Системи зв'язку та теорія інформації
Реферати

Системи зв’язку та теорія інформації


Системи зв’язку та теорія інформації

1. Теорія комунікації. Теорія зв’язку в першу чергу має справу з системами для передачі інформації або даних з однієї точки в іншу. Досить загальна блок-схема для візуалізації поведінки таких систем наведена в 4.1. Вихід джерела може представляти, наприклад, форму сигналу голосу, послідовність двійкових цифр у формі магнітної стрічки, вихід набору датчиків у космічному зонді, сенсорний вхід до біологічного організму або ціль у радіолокаційній системі. . Канал може представляти, наприклад, телефонну лінію, високочастотну радіолінію, лінію космічного зв’язку, носій інформації або біологічний організм (у випадку, коли вихідний сигнал є сенсорним введенням для цього організму). Канал зазвичай піддається різним типам шумових перешкод, які на телефонній лінії, наприклад, можуть мати форму змінної в часі частотної характеристики, перехресних перешкод від інших ліній, теплового шуму та імпульсного шуму перемикання. Кодер на рис. 4.1. представляє будь-яку виконану обробку вихідних даних до передачі. Обробка може включати, наприклад, будь-яку комбінацію модуляції, скорочення даних і вставки надмірності для боротьби з шумом каналу. Декодер являє собою обробку вихідного сигналу каналу з метою створення в місці призначення прийнятної копії (або відповіді) вихідного виводу.

2. Теорія інформації. На початку 1940-х років була розроблена математична теорія, яка розглядала більш фундаментальні аспекти комунікаційних систем. Відмінними характеристиками цієї теорії є, по-перше, великий акцент на теорії ймовірностей і, по-друге, головне питання щодо кодера та декодера, як з точки зору їх функціональних ролей, так і з точки зору існування (або неіснування) кодерів і декодерів. які досягають заданого рівня продуктивності. За останні 20 років теорія інформації була уточнена, розширена і доведена до того моменту, коли вона стала застосовуватися в практичних комунікаційних системах.

Як і в будь-якій математичній теорії, ця теорія має справу лише з математичними моделями, а не з фізичними джерелами та фізичними каналами. Тому можна було б подумати, що це доречно Розвиток теорії можна почати з обговорення того, як побудувати відповідні математичні моделі для фізичних джерел і каналів. Однак теорії будуються не так, насамперед тому, що фізична реальність рідко буває достатньо простою, щоб її точно моделювати математично підданими моделям. Процедура буде полягати в тому, щоб почати з вивчення найпростіших класів математичних моделей джерел і каналів, використовуючи уявлення та отримані результати для вивчення все більш складних класів моделей. Природно, що на вибір класів моделей для вивчення вплинуть і мотивуватимуть важливіші аспекти реальних джерел і каналів, але уявлення про те, які аспекти важливі, буде змінено теоретичними результатами. Нарешті, після розуміння теорії, можна виявити, що вона корисна для вивчення реальних комунікаційних систем двома способами. По-перше, це забезпечить основу для побудови детальних моделей реальних джерел і каналів. По-друге, і важливіше, взаємозв’язок, встановлений теорією, дає вказівку на типи компромісів, які існують при побудові кодерів і декодерів для заданих систем. Хоча наведені вище коментарі можна застосувати майже до будь-якої математичної теорії, тут вони особливо необхідні

Системи зв’язку та теорія інформації

1. Теорія комунікації. Теорія комунікації в першу чергу має справу з системами для передачі інформації або даних з однієї точки в іншу. Досить загальна блок-схема для візуалізації поведінки таких систем наведена на рис. 4.1. Вихідні дані джерела можуть представляти, наприклад, форму звукового сигналу, послідовність двійкових символів у формі магнітної стрічки, вихід набору датчиків під час дослідження космосу, сенсорний вхід для біологічного організму або ціль у радіолокаційній мережі. Канал може представляти, наприклад, телефонну лінію, високочастотний мікрохвильовий канал, космічний канал, носій даних або біологічний організм (у випадку, коли початковий вихід є сенсорним введенням для цього організму). Канал зазвичай піддається різним типам шумових перешкод, які на телефонній лінії, наприклад, можуть мати форму змінної у часі частотної характеристики, перехресних перешкод від інших ліній, теплового шуму та імпульсного шуму комутатора. Кодер на рис. 4.1. Представляє будь-яку обробку вихідного результату, яка була виконана до подання. Обробка може включати, наприклад, будь-яку комбінацію модуляції, обробки даних та включення статичної невизначеності для боротьби з шумом каналу. Декодер являє собою обробку виводу каналу з метою створення в місці призначення прийнятної точної копії (або відповіді на) вихідного виводу.

2. Теорія інформації. На початку 1940-х років була розроблена математична теорія для роботи з більш фундаментальними аспектами комунікаційних систем. Відмінними характеристиками цієї теорії є, по-перше, сильний акцент на теорії ймовірностей і, по-друге, головне занепокоєння {*турбота*} про кодер і декодер, як з точки зору їх функціональних ролей, так і з точки зору існування (або відсутності -існування) кодерів і декодерів, які досягають заданого рівня виконання {*робота*}. За останні 20 років теорія інформації була уточнена, розширена і доведена до точки, де вона використовується в практичних комунікаційних системах.

