og defineres som den maksimale mængde information, der sendes eller modtages pr. tidsenhed.
Båndbredde er en af ​​de vigtigste faktorer fra en brugers synspunkt. Det estimeres ud fra mængden af ​​data, som netværket i grænsen kan overføre pr. tidsenhed fra en enhed, der er tilsluttet den, til en anden.

Kanalkapacitet

Den højest mulige ini en given kanal kaldes dens gennemløb. Kanalkapacitet er hastigheden af ​​informationstransmission, når man bruger den "bedste" (optimale) kilde, koder og dekoder for en given kanal, så den karakteriserer kun kanalen.

Gennemstrømning af en diskret (digital) kanal uden interferens

C = log(m) bits/symbol

hvor m er bunden af ​​den signalkode, der bruges i kanalen. Informationsoverførselshastighed diskret kanal uden støj (ideal kanal) er lig med dens kapacitet, når symbolerne i kanalen er uafhængige og alle m symboler i alfabetet er lige sandsynlige (bruges lige ofte).

Neural netværksbåndbredde

Gennemløbet af et neuralt netværk er det aritmetiske gennemsnit mellem mængderne af behandlet og skabt information neurale netværk per tidsenhed.

se også

• Liste over datagrænsefladekapaciteter

Wikimedia Foundation. 2010.

• Gareev, Musa Gaisinovich
• Borkolabovskaya ikon for Guds moder

Se, hvad "Båndbredde" er i andre ordbøger:

Båndbredde- vand strømmer gennem afløbsarmaturerne, når udløbstragten ikke er oversvømmet. Kilde: GOST 23289 94: Sanitære drænarmaturer. specifikationer original dok... Ordbogsopslagsbog med vilkår for normativ og teknisk dokumentation

Båndbredde- den samlede mængde olieprodukter, der kan pumpes gennem rørledningen (gennem terminalen) pr. tidsenhed. Lagerkapacitet for en tank (tankfarm) er den samlede mængde af olieprodukter, der kan opbevares i... ... Finansiel ordbog

gennemløb- Vægtforbrug Arbejdsmiljø gennem ventilen. [GOST R 12.2.085 2002] gennemløb KV Væskestrømningshastighed (m3/h), med en densitet svarende til 1000 kg/m3, passeret af reguleringsorganet med et trykfald på tværs af 1 kgf/cm2 Bemærk. Nuværende... ... Teknisk oversættervejledning

Båndbredde- den maksimale mængde information, der kan behandles pr. tidsenhed, målt i bit/s... Psykologisk ordbog

gennemløb- produktivitet, kraft, effekt, kapacitet Ordbog over russiske synonymer ... Synonym ordbog

Båndbredde- - se Servicemekanisme... Økonomisk og matematisk ordbog

gennemløb- Kategori. Ergonomiske egenskaber. Specificitet. Maksimumsbeløb information, der kan behandles pr. tidsenhed, målt i bit/s. Psykologisk ordbog. DEM. Kondakov. 2000... Fantastisk psykologisk encyklopædi

gennemløb- Maksimumsbeløb Køretøj, som kan køre på en given vejstrækning på et bestemt tidspunkt... Ordbog for geografi

gennemløb- (1) veje største antal enheder jordtransport(millioner par tog), som en given vej kan passere pr. tidsenhed (time, dag); (2) P.s. kommunikationskanal maksimal hastighed fejlfri transmission (se) af denne kanal… … Big Polytechnic Encyclopedia

gennemløb - højeste hastighed datatransmissionsudstyr, hvorfra information kommer ind i lagerenheden uden tab, samtidig med at samplingshastigheden og analogt opretholdes digital transformation. til enheder med parallel busarkitektur, gennemløb... ... Ordbog over begreber og udtryk formuleret i regulatoriske dokumenter af russisk lovgivning

Parameternavn	Betyder
Artiklens emne:	Båndbredde
Rubrik (tematisk kategori)	teknologier

Den vigtigste opgave, som ethvert netværk er bygget til, er hurtig overførsel af information mellem computere. Af denne grund er kriterier relateret til kapaciteten af ​​et netværk eller en del af et netværk en god indikator for, hvor godt netværket udfører sin primære funktion.

