Скачать презентацию Кафедра радіотехнічних систем Теорія інформації та кодування Скачать презентацию Кафедра радіотехнічних систем Теорія інформації та кодування

Л1_вступ.ppt

  • Количество слайдов: 49

Кафедра радіотехнічних систем “Теорія інформації та кодування” Кафедра радіотехнічних систем “Теорія інформації та кодування”

Структура навчальної дисципліни (курсанти) 96 год. = 64 год. ауд. занять + 32 год. Структура навчальної дисципліни (курсанти) 96 год. = 64 год. ауд. занять + 32 год. СР МОДУЛЬ 1. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ІНФОРМАЦІЇ. НАТУРАЛЬНЕ ТА ЕФЕКТИВНЕ КОДУВАННЯ (44 -30 -14) n Вступ (3 -2 -1) n Тема 1. Основи теорії інформації (26 -14 -12) n Тема 2. Натуральне та ефективне кодування повідомлень (28 -14 -14) (ПМР – 1) МОДУЛЬ 2. ЗАВАДОСТІЙКЕ КОДУВАННЯ (52 -34 -18) n Тема 3. Завадостійке кодування повідомлень (34 -18 -28) (ПМР - 2) n Екзамен Лекцій – 32 год. ; практ. занять та ПМР – 28 (24+4) год. , лабораторних занять – 2 х2 = 4 год.

Структура навчальної дисципліни (студенти) 180 год. = 66 год. ауд. занять + 114 год. Структура навчальної дисципліни (студенти) 180 год. = 66 год. ауд. занять + 114 год. СР МОДУЛЬ 1. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ІНФОРМАЦІЇ. НАТУРАЛЬНЕ ТА ЕФЕКТИВНЕ КОДУВАННЯ (80 -30 -50) n Вступ (4 -2 -2) n Тема 1. Основи теорії інформації (36 -20 -16) n Тема 2. Натуральне та ефективне кодування повідомлень (28 -14 -14) (ПМР – 1) МОДУЛЬ 2. ЗАВАДОСТІЙКЕ КОДУВАННЯ (100 -36 -64) n Тема 3. Завадостійке кодування повідомлень (100 -36 -64) (ПМР - 2) n Екзамен Лекцій – 32 год. ; практ. занять та ПМР – 30 (26+4) год. , лабораторних занять – 2 х2 = 4 год.

СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ (курсанти) СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ (курсанти)

СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ (студенти) СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ (студенти)

Література n Основна: n Сіденко В. П. Основи теорії передачі інформації. Частина n n Література n Основна: n Сіденко В. П. Основи теорії передачі інформації. Частина n n n 1. Основи теорії інформації та кодування: Навчальний посібник. - Житомир, ЖВІРЕ, 2002. Петрівний О. І. , Леонтьєв О. Є. Теорія інформації: Навчальний посібник. - Житомир, ЖВІРЕ, 2002. Основы теории информации и кодирования /И. В. Кузьмин, В. А. Кедрус 2 -е изд. перераб. и доп. - Киев. : Вища школа. Головное изд-во, 1986. Цымбал В. П. Теория информации и кодирование. - Киев: Вища школа, 1982. - 304 с.

Література n Додаткова: n n Колесник В. Д. , Полтырев Г. Ш. Курс теории Література n Додаткова: n n Колесник В. Д. , Полтырев Г. Ш. Курс теории информации. - М. : Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит. , 1982. - 416 с. Колесник В. Д. , Полтырев Г. Ш. Введение в теорию информации (кодирование источников). - Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. - 164 с.

Загальні відомості про інформаційні системи 1. Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення Загальні відомості про інформаційні системи 1. Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення теорії інформації. 2. Системи передачі інформації, їх структура та показники якості. 3. Предмет та задачі теорії інформації

Література n Основна: n Сіденко В. П. Основи теорії передачі інформації. Частина n n Література n Основна: n Сіденко В. П. Основи теорії передачі інформації. Частина n n n 1. Основи теорії інформації та кодування: Навчальний посібник. - Житомир, ЖВІРЕ, 2002. Петрівний О. І. , Леонтьєв О. Є. Теорія інформації: Навчальний посібник. - Житомир, ЖВІРЕ, 2002. Основы теории информации и кодирования /И. В. Кузьмин, В. А. Кедрус 2 -е изд. перераб. и доп. - Киев. : Вища школа. Головное изд-во, 1986. Цымбал В. П. Теория информации и кодирование. - Киев: Вища школа, 1982. - 304 с.

Питання 1 Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення теорії інформації Питання 1 Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення теорії інформації

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Система - сукупність елементів, що Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Система - сукупність елементів, що перебувають у відносинах і зв'язках один з одним, та утворюють певну цілісність, єдність. q Інформаційна система (у широкому змісті) - сукупність технічного, програмного і організаційного забезпечення, а також персоналу, призначених для вчасного забезпечення суб'єктів необхідною інформацією. n Інформаційний процес — будь-який процес, який передбачає хоча б один із елементів: передачу інформації, зберігання, обробку, відображення.

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Інформаційна система - система, що Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Інформаційна система - система, що призначена для добування, передачі, перетворення та зберігання інформації. Ø Компоненти ІС: ü бази даних; ü системи управління базами даних; ü спеціалізовані прикладні програми; ü технічні засоби передачі, обробки та відображення інформації.

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Критерієм якості інформаційних систем служить Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Критерієм якості інформаційних систем служить ступінь їх здатності передавати, накопичувати або перетворювати необхідну кількість інформації в одиницю часу при допустимих спотвореннях та затратах

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення q Слово “інформація” (латин. «informatio» ) Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення q Слово “інформація” (латин. «informatio» ) - освідомлення про що-небудь, деякі відомості (роз'яснення; виклад фактів, подій; тлумачення; представлення, поняття; ознайомлення). n Найбільш загальне філософське - інформація є одним з видів взаємозв’язку об’єктів, явищ, процесів мислення, що мають в своїй основі відображення як об’єктивну властивість всієї матерії. n Інформація (в широкому понятті) - нові відомості про навколишній світ, які ми одержуємо в результаті взаємодії з ним, пристосування до нього та зміни його в процесі пристосування.

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення § Інформація — нові відомості (попередньо Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення § Інформація — нові відомості (попередньо невідомі), які сприйняті, зрозумілі і оцінені її користувачем як корисні. § Інформація — нові знання, які отримує споживач (суб'єкт) у результаті сприйняття і обробки певних відомостей. n Інформація – відомості, які є об’єктом добування, накопичення або зберігання, обробки і передачі.

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Стадії обігу інформації: Ø Ø Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Стадії обігу інформації: Ø Ø сприйняття; передача; обробка; відображення n Стадія сприйняття - формування образу об'єкта, його впізнання та оцінка. Корисна інформація відділяється від шумів, в результаті отримується сигнал у формі, зручній для передачі чи обробки

Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Стадія передачі - передача інформації Загальна характеристика інформаційних систем. Основні поняття та визначення n Стадія передачі - передача інформації на відстань за допомогою сигналів різної фізичної природи. n Стадія обробки - отримання відповідних відомостей, здійснюється мозком людини або ЕОМ. n Стадія відображення - відображення на пристроях, здатних впливати на органи почуттів людини, якісних і кількісних характеристик вихідної інформації.

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n Повідомлення - форма представлення Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n Повідомлення - форма представлення інформації. Повідомлення представляє собою значення або зміну деякої фізичної величини, що відображає стан об'єкта (системи або явища). q Дані – дискретні повідомлення, призначені для обробки в комп'ютерних інформаційних системах.

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення q Види повідомлень: Ø неперервні Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення q Види повідомлень: Ø неперервні по множині і часу, або просто неперервні (аналогові); Ø неперервні по множині і дискретні за часом; Ø дискретні по множині і неперервні по часу; Ø дискретні по множині і часу, або просто дискретні (цифрові).

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n Неперервні повідомлення відображаються неперервною Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n Неперервні повідомлення відображаються неперервною функцією часу (функція може приймати неперервну множину значень на неперервному інтервалі існування). Неперервні повідомлення (природа випадкова) описуються випадковим процесом

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n n Дискретні (цифрові) повідомлення Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n n Дискретні (цифрові) повідомлення - повідомлення, які можуть бути описані за допомогою кінцевого набору чисел або дискретних значень деякої функції в дискретні моменти часу. Дискретні повідомлення (природа випадкова) описуються як послідовність випадкових подій.

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n n n Сигнал - Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення n n n Сигнал - фізична величина (сила струму, напруга), що змінюється та відображає повідомлення. Сигнал - матеріальний носій повідомлення. Модуляція - операція перетворення повідомлення в сигнал. Основні види модуляції: Ø амплітудна (АМ); Ø частотна (ЧМ); Ø фазова (ФМ).

Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення Первинний електричний сигнал АМ ЧМ Загальна характеристика систем передачі інформації. Основні поняття та визначення Первинний електричний сигнал АМ ЧМ

Питання 2 Системи передачі інформації, їх структура та показники якості Питання 2 Системи передачі інформації, їх структура та показники якості

Структура систем передачі інформації n Система передачі інформації (СПІ) - сукупність функціонально об’єднаних пристроїв Структура систем передачі інформації n Система передачі інформації (СПІ) - сукупність функціонально об’єднаних пристроїв призначених для передачі повідомлень із одного пункту в інший. n Приклади СПІ: Ø Ø Ø системи поштового зв'язку; радіосистеми передачі інформації; телефонні (телеграфні) системи передачі.

Переваги цифрових систем передачі інформації n n n висока завадостійкість ЦСПІ, що дозволяє досягти Переваги цифрових систем передачі інформації n n n висока завадостійкість ЦСПІ, що дозволяє досягти більш повного використання пропускної здатності каналу при високих якісних показниках передачі інформації; універсальність щодо характеру джерел та користувачів повідомлень, а також можливість об'єднання різних потоків повідомлень у єдиному каналі передачі; менша схильність до впливу апаратурних нестабільностей, відносна простота сполучення ЦСПІ різних типів і різних рівнів ієрархії;

Переваги цифрових систем передачі інформації n n можливість виявлення та усунення помилок передачі за Переваги цифрових систем передачі інформації n n можливість виявлення та усунення помилок передачі за рахунок завадостійкого кодування; менші габарити та більша надійність апаратури формування та приймання цифрових сигналів за рахунок широкого застосування сучасної елементної бази, (DSP, однокристальних микро. ЕОМ, програмувальних логічних інтегральних схем (ПЛІС).

Структура системи передачі інформації Структура системи передачі інформації

Структура системи передачі інформації n Джерелом повідомлень є фізичний об’єкт, система або явище, що Структура системи передачі інформації n Джерелом повідомлень є фізичний об’єкт, система або явище, що формує повідомлення n Кодування повідомлень (у широкому змісті) – перетворення повідомлень у сигнал. У вузькому змісті кодування - відображення повідомлення в новому алфавіті деяким чином обраних кодових символів.

Структура системи передачі інформації Ø Перетворення повідомлень з однієї форми в іншу, наприклад, безперервних Структура системи передачі інформації Ø Перетворення повідомлень з однієї форми в іншу, наприклад, безперервних в дискретні (первинне, примітивне, натуральне кодування). Ø Усунення природної надмірності повідомлень (ефективне, економне кодування, стиск даних). Ø Введення штучної надмірності в повідомлення (завадостійке кодування).

Кодер джерела n Кодування джерела - перетворення повідомлень, які забезпечують скорочення обсягу (стиск) інформації Кодер джерела n Кодування джерела - перетворення повідомлень, які забезпечують скорочення обсягу (стиск) інформації з метою підвищення швидкості її передачі або зменшення смуги частот СПІ.

Структура системи передачі інформації Структура системи передачі інформації

Кодер каналу n Кодування в каналі (завадостійке кодування) - спосіб перетворення повідомлень, що забезпечує Кодер каналу n Кодування в каналі (завадостійке кодування) - спосіб перетворення повідомлень, що забезпечує зменшення кількості помилок, що виникають в каналі з завадами. Ø При завадостійкому кодуванні в повідомлення вноситься спеціальним чином надмірність (надлишкові символи), що дозволяє на приймальній стороні виявляти та виправляти помилки.

Структура системи передачі інформації Структура системи передачі інформації

Структура системи передачі інформації n Сигнал - фізична величина (напруга, сила струму), що змінюється Структура системи передачі інформації n Сигнал - фізична величина (напруга, сила струму), що змінюється та відображає повідомлення. Сигнал - матеріальний носій повідомлення. n Лінія передачі (зв'язку) - фізичне середовище, в якому відбувається поширення сигналів від передавача до приймача. n Модуляція (маніпуляція) – зміна одного або декількох параметрів переносника (носійної) відповідно до закону зміни повідомлення (перетворення повідомлення в сигнал).

Структура системи передачі інформації Структура системи передачі інформації

Структура системи передачі інформації n Канал передачі - сукупність пристроїв, що забезпечують незалежну передачу Структура системи передачі інформації n Канал передачі - сукупність пристроїв, що забезпечують незалежну передачу сигналів по одній лінії зв'язку.

Структура системи передачі інформації Структура системи передачі інформації

Структура системи передачі інформації n Призначення приймача - з максимально можливою точністю по прийнятому Структура системи передачі інформації n Призначення приймача - з максимально можливою точністю по прийнятому коливанню y(t) відтворити передане повідомлення. n Демодуляція повинна виконуватися таким чином, щоб прийнята послідовність у мінімальному ступені відрізнялася від переданої кодової послідовності.

Структура системи передачі інформації n Завдання декодера каналу – виявити та, по можливості, виправити Структура системи передачі інформації n Завдання декодера каналу – виявити та, по можливості, виправити помилки. Процедура виявлення та виправлення помилок у прийнятій послідовності називається декодуванням. n Завдання декодера джерела - перетворення прийнятого повідомлення до виду, що є зручним для сприйняття одержувачем.

Структура системи передачі інформації Структура системи передачі інформації

Показники якості систем передачі інформації n n вірогідність передачі інформації (повідомлень); завадостійкість; швидкість передачі Показники якості систем передачі інформації n n вірогідність передачі інформації (повідомлень); завадостійкість; швидкість передачі інформації пропускна здатність. n Вірогідність передачі інформації - ступінь відповідності прийнятих повідомлень переданим.

Показники якості систем передачі інформації n Завадостійкість - здатність системи передачі інформації протистояти шкідливій Показники якості систем передачі інформації n Завадостійкість - здатність системи передачі інформації протистояти шкідливій дії завад. n Швидкість передачі інформації - кількість інформації, що надійшла від джерела повідомлень до одержувача за одиницю часу. n Пропускна здатність СПІ (каналу) - максимальна кількість інформації, що може бути передана по каналу за одиницю часу.

Питання 3 Предмет та задачі теорії інформації Питання 3 Предмет та задачі теорії інформації

Предмет та задачі теорії інформації n Предметом теорії інформації є процеси накопичення, виміру, обробки, Предмет та задачі теорії інформації n Предметом теорії інформації є процеси накопичення, виміру, обробки, зберігання, перетворення, передачі та прийому інформації. Теорія інформації виникла з інженерних завдань радіозв'язку та телеграфії. Дата народження теорії інформації - 1948 рік, рік видання двох основних статей американського інженера та математика Клода Шеннона «Математична теорія зв'язку» і «Зв'язок при наявності шуму»

Предмет та задачі теорії інформації n 1. 2. 3. Типові завдання теорії інформації: Задано Предмет та задачі теорії інформації n 1. 2. 3. Типові завдання теорії інформації: Задано джерело повідомлень. Потрібно знайти найменшу кількість символів, необхідних для представлення повідомлень джерела при заданому критерії якості відновлення повідомлень. Заданий канал передачі. Потрібно знайти найбільшу можливу швидкість передачі, при якій імовірність помилкового прийому повідомлень буде не більше заданої. Задані джерело та канал, а також критерій якості. Потрібно визначити найменшу можливу щодо даного критерію якості величину помилки, яку можна досягти, передаючи повідомлення джерела.

Предмет та задачі теорії інформації Основні задачі теорії інформації: • оцінка та аналіз інформаційних Предмет та задачі теорії інформації Основні задачі теорії інформації: • оцінка та аналіз інформаційних характеристик джерел повідомлень, сигналів, завад та каналів; • аналіз і синтез каналів передачі інформації; • розробка завадостійких методів передачі інформації; • аналіз і синтез ефективних та завадостійких кодів; • розробка загальних методів аналізу і синтезу конкретних об’єктів інформаційної техніки.

ВИСНОВКИ 1. 2. 3. 4. Інформаційна система призначена для добування, передачі, перетворення та зберігання ВИСНОВКИ 1. 2. 3. 4. Інформаційна система призначена для добування, передачі, перетворення та зберігання інформації. Критерієм якості роботи систем інформаційних систем є ступінь їх здатності передавати, накопичувати або перетворювати необхідну кількість інформації в одиницю часу припустимих спотвореннях і витратах, а не коефіцієнт корисної дії, як в енергетичних установок. Основними перетвореннями, які виконуються над повідомленнями є кодування, модуляція (формування сигналу), демодуляція та декодування. Основними характеристиками СПІ є вірогідність передачі інформації, завадостійкість, швидкість передачі інформації та пропускна здатність.