Согласование статистических свойств источника сообщений и канала связи проводится с целью улучшения качества системы передачи
Кодирование для канала без шума
Качество оценивается по трем показателям:
1) достоверности;
2) Средней скорости передачи;
3) Сложности технической реализации системы.
Достигается согласование путем кодирования информации.
Основная теорема Шеннона о кодировании для дискретного канала без помех- Посредством преобразования сообщений в статистически независимые и равновероятные символы можно повысить скорость передачи вплоть до пропускной способности этого канала.
Кодирование- процесс преобразования сообщений, комбинаций из дискретных сигналов.
Код-совокупность правил, в соответствии с которыми производится данное преобразование.
В качестве элемента кодовой комбинации могут использоваться буквы или цифры, код позволяет записать все сообщения на некотором общем языке для данного набора на символов.
Каждое сообщение передается собственным кодовым словом. И это сообщение, преобразованное в кодовую комбинацию, позволяет обеспечить:
1. представление преобразованной информации в форме, удобной для восприятия человеком.
2. передачу необходимого количества различных сообщений по данному каналу
согласование параметров каналов связи и передаваемых сообщений
повышение помехоустойчивости передачи, хранения и обработки информации
уменьшение стоимости передачи, хранения и обработки информации
ИИ- выдает сообщение, состоящее из последовательности букв первичного алфавита
КИ- кодер источника, преобразует эту последовательность в последовательность символов, причем алфавит символов называется вторичным, он всегда меньше алфавита первичного.
Каждой букве соответствует последовательность символов, которая называется кодовой комбинацией. Число символов кодовой комбинации называется ее значностью.
КК-кодер каналов, обеспечивает заданную достоверность при передачи или хранении информации путем внесения избыточности. Такое кодирование называют помехоустойчивым.
М-модулятор, модулирует сигналы.
ЛС- линия связи, в котором на сигнал накладываются помехи из источника помех. Помехи непредсказуемые.
ДМ- демодулятор, информация преобразуется в символы.
ДК-декодер канала
ДИ- декодер источника, выдает декодированное сообщение получателю.
П- получатель.
По числу используемых кодовых признаков, коды делятся на:
1. единичные
2. двоичные
3. многопозиционные
Единичный код( число- импульсный) использует только один элемент, обычно это 1. для изображения какого- то числа N, необходимо нам написать N единиц. Такой код является непозиционным, значит, что числовое значение символа не зависит от его места в записи числа (неэкономичный). Он находит применение в качестве промежуточного кода в некоторых аналоговых преобразователях.
Двоичный код. Используется два символа 0 и 1. он является экономичным. Простая технология реализации, количество разрядов в различных комбинациях может быть постоянным и непостоянным. Код поэтому называется равномерным и неравномерным, коды в ИТ чаще всего используется равномерные.
По способу комбинирования различают коды, использующие все возможные комбинации:
· неизбыточные
· избыточные коды- коды с частичным использованием комбинаций.
Введение кода избыточности повышает его помехоустойчивость.
Двоичные коды- это позиционные системы счисления, в которые числовое значение символа зависит от его места в числе. В общем случае, в любой позиционной системе счисления целое число N может быть выражена с помощью формулы:
N=, где m- основание системы, равно числу символов в данной системе.
Сi – множитель принимающий любые целочисленные значения в пределах от 0 до m-1/
Сi=0,…,9 в десятичной системе счисления
Сi=0,1 в двоичной системе счисления
N =, при этом n- разрядный позиционный код с основанием m позволяет кодировать mn различных чисел от 0 до N , которое равно Nmax= mn-1
Двоичные коды можно разделить на 2 группы:
1) неизбыточные коды- коды, которые используют все возможные комбинации
2) избыточные коды- коды, которые используют часть всех возможных комбинаций.
При этом оставшаяся часть используется для исправления и и обнаружения ошибок.
Избыточные коды, в которых определенные разряды относятся к информационным и проверочным называются разделимыми, а у тех, которых нет четкого разделения- неразделимые.
Наиболее распространенные- разделимые блочные коды.
Основные характеристики кодов:
· основание кода
· длина кода
· мощность кода
· полное число кодовых комбинаций
· число информационных разрядов
· число проверочных разрядов
· избыточность кода
· кодовое расстояние
1) основание кода- m, число различных цифр
2) длина- n, число разрядов
3) мощность кода- Nр- число кодовых комбинаций, используемых передачи информации. Nр= nk, к – число информационных разрядов. Nр= 2k – для двоичных
4) полное число кодовых операций N=mn, причем, если n-k=r – число проверочных разрядов
5) абсолютная избыточность- r .
6) относительная избыточность R=r/n- для разделимых блочных кодов.
7) Кодовое расстояние-d, кодовое расстояние между кодовыми комбинациями. Это число соответствующих разрядов с различными числами.
Арифметические и логические действия в двоичной системе:
Правила Правила вычитания: Умножения:
сложения:
0+0 = 0 0 -0=0 0*0=0
0+1=1 1 - 0= 1 0*1=0
1+0=1 1 -1= 0 1*0 =0
1+1 = 10 10- 1= 1 1*1=1
Логическая операция сложение по модулю два:
0⊕ 0=0 1 ⊕ 1=0
0 ⊕ 1=1 1 ⊕ 0=1
Аналого-цифровые преобразователи (А.Ц.П.)
Техническая реализация процесса кодирования при непрерывном входном сигнале осуществляется А.Ц.П. Рис.2
, где m- основание системы, равно числу символов в данной системе.
, при этом n- разрядный позиционный код с основанием m позволяет кодировать mn различных чисел от 0 до N , которое равно Nmax= mn-1