Информационная модель сигнала в интроскопии и акустике
Процесс преобразования информации в НК неразрывно связан с системой передачи информации. Обобщенная структурная схема системы передачи информации:
Сообщение в такой системе может быть передано в виде непрерывного или дискретного сигнала. По этому признаку каналы передачи информации делят на непрерывные и дискретные. В случае непрерывного канала информации передатчик 2 дополнительно выполняет роль согласующего устройства между источником сообщений 1 и каналом связи 3. В этом случае приемник 5 восстанавливает передаваемое сообщение в форме приемлемой для передачи адресату. Передаваемый сигнал подвержен действию помех, которые генерируются источником помех 4. В случае, если для передачи информации используется дискретный сигнал, то на выходе передатчика 2 и входе приемника 5 формируются сигналы специфической формы. Восстановление сигнала на входе передатчика требует специальных алгоритмов.
С- пропускная способность;
Vx – скорость передачи по этому каналу связи сигнала;
max I – максимум информации, кот. м.б. передано по каналу одним элементарным сигналом.
Пропускная способность канала связи определяется свойствами этого канала.
Если уровень помех в канале связи 3 достаточно мал, и этими помехами можно пренебречь, то такой канал связи называют каналом без помех.
Важнейшей характеристикой канала связи явл. пропускная способность – макс. возможное количество информации, кот. может пройти через канал связи в единицу времени.
С- пропускная способность;
Vx – скорость передачи по этому каналу связи сигнала;
max I – максимум информации, кот. м.б. передано по каналу одним элементарным сигналом.
Пропускная способность канала связи определяется свойствами этого канала.
Кодирование и передача информации в дискретном канале
Под кодированием информации понимается преобразование формы представления информации с целью обеспечения удобства ее передачи по каналу связи. Если сигнал характеризуется алфавитом А, то его отображение в алфавит В называют кодирующим изображением, само кодирующее отображение основано на некотором правиле называемым кодом. Обратная операция носит название декодирования и осуществляется на основе обратного кода. Коды которые формируют сообщения различной длины называют неравномерными, а коды формирующие сообщения одинаковой длины называют равномерными. Рассмотрим дискретные канал связи без помех, на входе которого формируется сигнал x имеющий размерность алфавита m, это значит, что сигнал x может принимать m различных состояний x1, x2 …xm. При передаче сигнала x через канал связи символы передаваемого сообщения могут быть как зависимыми друг от друга, так и не зависимыми. Если символы передаваемого сообщения независимы друг от друга, то энтропия источника сигнала определяется по формуле
В любом реальном канале связи всегда присутствуют помехи. Если считать уровень помех достаточно малым, то вероятность искажения сигнала при передаче равна нулю. Пропускная способность канала связи определяется скоростью передачи элементарного сигнала Ux и размерностью алфавита передаваемого сообщения m:
Для дискретного канала связи без помех характерна следующая закономерность, которая называется основной теоремой Шеннона. Теорема Шеннона: Если источник информации энтропию – H(x), а канал связи характеризуется пропускной способностью c, то:
Сигнал вырабатываемый источником можно закодировать, чтобы скорость передачи одного элементарного сигнала по данному каналу была сколь угодно близкой к значению (*)
Не существует метода позволяющего сделать скорость больше чем Vx.
Следует иметь ввиду, что основная теорема Шеннона не устанавливает метода кодирования, а устанавливает лишь предельную скорость передачи информации по дискретному каналу связи помехами. Энтропия определяется совокупностью информации сигнала и сигнала помехи. Для такого канала связи основная теорема Шеннона гласит: Если источник сообщений имеет энтропию H(x), а канал связи и пропускную способность c, то:
Сигналы, вырабатываемые источником сообщений можно закодировать так, чтобы скорость их передачи была сколь угодно близкой к (*) и чтобы вероятность ошибки в определении каждого переданного символа была меньше любого заданного числа. Не существует метода кодирования, который позволял бы вести передачу информации со скоростью большей чем Vx и сколь угодно малой вероятностью ошибок.При уменьшении скорости передачи информации, повышения достоверности этого же результата можно добиться путем многократного повторения каждого символа сообщения.