ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ И КОДИРОВАНИЯ
Основные понятия и определения. Задачи теории информации и кодирования
Любое отражене материального мира, которое может быть зафиксировано живым существом или прибором, несет в себе информацию.
Отражение результатов человеческой деятельности или понимания окружающего мира может быть представлено в формулированном виде, например в виде наборов букв или цифр. Такие формализованные наборы обычно называют данными.
Данные, полученные от источника информации, называют сообщением.
Информацией становятся те сообщения, которые снимают неопределенность, существовавшую до их поступления.
Теория информации занимается изучением количества информации в сообщениях безотносительно конкретного их содержания, так как процесс формализации и механизации передачи информации не предусматривает изменения содержания сообщений. Предметом изучения теории информации являются вероятностные характеристики исследуемых обьектов и явлений, так как вероятность есть наиболее удобная численная мера неопределенности, с уменьшением которой и связан процесс получения информации. Неопределенность появления того или иного явления, неопределенность нахождения в том или ином состоянии некоторой физической системы или ее отдельных элементов, неопределенность появления той или иной буквы в текстовом сообщении можно представить при помощи вероятностных характеристик символов некоторого абстрактного алфавита и изучать его информационные характеристики безотносительно того физического содержания, которое кроется за тем или иным символом. С помощью такого абстрактного алфавита в теории информации моделируются все источники информации.
Информация - это сведения, являющиеся обьектом хранения, передачи и преобразования.
Теория передачи информации является частью теории информации.
Предметом изучения теории передачи информации является получение оптимальных методов передачи сообщений.
Сообщения передаются при помощи сигналов, обладающих определенными физическими свойствами. В общем случае сигналом может быть любое изменение начального состояния обьекта, которое способно вызвать реакцию человека или прибора.
Различают сигналы : зрительные, акустические, электрические, радиосигналы и т.д. Одни сигналы могут вызывать другие. Так, электрический сигнал может вызвать звуковой (в эл. звонке), световой сигнал - электрический (в фотоэлементе). Сигналы могут быть взаимосвязаны в пространстве и времени (звуковое кино).
Основными параметрами, характеризующими сигнал, являются длительность сигнала Тс, ширина частотного спектра Fс и средняя мощность Pc. Для надежной передачи сигналов, как правило, необходимо рассматривать эти характеристики во взаимосвязи друг с другом. Поэтому существует еще одна (собирательная) характеристика, которая называется обьемом сигнала Vc.
Длительность сигнала Тс - характеристика, показывающая, полосу частот, при которой данный сигнал передается по данному каналу связи.
Средняя мощность сигналов Рс - характеристика, показывающая мощность, которую обеспечивает передающая аппаратура и аппаратура восстановления сигнала в процессе его прохождения по каналу связи.
На практике в качестве энергетической характеристики сигнала берут отношение средней мощности сигнала Рс к средней мощности помехи Рп и называют ее динамическим диапазоном:
Dc = log(Pc/Pп)
Обьем сигнала Vc - собирательная характеристика, показывающая в обобщенной форме условия, которые должен обеспечивать канал связи для качественной передачи сигналов:
Vc = Tc*Fc*Dc
Аналогичная характеристика существует и для канала связи, она называется емкостью канала связи :
Vk = Tk*Fk*Dk, где Tk - время использования канала; Fk - ширина полосы частот, пропускаемых каналом; Dk - динамический диапазон канала, характеризующий его способность передавать различные уровни сигнала.
Общее условие согласования сигнала с каналом передачи информации определяется соотношением
Vc <= Vk.
Однако это соотношение выражает необходимое, но не достаточное условие согласования сигнала с каналом. Достаточным условием является согласование по всем параметрам:
Tc <= Tk, Fc <= Fk, Dc <= Dk.
По структуре сообщения сигналы делятся на непрерывные и дискретные. Если сигнал (сообщение) в конечном интервале амплитуд принимает произвольное количество значений, то он (оно) называется непрерывным. Например, сигналы в аналоговых устройствах. Если сигнал (сообщение) в конечном интервале амплитуд принимает ограниченное число значений, то он (оно) называется дискретным.
Дискретные сигналы, как средство передачи информации нашли более широкое применение, чем непрерывные. Это обьясняется тем, что дискретные сигналы в меньшей степени подвержены влиянию помех в каналах связи, искажение дискретного сигнала легче обнаружить, чем искажение непрерывного, и, главное, дискретные сигналы легко обрабатываются на ЭВМ (цифровых).
Возможность передачи непрерывных сообщений при помощи дискретных сигналов была доказана академиком В.А. Котельниковым еще в
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