Як і в будь-якій математичній теорії, ця теорія має справу лише з математичними моделями, а не з фізичними джерелами та фізичними каналами. Тому можна було б подумати, що доцільним способом розпочати розвиток теорії було б обговорення того, як створити відповідні математичні моделі для фізичних джерел і каналів. Однак це не спосіб створення теорій, насамперед тому, що фізична реальність рідко буває достатньо простою, щоб її точно моделювати математично підданими моделям. Процедуру потрібно буде справедливо виконувати, вивчаючи найпростіші класи математичних моделей джерел і каналів, використовуючи знання та результати, отримані шляхом поступового вивчення більш складних класів моделей. Природно, що на вибір класів моделей для вивчення вплинуть і мотивуватимуть важливіші аспекти реальних джерел і каналів, але поняття {*вид*} про те, що аспекти важливі, буде змінено теоретичними

тому що перед цим має бути розроблена досить обширна теорія

тим важливіші наслідки для проектування комунікаційних систем стануть очевидними.

3. Вихідний і канальний кодери. Для подальшого спрощення вивчення моделей джерела та моделей каналу корисно частково ізолювати вплив джерела в системі зв’язку від впливу каналу. Це можна зробити, зламавши кодер і декодер рис. 4.1. кожна на дві частини, як показано на рис. 4.2. Метою вихідного кодера є представлення вихідний вихід у вигляді послідовності двійкових цифр, і одне з головних питань, що викликають занепокоєння, полягає в тому, щоб визначити, скільки двійкових цифр за одиницю часу потрібно для представлення результату будь-якої даної моделі джерела. Мета канального кодера та декодера полягає в тому, щоб забезпечити надійне відтворення послідовностей двійкових даних на виході канального декодера, і, звичайно, чи обмежується кодер і декодер формою, показаною на рис. 4.2. накладає будь-які принципові обмеження на продуктивність системи зв’язку. Один з найважливіших результатів теорія, однак, полягає в тому, що за дуже широких умов такі обмеження не накладаються (однак це не говорить про те, що кодер і декодер форми на рис. 4.2. завжди є найбільш економічним способом досягнення заданої продуктивності). З практичної точки зору, розділення кодера і декодера є особливо зручним, оскільки воно робить конструкцію канального кодера і декодера практично незалежними від вихідного кодера і декодера, використовуючи двійкові дані як інтерфейс. Це, звичайно, полегшує використання різних джерел на одному каналі.

4.Висновок. Більша частина сучасної теорії зв’язку випливає з роботи систем зв’язку, а також з бажаності моделювання сигналу і шуму як випадкових процесів. Вінер був зацікавлений у пошуку найкращого лінійного фільтра для відокремлення сигналу від адитивного шуму із заданою затримкою, і його робота мала важливий вплив на подальші дослідження в теорії модуляції. Також інтерес Вінера до прийому з негативною затримкою (тобто передбачення) разом із роботою Колмогорова щодо передбачення відсутності шуму справили важливий вплив на теорію управління. Так само Котельников цікавився виявленням і оцінкою сигналів на приймачі.

результати. Нарешті, після розуміння теорії вона може бути корисною для вивчення реальних комунікаційних систем двома способами. По-перше, це забезпечить основу для створення детальних моделей з реальних джерел і каналів. По-друге, що ще важливіше, зв’язки, встановлені теорією, дають вказівку на типи транзакцій, які існують при побудові кодерів і декодерів для цих систем. Хоча наведені вище коментарі можна застосувати майже до будь-якої математичної теорії, тут вони особливо потрібні, тому що необхідно розробити дуже широку теорію, перш ніж стане очевидним більш важливі наслідки для проектування комунікаційних систем.

3. Кодери джерела та каналу. Для подальшого спрощення вивчення моделей джерел і моделей каналів корисно частково ізолювати вплив джерела в системі зв’язку від впливу каналу. Це можна зробити, зламавши кодер і декодер рис. 4.1. Кожна з двох частин, як показано на рис. 4.2. Метою кодера джерела є представлення джерела, виведеного послідовністю двійкових символів, і одна з головних проблем підприємства — визначити, скільки двійкових символів за одиницю часу потрібно для представлення результату будь-якої даної вихідної моделі. Мета канального кодера і декодера полягає в тому, щоб дозволити послідовності двійкових даних надійно відтворюватися на виході канального декодера, і можна впевнено, чи обмеження кодера і декодера до форми, показаної на рис. 4.2. Накладає будь-які принципові обмеження на продуктивність {*роботи*} системи зв’язку. Один із найважливіших результатів теорії, однак, полягає в тому, що за дуже широких умов такі обмеження не накладаються (це, однак, не говорить про те, що кодер і декодер форми на рис. 4.2. завжди є найбільш економічним способом для досягнення заданого виконання{*робота*}). З практичної точки зору, розділення кодера і декодера є особливо зручним, оскільки це робить конструкцію канального кодера і декодера практично незалежними від оригінального кодера і декодера, використовуючи двійкові дані як інтерфейс. Це, звичайно, полегшує використання різних джерел на одному каналі.

4. Висновок. Значна частина сучасної теорії комунікації заснована на роботі систем зв’язку, а також на бажанні моделювання звітів і шуму як випадкових процесів. Вінер був зацікавлений у пошуку найкращого лінійного фільтра для відокремлення сигналу від адитивного шуму із заданою затримкою, і його робота мала важливий вплив на подальші дослідження теорії модуляції. Також інтерес Вінера до прийому з негативною затримкою (що, передбачення) поряд з роботою Колмогорова щодо передбачення, якщо відсутність шуму мала важливий вплив на теорію управління. Так само Котельников був зацікавлений у виявленні та оцінці сигналів на приймачі.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *