 |
|
Пропускная способность канала
Способы обеспечения помехоустойчивой передачи информации. Корректирующие коды и расстояние Хэмминга.
Корректирующие коды — коды, служащие для обнаружения или исправления ошибок, возникающих при передаче информации под влиянием помех, а также при её хранении. Для этого при записи (передаче) в полезные данные добавляют специальным образом структурированную избыточную информацию (контрольное число), а при чтении (приёме) её используют для того, чтобы обнаружить или исправить ошибки. Естественно, что число ошибок, которое можно исправить, ограничено и зависит от конкретного применяемого кода. Минимальное расстояние Хеммингаявляется важной характеристикой линейного блокового кода. Она показывает насколько "далеко" расположены коды друг от друга. Она определяет другую, не менее важную характеристику - корректирующую способность: 2t < dminКорректирующая способность определяет, сколько ошибок передачи кода можно гарантированно исправить.
Способы обеспечения помехоустойчивой передачи информации:
Прямая передача:осуществляется по каналу прямой передачи данных, который непосредственно соединяет передатчик с приемником. Передача такого типа часто встречается в небольших локальных сетях, а также при использовании выделенных линий связи.
Косвенная передача:осуществляется посредством одного или нескольких промежуточных узлов. Такая передача используется в том случае, если прямое соединение между приемником и передатчиком отсутствует. В этом случае, все передаваемые данные будут идти по одному и тому же маршруту.
Коммутируемая передача:непрямая передача, осуществляемая посредством нескольких промежуточных узлов и (возможно) - по нескольким маршрутам. Для коммутации передаваемых данных и маршрутов могут использоваться различные элементы передаваемых данных - блоки фиксированной длины, пакеты переменной длины или целые сообщения.
Широковещательная передача:выполняется на все, предназначенные для приёма подобной информации станции или узлы. Примером широковещательной передачи данных может служить система радиовещания.
Групповая передача:выполняется на все узлы, находящиеся в определенном списке адресов. Примерами такой передачи могут служить рассылка сообщений подписчикам электронной конференции или электронная почта специализированных групп, рассылаемая только подписчикам.
Передача с промежуточным хранением:состоит в передаче данных на промежуточный узел, где они хранятся до получения запроса или до истечения определенного промежутка времени.
Аналоговые и цифровые сигналы. Спектр сигнала. Модуляция сигнала. Цифро-аналоговое преобразование. Дискретизация, квантование. Теорема Котельникова-Найквиста. Форматы цифровых сигналов: ИКМ, ДИКМ, АДИКМ, дельта-модуляция.
Аналоговые и цифровые сигналы:
Спектр сигнала –частотный состав сигнала.
Аналоговый сигнал — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений.
Цифровой сигнал — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений.
Модуляция - процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал.
Дискретизация по времениозначает, что сигнал представляется рядом своих отсчетов, взятых через равные промежутки времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации.
Под квантованием в информатике непрерывной или дискретной величины понимают разбиение диапазона её значений на конечное число интервалов.
Теорема Котельникова-Найквиста гласит, что, если аналоговый сигнал x(t) имеет ограниченный спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой не менее удвоенной максимальной частоты спектра Fmax: fдискр>=2*Fmax. Т.е. для дискретизации аналогового сигнала без потери информации частота отсчётов должна быть как минимум в два раза выше верхней граничной частоты спектра сигнала.
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) используется для оцифровки аналоговых сигналов. Практически все виды аналоговых данных допускают применение ИКМ. Импульсно-кодовая модуляция позволяет представить непрерывный аналоговый сигнал в форме последовательности равноотстоящих друг от друга импульсов, амплитуда которых представлена двоичным кодом. Подобное преобразование позволяет существенно повысить надежность передачи и хранения сигнала.
При дифференциальной ИКМ (ДИКМ) кодируется только разность между предсказанным значением и фактически измеренным значением отсчета аналогового сигнала.
Адаптивная ДИКМ (АДИКМ) является разновидностью ДИКМ, которая изменяет уровень шага квантования, что позволяет еще больше уменьшить требования к полосе пропускания при заданном соотношении сигнала и шума. В случае использования адаптивной ДИКМ шаг квантования выбирается адаптивно, в зависимости от скорости изменения формы сигнала.
При дельта-модуляции в цифровом виде представляется разность величин последовательных отсчетов сигнала. Основным достоинством данного формата является простота конструкции устройств реализующих данное преобразование.
10. Измерение количества информации. Три подхода к определению количества информации (по Колмогорову): вероятностный, комбинаторный и алгоритмический.
Поток информацииc=2*f m*H где f частота Н энтропия. максимальный поток информации по передающему каналу, или пропускную способность канала: cmax=2*fm*Hmax=fm*log2(1 +Ns/Nr)
Полосой пропускания (пропускной способностью) оценивается количество информации, которое может быть передано по каналу. Ширина полосы пропускания измеряется в битах в секунду (бит/с) - для цифровых сигналов или в герцах (Гц) - для аналоговых сигналов, например, звуковых волн. Ширина полосы пропускания для аналоговой системы равна разности вычитания наинизшей передаваемой частоты из наивысшей. Это вторая теорема Шеннона.
Подход к информации как к мере уменьшения неопределённости знания позволяет количественно измерять информацию. За единицу количества информации принято такое количество информации, которое содержит сообщение уменьшающее неопределённость знания в 2 раза. Такая единица названа бит.
Комбинаторное определение количества информации, исторически появившееся первым, характеризуется использованием математических функций, оперирующих с конечными множествами элементов, образующих какое-либо сообщение или систему. Вероятностный подход к измерению информации основан на вероятностных допущениях относительно пребывания какой-либо системы в различных состояниях. При этом общее число элементов (микросостояний, событий) системы не учитывается.
Алгоритмический подход. За количество информации при этом, принимается значение некоторой функции от сложности каждого из объектов и длины программы (алгоритма) преобразования одного объекта в другой.
11. Понятие канала связи. Пропускная способность канала связи. Способы передачи информации.
11.Канал связи - система технических средств и среда распространения сигналов для односторонней передачи данных от источника к получателю.
Пропускная способность канала
Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.
Номинальная скорость — битовая скорость передачи данных без различия служебных и пользовательских данных.
Эффективная скорость — скорость передачи пользовательских данных (нагрузки). Этот параметр зависит от соотношения накладных расходов и полезных данных.
Способы передачи информации: звуковой, оптический, тактильный.
12. Органы чувств человека и их характеристики. Порог восприятия и разрешающая способность рецептора.
12. 
ПОРОГ ВОСПРИЯТИЯ (порог ощущения; порог чувствительности) - величина раздражителя, вызывающего или меняющего восприятие, ощущение; качественный показатель чувствительности анализатор.
Разрешающая способность рецептора - Закон Вебера гласит, что разрешающая способность, т.е. способность воспринимать раздельно два различных раздражения, пропорциональна интенсивности раздражения. Если через S обозначить интенсивность раздражения, а через dS — разрешающую
способность, т. е. минимальное изменение раздражения, которое приводит к еще улавливаемому различию; ощущений, то закон Вебера утверждает, что dS = k*S