По и. Прикладнаятеорияинформации
 Скачать 377.21 Kb.
|
|
0. ОСНОВНЫЕПОНЯТИЯИОПРЕДЕЛЕНИЯ Определение 01(О.01). Информациейназывается совокупность сведенийо свойствах объекта, процесса, события или явления, разложенная по базисным компонентам субъекта, определяемых его профессиональными и личными интересами, образовательной подготовкой и природной любознательностью. □ Таким образом, бинарные отношения объекта и субъекта порождают коммуникационныйинформационный процесс, в котором объект выполняет роль источникаинформации (ИИ), а субъект – получателя (приемника) информации (ПИ). Следует заметить, что источник информации может функционировать в двух режимах. Первый режим функционирования ИИ пассивный, в котором ПИ вынужден из ИИ информацию извлекать. Второй режим - активный, в котором ИИ выводит информацию без явного принуждения. Последний режим является основным в прикладной теории информации. В задачах управления и информатики технических систем понятие информации сужается и принимает следующий вид. Определение 02(О.02). Информациейназывается совокупность сведенийо свойствах технического объекта (ТО) или технологического процесса (ТП), необходимых для организации и осуществления процесса управления ими с заданными показателями качества. □ В связи с введенным определением разделяют два типа информации в задачах управления и информатики технических систем: априорная (начальная) итекущая (рабочая) информация. Определение 03(О.03). Априорнойинформациейназывается совокупностьсведенийо свойствах технического объекта или технологического процесса, необходимых для организации процесса управления ими средствами встраиваемой в ТО или ТП устройства управления (УУ), имеющихся в распоряжении разработчиков УУ до начала его разработки. □ Носителями априорной информации являются документы: техническое задание (ТЗ) на разработку устройства управления; характеристика среды его функционирования; технические характеристики компонентов, на которых планируется строить УУ, и т.д. Определение 04(О.04). Текущейинформациейназывается совокупностьсведенийо свойствах процесса управления техническим объектом или технологическим процессом, необходимых дляего поддержания с заданными показателями качества средствами встроенного в ТО или ТП устройства управления, имеющихся в 22 распоряжении осуществляющегоэксплуатациюУУперсонала в режиме рабочего функционирования. □ По прямому каналу связи (ПКС) текущая информация передается в форме: команд, управляющихвоздействий, запросовнаконтроль состояния технического объекта. По обратному каналу связи (ОКС) текущая информация передается в форме: извещений о состоянии технического объекта, формируемых в текущем режиме или по запросу. Текущую информацию без учета специфики передачи ее по ПКС или ОКС, а также ее функционального содержания, в современной прикладной теории информации (ПТИ) принято называть сообщением. Носителями сообщений (текущей информации) являются сигналы. Определение 05(О.05). Сигналом называется транспортабельная модельсообщения, согласованная с предоставленным каналом связи. □ Определение 06(О.06). Каналомсвязи называется набор технических средств, размещенных в предоставленной физической среде, функциональное взаимодействие которых позволяет передавать сигнал, сформированный на его входе. □ Следует различать понятия каналсвязи и линиясвязи. Понятие «каналсвязи» определено, дадим определения понятию «линиясвязи». Определение 07(О.07). Линиейсвязиназывается физическая среда, в которой может быть размещен (организован) канал связи. □ Линии связи (ЛС) различаются по виду физическойсреды, используемой для передачи сигналов, и по структуре (топологии) размещения в пространстве. В соответствие с используемой физической средой для передачи сигналов можно выделить следующие видылинийсвязи: - механические, - гидравлические, - пневматические, - акустические, - электрические (воздушные и кабельные), - радиотехнические (длинноволнового, средневолнового, коротковолнового, ультракоротковолнового (УКВ) и т.д. диапазонов), - оптические (использующие открытое пространство и волоконно- оптические кабели). По структуре (топологии) размещения в пространстве ЛС делятся на: - радиальные, - каскадные, - магистральные, - комбинированные (древовидные). Каналы связи (ЛС) различаются по следующим критериям: 23 - размерность передаваемого сигнала, - организация канала связи, - вид передаваемого сигнала, - организация обмена сигналами, - математической модели искажений сигнала в канале связи. Определение 08(О.08). Канал связи называется векторнымили параллельным, если по нему передается векторный сигнал. □ Определение 09(О.09). Канал связи называется скалярнымили последовательным, если по нему передается скалярный сигнал. □ Определение 010(О.010). Канал связи называется временным длительности T , если для его организации на оси времени выделен интервал { } T t t t t t t T k k = − ≤ ≤ = 0 0 : : □ Определение 011(О.011). Канал связи называется частотным с полосой частот F ∆ , если для его организации на оси частот выделен интервал { } F f f f f f f F k k ∆ = − ≤ ≤ = ∆ 0 0 : : □ Определение 012(О.012). Канал связи называется первичным непрерывным , если по нему передаются непрерывные сигналы без трансформации его амплитудного частотного спектра вдоль оси частот □ Определение 013(О.013). Канал связи называется вторичным непрерывным , если по нему передаются непрерывные сигналы с трансформацией его амплитудного частотного спектра вдоль оси частот , осуществляемой одним из видов гармонической модуляции первичного сигнала □ Определение 014(О.014). Канал связи называется первичным дискретным , если по нему передаются дискретные сигналы , представляющие собой дискретные по времени выборки из непрерывных сигналов , осуществляемые в дискретные моменты времени ( ) t k t ∆ = с интервалом дискретности t ∆ так , что в каждый дискретный момент времени сигнал выборки принадлежит простому полю Галуа { } ) 1 ( ..., 2 , 1 , 0 ) ( − = p p GF , без трансформации амплитудных частотных спектров вдоль оси частот □ Определение 015(О.015). Канал связи называется первичным двоичным ( или просто двоичным ), если в определении О.014 дискретного канала характеристика ( модуль ) p простого поля Галуа принимает значение 2 = p Определение 016(О.016). Канал связи называется вторичным дискретным , если по нему передаются дискретные сигналы , представляющие собой дискретные по времени выборки из непрерывных сигналов , осуществляемые в дискретные моменты 24 времени ( ) t k t ∆ = с интервалом дискретности t ∆ так , что в каждый дискретный момент времени сигнал выборки принадлежит простому полю Галуа { } ) 1 ( ..., 2 , 1 , 0 ) ( − = p p GF , с трансформацией амплитудных частотных спектров вдоль оси частот , осуществляемой одним из видов гармонической модуляции □ Определение 017(О.017). Канал связи называется симплексным , если в нем возможна только односторонняя передача сигналов в направлении от ИИ к ПИ □ Определение 018(О.018). Канал связи называется дуплексным , если в нем возможна одновременно двусторонняя передача сигналов в направлении от ИИ к ПИ и наоборот □ Определение 019( О.019). Канал связи называется полудуплексным , если в нем возможна двусторонняя передача сигналов в направлении от ИИ к ПИ и наоборот , организованная сеансовым способом , для чего для них выделяются примыкающие друг к другу временные КС □ Искажения сигналов в канале связи происходит под воздействием аддитивных помех Если ограничиться рассмотрением искажений в двоичном канале связи , то основными помехами в нем являются : - флуктуационные помехи , - импульсные помехи Определение 020(О.020). Флуктуационной помехой называется « паразитный » непрерывный сигнал стохастического типа , длительность действия которого соизмерима с длительностью передаваемых по двоичному КС кодовых комбинаций ( КК ). □ Флуктуационная помеха искажает передаваемую двоичную кодовую комбинацию в целом , основным способом коррекции искажений КК является использование метода оптимального приема Определение 021(О.021). Импульсной помехой называется « паразитный » дискретный сигнал , длительность действия которого соизмерима с длительностью одного элементарного двоичного сигнала ( бита ) передаваемых по двоичному КС кодовых комбинаций ( КК ), под действием которого бит , на который накладывается импульсная помеха , принимает инверсное значение □ Основным способом коррекции искажений КК , вызванных импульсными помехами , является использование методов помехозащитного кодирования и декодирования КК путем введения в состав кодовых комбинаций избыточных проверочных разрядов Определение 022(О.022). Двоичной канал связи называется симметричным , если вероятность 01 p трансформации символа «0» в символ «1» и вероятность 10 p трансформации символа «1» в символ 25 «0» при передаче по двоичному КС равны , что записывается в форме p p p = = 10 01 , при этом p именуется вероятностью трансформации бита ( элементарного сигнала ) двоичного кода Определение 023(О.023). Двоичной канал связи называется несимметричным , если вероятность 01 p трансформации символа «0» в символ «1» и вероятность 10 p трансформации символа «1» в символ «0» при передаче по двоичному КС не равны так , что выполняется неравенство 10 01 p p ≠ Определение 024(О.024). Двоичной канал связи называется симметрированным , если при вероятности 01 p трансформации символа «0» в символ «1» и вероятности 10 p трансформации символа «1» в символ «0» при передаче по двоичному КС не равных друг другу так , что выполняется неравенство 10 01 p p ≠ , за вероятность p , именуемой вероятностью трансформации бита ( элементарного сигнала ) двоичного кода , принимается величина , вычисляемая в силу соотношения { } 10 01 , max p p p = □ Определение 025(О.025). Двоичной канал связи , в котором используется на сигнальном уровне распознавание символа 0 = x с помощью фиксации выполнения неравенства ( ) 0 U x U ≤ и распознавание символа 1 = x с помощью фиксации выполнения неравенства ( ) 1 U x U ≥ , где 1 0 U U < , называется двоичным каналом со стиранием , если при приеме сигнала ( ) x U , удовлетворяющего цепочке неравенств ( ) 1 0 U x U U < < , относительно символа x не принимается никакого решения , при этом символ x считается стертым при передаче по двоичному КС □ Интервал [ ] 1 0 ,U U называется зоной стирания , которой на