- •Предисловие.
- •1. Введение.
- •2. Количество информации.
- •2.1. Формула хартли.
- •2.2. Формула шеннона.
- •2.3. Свойства энтропии.
- •2.4. Энтропия в информатике и физике.
- •2.5. Вероятностный и объемный подходы к измерению количества информации.
- •2.6. Различные аспекты анализа информации.
- •3. Принципы кодирования и декодирования информации.
- •3.1. Буква (знак, символ). Алфавит.
- •3.2. Кодировщик и декодировщик.
- •3.3. Международные системы байтового кодирования.
- •3.4. Помехоустойчивое кодирование информации.
- •4. Передача информации.
- •4.1. Из истории развития передачи информации.
- •4.2 . Общая схема передачи информации.
- •4.3. Теорема котельникова.
- •4.4.Информационная емкость дискретного сигнала (сообщения). Формула шеннона.
- •4.5. Предельная скорость передачи информации по шеннону. Формула хартли - шеннона.
- •4.6. Теорема шеннона для дискретного канала с помехами.
- •5. Дискретные двоичные (бинарные) сигналы.
- •5.1. Регенерация двоичных сигналов.
- •5.2. Помехозащищенность двоичных сигналов.
- •5.3. Кодирование двоичных сигналов.
- •6. Аналоговые и дискретные процессы.
- •6.1. Аналоговые и дискретные сигналы.
- •6.2. Измерение отношения сигнал – шум.
- •6.3. Дискретизация и кодирование аналогового сигнала.
- •7. Цифровая телефонная связь.
- •8. Цифровая телеграфная связь.
- •9. Цифровое телевидение.
- •10. Системы передачи информации
- •10.1. Параметры радиосигналов.
- •10.2. Многоканальные линии связи. Уплотнение информации.
- •11. Оптоволоконная связь.
- •11.1. Из истории кабельной связи.
- •11.2. Принцип оптоволоконной связи.
- •12. Локальные сети.
- •12.1. Аппаратные средства.
- •12.2. Конфигурация локальных сетей.
- •12.3. Организация обмена информацией.
- •13. Спутниковая связь.
- •13.1. Общая характеристика спутниковой связи.
- •13.2. Принципы спутниковой связи.
- •14. Системы счисления.
- •14.1. Непозиционные системы счисления.
- •14.2. Позиционные системы счисления.
- •14.3. Перевод чисел из десятичной системы в другую систему.
- •14.4. Перевод чисел в десятичную систему из других систем.
- •14.5. Взаимные преобразования двоичных, восьмеричных и шестнадцатеричных чисел.
- •14.6. Двоично-десятичная система.
- •15. Языки программирования.
- •15.1. Языки программирования. Общая характеристика.
- •15.2. Язык программирования си. История создания. Общая характеристика.
- •15.3. Язык программирования си. Процесс создания исполняемого файла.
- •15.4. Язык программирования си. Распределение памяти программы.
- •15.5. Язык программирования си. Основные понятия.
- •15.6. Язык программирования си. Данные.
- •15.7. Язык программирования си. Структура простой программы.
- •Приложение 1. Система семибитного кодирования.
- •Приложение 2. Модифицированная альтернативная кодировка.
- •Приложение 3: клод элвуд шеннон.
- •Литература.
- •Оглавление.
4. Передача информации.
Теоретической основой передачи информации является Теория сигналов и передачи информации. Теория сигналов и передачи информации изучает процессы формирования, накопления, сбора, измерения, переработки и преобразования (прохождения через цепи), хранения, передачи и приема информации, т. е. все процессы, которые имеют место при передаче информации на расстояние по различным физическим средам (линиям связи) с помощью электрических сигналов.
Основными разделами в теории сигналов и передачи информации вначале были разделы по структуре сигналов, их анализ и синтез, включая вопросы оценки переносимого ими количества информации и помехоустойчивости. Неотъемлемой частью является теория цепей и прохождение в них сигналов, синтез цепей и оптимальная обработка сигналов на фоне помех. В дальнейшем развивались такие направления, как математическое описание каналов передачи информации, создание методов помехоустойчивого и эффективного кодирования, разделение линий связи, распределение, накопление и передача информации в сетях, системный оптимальный синтез объектов информационной техники.