Eksisterer et stort antal af muligheder for at definere kriterier af denne type, ligesom i tilfældet med kriterier i klassen "reaktionstid". Disse muligheder kan afvige fra hinanden: den valgte mængdeenhed overførte oplysninger, karakteren af ​​de data, der tages i betragtning - kun brugerdata eller brugerdata sammen med tjenestedata, antallet af målepunkter for transmitteret trafik, metoden til at beregne gennemsnittet af resultaterne for netværket som helhed. Lad os overveje forskellige måder opbygning af kapacitetskriteriet mere detaljeret.

Kriterier, der adskiller sig i måleenheden for transmitteret information. Måleenheden for transmitteret information er normalt pakker (eller rammer, senere vil disse termer blive brugt i flæng) eller bits. Følgelig måles gennemløbet i pakker pr. sekund eller bits pr. sekund.

Fordi computernetværk arbejde ud fra princippet om pakke- (eller ramme-) omskiftning, og så giver det mening at måle mængden af ​​transmitteret information i pakker, især da gennemstrømningen af ​​kommunikationsudstyr, der fungerer på link niveau og højere, også oftest målt i pakker pr. sekund. På samme tid, på grund af den variable pakkestørrelse (dette er typisk for alle protokoller undtagen ATM, som har en fast pakkestørrelse på 53 bytes), er måling af gennemløb i pakker pr. sekund forbundet med en vis usikkerhed - pakker af hvilken protokol og hvad betyder størrelse? Oftest betyder de pakker af Ethernet-protokollen, som den mest almindelige, med en minimumsprotokolstørrelse på 64 bytes (uden præamble). Pakker med minimumslængde blev valgt som referencepakker på grund af det faktum, at de skaber den vanskeligste driftstilstand for kommunikationsudstyr - de beregningsoperationer, der udføres med hver ankommende pakke, afhænger meget lidt af dens størrelse, og derfor behandling pr. enhed af overført information En pakke af minimum længde kræver mange flere operationer, der skal udføres end en pakke med maksimal længde.

Båndbreddemåling i bits per sekund (for lokale netværk hastigheder målt i millioner af bits pr. sekund - Mb/s er mere typiske) giver et mere præcist estimat af hastigheden af ​​transmitteret information end ved brug af pakker.

Kriterier er forskellige i betragtning officielle oplysninger. Enhver protokol har en header, der bærer serviceoplysninger, og et datafelt, der bærer information, der tages i betragtning af denne protokol brugerdefinerede. For eksempel i en Ethernet-protokolramme af minimumsstørrelse repræsenterer 46 bytes (ud af 64) datafeltet, og de resterende 18 er serviceinformation. Ved måling af gennemstrømning i pakker pr. sekund er det umuligt at adskille brugerinformation fra serviceinformation, men ved bitvis måling er det muligt.

Hvis gennemløbet måles uden at opdele information i bruger og service, så I dette tilfælde Du kan ikke indstille opgaven med at vælge en protokol eller protokolstak for et givet netværk. Dette forklares med det faktum, at selvom vi ved udskiftning af en protokol med en anden får højere netværksgennemstrømning, betyder det ikke, at netværket vil arbejde hurtigere for slutbrugere - hvis andelen af ​​serviceinformation pr. enhed af brugerdata for disse protokoller er anderledes (og generelt er dette sandt), så kan du vælge en langsommere netværksmulighed som den optimale. Hvis protokoltypen ikke ændres ved opsætning af netværket, kan du bruge kriterier, der ikke adskiller brugerdata fra det generelle flow.

Ved test af netværksgennemstrømning på anvendelsesniveau Den nemmeste måde at måle gennemløb på er ved hjælp af brugerdata. For at gøre dette er det nok at måle den tid, det tager at overføre en fil af en vis størrelse mellem serveren og klienten og dividere filstørrelsen med den resulterende tid. For at måle den samlede gennemstrømning kræves specielle måleværktøjer - protokolanalysatorer eller SNMP- eller RMON-agenter indbygget i operativsystemer, netværksadaptere eller kommunikationsudstyr.

Kriterier, der er forskellige i antallet og placeringen af ​​målepunkter. Båndbredde kan måles mellem to vilkårlige noder eller punkter på netværket, for eksempel mellem klientcomputer 1 og server 3 i eksemplet vist i figur 1.2. I dette tilfælde vil de resulterende gennemløbsværdier ændre sig under de samme netværksdriftsbetingelser, baseret på hvilke to punkter målingerne tages mellem. Da netværket virker samtidigt stort antal brugercomputere og servere altså fuld beskrivelse netværksgennemløb giver et sæt af gennemløb målt for forskellige kombinationer interagerende computere - den såkaldte trafikmatrix af netværksknuder. Eksisterer særlige midler målinger, der registrerer trafikmatricen for hver netværksknude.

