Добавлен: 02.02.2019
Просмотров: 541
Скачиваний: 9
-
Дайте определение понятиям «информация» и «сообщение». Чем характеризуется источник дискретных сообщений. Как определить количество информации в сообщении и энтропию источника. Как определить количество объективной информации в последовательности сообщений (в книге, рисунке и т.п.)
Информация — это осознанные сведения об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.
Сообще́ние — это информация, передаваемая с помощью электромагнитных сигналов средствами электросвязи.
Основными характеристиками является: энтропия, производительность (поток информации), избыточность.
-
Энтропия дискретного источника это среднее количество информации, приходящееся на элемент сообщения. Энтропия характеризует вероятность появления символа источника и зависит только от его вероятностных характеристик.
-
Производительность источника сообщений. Это количество информации, вырабатываемое источником в единицу времени. Скорость создания сообщения. При отсутствии помех производительность равна энтропии приходящейся на единицу времени. Повышение производительности достигается или снижением времени выдачи символа или за счет повышения энтропии.
-
Избыточность. Любой естественный язык обладает избыточностью. Это обеспечивает надежное общение при больших искажениях (дефекты речи, акцент и т.д.)Различают реальные сообщения и оптимальные. Оптимальными являются сообщения, энтропия которых равна максимальному значению.
Количество информации может быть определено следующим образом:
где I – количество информации; N – количество возможных событий (сообщений); pi – вероятность отдельных событий (сообщений); ? – математический знак суммы чисел.
Определяемое с помощью формулы (1.1) количество информации принимает только положительное значение. Поскольку вероятность отдельных событий меньше единицы, то соответственно выражение log^,– является отрицательной величиной и для получения положительного значения количества информации в формуле (1.1) перед знаком суммы стоит знак минус.
Если вероятность появления отдельных событий одинаковая и они образуют полную группу событий, т. е.:
формула (1.1) преобразуется в формулу Р. Хартли:
Чтобы определить количество объективной информации в последовательности сообщений (в книге, рисунке и т.п.) нужно:
-
Найти мощность алфавита – N.
-
Найти информационный объем одного символа – I = log2N.
-
Найти количество символов в сообщении – K.
-
Найти информационный объем всего сообщения – K*I
-
Дайте определение понятию «БИТ». Какими ещё единицами можно измерять количество информации. Как соотносятся понятия «Бит» и «Единичный элемент».
Бит — единица измерения количества информации, равная одному разряду в двоичной системе счисления.
8 бит составляют 1 байт. Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы:
1 Кбайт (один килобайт) = 210 байт = 1024 байта;
1 Мбайт (один мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайта;
1 Гбайт (один гигабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайта.
Бит – единичный элемент кодовой комбинации с основанием кода, равным двум.
-
Дайте определение непрерывным и дискретным сигналам. Чем определяется информационная ёмкость единичного элемента. Чем определяется скорость передачи информации.
Сигнал называется непрерывным (или аналоговым), если его параметр может принимать любое значение в пределах некоторого интервала.
Сигнал называется дискретным, если его параметр может принимать конечное число значений в пределах некоторого интервала.
Информационная емкость оценивается также в относительных единицах плотности записи, показывающих, сколько единиц информации может быть записано на единице площади носителя записи или в единице его объема.
Информационная ёмкость единичного элемента определяется длинной алфавита(N=2^i) так, информационная емкость знака двоичной знаковой системы составляет 1 бит.
Скорость передачи определяется количеством битов, передаваемых по каналу связи за одну секунду бит/с
-
Что такое скорость телеграфирования и в чем она измеряется. Какие возможны соотношения между скоростью передачи информации и скоростью телеграфирования.
Скорость телеграфирования –это скорость, которая измеряется количеством элементарных телеграфных посылок, передаваемых в одну секунду. Единицей измерения скорости является бод. Бод – это число изменений состояния среды передачи в секунду.
Соотношение между скоростью модуляции в бодах и скоростью передачи дискретной информации в бит / с зависит от того, какое реальное содержание имеет та или иная посылка. Скорость передачи в бодах не всегда равна скорости в битах в секунду. На высоких скоростях, а также в случае применения современных методов сжатия данных , за время изменения сигнала с плюса на минус может быть передано больше одного бита информации. Поэтому, скорость в битах в секунду обычно больше, чем в бодах. Использование различных типов модуляции обеспечивает минимизацию ширины полосы с целью освобождения частотного пространства для других видов сигналов, что повышает скорость передачи .
