چکیده انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی ارائه با موضوع "انتقال اطلاعات از طریق کانال های فنی". پردازش سیگنال دیجیتال

انتقال اطلاعات از منبع به گیرنده (دریافت کننده) اطلاعات صورت می گیرد. منبعاطلاعات می تواند هر چیزی باشد: هر شی یا پدیده ای از طبیعت زنده یا بی جان. فرآیند انتقال اطلاعات در محیطی مادی صورت می گیرد که منبع و گیرنده اطلاعات را از هم جدا می کند که به آن می گویند کانال انتقال اطلاعات اطلاعات از طریق یک کانال به شکل دنباله خاصی از سیگنال ها، نمادها، علائم منتقل می شود که به آنها می گویند. پیام. گیرندهاطلاعات شیئی است که پیامی را دریافت می کند و در نتیجه تغییرات خاصی در وضعیت آن رخ می دهد. تمام موارد فوق به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است.

انتقال اطلاعات

فرد اطلاعات را از هر چیزی که او را احاطه کرده است، از طریق حواس دریافت می کند: شنوایی، بینایی، بویایی، لامسه، چشایی. انسان بیشترین مقدار اطلاعات را از طریق شنوایی و بینایی دریافت می کند. پیام های صوتی توسط سیگنال های گوش - صوتی در یک رسانه پیوسته (اغلب در هوا) درک می شوند. بینایی سیگنال های نوری را که تصویر اجسام را حمل می کنند درک می کند.

هر پیامی برای یک شخص آموزنده نیست. به عنوان مثال، پیامی به زبان نامفهوم، اگرچه به شخص منتقل می شود، اما برای او اطلاعاتی ندارد و نمی تواند تغییرات کافی در حالت او ایجاد کند.

یک کانال اطلاعاتی می تواند ماهیت طبیعی داشته باشد (هوای جوی که امواج صوتی از طریق آن منتقل می شود، نور خورشید از اجسام مشاهده شده منعکس می شود)، یا به طور مصنوعی ایجاد شود. در مورد دوم ما داریم صحبت می کنیمدر مورد وسایل ارتباطی فنی

سیستم های انتقال اطلاعات فنی

اولین وسیله فنی برای انتقال اطلاعات از راه دور تلگراف بود که در سال 1837 توسط ساموئل مورس آمریکایی اختراع شد. در سال 1876، A. Bell آمریکایی تلفن را اختراع کرد. بر اساس کشف امواج الکترومغناطیسی توسط فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز (1886)، A.S. پوپوف در روسیه در سال 1895 و تقریباً همزمان با او در سال 1896 جی مارکونی در ایتالیا، رادیو اختراع شد. تلویزیون و اینترنت در قرن بیستم ظاهر شدند.

تمامی تکنیک های فوق ارتباطات اطلاعاتیبر اساس انتقال یک سیگنال فیزیکی (الکتریکی یا الکترومغناطیسی) از راه دور و از برخی قوانین کلی پیروی می کنند. مطالعه این قوانین است نظریه ارتباطاتکه در دهه 1920 ظهور کرد. دستگاه ریاضی تئوری ارتباطات - نظریه ریاضی ارتباطات، توسط دانشمند آمریکایی کلود شانون توسعه یافته است.

کلود الوود شانون (1916-2001)، ایالات متحده آمریکا

کلود شانون مدلی را برای فرآیند انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی پیشنهاد کرد که توسط یک نمودار نشان داده شده است.

سیستم انتقال اطلاعات فنی

رمزگذاری در اینجا به معنای هرگونه تبدیل اطلاعاتی است که از یک منبع به شکلی مناسب برای انتقال آن از طریق یک کانال ارتباطی است. رمزگشایی - تبدیل معکوس دنباله سیگنال.

