Кодирование и декодирование

Набор знаков, из которых формируется сообщение, называется первичным алфавитом (алфавитом сообщения). Количество стандартных символов, с помощью которых производится отображение знаков сообщения, называется вторичным алфавитом, или основанием кода. Процесс перехода от первичного сообщения к его вторичному отображению называется кодированием, а правило, по которому производится такой переход, называется кодом. Таким образом, код – это алгоритм (правило) перехода от первичного алфавита к вторичному.

Дискретное сообщение, формируемое источником, представляет собой последовательность знаков, выбираемых из определенного набора. Для преобразования последовательности знаков дискретного сообщения в первичный сигнал сначала производится их кодирование, т.е. каждый знак сообщения a_k заменяется комбинацией из небольшого числа стандартных символов, а далее эти стандартные символы преобразуются в стандартные электрические сигналы u_i (рис.1.4).

 

Знаки Т П С

Кодовые комбинации 00001 01101 10100

символов

Первичный u_i

cигнал

t

t_и Кодовая комбинация

Рис. 1.4. Преобразование сообщений при кодировании

В результате кодирования каждый знак сообщения представляется в виде последовательности символов вторичного алфавита – кодовых комбинаций. Примеры: код Морзе (точки, тире), двоичный код Бодо (0 и 1).

Кодирование может производиться вручную или автоматически. Устройство, осуществляющее операцию кодирования автоматически, называется кодером. Обратная операция, т.е. восстановление знаков сообщения из кодовых комбинаций, называется декодированием, а устройство, выполняющее эту операцию – декодером. Обычно кодер и декодер выполняют также операции преобразования символов в первичный сигнал и первичного сигнала в символы, их часто объединяют в единое устройство – кодек (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Структурная схема системы передачи дискретных сообщений

На рис. 1.5: а_k - передаваемое сообщение, b_ц(t) – кодированное сообщение (или первичный цифровой сигнал), его компоненты b_l⁽ⁱ⁾ (l – номер последовательно передаваемого сигнала, i – номер позиции

кода, i = 0, m-1 ). u(t) – сигнал, поступающий в линию связи, z(t) – принятое колебание.

^{^} - восстановленная последовательность кодовых символов (ее компоненты ^{^} ) .

â_ν – декодированное (восстановленное) соообщение.

Рис. 1.6. Процесс преобразования дискретного сообщения в сигнал и сигнала в дискретное сообщение

4 Из-за влияния помех принятый сигнал отличается от переданного, и восстановленное сообщение может не совпадать с исходным.

Параметры и классификация кодов.Основными параметрами любого кода являются: первичный алфавитилиалфавит сообщения М_а – число знаков сообщения, которое необходимо закодировать; вторичный алфавит,или основание кода m– число символов, с помощью которых производится кодирование, отличающихся друг от друга по каким-либо физическим признакам; значность или разрядность кода n –число символов вторичного алфавита в кодовой комбинации.

Коды могут быть заданы различными способами. Простейший и самый распространенный из них –

 

табличный. При этом код имеет вид таблицы из двух колонок, в одной из которых размещены знаки первичного алфавита, а в другой – соответствующие им кодовые комбинации вторичного. В табл. П.1. приведены используемые в настоящее время коды телеграфной передачи текста – код Морзе и МТК-2 (Международный телеграфный код №2, доработанный с учетом особенностей русского языка).

В зависимости от параметров различают следующие основные группы кодов:

Равномерные, все кодовые комбинации которых состоят из одинакового числа символов (n=const). Код Бодо, МТК-2 – равномерные коды. Для них общее число кодовых комбинаций при заданных m и n равно

M₀= mⁿ.

Неравномерные,имеющие разное число символов в кодовых комбинациях (n≠const). Примером является код Морзе.

Простые,иликоды без избыточности,в которых для отображения первичного алфавита используются все кодовые комбинации (M_а= M₀).

Корректирующие коды,иликоды с избыточностью, в которых используются не все кодовые комби-нации (M_а< M₀). Наличие неиспользуемых (избыточных) кодовых комбинаций – необходимое условие для построения корректирующих кодов, позволяющих при декодировании обнаруживать и исправлять ошибки.

Двоичные коды, кодовые комбинации которых представляют собой сочетания из двух различных элементов 1 и 0.

Многопозиционные (недвоичные) коды имеют основание кода m>2.

В настоящее время в технике связи и при обработке информации на ЭВМ особое значение имеют двоичные коды. Это связано с простотой технической реализации как кодов, так и каналов связи для них.