Розрахунки й аналіз характеристик засобів передачі інформації в системі технічного захисту інформації
1.9 Розрахунки інформаційних характеристик системи передачі
Повідомлення неперервного джерела перетворюється в первинний аналоговий сигнал зазвичай без втрати інформації , тому розрахунки інформаційних характеристик джерела будемо проводити для первинного сигналу.
1)Продуктивність джерела , яку називають епсилон-продуктивністю, обчислюємо за умови, що відліки беруться через інтервал Котельникова, по формулі :
,
де - епсилон-ентропія, -максимальна частота сигналу
Епсилон-ентропія розраховується за формулою:
,
де - диференційна ентропія, - умовна ентропія.
Диференціальна ентропія залежить від виду розподілу імовірності та дисперсії сигналу . Так, як за умовою задано гаусів розподіл, то
Так як помилка відтворення на виході системи передачі є гаусовою, то умовну ентропію знайдемо за формулою :
де - дисперсія помилки відтворення, де - середня потужність сигналу, - відношення сигнал/шум.
Отже, формула епсилон-ентропії:
Вважаємо, що , .
Знаходимо епсилон-ентропію:
Тоді, продуктивність джерела:
2)За формулою К.Шенона, про пропускна здатність неперервного каналу звязку:
,
де - ширина спектра модульованого сигналу,- відношення сигнал/шум.
3)Найбільше значення швидкості передачі інформації по каналу звязку при заданих обмеженнях називають пропускною можливістю каналу, яка вимірюється в [біт/с] :
Під заданими обмеженнями розуміють тип каналу (дискретний або неперервний), характеристики сигналів та завад . Пропускна можливість каналу звязку характеризує потенційні можливості передачі інформації. Вони описані в фундаментальній теоремі теорії інформації, відомій як основна теорема кодування К.Шенона. Для дискретного каналу вона формулюється наступним чином : якщо продуктивність джерела менше пропускної можливості каналу ,тобто , то існує спосіб кодування (перетворення повідомлень в сигнал на вході ) та декодування ( перетворення сигналу в повідомлення на виході каналу ), при якому імовірність помилкового декодування дуже мала.
Пропускна можливість каналу, як граничне значення безпомилкової передачі інформації, являється одною з основних характеристик будь-якого каналу. Знаючи пропускну можливість каналу та інформаційні характеристики повідомлень (первинних сигналів) можна передавати по заданому каналу.
4)Швидкість передачі інформації R можна прийняти рівною продуктивності джерела тому, що при тій якості відновлення повідомлення, яке має місце в розрахованій системі звязку, втрати інформації малі.
Коефіцієнт інформаційної ефективності знаходимо за формулою:
Коефіцієнт енергетичної ефективності знаходимо за формулою:
Допускаємо, що , тоді
Коефіцієнт частотної ефективності знаходимо за формулою:
,
де -ширина спектру сигналів,що визначається формулою:
,
де - індекс частотної модуляції, - максимальна частота спектру.
Тоді коефіцієнт частотної ефективності: