Дәріс №13. АҚПАРАТТЫҚ ҮРДІСТЕР – АҚПАРАТТЫҚ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ НЕГІЗДЕРІ. ФИЗИКАЛЫҚ ДЕҢГЕЙДЕГІ АҚПАРАТТЫҚ ҮРДІС

• 
  Модуляциялау түрлерінің сыртқы әсерге тұрақтылығы бойынша салыстырма мінездемелері.
  

Өзгеретін параметр ретінде амплитудамен бірге сондай-ақ жиілік пен фазаны (ЧМ және ФМ)пайдалануға болады.

Енді 9.6-суреттегі сигналдардың фазалық диаграммасын қарастырайық.

n сигнал санының өсуі оның ақпараттануының ұлғаюына әкеледі (сигнал9.6а-суретте ақпараттың 2 битын, ал 9.6б-суретте – үш битын береді). Осымен қатар бөгетке қарсылықты сипаттайтын шеңбер радиусы азаяды. Сигнал амплитудасының ұлғаюы есебінен бөгетке қарсы тұрудың қарапайым мүмкіндігі шектілікке әкеледі, мысалы телефон арналарында сигнал күштілігі (амплитуда да) «көрші» арналарға әсер етуіне қарай шектелген.

Қазіргі әдістер АФМ көмегімен мың торабы бар сигналдар мәнінің «решеткасын» құруға мүмкіндік береді, осыған сәйкес сигналдың берілу жылдамдығын бірнеше ұлғайта отырып.
Дәріс №13. Өзін-өзі тексеру сұрақтары немесе тесттер

1. 
   Сигнал мен арнаның ақпараттық сипаттамасы
   
2. 
   Байланыс арнасы мен хабар көздерінің статистикалық қасиеттерін келістіру.
   
3. 
   Деректерді беретін торап
   

• 
  Кодтау теориясының жалпы түсініктері.
  
• 
  Кодтаудың негізі болып қаланған Шеннонның теоремалары.
  

Ақпаратты кодтау – ақпараттың көрсетілуін жинақтайтын процесс.

"Кодтау" терминін көбінесе ақпаратты көрсетудің бір формасынан екіншісіне, сақтауға, беруге немесе өңдеуге ыңғайлы көшуі түсіндіріледі.

Код – элементтер сәйкестігі мен сигналдар арасындағы бірмәнді сәйкестікті жүйе түрінде оны сақтау, беру және өңдеу кезіндегі ақпаратты көрсетудің әмбебап әдісі.

Қандайда бір абстрактілі алфавиттің символдарын А{а1, а2,... аm1} деп белгілейміз және бастапқы алфавит (первичный) деп атаймыз. Демек, бастапқы алфавит – бұл бастапқы, кодталатын алфавит. Абстрактіні афлавит деп атайық, оның символында нақты мәні жатқан жоқ. Абстрактілі бастапқы алфавиттің сапалық белгілерінің санын m1 деп белгілейік.

Кеңістікте және уақытта бастапқы алфавит символдарының орнын ауыстыруына арналған қажетті физикалық құрамы бар әртүрлі сапалық белгілер жиынтығын B{b1, b2,...bm2} деп белгілейік және екінші алфавит (вторичный) деп атайық. Демек, екінші алфавит – бұл бірінші алфавит ол өңделетін немесе орнын ауыстыратын формаға символдар көмегімен түрленетін алфавит. Екінші алфавиттің сапалық белгілерінің санын m2 деп белгілейік.

Барлық жағдайда m1 > m2 болған кезде кодтау процесі қажет. m1 m2-нің бүтін дәрежесі болып табылатын теңөлшемді кодтар үшін , m1 мен m2 арасындағы қатынас мына түрде болады:

m1 = m2n,

мұнда n – екінші алфавиттегі кодтар комбинациясының ұзындығы.

Жалпы жағдайда екінші алфавитті құрайтын m2 сапалық белгілердің бірмәнді ерекшеленетін символдар санын код негізі ерекшелейді. Демек, морзе кодында екінші алфавитті тире, нүкте, пауза құрайды, негізі – үш, Морзе кодының өзі үштік кодтқа жатады.

Бір алфавит m1 символдарының m2 алфавитінен құрастырылған кодтық комбинацияға түрлену заңдылығы жалпы жағдайда m1 <= m2 n түрінде көрсетілуі мүмкін.

Код берілген заңдылық бойынша құрылған екінші алфавиттің символдарының барлық мүмкін комбинациялар жиынтығын көрсетеді.

Берілген кодта жататын символдар комбинациясы кодтық сөздер деп аталады.

Әрбір нақты жағдайда барлық немесе берілген кодқа жататын кодтық сөздердің бөлігі пайдаланылуы мүмкін. Сонымен қатар барлық комбинацияларын көрсетуге мүмкін емес «күшті кодтар» бар. Сондықтан «код» сөзінде түрлендіру жүргізілетін барлық заңдылықтар жатыр, оның нәтижесінде кодтық сөздер аламыз.

Екінші алфавит символдары хабарды тасымалдағыштар болып табылады. Хабар алфавит сипаттайтын нақты физикалық немесе мәнді мазмұнына қатыссыз бірінші алфавиттің әрпі болып табылады.

Екінші алфавит символдарына хабар жіберу қажеттілігі туындаған жағдайда нақты физикалық сапалық белгілер сәйкестігі қойылады. Кодталған хабарға оны сигналға айналдыру мақсатында әсер ету процесі модуляция деп аталады. Сигналдар кеңістікте және уақытта ақпаратты тасымалдағыштар қызметін атқарады.

Компьютер сандық формада көрсетілген ақпаратты ғана өңдей алады. Компьютерде өңделуге арналған басқа барлық ақпараттар (мысалы, дыбыстар, суреттер, құралдарды көрсету және т.с.с.)сандық формаға түрлендірілуі керек. Мысалы, музыкалық дыбысты сандық формаға келтіру үшін сандық формада әрбір өлшем нәтижесін қоя отырып, қандайда бір жиілікте дыбыстың интенсивтілігін қысқа уақыт аралығында өлшеуге болады. Компьютерлерге арналған программалар көмегімен алынған ақпаратты түрлендіруге болады.

Компьютерде осындай түрде мәтіндік ақпараттарды да өңдеуге болады. Компьютерге енгізу кезінде әрбір әріп қандайда бір санмен кодталады, ал адамға түсінікті болу үшін сыртқы құрылғыларға (экран немесе печать) шығару кезінде осы сандар бойынша әріптердің көрінісі құрылады. Әріптер мен сандар жиынтығының арасындағы сәйкестік символдарды кодтау деп аталады.

Компьютердегі барлық сандар нолдер мен бірліктер көмегімен көрсетіледі. Басқа сөзбен айтқанда, компьютерлер көбінесе екілік санау жүйесінде жұмыс істейді, сондықтан оларды өңдеуге арналған құрылғылар өте қарапайым болады. Компьютерге сандарды енгізу мен адамның оқуы үшін оларды шығару ондық формада жүзеге асады, ал барлық қажетті түрлендірулер компьютерде жұмыс істейтін программалар орындайды.

Бөгетсіз арналарға арналған кодтау туралы Шеннонның негізгі теоремасы.

Бөгетсіз дискретті арна бойынша хабарларды беру үшін оны тиімді кодтау Шеннон теоремасына негізделеді, оны былайшы түрлендіруге болады:

1. хабар көзінің кез келген өндірісі, арнаның аз өткізгіштік мүмкіндігі кезінде, яғни мына шарт кезінде

I(Z)=Cd-e,

мұнда е – аз оң өлшем, көздермен өңделетін барлық хабарларды арна бойынша беруге мүмкіндік беретін кодтау әдісі бар.

2. егер

хабардың шексіз жиналуынсыз, оны жіберуді қамтамасыз ететін кодтау әдісі жоқ.

Шеннон теоремасы, бөгет болған кезде тежеуге әкелетін байланыс арнасы бойынша сигналдарды беру туралы ақпарат теориясының негізгі теоремаларының бірі.

Қандайда бір ықтималдықпен пайда болатын символдар ретін беру керек болсын, сондай-ақ процесте берілетін символ тежелген деген қандайда бір ықтималдық бар болсын. бастапқы реттілікті қайта қалпына келтіруге мүмкіндік беретін қарапайым әдіс әрбір берілетін символ үлкен сандарды (N) рет қайталауынан тұрады. Бірақ бұл берілу жылдамдығын N рет азайтуға әкеледі, яғни оны нөлге жақындатады. Шеннон теоремасы v оң санының қарастырылатын ықтималдыққа ғана тәуелділігін e>0 болғанда v' (v' < v) жылдамдығымен берілу әдісі бар, е-ден аз қателіктің ықтималдылығымен бастапқы реттілікті қалпына келтіру мүмкіндігін беретіндігін қарастырды.