рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

КОДИРОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.

КОДИРОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ. - раздел Приборостроение, Приборостроения и информатики Любой Сигнал Переносится Либо Энергией, Либо Веществом. Это Либо Акустическая...

Любой сигнал переносится либо энергией, либо веществом. Это либо акустическая волна (звук), либо электромагнитное излучение (свет, радиоволна), либо лист бумаги (написанный текст), либо каменная скрижаль с выбитыми на ней магическими знаками.

Ни переданная энергия, ни посланное вещество сами по себе никакого значения не имеют, они служат лишь носителями информации. По мере удаления от передатчика поток энергии становится все слабее и слабее. Это тоже не имеет значения до тех пор, пока превышение сигнала над шумом достаточно для приема информации. При радиовещании одну и ту же информацию получает и подмосковный радиослушатель, и уральский радиослушатель из Нижнего Тагила. Но поток энергии радиоволн в Нижнем Тагиле в тысячи раз меньше, чем под Москвой. Истрепанная книжка, если в ней нет вырванных страниц, несет ровно столько же информации, сколько такая же новая. Каменная скрижаль весом в три тонны несет столько же информации, сколько ее хороший фотоснимок в археологическом журнале. Следовательно, мощность сигнала, так же как и вес носителя, никак не могут служить оценкой количества информации, переносимой сигналом. Как же оценить это количество?

Во время второй мировой войны подобные вопросы заинтересовали шифровальщика при одном из штабов американских войск в Европе К. Шеннона. После войны К. Шеннон защитил докторскую диссертацию, став основоположником новой науки - теории информации. В 1948-1949 годах вышли в свет его статьи «Математическая теория связи» и «Связь в присутствии шума» (ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

Любое сообщение можно свести к передаче чисел. Влюбленный, находясь в разлуке с объектом своей любви, посылает телеграмму: «Любишь?». В ответ приходит лаконичная телеграмма: «Да!». Какое количество информации несет ответная телеграмма? Ответов может быть два - либо «ДА», либо «НЕТ». Их можно обозначить символами двоичного кода «1» и «0». Таким образом, ответную телеграмму можно было бы закодировать единственным символом «1». Выбор одного из двух сообщений («Да» или «Нет», «1» или «О») принимают за единицу информации - бит. Количество информации, содержащейся в ответной телеграмме равно одному биту. Ответ «Да» или «Нет» несет 1 6ит информации только при равновероятных ответах (формула Хартли):

I=H=log2N=log22=1.

Если влюбленный уверен в положительном ответе, то ответ «Да» не даст ему почти никакой новой информации. То же самое относится и к безнадежно влюбленному, уже привыкшему получать отказы. Ответ «Нет» также принесет ему очень мало информации. Но внезапный отказ уверенному влюбленному (неожиданное огорчение) или ответ «Да» безнадежно влюбленному (нечаянная радость) несут сравнительно много информации, настолько много, что радикально изменяется все дальнейшее поведение влюбленного, а может быть, и его судьба!

Таким образом, если ответы не равновероятны, количество полученной информации зависит от ее вероятности. Общая формула для подсчета количества информации, содержащейся в одном сообщении, имеет вид:

,

- вероятность появления данного (дискретного) сообщения.

Для абсолютно достоверного события, которое обязательно произойдет, вероятность его появления равна 1:

Количество информации в сообщении о таком событии равно 0:

Чем невероятнее событие, тем большую информацию о нем несет сообщение.

Ценность, практическая значимость этой информации для получателя, т.е. качественные характеристики информации, при определении количества информации не рассматриваются.

Почему в приведенной формуле использована логарифмическая функция? Информация, содержащаяся в двух независимых сообщениях а1 и а2, должна быть равна сумме информации, содержащихся в каждом из сообщений:

I(а1,,а2) =I(a1) +I(a2).

Вероятность того, что источник пошлет оба эти сообщения, одно за другим, равна произведению вероятностей появления каждого из сообщений:

Р(а12)= Р(а1)Р(а2).

При умножении двух величин их логарифмы складываются. Поэтому и количество информации должно выражаться логарифмической функцией. Ввиду широкого использования двоичных сигналов в вычислительной технике и связи, чаще всего используют логарифм по основанию два. При этом количество информации оказывается выраженным в битах. Если в примере с влюбленными вероятность ответов «Да» и «Нет» одинакова и, следовательно, составляет 0,5, то количество информации в одном ответе составляет 1 бит.

