Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.Н. ВАСЮКОВ

ВВЕДЕНИЕ
В ТЕОРИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Учебное пособие для студентов 2-3 курсов
факультета РЭФ,
обучающихся по специальностям
«Средства связи с подвижными объектами» и
«Многоканальные телекоммуникационные системы»

Новосибирск, НГТУ

2003

Васюков В.Н. Введение в теорию электрической связи: Учебное пособие / Новосиб. гос. техн. ун-т. – Новосибирск, Изд-во НГТУ, 2003. – 96 с.

Учебное пособие содержит изложение некоторых вопросов теории электрической связи, а именно – основ теории информации и теории помехоустойчивости передачи дискретных и непрерывных сообщений.

Пособие рассчитано на студентов 2 – 3 курсов, обучающихся по специальностям «Средства связи с подвижными объектами» и «Многоканальные телекоммуникационные системы» и может быть полезно студентам других направлений и специальностей.

© В.Н. Васюков, 2003

© Новосибирский государственный

технический университет, 2003

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 4

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ 6

2.1. Основные понятия и термины 6

2.2. Энтропия и информация 9

2.3. Кодирование источника 16

2.4. Помехоустойчивое кодирование 27

2.5. Информативность непрерывных источников сообщений 38

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К РАЗДЕЛУ 40

3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ 43

3.1. Основные понятия и термины 43

3.2. Бинарная задача проверки простых гипотез 49

3.3. Приём полностью известного сигнала (когерентный приём) 52

3.4. Согласованная фильтрация 57

3.5. Потенциальная помехоустойчивость когерентного приёма 63

3.6. Некогерентный приём 67

3.7. Потенциальная помехоустойчивость некогерентного приёма 72

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К РАЗДЕЛУ 75

4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ 76

4.1. Основные понятия и термины 76

4.2. Оптимальное оценивание параметров сигнала 77

4.3. Оптимальная фильтрация случайного сигнала 85

ВОПРОСЫ К РАЗДЕЛУ 88

5. ЦИФРОВАЯ ПЕРЕДАЧА НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ 89

5.1. Основные понятия и термины 89

5.2. Импульсно-кодовая модуляция 90

5.3. Кодирование с предсказанием 93

ВОПРОСЫ К РАЗДЕЛУ 95

ЛИТЕРАТУРА 96

1. ВВЕДЕНИЕ

Системы связи предназначены для передачи информации. Информация передается посредством сообщений. Примерами сообщений могут служить текст телеграммы, фраза в телефонном разговоре, последовательность цифр в сетях передачи данных, изображение в системе фототелеграфии и т.п. Для передачи сообщения необходим материальный носитель, называемый сигналом. Чаще всего в качестве сигналов используют электрические колебания благодаря удобству их генерирования и преобразования. Современная система связи представляет собой сложную совокупность устройств, выполняющих преобразования сообщений и сигналов с целью наиболее эффективной передачи информации. К показателям эффективности относятся достоверность и скорость передачи информации, а также некоторые другие величины. Упрощенная схема системы передачи информации (системы связи) показана на рис. 1.

Само назначение системы связи предполагает наличие источника и получателя сообщений. Источник ИС порождает сообщение , которое преобразуется преобразователем Пр1 в сигнал , называемый первичным сигналом. Первичный сигнал, как правило, непригоден для непосредственной передачи, поэтому он поступает на модулятор М, где используется для модуляции другого колебания , более подходящего для передачи и называемого переносчиком или несущим колебанием. Модулированный сигнал поступает в линию связи ЛС, в которой происходит его искажение под влиянием характеристик линии, а также неизбежное воздействие на сигнал вредных колебаний (помех). Сигнал , поступающий с выхода линии связи на демодулятор ДМ, отличается от переданного сигнала , поэтому вырабатываемый демодулятором сигнал в общем случае отличается от первичного сигнала . Качество демодулятора тем выше, чем меньше это отличие. Сигнал преобразуется преобразователем Пр2 в сообщение , передаваемое получателю сообщения ПС.

Рассмотренная структура системы связи является простейшей и сравнительно редко применяется на практике. В реальных современных системах связи для повышения скорости и достоверности передачи используются дополнительные преобразования, такие как кодирование и декодирование. Кроме того, сигналы часто передаются по линиям связи, имеющим различную физическую природу (например, электрический сигнал преобразуется в оптический и обратно) и различные характеристики, поэтому сигнал в процессе передачи многократно меняет свои свойства. Совокупность устройств и линий связи, которые сигнал проходит последовательно между любыми двумя точками системы связи, называется каналом связи.

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

   1. Основные понятия и термины

Информация относится к предельно широким понятиям, которым трудно или невозможно дать строгое определение, поэтому приходится прибегать к интуиции, объясняя термин «информация» через синонимичные понятия – «данные», «сведения» и т.п. Однако для решения инженерных задач требуется количественное определение информации. В теории и технике связи в настоящее время используется определение количества информации, предложенное К. Шéнноном¹.

Для введения этого определения необходимо абстрагироваться от физического воплощения источника и семантического (смыслового) содержания сообщений. Дискретный источник сообщений тогда полностью определяется набором символов (алфавитом) и распределением вероятностей , заданным на множестве всех возможных последовательностей символов , произвольной длины. В простейшем случае источника без памяти символы в последовательности являются независимыми и распределение полностью определяется набором априорных вероятностей отдельных символов . В более сложных моделях источников с памятью условная вероятность появления в последовательности определенного символа зависит от того, какие символы ему предшествуют. Например, в тексте телеграммы на русском языке после буквы «щ» можно ожидать букв «а», «у», «е», но не «ю», «я», «й» и т.п. Далее, как правило, рассматриваются источники без памяти.

В процессе передачи информационная последовательность символов, представляющая собой сообщение, может быть заменена другой, кодовой последовательностью, состоящей из символов кодового алфавита. Целью кодирования может быть более полное использование канала связи (экономное кодирование) или повышение достоверности передачи (помехоустойчивое кодирование). Естественно, кодовые последовательности характеризуются другими распределениями вероятностей, нежели информационные последовательности.

Канал связи (дискретный) формально описывается входным и выходным алфавитами и разных в общем случае объемов и и условным распределением вероятностей , заданным для всех возможных последовательностей и произвольной, но одинаковой длины. Условное распределение описывает вероятностный механизм действия помех в канале. В простейшем случае канала без памяти распределение полностью определяется набором условных вероятностей для всех пар отдельных символов , , .

Информация, согласно современным представлениям, – это свойство сообщения снимать (или уменьшать) неопределенность относительно исхода некоторого случайного опыта (например, относительно переданного символа). Действительно, во всех реальных случаях получатель сообщения что-то знает о некотором объекте или событии до опыта (“a priori”), но ему известно не всё, иначе не было бы необходимости передавать сообщение. Например, футбольный болельщик знает, с кем сегодня играла его любимая команда, но не знает, кто победил. Таким образом, до опыта (до получения сообщения) налицо некоторая неопределенность. После получения сообщения неопределенность исчезает (или, по крайней мере, уменьшается) вследствие получения информации. Количество получаемой информации, очевидно, должно быть связано со степенью снимаемой неопределенности. Так, получая сообщение о событии, которое достоверно известно, информации мы не получаем.

Количественная мера информации должна удовлетворять следующим интуитивно очевидным требованиям:

• если исход опыта единствен (достоверное событие), то количество информации в сообщении о нем должно быть равно нулю;

• количество получаемой информации тем больше, чем более неожиданным является исход;

• общее количество информации в нескольких сообщениях об исходах независимых в вероятностном смысле опытов должно равняться сумме количеств информации в отдельных сообщениях (аддитивность информации).

Мера неожиданности сообщения в виде удовлетворяет второму требованию, однако она не равна нулю для достоверного события и не обладает свойством аддитивности: неожиданность двух независимых сообщений и равна, очевидно, . Чтобы обеспечить выполнение оставшихся требований, необходимо определить частное (индивидуальное) количество информации в сообщении выражением

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги