Практическое занятие

1.Информационный процесс на примере передачи информации по каналу связи.ПОМЕХИ

Кодек Модем

Сообщение Сигнал Модулированный сигнал

Источник сообщения (источник информации+первичный преобразователь)

Кодирующее устройство

Передающее устройство

(модулятор)

Линия связи

Смесь сигнала и помехи

Получатель

Приемное устройство

(демодулятор)

Решающее устройство

Декодирующее устройство

Демодулированный сигнал и помеха

Сообщение * Сигнал *

Источник сообщения в общем виде представляет собой совокупность источника информации (наблюдаемый процесс, объект, явление), а также первичный преобразователь ( различного рода датчики, человек- оператор, либо специальные преобразователи кода). На выходе источника, как правило, дискретное сообщение, формируемое в форме последовательности символов, которые образуют сообщения. Отдельные символы называются знаками. Множество знаков составляет алфавит сообщения, а их количество- объем.

Непрерывная информация, являющаяся функцией времени ( речь, видеоизображение) также может быть преобразовано в дискретное сообщение путем дискретизации по времени и квантованию по уровню( согласно теореме Котельникова).

Преобразование сообщения в сигнал, удобный для передачи по данному каналу связи, называется кодированием в широком смысле. В узком смысле кодирование- это отображение дискретных сообщений сигналами в виде определенных сочетаний символов. Кодирование реализуется кодером. В частности, он решает две задачи:

1.Устранение вредной избыточности из сообщения, т.е. данных, не несущих никакой информации. Такое кодирование называется оптимальным или эффективным.

2.Введение полезной избыточности, т.е. введение таких дополнительных данных, которые позволяют обнаруживать и исправлять возможные ошибки в процессе передачи информации по каналу связи. Такое кодирование называется помехоустойчивым. Процедуру обратную кодированию реализует декодер.

Декодер решает также две задачи:

1.Восстановление исходного сообщения в вид, пригодный для получателя.

2.Решается задача оптимального приема, т.е. принятый сигнал обрабатывается с учетом априорной информации о сообщении. Это позволяет достичь высокой степени достоверности принятого сигнала.

Часто эти устройства конструктивно выполняются в едином блоке. После кодирования сигнал поступает на передающее устройство, которое осуществляет преобразование непрерывных сигналов, как носителей информации или знаков сообщения в сигнал, удобный для прохождения по линии связи.

Модулированный сигнал- это сигнал, у которого один или несколько параметров изменяются в соответствии с заданным сообщением. Устройство, реализующее этот процесс, называется модулятором. Иногда говорят, что модулятор обеспечивает сжатие сигнала и согласование свойств сигнала и линий связи.

Линия связи - это некая среда, по которой передается сигнал. Различают воздушные, проводные, оптические, акустические и т.д. линии связи.

Главной особенностью линий связи является то, что в процессе прохождения по ним сигнала, на него оказывается воздействие помех. Помехи- это любые мешающие возмущения как внешние, так и внутренние, вызывающие отклонение принятых сигналов от переданных. Поэтому на входе приемного устройства действует смесь сигнала и помехи. В приемном устройстве в основном с помощью демодулятора( детектора) происходит процесс обратного выделения полученного сигнала в смеси с помехой. В решающем устройстве реализуются процедуры оптимальной обработки смеси сигнала и помехи с целью наиболее полного извлечения полученного сигнала из этой смеси. Однако как сигнал на выходе решающего устройства, так и сообщение на выходе декодера отличаются от переданного сообщения и сигнала из наличия помех в линии связи. Меру соответствия принятого сообщения посланному называют вероятностью передачи.

При синтезе систем передачи информации приходится решать две основные проблемы:

1. Обеспечение помехоустойчивости передачи сообщения.

2. Обеспечение высокой эффективности передачи сообщения.

Помехоустойчивость – это способность информационной системы или системы передачи информации противостоять вредному воздействию помех. Помехоустойчивость может задаваться показателем вероятности передачи при некоторых заданных характеристиках помех.

Эффективность – это способность информационной системы обеспечивать передачу заданного количества информации с наименьшими затратами мощности сигнала, времени на передачу и полосы частот.

Теория информации устанавливает критерии оценки помехоустойчивости и эффективности информационных систем. Надо иметь ввиду, что помехоустойчивость и эффективность как бы обратно пропорциональные качества.

2.

A =, причем, ,.

Если задана объединенная вероятностная схема А (см. выше),а также вероятностная схема события В:

, причем , ,,

тогда можно задать объединенную вероятностную схему некоторого события С, которое будет имеет вид:

С = ,

где , , , , .

Введем условные обозначения:

Понятие избыточности

Из свойства , где N- количество букв в заданном алфавите, вытекает:

R = H₀ - H -абсолютная избыточность

-относительная избыточность