символьном уровне приписывается символ q ( стертый символ ). В двоичном канале связи со стиранием при передаче кодовых двоичных посылок возможны исходы ( ) ( ) ( ) { } 1 , 0 , , 0 , 0 , 0 q с вероятностями исходов { } 01 0 00 , , p p p q и ( ) ( ) ( ) { } 1 , 1 , , 1 , 0 , 1 q с вероятностями исходов { } 11 1 10 , , p p p q , которые характеризуются выполнением условий 1 01 0 00 = + + p p p q и 1 11 1 10 = + + p p p q Определение 026(О.026). Двоичный канал именуется каналом хранения , если технически он организован с помощью средств записи и запоминания ( размещения ) двоичной информации , при этом процессы хранения информации в нем не параметризованы временем , то есть являются статическими □ Определение 027(О.027). Двоичный канал именуется каналом передачи , если информационные процессы в технической среде его 26 образующей параметризованы временем , то есть являются динамическими □ Определение 028(О.028). Кодом называется одномерный массив , организованный в виде вектора – строки или вектора - столбца , элементами которого могут быть объекты любой природы □ Определение 029(О.029). Код называется последовательным , если он организован в виде вектора – строки □ Определение 030(О.030). Код называется параллельным , если он организован в виде вектора – столбца □ Определение 031(О.031). Если объектами , образующими код , являются элементы лингвистических алфавитов , то такой код именуется словом . □ Определение 032(О.032). Если объектами , образующими код , являются понятия , то такой код именуется кодовым макровектором . □ Определение 033(О.033). Если объектами , образующими код , являются элементы простого поля Галуа ( ) { } 1 2 , 1 , 0 − = p p GF , то такой код именуется числовым . □ Следует заметить , что с понятием код связывается не только одномерный массив , организованный в виде вектора – строки или вектора - столбца , но и правило формирования его элементов В этой связи параллельно понятию код используются понятия : кодовая комбинация , кодовая посылка , кодовая последовательность , под которыми понимаются конкретные реализации кодов как одномерных массивов В этой связи под кодом понимается также множество кодовых комбинаций , образованных по некоторому единому правилу Определение 034(О.034). Код называется равномерным , если множество кодовых комбинаций его образующих имеют одинаковое число элементов , именуемое его размерностью □ Определение 035(О.035). Код называется неравномерным , если множество кодовых комбинаций его образующих имеют различное число элементов □ Определение 036(О.036). Числовой код , образующими объектами которого являются элементы простого поля Галуа с характеристикой ( модулем ) 2 = p ( ) { } 1 , 0 2 | = = p p GF , называется двоичным кодом □ Определение 037(О.037). Кодированием называется процесс присвоения элементам j q исходного информационного массива Q их кодов { } { } n i x row q K i j ≤ ≤ = 1 ; с элементами ( ) p GF x i ∈ , осуществляемого по правилам построения используемого кода □ 27 Определение 038(О.038). Декодированием называется процесс восстановления элементов j q исходного информационного массива Q по их кодам { } { } n i x row q K i j ≤ ≤ = 1 ; □ Определение 039(О.039). Скремблированием называется процесс , осуществляемый на передающей стороне , преобразования передаваемой кодовой посылки для сокращения длительности пачек нулевых и единичных символов путем суммирования по модулю два передаваемой посылки со псевдослучайной двоичной кодовой последовательностью для целей максимизации числа передних фронтов переходов от нуля к единице , что повышает синхронизирующие работу генераторов передающей и приемной сторон свойства кода □ Определение 040( О.040). Дескремблированием называется процесс , осуществляемый на приемной стороне , преобразования принятой скремблированной кодовой посылки для восстановления передаваемой путем суммирования по модулю два скремблированной посылки со псевдослучайной двоичной кодовой последовательностью □ Определение 041(О.041). Модуляцией называется процесс , осуществляемой на передающей стороне , изменения сигнальных параметров сигнала – носителя ( ) t g таких , как амплитуда , частота , фаза , длительность , под действием первичного информационного сигнала ( ) t U для трансформации его амплитудного частотного спектра ( ) ω U вдоль оси частот ω с целью согласования его амплитудного частотного спектра ( ) ω U с предоставляемым частотным каналом КС ω ∆ путем размещения в нем амплитудного частотного спектра ( ) ω M U модулированного сигнала ( ) t U M □ Определение 042(О.042). Демодуляцией называется процесс , осуществляемый на приемной стороне , путем изменения сигнальных параметров модулированного сигнала ( ) t U M посредством трансформации его амплитудного частотного спектра ( ) ω M U вдоль оси частот ω с целью формирования демодулированного сигнала ( ) t U ДM , амплитудный частотный спектр которого ( ) ω ДM U максимально приближен к амплитудному частотному спектру ( ) ω U первичного информационного сигнала ( ) t U так , что демодулированный сигнал ( ) t U ДM может быть использован с точностью до высокочастотных составляющих в качестве оценки ( ) t Uˆ сигнала ( ) t U . |