Модель информационной системы передачи дискретных сообщений в отсутствие шумов

ДИСКРЕТНЫЕ КАНАЛЫ БЕЗ ШУМОВ

Основной функцией информационных систем является хранение информации и перенос ее в пространстве. В системах передачи сообщений канал связи, представляемый в самом общем виде, включает любую совокупность технических средств. Поэтому наряду с физической средой, предназначенной для распро­странения электромагнитных колебаний и называемой линией связи, к блокам канала связи относят (см. рис. 2.1) кодеры, моду­ляторы, антенные устройства передатчика и приемника и т.д.

В зависи­мости от конкретного набора блоков системы и соответственно формы и характеристик входных и выходных сигналов канала передачи возни­кает необходимость в введении специальной классификации каналов.

Абстрагируясь от конкретной физической природы сигналов и шу­мов на входе и выходе различных блоков канала, введем следующие определения.

1. Канал называется дискретным по входу (по выходу), если множество входных (выходных) сигналов является счетным.

2. Канал называется непрерывным по входу (по выходу), если мно­жество входных (выходных) сигналов является несчетным.

3. Канал называется дискретным по входу и непрерывным по выхо­ду, если множество входных сигналов конечно, а множество выходных сигналов несчетно. Такие каналы называют еще полунепрерывными.

4. Канал носит название канала с дискретным временем, если сиг­налы на его входе и выходе представляют собой конечные или беско­нечные последовательности из элементов некоторых ансамблей.

4а. Дискретный по входу и выходу канал с дискретным временем называется дискретным каналом.

5. Канал называется каналом с непрерывным временем, если сиг­налы на его входе и выходе являются непрерывными функциями вре­мени.

5а. Непрерывный по входу и выходу канал с непрерывным време­нем называют непрерывным каналом.

Канал считается заданным, если известны статистиче­ские данные о сообщениях на его входе и выходе и огра­ничения, накладываемые на входные сообщения физиче­скими характеристиками канала. Канал прямой передачи (от источника сообщений к их получателю), дополненный обратным каналом, например, для запроса повторной передачи в случае обнаружения ошибки, называют кана­лом с обратной связью.

Будучи не полной, представленная классификация является доста­точной для последующего изложения материала. В данном разделе рассматриваются только дискретные каналы (к числу которых, в частности, относятся кодеры и декодеры).

Если в дискретном канале отсутствуют шумы, то, как бы ни кодировались сигналы, потерь информации не будет. Однако, в большинстве случаев, информацию нужно представлять не только безошибочно, но и экономно. То есть, информация, получаемая от источника сообщений, должна быть передана потребителю наиболее рациональным способом.

Упрощенная блок-схема дискретного канала связи без шумов приведена на рис. 7.1.

 

Рис.7.1. Блок-схема дискретного канала связи без шумов

 

На вход такого канала подаются дискретные сообщения (х). Для передачи на расстояние воздействия любого источника сообще­ния, как правило, преобразуются в первичные электрические сигналы. Поэтому в дальнейшем будем считать, что сообщения (х)поступают в форме электрических сигналов. Последние с помощью кодирую­щего устройства преобразуются в кодированные сигналы y.

Назначение кодирующего уст­ройства (кодера) состоит в том, чтобы представить выход­ное сообщение источника в некоторой стандартной форме, например в виде последовательности двоичных сигналов. Основная задача кодирования заключается в том, чтобы стандартное представление было наиболее эконом­ным, т.е. требовало в среднем наименьшего возможного числа двоичных сигналов.

Для кодирования используется некото­рый алфавит элементарных сигналов (символов) – y ₁, у ₂, …, у_т, а существо кодирования сводится к представлению отдельных сооб­щений (x_i)некоторыми определенными комбинациями символов используемого алфавита.

Кодированные сигналы передаются по каналу связи и на его приемном конце восстанавливаются в точно такой же или в иной форме (z). Декодирующее устройство преобразует кодированные сигналы (z)в сообщения (w)в форме, наиболее удобной для данного получателя.

С информационной точки зрения физическая реализация (форма или вид модуляции) кодированных сигналов на передающей (у)и на приемной (z)сто­ронах, а также выходных сигналов (w)значения не имеет. Важным является лишь установление определенного соответствия между у и х, между z и у и, наконец, между w и z.

Не нарушая общности рассуждений, при отсутствии шумов (помех) можно принять z = у. Способ кодирования должен быть таким, чтобы в случае отсутствия шумов на приемной стороне по получен­ным кодированным сигналам можно было однозначно восстановить вид переданных сообщений, т. е. чтобы w = x. Это накладывает некоторые ограничения на допустимые комбинации символов кода. Так, например, если мы закодируем символы х ₁ ® 1, х ₂ ® 2 и х ₃ ® 01, то при получении сигнала 01 на приемной стороне мы не будем знать, что было передано: сообщение х ₃ или два сообщения х ₂ х ₁. Следовательно, необходимо либо отказаться от такого способа кодирования, либо заранее условиться, что комбинацию х ₂ х ₁ передавать нельзя (она запрещена). На возможную последовательность символов кода могут накладываться и другие ограничения.

Совокупность запретов, обусловленных принятым способом кодирования и построением аппаратуры, будем относить к фиксированным ограничениям, накладываемым на информационный канал.

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: