 |
Основные определения. Информация, сообщение, сигнал.
|
|
|
|
Определим теперь понятия, наиболее часто используемые в современной теории связи.
Определение. Совокупность сведений, подлежащих передаче, называется информацией. Сведения могут быть представлены в различной форме, зависящей лишь от используемых символов (знаков), которые, в свою очередь, являются условными обозначениями неких элементарных знаний.
Определение. Совокупность символов, содержащих какую-либо информацию, называется сообщением, таким образом, сообщение является формой, в которой информация передается от одного объекта (источника) к другому (получателю). Конкретный вид сообщения, т.е. используемая форма представления, зависит от применяемого набора символов, который может выбираться произвольно и не связан с процессом передачи сообщений. Необходимо только, чтобы и источник, и получатель одинаково понимали значения символов, используемых для передаваемого сообщения. Действительно, одно и то же сообщение может быть представлено, например, набором букв русского или английского алфавита, либо с помощью иероглифов или набора других условных знаков.
Передача сообщений осуществляется с помощью сигналов.
Определение. Сигналом называется физический процесс, параметры которого определяются передаваемым сообщением. По своей природе сигналы могут быть электрическими, световыми, звуковыми и др. В радиотехнической системе передачи информации (РТСПИ), которая является предметом нашего рассмотрения, переносчиком информации служат электромагнитные волны, и, значит, в ней используются электрические сигналы. В том случае, когда передаваемое сообщение имеет неэлектрическую природу, оно предварительно преобразуется в электрическое колебание с помощью преобразователя, в качестве которого может выступать микрофон, передающая телевизионная трубка, датчики температуры, давления и т.п. Получаемые на выходе преобразователя электрические колебания обычно называют первичными сигналами.
|
|
|
Любой первичный сигнал является функцией времени y = 
. В зависимости от области определения и области возможных значений этой функции различают следующие виды сигналов:
– непрерывные по уровню и по времени;
– непрерывные по уровню и дискретные по времени;
– дискретные (квантованные) по уровню и непрерывные по времени;
– дискретные по уровню и по времени.
Сигналы первого типа (рис. a), называемые непрерывными, задаются на конечном или бесконечном временном интервале и могут принимать любые значения в некотором диапазоне. Примером таких сигналов являются сигналы на выходе микрофона, датчика температуры, давления и др. Являясь электрическими моделями физических величин, подобные сигналы часто называются аналоговыми.
| t |
| S(t) |
Сигналы второго вида (рис. b) задаются в определенные дискретные моменты времени (т.е. являются дискретизированными во времени) и могут принимать любые значения из некоторого диапазона. Сигналы данного типа получаются из непрерывных сигналов путем взятия отсчетов в определенные моменты времени. Подобное преобразование называется дискретизацией во времени. Шаг дискретизации 
(т.е. промежуток времени между двумя соседними отсчетами) может быть как постоянным, так и переменным. Как правило, его значение выбирают исходя из допустимой погрешности при восстановлении непрерывного сигнала по конечному числу его отсчетов.
| tmin = t1 t2 ti tmax = tm t xi |
| S(ti) |
Сигналы третьего типа (рис. c), называемые квантованными по уровню, задаются на некотором временном интервале и характеризуются тем, что принимают только вполне определенные дискретные значения. Они могут быть получены из непрерывных сигналов в результате применения процедуры квантования по уровню. В результате этой операции непрерывный сигнал заменяется ступенчатой функцией. Шаг квантования (в данном случае, расстояние между двумя соседними уровнями квантования) опять может быть как постоянным, так и переменным. Обычно его выбирают из условия обеспечения требуемой точности восстановления непрерывного сигнала из квантованного.
|
|
|
| S(t) |
Сигналы четвертого типа (рис. 1.1, d), называемые дискретными, задаются в определенные дискретные моменты времени и принимают определенные дискретные значения. Их получение возможно в результате осуществления операций дискретизации по времени и квантования по уровню над непрерывными сигналами. Подобные сигналы легко представить в цифровой форме, т.е. в виде чисел с конечным числом разрядов, вследствие чего их часто называют цифровыми.
| S(ti) |
| tmin = t1 t2 ti tmax = tm t xi |
Поскольку сигналы являются электрической формой представления сообщения, то аналогичная классификация может быть применена и в их отношении.
В заключение следует отметить, что сообщения, подлежащие передаче, являются либо случайной величиной, либо случайной функцией, т.к. детерминированные (заранее известные) сообщения не содержат информации, и нет смысла в их передаче. Множество возможных сообщений (сигналов) с заданным на нем распределением вероятностей называется ансамблем сообщений (сигналов).
Преобразование информации
Системой передачи информации (СПИ) называется совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача сообщений от источника к получателю. В теории информации широко используется т.н. обобщенная модель СПИ, одно из представлений которой приведено на рисунке.
Источник сообщений – некоторое устройство (или объект), в котором совершаются какие-либо интересующие получателя события. На выходе источника сведения о конкретном его состоянии появляются в виде сообщения. С точки зрения получателя информации любое сообщение представляется ценным только в том случае, если оно содержит элемент неожиданности, т. е. не является детерминированным событием. Поэтому источники сообщений можно рассматривать как некие генераторы случайных процессов. Математическая модель источника при этом сводится к описанию вероятностных свойств этих процессов.
|
|
|
По типу генерируемых сообщений источники подразделяются на дискретные и непрерывные.
|
|
|
12 |