Da data på vej til destinationsknudepunktet i netværk sædvanligvis passerer gennem flere transitmellembehandlingstrin, kan gennemløbet af et individuelt mellemliggende netværkselement - en separat kanal, et segment eller en kommunikationsenhed - betragtes som et effektivitetskriterium.

At kende den samlede gennemstrømning mellem to noder kan ikke give fuldstændige oplysninger O mulige måder dens stigning, da det ud fra det samlede tal er umuligt at forstå, hvilket af de mellemliggende stadier af pakkebehandlingen, der bremser netværket i størst grad. Af denne grund, gennemløbsdata individuelle elementer netværk kan være nyttige til at beslutte, hvordan det skal optimeres.

I det undersøgte eksempel passerer pakker på stien fra klientcomputer 1 til server 3 gennem følgende mellemliggende netværkselementer:

Segment AR SwitchR Segment BR Router R Segment CR RepeaterR Segment D.

Hvert af disse elementer har en vis gennemstrømning, derfor vil den samlede netværksgennemstrømning mellem computer 1 og server 3 være lig med rutekomponenternes minimumsgennemstrømning og transmissionsforsinkelsen for en pakke (en af ​​mulighederne for at bestemme responstiden) vil være lig med summen af ​​de forsinkelser, der indføres af hvert element. For at øge gennemløbet af en flerdelt sti skal du først være opmærksom på de langsomste elementer - i dette tilfælde vil et sådant element højst sandsynligt være en router.

Det giver mening at definere den samlede netværksgennemstrømning som den gennemsnitlige mængde information, der transmitteres mellem alle netværksknuder pr. tidsenhed. Samlet netværksgennemstrømning kan måles i enten pakker pr. sekund eller bits pr. sekund. Når et netværk opdeles i segmenter eller subnet, er den samlede netværkskapacitet lig med summen af ​​undernettenes kapacitet plus kapaciteten af ​​inter-segment eller inter-netværksforbindelser.

Gennemløb - koncept og typer. Klassificering og funktioner i kategorien "Throughput" 2017, 2018.

- En 30 MB fil overføres over netværket på 24 sekunder. Netværkskapaciteten er

Cirka 10 Mbit/s 261. Et fotografi af CD-læseren er vist på figuren. O 4 O 1 O 2 O +3 X 228. Kronologisk sekvens af udseende operativsystemer: a) MS DOS b) Windows XP c) Windows "98 d) Windows Vista O +a), c), b), d) Karakteristika for feltet i databaserne er ikke... .

- Båndbredde.

Det bestemmes af afstanden mellem tilstødende tog. Jo kortere denne afstand er, jo større er linjekapaciteten. På dette øjeblik Der er to typer metrolinjer: Strækninger med automatisk blokering og beskyttende sektioner af strækningen med normal... .

- Båndbredde.

Det bestemmes af afstanden mellem tilstødende tog. Jo kortere denne afstand er, jo større er linjekapaciteten. I øjeblikket er der to typer metrolinjer: linjer med automatisk blokering og beskyttende sektioner af strækningen med normal... [læs mere].

- Vejkapacitet, modeller og beregningsmetoder

Gennemløb - det tal, der kan passeres af AD, hvilket giver den nødvendige sikkerhed og bekvemmelighed for bevægelse. PS kan være: - teoretisk; -praktisk. Teoretisk PS er defineret som forholdet mellem den betragtede periode T og den tid, der... .

- Kapacitet af eksportgasrørledninger på den tidligere grænse til USSR, milliarder kubikmeter om året

Gasrørledning Kapacitet Eksportretning Gennem Ukraine: Orenburg-vestlige grænse (Uzhgorod) Slovakiet, Tjekkiet, Østrig, Tyskland, Frankrig, Schweiz, Slovenien, Italien Urengoy-Uzhgorod Slovakiet, Tjekkiet, Østrig,... .