عملکرد چنین طرحی را می توان با روند آشنای صحبت کردن با تلفن توضیح داد. منبع اطلاعات است مرد سخنگو. رمزگذار یک میکروفون گوشی است که امواج صوتی (گفتار) را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. کانال ارتباطی شبکه تلفن است (سیم ها، سوئیچ های گره های تلفن که سیگنال از آن عبور می کند). دستگاه رمزگشایی یک گوشی (هدفون) شخص شنونده - گیرنده اطلاعات است. در اینجا سیگنال الکتریکی ورودی به صدا تبدیل می شود.

نوین سیستم های کامپیوتریانتقال اطلاعات - شبکه های کامپیوتری بر اساس همان اصل عمل می کنند. یک فرآیند رمزگذاری وجود دارد که کدهای کامپیوتری باینری را به تبدیل می کند سیگنال فیزیکیاز نوعی که از طریق کانال ارتباطی مخابره می شود. رمزگشایی تبدیل معکوس سیگنال ارسالی به کد کامپیوتری است. به عنوان مثال، هنگام استفاده از خطوط تلفن در شبکه های کامپیوترعملکرد رمزگذاری و رمزگشایی توسط دستگاهی به نام مودم انجام می شود.

ظرفیت کانال و سرعت انتقال اطلاعات

توسعه دهندگان سیستم های انتقال اطلاعات فنی باید دو وظیفه مرتبط با یکدیگر را حل کنند: چگونگی اطمینان از بالاترین سرعت انتقال اطلاعات و چگونگی کاهش اتلاف اطلاعات در حین انتقال. کلود شانون اولین دانشمندی بود که راه حل این مشکلات را بر عهده گرفت و علم جدیدی برای آن زمان ایجاد کرد - نظریه اطلاعات.

K.Shannon روش اندازه گیری مقدار اطلاعات ارسال شده از طریق کانال های ارتباطی را تعیین کرد. این مفهوم را معرفی کردند پهنای باندکانال,به عنوان حداکثر نرخ انتقال اطلاعات ممکن.این سرعت بر حسب بیت در ثانیه (و همچنین کیلوبیت بر ثانیه، مگابیت بر ثانیه) اندازه گیری می شود.

توان عملیاتی یک کانال ارتباطی به اجرای فنی آن بستگی دارد. به عنوان مثال، شبکه های کامپیوتری از وسایل ارتباطی زیر استفاده می کنند:

خطوط تلفن،

اتصال کابل برق،

کابل کشی فیبر نوری،

ارتباط رادیویی

توان خروجی خطوط تلفن - ده ها، صدها کیلوبیت بر ثانیه؛ توان عملیاتی خطوط فیبر نوری و خطوط ارتباطی رادیویی در ده ها و صدها مگابیت بر ثانیه اندازه گیری می شود.

سر و صدا، حفاظت از سر و صدا

اصطلاح "نویز" به آن اشاره دارد نوع متفاوتتداخلی که سیگنال ارسالی را مخدوش می کند و منجر به از دست رفتن اطلاعات می شود. چنین تداخلی در درجه اول به دلایل فنی رخ می دهد: کیفیت ضعیف خطوط ارتباطی، ناامنی از یکدیگر در جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه منتقل می شوند. گاهی اوقات هنگام صحبت با تلفن، صدا، ترق و ترق می شنویم که درک طرف مقابل را دشوار می کند یا مکالمه افراد کاملاً متفاوت بر روی مکالمه ما قرار می گیرد.

وجود نویز منجر به از دست رفتن اطلاعات ارسالی می شود. در چنین مواردی حفاظت از نویز ضروری است.

اول از همه، روش های فنی برای محافظت از کانال های ارتباطی از اثرات نویز استفاده می شود. به عنوان مثال، استفاده از کابل محافظ به جای سیم خالی؛ استفاده از انواع فیلترها که سیگنال مفید را از نویز جدا می کند و غیره.

کلود شانون توسعه داد نظریه کدگذاری، که روش هایی را برای مقابله با نویز ارائه می دهد. یکی از ایده های مهم این نظریه این است که کد ارسال شده از طریق خط ارتباطی باید باشد زائد. به همین دلیل، از دست دادن بخشی از اطلاعات در حین انتقال قابل جبران است. به عنوان مثال، اگر هنگام صحبت با تلفن به سختی می شنوید، با دو بار تکرار هر کلمه، شانس بیشتری دارید که طرف مقابل شما را به درستی درک کند.