-
Нарисуйте упрощенную схему аналогового телефонного аппарата и поясните принцип его работы.
кт-телефонная
станция, кн-канал
В состоянии покоя аппаратура АТС посылает в линию напряжение постоянного тока через ограничительные резисторы и следит за током в линии. При опущенной трубке КТ переключается и подключает через конденсатор вызывное устройство (Зв), при этом телефон не нагружает линию по постоянному току. Для вызова абонента АТС посылает серию импульсов. Эти импульсы через конденсатор проходят в обмотку звонка и вызывают колебания молоточка. При снятой трубке к линии подключается разговорный узел (это положение показано на рисунке). Разговорный узел содержит микрофон, телефон и схему подавления прослушивания сигнала собственного микрофона. Для предотвращения травм органов слуха предусмотрен ограничитель напряжения звукового сигнала. Подключение разговорного узла приводит к протеканию постоянного тока в линии, что позволяет станции фиксировать факт снятия трубки. При снятии трубки станция посылает непрерывный тональный сигнал ответа и готовится принять сигналы набора номера Отбой (вешание трубки) сигнализируется разрывом цепи для постоянного тока. На данной схеме показаны цепи импульсного набора номера . При наборе номера (трубка снята) разговорный узел отключается контактом КН-1. Во время «взвода» диска контакт КН-2 замыкается, во время обратного хода он n раз размыкается (по одному разрыву на единицу набираемой цифры, 0–10 разрывов). После окончания набора цифры контакты КН-1 снова подключают разговорный узел. О результате коммутации станция сигнализирует короткими гудками «занято» .
-
Поясните идею передачи аналоговых сигналов в цифровом виде. Покажите основные этапы аналого-цифрового преобразования: дискретизацию, квантование и кодирование. На что влияет выбор периода дискретизации и шага квантования.
Аналоговый сигнал является непрерывным во времени способом передачи данных. Недостатком его можно назвать присутствие шума, который иногда приводит к полной потере информации. Очень часто возникают такие ситуации, что невозможно определить, где в коде важные данные, а где обычные искажения. Именно из-за этого цифровая обработка сигналов приобрела большую популярность и постепенно вытесняет аналоговую.
Дискретизация сигнала во времени заключается в измерении значений амплитуды аналогового сигнала через определенные промежутки времени, называемые шагом дискретизации . Чем выбранный шаг меньше, тем, соответственно, чаще замеряются значения амплитуды. Количество осуществляемых замеров амплитуды в одну секунду называют частотой дискретизации (или частотой выборки ) сигнала.
Квантование измеренных значений амплитуды сигнала представляет собой процесс замены этих значений приближенными с определенной точностью . Необходимость производимых округлений вызвана невозможностью записывать с бесконечной точностью реальные значения амплитуды сигнала (это потребовало бы бесконечно большой объем памяти). Точность осуществляемого округления зависит от выбранного количества уровней квантования: чем больше уровней квантования, тем на меньшую величину приходится округлять измеренные значения амплитуды, и, таким образом, тем меньше получаемая погрешность.
Процесс перехода от первичного алфавита к его вторичному отображению называется кодированием.Основными задачами кодирования являются повышение помехоустойчивости передаваемых сообщений, удаление избыточности из закодированных сообщений и защита информации от несанкционированного доступа (постороннего прослушивания).
Автоматическое кодирование осуществляется в устройстве называемом кодером, а обратный процесс декодирование происходит в декодере.
-
Какие среды передачи используются в системах телекоммуникаций. Перечислите основные характеристики сред передачи и дайте определения.
Для систем электросвязи средами распространения сигнала в проводных линиях являются воздушная линия, кабель, волновод, оптоволокно, а в радиолиниях – атмосфера и космическое пространство.
Для оценки качества каналов передачи данных можно использовать следующие характеристики:
-
скорость передачи данных по каналу связи;
-
пропускную способность канала связи;
-
достоверность передачи информации;
-
надежность канала связи.
В воздушных линиях средой распространения сигнала являются один или два проводника, подвешенные на столбах. В кабельных линиях средой распространения сигнала являются радиокабели. Радиокабели подразделяются на симметричные и коаксиальные.