Что произойдет если выбор надо осуществить не из двух сочетаний, а из множества? У древних индейцев Центральной Америки существовало узелковое письмо. Писали, завязывая узелки на веревке. Совершенно очевидно, что при таком способе письма можно использовать двоичный код: есть узелок в данном месте - единица, нет узелка - нуль. Если на каждом сантиметре длины веревки разместить по узелку, то метровая веревка будет нести 100 бит информации.

Еще один пример одного выбора из нескольких возможных. В 1943 году, англо-американские войска готовились к высадке на итальянский остров Сицилию, занятый фашистскими войсками. В это время в одной из тюрем США сидел очень влиятельный гангстер Лучано, выходец из Сицилии. Американская разведка вступила с ним в сговор, пообещав досрочное освобождение. В результате с самолета над Сицилией был сброшен вымпел - шелковый платок с вышитой на нем буквой L. Сицилийские мафиози, в то время не ладившие с немецко-фашистскими оккупантами, поняли, что Лучано за союзников и начали партизанскую войну против немцев.

Сейчас нас интересует не значимость для истории сообщения на вышитом платке, а лишь количество переданной информации. В английском алфавите 26 букв, добавим еще служебные знаки препинания-всего 32 знака. Значит, осуществлялся выбор одного из 32 знаков. Пример характерен тем, что при передаче любых телеграмм, на любом языке в приемном устройстве происходит выбор одной буквы из алфавита, который чаще всего содержит 32 знака.

Если вероятность появления каждого из знаков одинакова и, следовательно, составляет 1/32, то при передаче одного знака из 32 необходимо 5 двоичных разрядов:

I = H = log2N = log232 = 5.

В рассматриваемом случае вероятность появления каждого знака неодинакова, поэтому для подсчета энтропии H надо использовать формулу Шеннона, что дает:

Н≈ 4.72 (бит)

Таким образом, для хранения и передачи информации, содержащий английский алфавит, достаточно 5 бит.

Перенумеруем все буквы алфавита по порядку. Буква L стоит на двенадцатом месте, и ее порядковый номер будет 12. Теперь для выбора этой буквы достаточно передать ее порядковый номер. Число 12, выраженное в двоичном коде, выглядит как 01100. Итак, сообщение гангстера Лучано содержало 5 бит информации.

В народном хозяйстве необходимо передавать значительно больше информации. Не вызовет удивления, например, такая телеграмма, переданная работником снабжения: «В феврале на Чукотку поступило 10000 DVD дисков». Информация здесь такова: во-первых, февраль. Надо думать, поставки товаров подобного рода производятся ежемесячно, поэтому февраль надо обозначить цифрой 2. Отсюда определяем число двоичных разрядов, необходимых для передачи номера месяца: 4 (24 = 16, имеется некоторая избыточность информации). Далее необходимо ввести код Чукотки. Пусть соответствующая организация поставляет товары в 120 краев и областей, причем Чукотке ввиду ее удаленности присвоен последний номер. Тогда для передачи кода Чукотки (120) потребуется 7 двоичных разрядов (27 = 128). После кода области надо указать код товара. Если всего поставляется, например, 512 наименований товаров, то для обозначения DVD дисков, скажем № 384, потребуется 9 разрядов (29 = 512). И наконец, число DVD дисков 10000 в двоичном коде займет 14 разрядов. Получаем следующую таблицу:

Вид информации Месяц поставки Место поставки Код товара Число единиц товара
Кол-во разряд.
Слова телегр. Февраль Чукотка DVD диски
Десятичн. код
Двоичн. код

Полное сообщение требует 4+7+9+14=34 двоичных разряда. Спереди обычно добавляют несколько разрядов служебной информации - адрес, знак начала сообщения и т. д. Подобные таблицы называются шифрами и ключами к шифрам. Последовательность кодов и число разрядов каждого кода, указанные в таблице, должны быть и у отправителя, и у получателя сообщения, чтобы они имели возможность кодировать и декодировать телеграмму. На линии связи эти процессы автоматизированы, соответствующие устройства называют кодерами и декодерами.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Приборостроения и информатики

Приборостроения и информатики.. Кафедра ИС Информационное обеспечение робототехнических и мехатронных..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: КОДИРОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ФОРМУЛА ХАРТЛИ.
Если число состояний системы равно N, то это равносильно информации, даваемой I ответами типа «ДА-НЕТ» на вопросы, поставленные так, что «ДА» и «НЕТ» одинаково вероятны. N=2I

ЭНТРОПИЯ В ИНФОРМАТИКЕ И ФИЗИКЕ.
Как в физическом, так и в информационном смысле величина энтропии характеризует степень разнообразия состояний системы. Формула Шеннона совпадает с формулой Больцмана для энтропии физическ