با این حال، شما نمی توانید افزونگی را خیلی زیاد کنید. این امر منجر به تاخیر و هزینه های ارتباطی بالاتر می شود. تئوری کدگذاری به شما امکان می دهد کدی بهینه دریافت کنید. در این صورت افزونگی اطلاعات ارسالی به حداقل ممکن و قابلیت اطمینان اطلاعات دریافتی حداکثر خواهد بود.

در سیستم های ارتباطات دیجیتال مدرن، تکنیک زیر اغلب برای مبارزه با از دست دادن اطلاعات در حین انتقال استفاده می شود. کل پیام به بخش هایی تقسیم می شود - بسته ها. برای هر بسته محاسبه می شود چک جمع(مجموع ارقام باینری) که با این بسته ارسال می شود. در محل دریافت، چک‌سوم بسته دریافتی مجدداً محاسبه می‌شود و در صورت عدم تطابق با مجموع اولیه، ارسال این بسته تکرار می‌شود. این امر تا مرحله اولیه و نهایی ادامه خواهد داشت چک جمع هامطابقت نخواهد داشت

با توجه به انتقال اطلاعات در دروس تبلیغی و علوم پایه کامپیوتر، ابتدا این مبحث باید از جایگاه یک فرد به عنوان دریافت کننده اطلاعات مورد بحث قرار گیرد. توانایی دریافت اطلاعات از دنیای اطراف مهمترین شرط وجود انسان است. اندام‌های حسی انسان کانال‌های اطلاعاتی بدن انسان هستند که فرد را با آن ارتباط می‌دهند محیط خارجی. بر این اساس اطلاعات به بصری، شنیداری، بویایی، لمسی و چشایی تقسیم می شوند. دلیل این واقعیت است که طعم، بو و لامسه اطلاعات را به شخص منتقل می کند: ما بوی اشیاء آشنا را به یاد می آوریم، طعم غذای آشنا را به یاد می آوریم، اشیاء آشنا را با لمس تشخیص می دهیم. و محتوای حافظه ما اطلاعات ذخیره شده است.

باید به دانش آموزان گفت که در دنیای حیوانات نقش اطلاعاتی حواس با نقش انسانی متفاوت است. حس بویایی یک عملکرد اطلاعاتی مهم برای حیوانات انجام می دهد. تشدید حس بویایی سگ های سرویس توسط سازمان های مجری قانون برای جستجوی مجرمان، کشف مواد مخدر و غیره استفاده می شود. ادراک بصری و صوتی حیوانات با انسان ها متفاوت است. به عنوان مثال، خفاش ها به شنیدن اولتراسوند و گربه ها در تاریکی (از دیدگاه انسان) شناخته شده اند.

در چارچوب این مبحث، دانش آموزان باید بتوانند رهبری کنند نمونه های عینیفرآیند انتقال اطلاعات، برای تعیین منبع، گیرنده اطلاعات، کانال های انتقال اطلاعات برای این مثال ها.

هنگام تحصیل در رشته کامپیوتر در دبیرستان، دانش آموزان باید با مفاد اساسی تئوری فنی ارتباطات آشنا شوند: مفاهیم کدگذاری، رمزگشایی، سرعت انتقال اطلاعات، ظرفیت کانال، نویز، حفاظت از نویز. این موضوعات را می توان در چارچوب مبحث "وسایل فنی شبکه های کامپیوتری" بررسی کرد.

انتقال اطلاعات اصطلاحی است که بسیاری از فرآیندهای فیزیکی حرکت اطلاعات در فضا را ترکیب می کند. هر یک از این فرآیندها شامل اجزایی مانند منبع و گیرنده داده، حامل فیزیکی اطلاعات و کانال (رسانه) انتقال آن است.