Симметричный радиокабель представляет собой два параллельно расположенных изолированных проводника, помещенных в диэлектрическую среду. Коаксиальный радиокабель представляет собой два концентрически расположенных изолированных проводника, помещенных в диэлектрическую среду. В волноводных линияхсредой распространения сигнала является пространство, ограниченное стенками волновода. По волноводу распространяется электромагнитная волна. В оптоволоконных линиях средой распространения сигнала является опти́ческое волокно́, представляющее собой нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса световых волн внутри себя посредством полного внутреннего отражения. В радиолиниях передача информации осуществляется посредством радиоволн.Условно принято считать, что космическое пространство начинаетсяза пределами двух-трех земных, а ниже располагается атмосфера.
-
Что такое модуляция и для чего она используется. Какие виды модуляции Вы знаете. Нарисуйте примеры модулированных сигналов.
Модуляция – это процесс изменения одного или целого набора параметров высокочастотного колебания в соответствии с законом информационного низкочастотного сообщения. Модуляция выполняется с целью передачи информации посредством электромагнитного излучения.
Амплиту́дная модуляция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда
При частотной модуляции значениям «0» и «1» информационной последовательности соответствуют определённые частоты синусоидального сигнала при неизменной амплитуде.
Фазовая модуляция — один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом.
-
Что такое спектр сигнала и ширина спектра? Как связана ширина спектра с временными характеристиками сигнала на примере последовательности прямоугольных импульсов.
Спектр сигнала —это результат разложения сигнала на более простые в базисе ортогональных функций.
Ширина спектра сигнала — Величина, характеризующая часть спектра сигнала, содержащего спектральные составляющие, суммарная мощность которых составляет заданную часть полной мощности сигнала.
Чем меньше длительность сигнала, тем шире его спектр. От периода не зависит.
-
Нарисуйте структурную схему системы передачи дискретных сообщений и поясните назначение её блоков.
Кодер источника служит для преобразования сообщений в кодовые символы с целью уменьшения избыточности источника сообщения, т.е. обеспечении минимума среднего числа символов на одно сообщение и представления в удобной форме (например, в виде двоичных чисел).
Кодер канала, предназначен для введения избыточности, позволяющей обнаруживать и исправлять ошибки в канальном декодере, с целью повышения достоверности передачи.
Модуля́тор— устройство, изменяющее параметры несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого (информационного) сигнала.
Среда распрастранения сигнала физическая субстанция, по которой происходит передача (перенос) той или иной информации (данных) от источника (передатчика, отправителя) к приёмнику (получателю).
Демодулятор — электронный узел устройств, отделяющий полезный (модулирующий) сигнал от несущей составляющей.
Декодер канала обеспечивает проверку избыточного (помехоустойчивого) кода и преобразование его в последовательность первичного электрического сигнала безызбыточного кода.
Декодер источника (ДИ) – это устройство для преобразования последовательности ПЭС безизбыточного кода в сообщение.
-
Поясните, как организуется передача сигналов от нескольких источников при частотном разделении каналов (с использованием модуляции).
Наиболее часто в отдельных каналах при ЧРК применяется однополосная модуляция с соответственно подобранными частотами пилот-сигналов, которые выдаются генератором несущих частот (ГНЧ). Данный способ модуляции обеспечивает минимальную полосу частот группового сигнала.Совокупность канальных сигналов на выходе суммирующего устройства Σ образует групповой сигнал. В групповом передатчике М групповой сигнал преобразуется в линейный сигнал, который и поступает в линию связи ЛС.В общем случае групповой сигнал может формироваться не только простейшим суммированием канальных сигналов, но также и определенной логической обработкой, в результате которой каждый элемент группового сигнала несет информацию о сообщениях источников.
-
Проиллюстрируйте, как организуется передача последовательностей элементов от двух источников по одному каналу при временном разделении каналов.
В многоканальных системах (МКС) с ВРК канальные сигналы передаются в строгой очередности без перекрытия по времени. В качестве переносчиков первичных сигналов используются периодические последовательности импульсов , ортогональные по времени. Выделение канальных сигналов из принятого группового осуществляется при помощи специальных электронных коммутаторов. В модуляторах осуществляется один из видов импульсной модуляции переносчиков (опорных импульсных последовательностей) , в результате которой формируются канальные сигналы . После линейного сложения последних образуется групповой сигнал . Для формирования группового сигнала могут использоваться различные виды импульсной и цифровой модуляции. При передаче данных в системе с ВРК используется дискретизация во времени (импульсная модуляция). Групповой канальный тракт разделен на временные интервалы (таймслоты) фиксированной длины, отдельные для каждого индивидуального канала (подканала). Сначала передается импульс 1-го подканала, затем 2-ого. После передачи фрейма последнего из подканалов происходит передача фрейма первого подканала, потом 2-ого.