Теория информационных процессов Электронный учебник

Техника живописи Акварель Исследовать поведение функции Математика Примеры решения задач

СОГЛАСОВАНИЕ ДИСКРЕТНОГО ИСТОЧНИКА С ДИСКРЕТНЫМ КАНАЛОМ

Задача согласования дискретного источника с дискретным каналом с шумом.

Рассмотрим теперь ситуацию, когда в процессе передачи сигнал искажается шумом , т.е. некоторым случайным процессом. Предположим, что в соответствии с обозначениями (рисунок 2.1), что Z - ансамбль сигналов на входе дискретного канала, а Z* - ансамбль сигналов на его выходе. Наличие в канале шума приводит к тому, что по сигналу Z* нельзя однозначно определить сигнал Z. С точки зрения теории информации этот эффект характеризуется наличием потерь информации или ненадежностью канала H(Z/Z*)>0 и описывается соотношением I(Z,Z*)=H(Z)-H(Z/Z*), где I(Z,Z*) - информация переданная по каналу, H(Z)-энтропия или собственная информация ансамбля сигналов на входе канала. Переходя к информационным характеристикам, отнесенным к единице времени последнее выражение можно переписать в виде I(Z,Z*)=H (Z)-H(Z/Z* ) (2.13), где I (Z,Z*)-скорость передачи информации по каналу, H (Z)-производительность ансамбля на входе канала, H (Z/Z* )-потери информации в единицу времени. При этом пропускная способность канала С хоть и уменьшается по сравнению со случаем канала без шума см.(1.25б), но в общем случае принимает конечное значение (за исключением не принимаемого здесь во внимание экстремального случая обрыва канала). Положим далее, что имеется некоторый дискретный источник с производительностью H(U)  C сообщения которого необходимо передать по каналу. Для решения этой задачи по-прежнему воспользуемся системой передачи изображенной на рисунке 2.1. Функции выполняемые кодером и декодером в этом случае будут ясны из дальнейших рассуждений.
Maya 3D графика в кино и телевидении Рекордный взрыв стал одной из кульминаций эпохи холодной войны Поскольку H(U)  C возможна передача информации I(Z,Z*) по каналу со скоростью I (Z,Z*)=H (U) (2.14), т.к. по определению С- максимально возможная скорость передачи информации по каналу. Приравнивая правые части неравенств (2.13-14), приходим к соотношению H (Z)-H(Z/Z*)=H (U). Из которого следует, что H(Z)=H (U)+H (Z/Z*) H(U). Последнее неравенство означает, что производительность ансамбля сигналов Z (назовем его кодом) на входе канала должна быть выше производительности источника сообщений U, и следовательно Z , кроме информации об U должен содержать дополнительную собственную информацию. При этом если бы удалось ввести дополнительную информацию таким образом, чтобы при прохождении сигнала Z по каналу с шумом вследствие ненадежности канала терялась бы именно она, а не полезная информация о сообщении U, то оказалось бы возможным обеспечить безошибочную передачу сообщений U по каналу с шумом с конечной скоростью H (U)C. Таким образом задачей кодера в данной ситуации является согласование источника с каналом, заключается во внесении в сообщение источника избыточности , обладающей описанной выше свойством. Однако не тривиальным является вопрос, а возможно ли в принципе построение такого кодера  Идея борьбы с мешающим влиянием шума за счет введения избыточности, при кодировании дискретных сообщений, существовала и до появления Теории Информации и трактовалась следующим образом: предполагалось сообщение двоичного источника U1 =0 и U2 =1 передавать по симметричному двоичному каналу (см. п1.6) с вероятностями ошибок Р 0,5 двумя кодовыми комбинациями, содержащими соответственно n единиц или n нулей. ; . Если в месте приема регистрировать 1 или 0 по большинству принятых знаков в комбинации т.е. принимать так называемое мажоритарное декодирование , то ясно, что ошибка произойдет при условии, если в кодовой комбинации не верно будет принято n/2 или более символов. Согласно закону больших чисел вероятность уклонения числа ошибок m в кодовой комбинации длины n от их математического ожидания np (см. задачу 1.11) стремится к 0 при n , т.е.

  0.

Поскольку np  0,5n при n вход обеспечит безошибочный прием. Однако передачу одного символа необходимо будет осуществлять бесконечно долго, т.е. скорость передачи информации по каналу будет стремится к 0. Таким образом на основании приведенных ранее рассуждений полагалось, что без ошибочная передача информации в канале с шумом возможна лишь в пределе при нулевой скорости передачи. Поэтому положительные решения сформулированного выше вопроса позволяют существенно изменить представление о потенциальных возможностях систем передачи дискретной информации и имеет принципиальное значение в развитии теории и практики связи. Ответ на данный вопрос содержится в теореме Шеннона для дискретного канала с шумом.

Maya 3D графика в кино и телевидении Воздействие испытаний ядерного оружия на здоровье населения Объектно-ориентированный язык программирования Java Объектно-ориентированное программирование Delphi Библиотека визуальных компонентов VCL и ее базовые классы Кроссплатформенное программирование для Linux Элементы управления Win32 Элементы управления Windows XP Файлы и устройства ввода/вывода Что такое экспертная система? Объектно-ориентированное программирование Инструментальные средства разработки экспертных систем Программирование на языке CLIPS Критерии и количественные характеристики надежности Расчет характеристик надежности невостанавливаемых резервированных изделий Расчет надежности системы с постоянным резервированием Интегрирование тригонометрических функций ;