فرآیند انتقال اطلاعات

مخازن اولیه داده ها پیام های مختلفی هستند که از منابع خود به گیرنده ها منتقل می شوند. بین آنها کانال هایی برای انتقال اطلاعات وجود دارد. دستگاه های مبدل فنی ویژه (رمزگذار) حامل های داده فیزیکی - سیگنال ها - را بر اساس محتوای پیام ها تشکیل می دهند. دومی ها در معرض تعدادی تغییر شکل قرار می گیرند، از جمله کدگذاری، فشرده سازی، مدولاسیون، و سپس به خطوط ارتباطی ارسال می شوند. سیگنال ها پس از عبور از آنها، دچار دگرگونی های معکوس می شوند که شامل دموولاسیون، فشرده سازی و رمزگشایی می شود که در نتیجه پیام های اصلی از آنها استخراج شده و توسط گیرندگان درک می شود.

پیام های اطلاعاتی

پیام نوعی توصیف از یک پدیده یا شی است که به صورت مجموعه ای از داده ها بیان می شود که نشانه هایی از آغاز و پایان دارد. برخی از پیام ها، مانند گفتار و موسیقی، عملکرد مداوم زمان فشار صدا هستند. در ارتباط تلگرافیپیام متن تلگرام به صورت دنباله الفبایی است. پیام تلویزیونی دنباله‌ای از فریم‌های پیام است که لنز دوربین آن‌ها را می‌بیند و آنها را با نرخ فریم می‌گیرد. اکثریت قریب به اتفاق پیام هایی که اخیراً از طریق سیستم های انتقال اطلاعات منتقل می شوند، آرایه های عددی، متن، گرافیک و همچنین فایل های صوتی و تصویری هستند.

سیگنال های اطلاعاتی

انتقال اطلاعات در صورتی امکان پذیر است که دارای حامل فیزیکی باشد که ویژگی های آن بسته به محتوای پیام ارسالی تغییر می کند به گونه ای که با کمترین اعوجاج بر کانال انتقال غلبه کرده و توسط گیرنده قابل تشخیص باشد. این تغییرات در محیط ذخیره سازی فیزیکی یک سیگنال اطلاعاتی را تشکیل می دهد.

امروزه اطلاعات با استفاده از سیگنال های الکتریکی در کانال های ارتباطی سیمی و رادیویی و همچنین به لطف سیگنال های نوری در FOCL منتقل و پردازش می شود.

سیگنال های آنالوگ و دیجیتال

یک مثال شناخته شده از سیگنال آنالوگ، به عنوان مثال. تغییر مداوم در زمان، ولتاژی است که از میکروفون گرفته می‌شود، که پیام‌های گفتاری یا اطلاعات موسیقی را حمل می‌کند. می توان آن را تقویت کرد و به سیستم های صوتی سالن کنسرت متصل کرد که گفتار و موسیقی را از صحنه به مخاطبان گالری منتقل می کند.

اگر مطابق با بزرگی ولتاژ در خروجی میکروفون، دامنه یا فرکانس نوسانات الکتریکی فرکانس بالا در فرستنده رادیویی به طور مداوم در زمان تغییر کند، می توان سیگنال رادیویی آنالوگ را روی هوا منتقل کرد. فرستنده تلویزیون در سیستم تلویزیون آنالوگیک سیگنال آنالوگ به شکل ولتاژ متناسب با روشنایی جریان عناصر تصویر درک شده توسط لنز دوربین تولید می کند.