Kanalkapaciteten kaldes maksimal værdi hastigheden af ​​informationstransmission over denne kanal. Det vil sige, gennemstrømning karakteriserer potentialet for at overføre information. Kanalgennemstrømning måles i bits per sekund (bps).

Ud fra forholdet er det klart, at hvis signaleffekten ikke var begrænset, så ville gennemløbet være uendeligt stort. Båndbredden er nul, når signal-til-støj-forholdet Ps/Pw er lig med nul. Når dette forhold stiger, øges gennemløbet uendeligt.

Dette udtryk giver en øvre, fysisk uopnåelig grænse for informationsoverførselshastigheden, da dets udledning gjorde antagelsen om ideel støjbestandig kodning, som kræver en uendelig lang informationsoverførselstid for dens implementering.

Shannon beviste også, at meddelelser fra enhver diskret kilde kan kodes af signaler z(t) ved kanalindgangen og rekonstrueres fra signaler ved kanaludgangen z"(t) med en fejlsandsynlighed vilkårligt tæt på nul for H"(a) Det er umuligt. Her er H"(a) ydelsen af ​​en kilde med en given hastighed eller ydelsen af ​​en sender for en kontrolleret kilde. Derfor, for at det diskrete informationstransmissionssystem skal være økonomisk (effektivt), er det nødvendigt at koordinere kilden til beskeden med kanalen. Da ydelsen af ​​informationskilden H"(a) normalt er givet, er to tilfælde af størst interesse: H"(a)C og H"(a)

I det første tilfælde kan senderen og modtageren være meget enkel og derfor billig, da hvis kanalkapaciteten i høj grad overstiger kildeydelsen, kan du begrænse dig til de enkleste transmissionsmetoder (kodning, modulering) og modtagelse (beslutningskredsløb) og opnå tilstrækkelig troskab. Dette bruger dog en meget dyr kanal, da et bredt frekvensbånd eller et højt signal-til-støj-forhold er dyrt.

I det andet tilfælde kan der anvendes en billigere kanal med lavere kapacitet, men der kræves mere avancerede transmissions- og modtagelsesmetoder, dvs. dyrere sender og modtager. Af ovenstående følger, at der skal være et optimalt forhold mellem C og H"(a), hvorved de samlede omkostninger ved det diskrete informationstransmissionssystem er minimale. Ved fastlæggelsen af ​​dette minimum bør det tages i betragtning, at med udvikling af elektronisk teknologi, falder prisen på transceivere hurtigere end omkostningerne ved kommunikationskanaler, dvs. over tid falder forholdet C/H"(a).

I dette tilfælde er kanalkapaciteten større end kildekapaciteten, så denne kanal kan bruges til at transmittere analoge og digitale signaler. Kanalkapacitetsreserven, sammenlignet med kildekapaciteten, kunne bruges til at anvende statistisk eller støjbestandig kodning.

Der er mange faktorer, der kan forvrænge eller beskadige et signal. Den mest almindelige af disse er interferens eller støj, som er ethvert uønsket signal, der blander sig med og forvrænger det signal, der er beregnet til at blive transmitteret eller modtaget. For digitale data opstår spørgsmålet: i hvilket omfang begrænser disse forvrængninger den mulige dataoverførselshastighed? Den maksimalt mulige hastighed under visse forhold, hvorved information kan transmitteres langs en specifik kommunikationsvej eller kanal, kaldes passere evne kanal.

Der er fire begreber, som vi vil forsøge at binde sammen.

Dataoverførselshastighed - den hastighed i bits per sekund (bit/s), som du kan

overføre data;

Båndbredde - båndbredden af ​​det transmitterede signal, begrænset af transmission til ohm og arten af ​​det transmitterende medium. Det udtrykkes i perioder i sekunder eller hertz (Hz).

Støj. Gennemsnitligt støjniveau i kommunikationskanalen.

Fejlniveau – hyppigheden af ​​forekomst af fejl og bivirkninger. En fejl anses for at være modtagelsen af ​​1 og transmissionen af ​​0 og omvendt.

Problemet er dette: kommunikation er ikke billig, og generelt er de dyrere, jo bredere deres båndbredde er. Desuden har alle transmissionskanaler af praktisk interesse begrænset båndbredde. Begrænsninger er forårsaget af transmissionsmediets fysiske egenskaber eller af bevidste båndbreddebegrænsninger i selve senderen, lavet for at forhindre interferens med andre kilder.

Vi vil naturligvis gerne udnytte den tilgængelige båndbredde mest effektivt. For digitale data betyder det, at det for et bestemt bånd er ønskeligt at opnå den maksimalt mulige datahastighed givet det eksisterende fejlniveau. Den vigtigste begrænsning i at opnå en sådan effektivitet er interferens.

1. Metoder til at få adgang til mediet i trådløse netværk

Et af hovedproblemerne ved at bygge trådløse systemer er at løse problemet med mange brugeres adgang til en begrænset ressource af transmissionsmediet. Der er flere grundlæggende adgangsmetoder (også kaldet multipleksing eller multipleksing metoder), baseret på opdelingen af ​​parametre som rum, tid, frekvens og kode mellem stationer. Formålet med multipleksing er at allokere rum, tid, frekvens og/eller kode til hver kommunikationskanal med et minimum af gensidig interferens og maksimal udnyttelse af transmissionsmediets karakteristika.

Forseglemed rumligdivision

Baseret på adskillelse af signaler i rummet, når senderen sender et signal ved hjælp af en kode Med, tid t og frekvens f i området s jeg. Det vil sige, at hver trådløs enhed kun kan transmittere data inden for grænserne af et specifikt territorium, hvor enhver anden enhed er forbudt at transmittere sine meddelelser.

For eksempel, hvis en radiostation sender på en strengt defineret frekvens i dets tildelte område, og en anden station i samme område også begynder at sende på samme frekvens, så vil radiolyttere ikke være i stand til at modtage et "rent" signal fra evt. af disse stationer. Det er en anden sag, hvis radiostationer kører på samme frekvens i forskellige byer. Der vil ikke være nogen forvrængning af signalerne fra hver radiostation på grund af det begrænsede udbredelsesområde for disse stationers signaler, hvilket eliminerer deres overlapning med hinanden. Et typisk eksempel er mobiltelefonsystemer.

Forseglemed frekvensafsnitltion(Frequency Division Multiplexing, FDM)

Hver enhed fungerer ved en strengt defineret frekvens, takket være hvilken flere enheder kan transmittere data i et område (figur 3.2.6). Dette er en af ​​de mest kendte metoder, på den ene eller anden måde brugt i de mest moderne trådløse kommunikationssystemer.

Figur 3.2.6 – Princip for frekvensdeling af kanaler

En klar illustration af et frekvensmultiplekseringsskema er driften af ​​flere radiostationer, der opererer på forskellige frekvenser i en by. For pålideligt at detunere fra hinanden skal deres driftsfrekvenser adskilles af et beskyttende frekvensinterval for at forhindre gensidig interferens.

Selv om denne ordning tillader brugen af ​​flere enheder i et givet område, fører den i sig selv til unødvendigt spild af sædvanligvis knappe frekvensressourcer, da det kræver tildeling af en separat frekvens for hver trådløs enhed.

Forseglemed midlertidigt afsnitedovenskab(Time Division Multiplexing, TDM)

I dette skema sker fordelingen af ​​kanaler i tid, dvs. hver sender udsender et signal med samme frekvens f i området s, men på forskellige tidspunkter t i (normalt cyklisk gentagelse) med strenge krav til synkronisering af transmissionsprocessen (figur 3.2.7).

Figur 3.2.7 – Princip for tidsdeling af kanaler

Denne ordning er ret praktisk, da tidsintervaller dynamisk kan omfordeles mellem netværksenheder. Enheder med mere trafik tildeles længere intervaller end enheder med mindre trafik.

Den største ulempe ved tidsmultiplekssystemer er det øjeblikkelige tab af information, når synkroniseringen i kanalen går tabt, for eksempel på grund af stærk interferens, utilsigtet eller tilsigtet. Succesfuld erfaring med at drive sådanne berømte TDM-systemer som GSM-mobiltelefonnetværk indikerer imidlertid den tilstrækkelige pålidelighed af tidsmultipleksmekanismen.

Forseglekodesepareret(Code Division Multiplexing, CDM)

I dette skema sender alle sendere signaler med samme frekvens f , i området s og under t, men med forskellige koder c jeg.

Navnet på den CDM-baserede kanalseparationsmekanisme (CDMA, CDM Access)

mobiltelefonstandarden IS-95a blev endda navngivet, samt en række standarder for tredje generation af cellulære kommunikationssystemer (cdma2000, WCDMA osv.).

I CDM-skemaet erstatter hver sender hver bit af den originale datastrøm med et CDM-symbol - en kodesekvens med længden 11, 16, 32, 64 osv. bits (de kaldes chips). Kodesekvensen er unik for hver sender. Som regel, hvis en bestemt CDM-kode bruges til at erstatte "1" i den originale datastrøm, så bruges den samme kode for at erstatte "0", men omvendt.

Modtageren kender CDM-koden for den sender, hvis signaler den skal modtage. Den modtager konstant alle signaler og digitaliserer dem. Derefter udfører den i en speciel enhed (korrelator) foldningsoperationen (multiplikation med akkumulering) af det digitaliserede inputsignal med den kendte CDM-kode og dens inversion. I en noget forenklet form ser dette ud som driften af ​​skalarproduktet af inputsignalvektoren og vektoren med CDM-koden.

Hvis signalet ved korrelatorudgangen overstiger et bestemt indstillet tærskelniveau, vurderer modtageren, at den har modtaget et 1 eller 0. For at øge sandsynligheden for modtagelse kan senderen gentage afsendelsen af ​​hver bit flere gange. I dette tilfælde opfatter modtageren signaler fra andre sendere med forskellige CDM-koder som additiv støj.

På grund af høj redundans (hver bit erstattes af snesevis af chips) kan den modtagne signaleffekt desuden sammenlignes med den integrerede støjeffekt. CDM-signalernes lighed med tilfældig (gaussisk) støj opnås ved hjælp af CDM-koder genereret af en pseudorandomsekvensgenerator. Derfor kaldes denne metode også metoden til spredning af signalspektret ved brug af direkte sekvens (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum), spektrumspredning vil blive diskuteret nedenfor.

Det stærkeste aspekt af dette segl ligger i den øgede sikkerhed og hemmeligholdelse af datatransmission: uden at kende koden er det umuligt at modtage et signal og i nogle tilfælde at opdage dets tilstedeværelse. Derudover er kodepladsen usammenlignelig større i forhold tiln, som gør det muligt at tildele hver sender sin egen individuelle kode uden problemer.

Indtil for nylig var hovedproblemet med kodemultipleksing kompleksiteten af ​​den tekniske implementering af modtagere og behovet for at sikre nøjagtig synkronisering af senderen og modtageren for at sikre garanteret modtagelse af pakken.

Multipleksmekanisme via ortogonale bærefrekvenser (OrtogonalFrekvensDivjegsionMultiplexing, OFDM)

Hele det tilgængelige frekvensområde er opdelt i ganske få underbærere (fra flere hundrede til tusinder). En kommunikationskanal (modtager og sender) er tildelt til transmission af flere sådanne bærere, valgt fra hele sættet i henhold til en bestemt lov. Transmission udføres samtidigt på alle underbærere, dvs. i hver sender er den udgående datastrøm opdelt i N delstrømme, hvor N– antallet af underbærere, der er tildelt denne sender.

Fordelingen af ​​underbærere kan ændre sig dynamisk under drift, hvilket gør denne mekanisme ikke mindre fleksibel end tidsmultiplekseringsmetoden.

OFDM-ordningen har flere fordele. For det første vil kun nogle underkanaler være genstand for selektiv fading, ikke hele signalet. Hvis datastrømmen er beskyttet af fremadrettet fejlkorrektionskode, er denne fading let at bekæmpe. Men endnu vigtigere, OFDM tillader intersymbolinterferens at blive undertrykt. Intersymbolinterferens har en betydelig indvirkning ved høje datahastigheder, fordi afstanden mellem bits (eller symboler) er lille.

I OFDM-ordningen reduceres datatransmissionshastigheden med N gange, hvilket giver dig mulighed for at øge symboltransmissionstiden med N enkelt gang. Således, hvis symboltransmissionstiden for kildestrømmen er T s, så vil perioden for OFDM-signalet være lig med NT s. Dette giver dig mulighed for betydeligt at reducere virkningen af ​​intersymbolinterferens. Når man designer et system N er valgt således, at værdien NT s betydeligt overskredet root-mean square spredningen af ​​kanalforsinkelser.

Gennemstrømning afr

Et af de vigtigste kendetegn ved ethvert informationstransmissionssystem, ud over dem, der er anført ovenfor, er dets gennemstrømning.

Båndbredde – den maksimalt mulige mængde nyttig information transmitteret pr. tidsenhed:

c = max(Imax) / TC,

c = [bit/s].

Nogle gange er infodefineret som den maksimale mængde nyttig information i et elementært signal:

s = max(Imax) / n,

s = [bit/element].

De betragtede egenskaber afhænger kun af kommunikationskanalen og dens karakteristika og afhænger ikke af kilden.

Gennemløb af en diskret kommunikationskanal uden interferens. I en kommunikationskanal uden interferens kan information transmitteres ved hjælp af et ikke-redundant signal. I dette tilfælde er tallet n = m, og entropien af ​​det elementære signal HCmax = logK.

max(IC) = nHCmax= mHCmax.

Varighed af et elementært signal, hvor er varigheden af ​​et elementært signal.

hvor FC er signalspektret.

Kommunikationskanalkapacitet uden interferens

Lad os introducere begrebet hastigheden for generering af et elementært signal af en informationskilde:

Derefter kan vi ved hjælp af det nye koncept transformere formlen for informationsoverførselshastigheden:

Den resulterende formel bestemmer den maksimalt mulige hastighed for informationstransmission i en diskret kommunikationskanal uden interferens. Dette følger af antagelsen om, at signalets entropi er maksimal.

Hvis H.C.< HCmax, то c = BHC и не является максимально возможной для данного канала связи.

Kapacitet af en diskret kommunikationskanal med interferens. I en diskret kommunikationskanal med støj er situationen vist i fig. 6.

Under hensyntagen til egenskaben ved additivitet, såvel som Shannons formler til bestemmelse af mængden af ​​information diskuteret ovenfor, kan vi skrive

IC = TC FC log(AK PC),

IPOM = TP FP log(APP).

For modtageren er kilden til nyttig information og kilden til interferens ækvivalente, derfor er det på den modtagende side umuligt at isolere interferenskomponenten i signalet med den resulterende information

IRES = TC FC log(AK (PP + PC)), hvis TC = TP, FC = FP.

Modtageren kan være smalbåndet, og interferensen kan være i andre frekvensområder. I dette tilfælde vil det ikke påvirke signalet.

Vi vil bestemme det resulterende signal for det mest "ubehagelige" tilfælde, når signal- og støjparametrene er tæt på hinanden eller falder sammen. Nyttig information bestemmes af udtrykket

Denne formel blev opnået af Shannon. Det bestemmer hastigheden af ​​informationstransmission over en kommunikationskanal, hvis signalet har pc-strøm, og interferensen har PP-effekt. Alle beskeder med denne hastighed vil blive transmitteret med absolut pålidelighed. Formlen besvarer ikke spørgsmålet om, hvordan man opnår en sådan hastighed, men den giver den maksimalt mulige værdi af c i en kommunikationskanal med interferens, det vil sige værdien af ​​transmissionshastigheden, ved hvilken den modtagne information vil være absolut pålidelig. I praksis er det mere økonomisk at tillade en vis mængde fejl i meddelelsen, selvom transmissionshastigheden vil stige.

Overvej sagen PC >> PP. Hvis vi introducerer begrebet signal-til-støj-forhold

PC >> PP betyder at . Derefter

Den resulterende formel afspejler den maksimale hastighed af et kraftigt signal i kommunikationskanalen. Hvis pc<< PП, то с стремится к нулю. То есть сигнал принимается на фоне помех. В таком канале в единицу времени сигнал получить не удается. В реальных ситуациях полностью помеху отфильтровать нельзя. Поэтому приемник получает полезную информацию с некоторым набором ошибочных символов. Канал связи для такой ситуации можно представить в виде, изображенном на рис. 7, приняв источник информации за множество передаваемых символов {X}, а приемник – за множество получаемых символов {Y}.

Fig.7 Graf over overgangssandsynligheder for en K-ær kommunikationskanal

Der er en vis en-til-en korrespondance imellem. Hvis der ikke er nogen interferens, så er sandsynligheden for en en-til-en-match lig med én, ellers er den mindre end én.

Hvis qi er sandsynligheden for at forveksle yi med xi, og pij = p(yi / xi) er sandsynligheden for fejl, så

.

Overgangssandsynlighedsgrafen afspejler det endelige resultat af påvirkningen af ​​interferens på signalet. Som regel opnås det eksperimentelt.

Nyttig information kan estimeres som IPOL = nH(X · Y), hvor n er antallet af elementære symboler i signalet; H(X Y) – gensidig entropi af kilde X og kilde Y.

I dette tilfælde er kilde X kilden til nyttig information, og kilde Y er modtageren. Forholdet, der bestemmer nyttig information, kan opnås baseret på betydningen af ​​gensidig entropi: det skraverede afsnit af diagrammet bestemmer de meddelelser, der transmitteres af kilde X og modtages af modtager Y; De ikke-skraverede områder repræsenterer signaler fra kilde X, som ikke nåede modtageren, og uvedkommende signaler modtaget af modtageren, som ikke blev transmitteret af kilden.

B er hastigheden for generering af elementære symboler ved kildeudgangen.

For at opnå max, skal du øge H(Y) og mindske H(Y/X), hvis det er muligt. Grafisk kan denne situation repræsenteres ved at kombinere cirkler på diagrammet (fig. 2d).

Hvis cirklerne slet ikke skærer hinanden, eksisterer X og Y uafhængigt af hinanden. I det følgende vil vi vise, hvordan det generelle udtryk for den maksimale transmissionshastighed kan bruges ved analyse af specifikke kommunikationskanaler.

Når man karakteriserer en diskret kanal, bruges to begreber om hastighed: teknisk og information.

Den tekniske transmissionshastighed RT, også kaldet nøglehastigheden, refererer til antallet af symboler (elementære signaler), der transmitteres over en kanal pr. tidsenhed. Det afhænger af kommunikationslinjens egenskaber og hastigheden af ​​kanaludstyret.

Under hensyntagen til forskelle i symbolernes varighed bestemmes den tekniske hastighed som

hvor er den gennemsnitlige symbolvarighedstid.

Måleenheden er "baud" - dette er den hastighed, hvormed et tegn transmitteres i sekundet.

Informationshastighed eller inbestemmes af den gennemsnitlige mængde information, der transmitteres over en kanal pr. tidsenhed. Det afhænger både af karakteristikaene for en bestemt kanal (såsom volumen af ​​alfabetet af brugte symboler, den tekniske hastighed af deres transmission, den statistiske egenskab ved interferens i linjen) og af sandsynligheden for, at symboler ankommer til input og deres statistiske forhold.

Med en kendt manipulationshastighed er hastigheden af ​​informationstransmission over kanalen givet af relationen:

,

hvor er den gennemsnitlige mængde information båret af et symbol.

Til praksis er det vigtigt at finde ud af, i hvilket omfang og på hvilken måde hastigheden af ​​informationstransmission over en bestemt kanal kan øges. En kanals maksimale muligheder for at overføre information er karakteriseret ved dens gennemstrømning.

Kanalkapaciteten med givne overgangssandsynligheder er lig med den maksimale transmitterede information over alle inputsymbolfordelinger af kilde X:

Fra et matematisk synspunkt kommer søgning efter kapaciteten af ​​en diskret kanal uden hukommelse til at søge efter sandsynlighedsfordelingen af ​​inputsymboler fra kilde X, hvilket sikrer maksimal transmitteret information. Samtidig pålægges en begrænsning på sandsynligheden for inputsymboler: , .

Generelt er det muligt at bestemme maksimum under givne restriktioner ved at bruge Lagranges multiplikationsmetode. En sådan løsning er dog uoverkommelig dyr.

I det særlige tilfælde med diskrete symmetriske kanaler uden hukommelse, opnås gennemløbet (maksimum) med en ensartet fordeling af inputsymboler for kilden X.

Så for en DSC uden hukommelse, i betragtning af fejlsandsynligheden ε som givet og for lige så sandsynlige inputsymboler = = = =1/2, kan vi opnå kapaciteten af ​​en sådan kanal ved at bruge det velkendte udtryk for:

hvor = er entropien af ​​en binær symmetrisk kanal for en given fejlsandsynlighed ε.

Grænsetilfælde er af interesse:

1. Transmission af information over en lydløs kanal (uden interferens):

, [bit/tegn].

Med faste grundlæggende tekniske karakteristika for kanalen (f.eks. frekvensbånd, gennemsnitlig og spidssendereeffekt), som bestemmer værdien af ​​den tekniske hastighed, vil kanalens gennemløb uden interferens være lig med [bit/sek.].