ВЕРОЯТНОСТНЫЙ И ОБЪЕМНЫЙ ПОДХОДЫ К ИЗМЕРЕНИЮ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ.
Определить понятие «количество информации» довольно сложно. В решении этой проблемы существуют два основных подхода. Исторически они возникли почти одновременно. В конце 40-х годов XX века один из

РАЗЛИЧНЫЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИИ.
Как ни важно измерение информации, к нему не сводятся все связанные с этим понятием проблемы. При анализе информации на первый план могут выступить такие ее свойства как истинность

БУКВА (ЗНАК, СИМВОЛ). АЛФАВИТ.
Информация передается в виде сообщений. Дискретная информация записывается с помощью некоторого конечного набора знаков, которые будем называть буквами, не вкладывая в это слово привычного ограниче

КОДИРОВЩИК И ДЕКОДИРОВЩИК.
В канале связи сообщение, составленное из букв (знаков, символов) одного алфавита, может преобразовываться в сообщение из букв другого алфавита. Кодом называется правило, описывающее однозначное со

МЕЖДУНАРОДНЫЕ СИСТЕМЫ БАЙТОВОГО КОДИРОВАНИЯ.
Информатика и ее приложения интернациональны. Это связано как с объективными потребностями человечества в единых правилах и законах хранения, передачи и обработки информации, так и с тем, что в это

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
Теория помехоустойчивого кодирования является достаточно сложной, и наши рассуждения носят весьма упрощенный характер. Основным условием обнаружения и исправления ошибок в принимаемых кодовых комби

ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ.
Теоретической основой передачи информации является Теория сигналов и передачи информации. Теория сигналов и передачи информации изучает процессы формирования, накопления, сбора, измерения, перерабо

ИЗ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ.
Проблемы организации связи уходят в глубь веков. Само существо человека требовало общения и обмена информацией. Прообразом линий связи была сигнализация с помощью костров, использование оптических

ТЕОРЕМА КОТЕЛЬНИКОВА.
Теорема Котельникова называется также теоремой отсчетов или теоремой о выборках. Выборкой называется отсчет амплитуды сигнала в

ИНФОРМАЦИОННАЯ ЕМКОСТЬ ДИСКРЕТНОГО СИГНАЛА (СООБЩЕНИЯ). ФОРМУЛА ШЕННОНА.
Уровень шумов (помех) не позволяет точно определить амплитуду сигнала и в этом смысле вносит некоторую неопределенность в значение отсчетов сигнала. Если бы шума не существовало, то число дискретны

РЕГЕНЕРАЦИЯ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.
Сигналы, передаваемые двоичным кодом, удобны во многих отношениях. Как и любые цифровые дискретные сигналы, их можно регенерировать, т.е. восстановить, воссоздать их форму, искаженную помехами. Кос

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.
Большое достоинство двоичных цифровых сигналов заключается в том, что они требуют минимального отношения сигнал - помеха в канале связи, т.е. являются наиболее помехозащищенными. Поясним, что это т

АНАЛОГОВЫЕ И ДИСКРЕТНЫЕ СИГНАЛЫ.
Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция - носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя, называется сигналом. В общем

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА.
Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, заданной на некотором отрезке [а, Ь]. Непрерывное сообщение можно преобразовать в дискретное (такая процедура называется дискрети

ЦИФРОВАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ.
Вот как описывал процесс телефонной связи на заре возникновения цифровых телефонных систем автор книги «Посвящение в радиоэлектронику» В.Т. Поляков. «Несколько лет назад мне довелось пройт

ЦИФРОВАЯ ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ.
Оценим, каков будет поток информации, если телефонный разговор заменить телеграфной передачей того же текста. При среднем темпе речи человек произносит 1 - 1,5 слова в секунду. Каждое слово состоит

ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ.
Трудности представления телевизионных изображений в цифровой форме очевидны. Пусть на каждый элемент приходится один отсчет сигнала, который необходимо преобразовать в соответствующую кодовую комби

ПАРАМЕТРЫ РАДИОСИГНАЛОВ.
Информация есть совокупность сведений о событиях, явлениях, предметах - одним словом, обо всем, что имеется и происходит в мире. Информацию представляют в виде письменного текста, шифрованной цифро

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ. УПЛОТНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕФОННЫЕ ЛИНИИ. В нашей стране развивается и совершенствуется Единая автоматизированная сеть связи (ЕАСС). Ее основу составляют кабельные и радиорелейные линии связи, прич