4.1. Из истории развития передачи информации.
Проблемы организации связи уходят в глубь веков. Само существо человека требовало общения и обмена информацией. Прообразом линий связи была сигнализация с помощью костров, использование оптических и акустических сигналов. Также давно возникла идея ретрансляционных станций. По принципу передачи информации современные радиорелейные линии берут свое начало от курьерской почты (relay означает "смену лошадей"). Во Франции во время Великой французской революции впервые были организованы приемопередающие станции на башнях и холмах, образуя регулярные линии связи.
В 1832 г. русский академик П. Шиллинг построил первую линию телеграфной связи. В 1837 г. американец Морзе разработал систему телеграфного аппарата и предложил код, состоящий из точек и тире.
В 1876 г. американец Белл получил патент на изобретение телефона, положив начало речевой связи по проводам.
Изобретение радио явилось логическим следствием развития науки и техники. В 1831 г. Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. В 1887 г. Генрих Герц экспериментально доказал, что колебательный разряд вызывает в пространстве волны электромагнитной природы, описываемые теорией Максвелла. Александр Степанович Попов 7 мая 1895 года впервые в мире продемонстрировал беспроволочную связь. Англичанин итальянского происхождения Маркони в конце 1895 года независимо от А.С. Попова повторил опыты по радиотелеграфии. Работы А.С. Попова опубликованы в 1896 г., а Маркони в 1897 г.
Одновременно шло развитие электронной техники. В 1884 г. Эдисоном открыта термоэлектронная эмиссия, и пока в 1901 г. Ричардсон изучал это явление, уже были сделаны электронно-лучевые трубки. В 1904 г. была изобретена первая электронная лампа-диод (Флеминг, Англия) и использована для выпрямления высокочастотных колебаний в радиоприемнике. В 1905 г. Хелл (США) изобрел газотрон, в 1907 г. Форест (США) ввел в лампу управляющую сетку-триод. Первые отечественные триоды изготовили в 1914 – 1916 г.г. независимо Н.Д. Папалекси и М.А. Бонч-Бруевич. Электроника и радиотехника объединились в радиоэлектронику. В 1918 г. создана Нижегородская радиолаборатория, разрабатывающая радиоприемники и передатчики. В 1921 г В 1922 г. в Москве вступила в строй 12 – киловаттная радиотелефонная станция, а в 1933 г. самая мощная в мире радиостанция им. Коминтерна (500 кВт).
Возникновение теории передачи информации связывают обычно с фундаментальной работой американца К. Шеннона «Математическая теория связи» (1948 г.). Однако, элементы теории информации рассматривались в работах Хартли по измерению количества информации (1928 г.), В.А. Котельникова о пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи (1933), Д.В. Агеева по основам теории линейной селекции сигналов (1935 г.), В.А. Котельникова по оптимальным методам приема сигналов на фоне помех.
Дальнейшему развитию теории передачи информации способствовало появление теории случайных функций и статистических решений. Они позволили установить строгие количественные соотношения в теории передачи информации и сделать ее точной наукой. К 50-м годам уже стали классическими работы А. Я. Хинчина по теории корреляции стационарных случайных функций (1938 г.), Н.Н. Колмогорова и Н. Винера по интерполированию и экстраполированию стационарных случайных последовательностей (1941 г., 1949 г.). Многие теоремы в теории передачи информации имеют имена указанных ученых. Значительный вклад в развитие отдельных разделов теории внесли: А. А. Харкевич, Д. Миддитон, Р. М. Фано, У. Питерсон, О. Л. Добрушин, Л. Ф. Бородин, Л. М. Финк, Л. С. Гуткин, Б. Р. Левин и др.
В 1956 г. фирма Bell Laboratories построила первую цифровую линию связи для передачи речи по принципу импульсно-кодовой модуляции. Запуск искусственного спутника Земли в СССР в октябре 1957 г. положил начало эре спутниковой связи.
Современное общество - генератор больших объемов информации: телеграммы, письма, речевые сообщения, метеосводки, банковские счета, газеты, журналы, телевизионные программы и др. Значительная часть этой информации нуждается в передаче на большие расстояния. Современные системы связи способны передавать сообщения в любой форме: телеграфные, телефонные, телевизионные, массивы данных, печатные материалы, фотографии и др.