Исследование формулы Найквиста

График 3.6 - Зависимость пропускной способности от ширины полосы канала при уровне сигнала 16

Если сигнал имеет 2 различимых состояния, то пропускная способность равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи. Если же передатчик использует более чем 2 устойчивых состояния сигнала для кодирования данных, то пропускная способность линии повышается, так как за один такт работы передатчик передает несколько бит исходных данных, например 2 бита при наличии четырех различимых состояний сигнала. Формула Найквиста не учитывает наличие шума, косвенно его влияние отражается в выборе количества состояний информационного сигнала. Для повышения пропускной способности канала хотелось бы увеличить это количество до значительных величин, но на практике мы не можем этого сделать из-за шума на линии.

Заключение

Пропускная способность канала - это максимальная скорость, с которой канал способен передавать сигнал.

Аналоговая и цифровая связь предполагают разные подходы к измерению полосы пропускания или пропускной способности. Пропускная способность аналогового носителя выражается в герцах. Пропускная способность цифровых линий измеряется в битах в секунду. Соответственно применяются различные способы оценки (расчета) пропускной способности каналов связи.

Под шумом понимается любой нежелательный сигнал, в том числе внешние помехи или сигнал, вернувшийся к передающему устройству в результате отражения от противоположного конца линии. Сами по себе сосредоточенные помехи не столь существенно ограничивают пропускную способность аналогового канала, как непредсказуемый в каждый момент времени белый гауссовский шум.

В работе приведен пример расчета пропускной способности аналогового канала связи при наличии шумовых помех.

Исследуя формулу Шеннона, мы можем сделать вывод, что с уменьшением отношения сигнал/шум пропускная способность канала также уменьшается, что приводит к потере информации. Так же стоит отметить, что при увеличении ширины полосы отношение сигнал/шум уменьшается, а не увеличивается. Таким образом, формула Шеннона показывает, что наиболее эффективный способ увеличения максимальной скорости передачи состоит в увеличении полосы пропускания линии передачи.

Исследуя формулу Найквиста нужно отметить, что при заданной ширине полосы скорость передачи данных может быть увеличена за счет увеличения количества различных элементов сигнала, но при таком подходе на приемник ложится дополнительная нагрузка: в каждый момент приемник должен распознавать уже не два, а M возможных элементов сигнала. На практике величину M ограничивают помехи и прочие искажения сигнала, возникающие в линии передачи.

Статья в тему

Динамический расчет системы автоматического управления
Система автоматического управления (далее по тексту САУ, или «система») предназначена для линейного перемещения горизонтального стола применительно к станкам фрезерной или координатно-расточной групп. Состав системы Блок-схема системы автоматического управления приведена на рис. 1, а к ...