А8. Ширина полосы с общей точки зрения

Цель настоящего приложения — познакомить читателя с различными сторонами идеи о том, что пропускная способность канала эквивалентна ширине полосы. Чтобы не использовать сложного математического аппарата, связанного с интегралом Фурье, здесь приведены лишь наброски соответствующих результатов. приложении указывается, что в некотором смысле пропускная способность, определяемая в теории информации, связана с шириной полосы. На практике пропускная способность часто понимается именно таким образом.

Теорема Шеннона позволяет надеяться, что утонченные методы кодирования информации способствуют значительному улучшению подавления шума без перехода к широкой полосе. Дальнейшему распространению такого подхода к радио- и телевизионной технике мешает сложность кодирования и декодирования. Как мы видели, при хорошем кодировании используются очень длинные сообщения, что ведет к необходимости большого объема памяти и к задержкам, не говоря уже сложностях обработки сигнала. Таким образом, практические системы передачи сигналов редко достигают пределов, указанных теоремой Шеннона. Однако в ближайшем будущем ситуация может измениться

благодаря появлению дешевых микро-ЭВМ и дешевых цифровых запоминающих устройств.

В телевидении нужно отразить все возможные изменения во всех точках экрана за время от одного до другого кадра, а для этого необходима очень широкая полоса. Однако психологические тесты показывают, что скорость восприятия информации человеком не может превышать 40-50 бит/с. Даже учитывая тот факт, что при рассмотрении одного и того же изображения разные люди обращают внимание на разные его части, имеется превышение примерно в миллион раз того, что делается, над тем, что представляется минимально необходимым. Именно в таких ситуациях теория Шеннона наиболее полезна: она указывает инженеру, где можно получить большой выигрыш, а где в лучшем случае можно достичь лишь незначительных улучшений.

Спектр допустимых частот ограничен теми частотами, которые могут распространяться в земной атмосфере; большая часть этих частот уже занята для различных целей. В некотором смысле полоса частот принадлежит «природным ресурсам» и, несомненно, ограничена, хотя не в том смысле, что ее использование уменьшает запасы, а в том, что невозможно одновременное ее использование для конкурирующих целей. Теория информации дает нам способ узнать, когда полоса используется эффективно, а когда она. расходуется напрасно.

Доступность дешевых и надежных микро-ЭВМ увеличивает роль цифровых методов передачи сигналов, которые допускают несложную защиту от шумов (ошибок). Поэтому в этом кратком рассмотрении не затрагивались аналоговые системы передачи сигналов.