Контрольная работа № 2. Тема: «Эффективность ТКС на основе моделей физического уровня»

Тема: «Эффективность ТКС на основе моделей физического уровня»

(модуль № 1)

1. Дайте определение понятиям «эффективность системы», «показатель эффективности системы».

Эффективность системы – характеристика системы, определяющая степень достижения цели функционирования.

Показатель эффективности – это количественная мера заданных показателей функционирования системы.

2. Дайте определение понятиям «оптимальность системы», «показатель оптимальности системы».

Оптимальность системы – наилучшее состояние системы с точки зрения достижения цели функционирования.

Показатель оптимальности системы – количественная характеристика, позволяющая судить о мере соответствия системы критерию оптимальности.

3. Дайте определение понятию «критерий эффективности системы». Приведите пример.

Критерий эффективности системы – это суждение о степени достижения цели функционирования системы и позволяющая сформулировать решающее правило выбора средств достижения целей.

Пример: с позиции эффективности использования информационных ресурсов каналов ТКС следует считать тем более эффективной, чем более экономно в ней используются информационные ресурсы для передачи некоторого фиксированного объема информации.

4. Дайте определение понятию «критерий оптимальности системы». Приведите пример.

Критерий оптимальности системы – это суждение о соответствии системы своему наилучшему состоянию функционирования.

Критерий идеального наблюдателя. Оптимальной является система, которая обеспечивает наименьшую среднюю вероятность ошибки, наибольшую среднюю вероятность правильного приёма.

Критерий минимума среднего риска. Является обобщением критерия идеального наблюдателя. Обобщение заключается в том, что учитываются последствия, к которым приводят ошибки разного рода.

Критерий отношения правдоподобия. Предполагается, что ошибочный приём сигнала, тем опаснее, чем реже этот сигнал передаётся. Величина потерь при этом обратно пропорциональна априорной вероятности с его учётом.

5. Дайте определение понятию «информационные ресурсы каналов телекоммуникаций».

Информационные ресурсы каналов ТК — ресурсы, необходимые для переноса сигнала в пространстве или направленной среде. К ним относятся: пространственный, частотный, временной и энергетический ресурсы.

6. Какие недостатки содержит методика, предложенная Зюко А.Г. для оценки эффективности информационных ресурсов каналов связи?

1) В явном виде не содержит конкретных значений параметра эффективности η. Вместо η анализируется динамика соотношений показателей β и γ при использовании различных сигналов.

2) С одной стороны, в представлении методики Зюко, линия порога Шеннона (линия η) построена для случая η =1 и не содержит смысла

относительно информационной эффективности тех или иных сигналов. С другой стороны, в пространстве дискретных сигналов анализ показателей β и γ исходит из природы дискретных сигналов, не соответствующих природе показателя η. Поскольку, если существующий канал с определенными ресурсами, то в непрерывном канале при этих же ресурсах можно передавать гораздо больше информации, чем в дискретном канале. Т.о., задача заключается в том, чтобы ввести показатели информационной эффективности дискретных сигналов в пространстве ресурсов канала связи.

3) Классическая методика Зюко построена для фиксированного значения вероятности ошибки в канале (Pош = 5× 10-6).

7. В чем заключаются преимущества модифицированной методики Зюко А.Г. оценки эффективности использования информационных ресурсов каналов связи?

В модифицированной методике Зюко получена новая шкала, позволяющая оценивать информационную эффективность дискретных сигналов. Также она позволяет корректно оценивать показатели эффективности β и γ в пространстве дискретных сигналов. Информационная эффективность улучшается при ухудшении качественных показателей, что очередной раз доказывает то обстоятельство, что можно достигать более высоких информационных возможностей при высокой вероятности ошибки в дискретном канале.

8. В чем заключается модифицированная методика оценки эффективности использования информационных ресурсов каналов? Объясните с помощью аналитических и графических решений.

В модифицированной методике А.Г. Зюко строится шкала

информационной эффективности η пространства дискретных сигналов. Для

этого плоскость разделяется β γ лучами с равными углами наклона и,

задаваясь шагом 0, 1 по информационной эффективности, находятся точки

пересечения с заданными лучами.

Оценка информационной эффективности для непрерывных сигналов

Cн - пропускная способность непрерывного канала; Q – отношение

мощности сигнала к мощности шума на входе демодулятора; k – отношение

полос частот на входе и выходе приёмника при заданном виде модуляции

Оценка информационной эффективности для дискретных сигналов

Коэффициент энергетической эффективности:

α – отношение мощности сигнала к односторонней спектральной

мощности шума.

Для малой вероятности ошибки скорость передачи , где Т –

длительность многопозиционных сигналов. Тогда h2 можно выразить через β:

Обобщенная информационная эффективность определяется

соотношением:

Cнд - определяет пропускную способность непрерывного канала при

ограничениях дискретного. Полученные значения информационной эффективности НД h и соответствующие им значения β позволяют определить эффективность γ, как проекцию на ось γ в точке пересечения hнд и β.

9. Определите информационную эффективность дискретных сигналов в пространстве ресурсов канала связи, если известен показатель h².

Оценка информационной эффективности дискретных сигналов

Обобщенная информационная эффективность равна отношению ПС непрерывного канала ПС дискретных сигналов в пространстве непрерывного канала

Приведите соотношение, позволяющее оценить эффективность использования информационных ресурсов дискретного канала связи на основе показателя информационных возможностей (ПИВ) для сигналов ЧМн.

Приведите соотношение для оценки эффективности использования информационных ресурсов непрерывного канала связи на основе показателя информационных возможностей (ПИВ) для сигналов АМ. Обоснуйте выбор базового показателя в соотношении.

В качестве базовой производительности в ПИВ для НКС избрана производительность канала с однополосной модуляцией, достигающей одновременно значения пропускной способности непрерывного канала η =1.

Приведите соотношение для оценки эффективности использования информационных ресурсов дискретного канала связи на основе показателя информационных возможностей (ПИВ) для сигналом ФМн. Обоснуйте выбор базового показателя в соотношении.

Для когерентного приема ФМн-сигналов:

Для некогерентного приема ОФМн-сигналов:

В качестве базовой производительности в ПИВ для ДКС выбрана производительность канала с АМ, являющаяся минимальной в классе бинарных сигналов в ДКС.

13. В чем заключается взаимосвязь между производительностью и качеством передачи информации на физическом уровне?

Если задаться моделью распространения сигнала, можно построить зависимость максимального расстояния от БС до приемника, при котором значения битовой ошибки не хуже допустимого.

Таким образом, между производительностью и качеством передачи информации возникает взаимосвязь.

Обращаясь к тезису взаимосвязи производительности и качества передачи информации, следует отметить, что при одних и тех же энергетических характеристиках канала и виде манипуляции увеличение радиуса действия сигнала (для расширения круга пользователей, улучшения производительности) ухудшается качество передачи информации на границе зоны связи.

14. В чем заключается противоречие между производительностью и качеством передачи информации на физическом уровне?

Количественным фактором, через который проявляется данное противоречие, является радиус зоны охвата сети: повышая требования к качеству, сокращается радиус и, как следствие, производительность сети.

Т.о., сущность противоречия между производительностью и качеством передачи информации заключается в том, что влияние пространственного фактора приводит к невозможности достижения требуемой Р_ош на всей площади зоны обслуживания при одинаковой производительности на единицу площади покрытия.

В данной записи качественно отображается противоречие между требованиями к достоверности и производительностью в сети.