ИЗ ИСТОРИИ КАБЕЛЬНОЙ СВЯЗИ.
В 1876 г. Александр Белл получил патент на изобретение "Телеграф, при помощи которого можно передавать человеческую речь". Телефон был встречен во всем мире с большим энтузиазмом и через

ПРИНЦИП ОПТОВОЛОКОННОЙ СВЯЗИ.
Благодаря огромной пропускной способности оптический кабель все шире применяется в информационно-вычислительных и телевизионных сетях, где требуется передавать большие объемы информации с исключите

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА.
Локальные сети (ЛС) объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и большие) в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания ил

КОНФИГУРАЦИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ.
В простейших сетях с небольшим числом компьютеров они могут быть полностью равноправными; сеть в этом случае обеспечивает передачу данных от любого компьютера к любому другому для коллективной рабо

ОРГАНИЗАЦИЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ.
В любой физической конфигурации поддержка доступа от одного компьютера к другому выполняется программой – сетевой операционной системой, которая по отношению к операционным системам (ОС) отдельных

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.
Идея использования космического пространства давно волновала лучшие умы человечества. Пока не могли вывести на околоземную орбиту летательный аппарат с отражателем на борту, космическая связь остав

ПРИНЦИПЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.
Рассмотрим некоторые наиболее важные принципы, используемые в спутниковых системах, предназначенных для передачи информации. Остановимся сначала на ретрансляторе информации. Особенность спутниковог

НЕПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.
В непозиционной системе значение каждого символа в числе не зависит от позиции, которую занимает знак в записи числа (может быть зависимость от места символа по отношению к другому символу.). Наибо

ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.
В позиционной системе значение каждого знака в числе зависит от позиции, которую занимает знак в записи числа. Основанием системы счисления называетсяколичество различ

ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ ИЗ ДЕСЯТИЧНОЙ СИСТЕМЫ В ДРУГУЮ СИСТЕМУ.
Ø Целая и дробная части переводятся порознь. Ø Чтобы перевести целую часть числа из десятичной системы в систему с основанием В, необходимо разделить ее на В. О

ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ В ДЕСЯТИЧНУЮ СИСТЕМУ ИЗ ДРУГИХ СИСТЕМ.
ПЕРЕВОД ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ В ДЕСЯТИЧНУЮ СИСТЕМУ. 23510=2*102+3*101+5*100; 011012=0*24+1*23+1*22+0*

ВЗАИМНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВОИЧНЫХ, ВОСЬМЕРИЧНЫХ И ШЕСТНАДЦАТЕРИЧНЫХ ЧИСЕЛ.
С практической точки зрения представляет интерес процедура взаимного преобразования двоичных, восьмеричных и шестнадцатеричных чисел. Для перевода целого двоичного числа в восьмеричное нео

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.
Языки программирования являются искусственными языками, специально созданными для общения человека с ЭВМ. Языки программирования представляют собой системы обозначений, предназначенные для точного

ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.
Язык программирования C (Си) был разработан Деннисом Ритчи (Dennis Ritchie) в 1972 году как инструмент написания операционной системы (ОС) UNIX для электронной вычислительной машины (ЭВМ) PDP-11 фи

ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. ПРОЦЕСС СОЗДАНИЯ ИСПОЛНЯЕМОГО ФАЙЛА.
· Исходный файл (текст программы на языке программирования Си) создается в редакторе системы программирования, например Borland C++. · Расширенный исходный файл

ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.
Идентификаторы – это имена переменных, констант, функций, меток и т.п. Внешние идентификаторы (имена функций и глобальных переменных, участвующих в процессе компоновки) согласно AN

Базовые типы данных;
· char- символьные; · int - целые; · float – с плавающей точкой; · double – с плавающей точкой двойной длины; · void – пустой, не имеющий значения. Тип

Строковые константы.
Строковые константы определяется как последовательность символов, заключенная в двойные кавычки: ”Строковая константа”. ПРИМЕЧАНИЕ: См. 4. СТРОКИ И СТРОКОВЫЕ КОНСТАНТЫ. Ко

Инициализаторы.
Для присваивания начальных значений переменным при их определении используются инициализаторы. Инициализаторы имеют форму: = значение; = {список значений}; /* сложные зна

ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. СТРУКТУРА ПРОСТОЙ ПРОГРАММЫ.
/* ПРОГРАММА: information.c – пример вывода сообщения. /* 1 */ */ /*#############################################*/ /* 2 */ /*============================= inclu

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги