Этапы обращения информации Объект наблюдения и управления Передача Подготовка Хранение Восприятие Отображение Генерация Воздействие Обработка

На этапе восприятия формируется образ объекта, производится его опознание и оценка. При этом необходимо отделить полезную информацию от шумов.

На этапе подготовки информации производятся - нормализация, квантование, кодирование и модуляция носителя. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи и обработки.

Передача информации состоит в переносе ее на расстояние посредством сигналов различной физической природы соответственно по электрическим, электромагнитным и оптическим каналам. Прием информации на другой стороне канала имеет характер вторичного восприятия со свойственными ему операциями борьбы с шумами.

Обработка информации заключается в решении задач, связанных с ее преобразованием, независимо от их функционального назначения.

Преобразование информации осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком. В современных сложных системах эти функции возлагаются на ЭВМ и микропроцессоры. Если процесс обработки не поддается формализации и требует творческого подхода, обработка информации осуществляется человеком.

Цель этапа отображения - представить человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств.

2) Дискретным каналом называется совокупность средств, предназначенных для передачи дискретных сигналов.

Для анализа информационных возможностей удобно пользоваться информационной моделью канала связи, представленной на рис.2.

Источник информации создаёт сообщения, состоящие из последовательности знаков алфавита источника Z = (Z₁, Z₂,…, Z_n), которые в кодирующем устройстве преобразуются в последовательность символов. Объём алфавита символов Х = (Х₁, Х₂,…, Х_m), как правило, меньше объёма алфавита знаков, но они могут и совпадать. В результате модуляции каждой последовательности символов ставится в соответствие сложный сигнал. Множество сложных сигналов конечно. Они различаются числом, составом и взаимным расположением элементарных сигналов. В результате действия помех сигнал на приёмной стороне может отличаться от переданного. Помехи имеют случайный характер и подчиняются статистическим законам. Значения вероятностей зависят от характера ошибок в дискретном канале, т.е. от интенсивности ошибок и их статистического распределения во времени. Если при передаче i-го единичного элемента принят элемент такого же вида (i = j), то считается, что ошибки нет. Если при передаче i-го элемента принят элемент нового вида, который не предусмотрен алфавитом, y_j (например, i = m+1), то его можно использовать для стирания принятого знака. При и считают, что произошла ошибка.

Д искретные каналы классифицируются

в зависимости от свойств вероятности

перехода P(y_j /x_i). Каналы, в которых P(y_j /x_i),

не зависят от времени для любых i и j, называются

стационарными. Если P(y_j /x_i) зависят от

времени, то каналы называются нестационар-

ными. Каналы, в которых P(y_j /x_i) не зависят

от значений ранее принятых элементов, называются

каналами без памяти. При зависимости P(y_j /x_i)

от значений ранее принятых элементов возникает

канал с памятью. Каналы, в которых вероятность

перехода P(y_j /x_i) = const не зависит от i и j,

называются симметричными. В противном случае

канал становится несимметричным. Заметим, что

большинство каналов, образуемых по кабельным

и радиорелейным линиям связи, симметричны и

обладают памятью. Каналы космической связи

симметричны и памятью не обладают.

Для организации эффективной передачи

информации по каналу требуется решение следующих

задач: определение максимально возможной скорости

передачи информации по каналу; разработка кодов,

позволяющих увеличить скорость передачи информации;

согласование канала с источником с целью передачи информации с минимальными потерями. Решение этих задач зависит от свойств источников, уровня и характера помех.

Если уровень помех мал и искажениями сигнала можно пренебречь, канал связи называется каналом без помех.

Для характеристики дискретного канала связи используют два понятия скорости передачи: технической и информационной.

Под технической скоростью передачи V_, называемой также скоростью манипуляции, подразумевают число элементарных символов (сигналов), передаваемых по каналу в единицу времени. Она зависит от свойств линии связи и быстродействия аппаратуры канала и определяется из выражения Бод, (6.1)

где – среднее значение длительности символа.

Единицей измерения технической скорости служит бод-скорость, при которой за одну секунду передаётся один символ. Информационная скорость определяется средним количеством информации, которая передаётся по каналу в единицу времени. Она зависит как от характеристик данного канала связи (объём алфавита используемых символов, техническая скорость их передачи, статистические свойства помех в линии), так и от вероятностей поступающих на вход символов и их статистической взаимосвязи.

При известной скорости манипуляции V_ скорость передачи информации по каналу R_t определяется из выражения R_t = V_ I(Y,X), (6.2)

где I(Y,X) – среднее количество информации, переносимое одним символом.

Пропускная способность канала С равна той максимальной скорости передачи информации по данному каналу, которой можно достигнуть при самых совершенных способах передачи и приёма:

C = max R_t = V_ max I(Y,X). (6.3)

Пропускная способность канала и скорость передачи по каналу измеряются числом двоичных единиц информации в секунду (дв.ед.\с).

Энтропия источника и энтропия сообщения. Пусть источник информации выдаёт дискретные сообщения Z. С помощью кодирующего устройства каждое сообщение превращается в код. Множество символов кода обозначим через X. Если исследуется канал связи, то можно не обращаться к источнику информации, а рассматривать лишь источник символов (кодирующее устройство). Тогда возникает необходимость связать свойства источника и отправителя. Эта связь возможна через энтропию.

Под энтропией сообщения будем понимать количество информации, содержащееся в любом усреднённом сообщении. Тогда (6.4)

– усреднённая энтропия сообщения. Соответственно энтропия источника, или количество информации, содержащееся в одном символе сообщения: (6.5)

3) Точные количества информации, несомые исходами х1, х2, х3, х4 равны:

Так как числа , , , появляются с соответственными вероятностями 0,15; 0,18; 0,27; 0,40, среднее количество информации по К. Шеннону