با این حال، اگر ولتاژ آنالوگ از خروجی میکروفون از یک مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) عبور داده شود، خروجی آن دیگر تابعی از زمان نخواهد بود، بلکه دنباله‌ای از قرائت‌های این ولتاژ در فواصل زمانی منظم با یک فرکانس نمونه برداری علاوه بر این، DAC همچنین با توجه به سطح ولتاژ اولیه کوانتیزاسیون را انجام می دهد و کل محدوده ممکن مقادیر آن را با مجموعه محدودی از مقادیر تعیین شده توسط تعداد ارقام باینری کد خروجی آن جایگزین می کند. معلوم می شود که یک کمیت فیزیکی پیوسته (در این مورد، این ولتاژ است) به دنباله ای از کدهای دیجیتال (دیجیتالی) تبدیل می شود و سپس به فرم دیجیتالرا می توان از طریق شبکه های اطلاعاتی ذخیره، پردازش و انتقال داد. این به طور قابل توجهی سرعت و ایمنی در برابر نویز چنین فرآیندهایی را افزایش می دهد.

کانال های انتقال اطلاعات

معمولاً این اصطلاح به مجموعه ابزارهای فنی مربوط به انتقال داده ها از منبع به گیرنده و همچنین محیط بین آنها اشاره دارد. ساختار چنین کانالی با استفاده از ابزار معمولی انتقال اطلاعات، با دنباله ای از تحولات نشان داده می شود:

II - PS - (KI) - KK - M - LPI - DM - DC - DI - PS

هوش مصنوعی منبع اطلاعات است: یک شخص یا موجود زنده دیگر، یک کتاب، یک سند، یک تصویر روی یک رسانه غیر الکترونیکی (بوم، کاغذ) و غیره.

PS یک مبدل پیام اطلاعاتی به سیگنال اطلاعاتی است که اولین مرحله انتقال داده را انجام می دهد. میکروفون ها، تلویزیون و دوربین های فیلمبرداری، اسکنرها، دستگاه های فکس، کیبوردهای کامپیوتر و غیره می توانند به عنوان PS عمل کنند.

CI یک رمزگذار اطلاعات در یک سیگنال اطلاعاتی برای کاهش حجم (فشرده سازی) اطلاعات به منظور افزایش نرخ انتقال آن یا کاهش باند فرکانسی مورد نیاز برای انتقال است. این پیوند اختیاری است، همانطور که در پرانتز نشان داده شده است.

KK - رمزگذار کانال برای افزایش ایمنی نویز سیگنال اطلاع رسانی.

M یک مدولاتور سیگنال برای تغییر ویژگی های سیگنال های حامل میانی بسته به مقدار سیگنال اطلاعات است. یک مثال معمولی مدولاسیون دامنه سیگنال حامل با فرکانس حامل بالا بسته به مقدار سیگنال اطلاعات فرکانس پایین است.

LPI - یک خط انتقال اطلاعات که ترکیبی از محیط فیزیکی (به عنوان مثال، یک میدان الکترومغناطیسی) و ابزار فنی برای تغییر وضعیت آن به منظور انتقال سیگنال حامل به گیرنده را نشان می دهد.

DM یک دمدولاتور برای جداسازی سیگنال اطلاعات از سیگنال حامل است. فقط در حضور م.

DC - رمزگشای کانال برای تشخیص و/یا تصحیح خطاها در سیگنال اطلاعاتی رخ داده در LPI. فقط در حضور CC ارائه شود.

DI - رمزگشای اطلاعات. فقط در حضور CI ارائه شود.

PI - گیرنده اطلاعات (کامپیوتر، چاپگر، نمایشگر و غیره).

اگر انتقال اطلاعات دو طرفه باشد (کانال دوطرفه)، در هر دو طرف LPI واحدهای مودم (MODulator-DEModulator) وجود دارد که پیوندهای M و DM را با هم ترکیب می کنند و همچنین واحدهای کدک (COder-DEcoder) که رمزگذارها را ترکیب می کنند. (KI و KK) و رمزگشاها (DI و DC).

ویژگی های کانال های انتقال

به اصلی ویژگی های متمایز کنندهکانال ها شامل پهنای باند و مصونیت نویز هستند.

در کانال، سیگنال اطلاعات در معرض نویز و تداخل است. آنها می توانند به دلایل طبیعی (به عنوان مثال، جو برای کانال های رادیویی) ایجاد شوند یا به طور خاص توسط دشمن ایجاد شوند.

مصونیت نویز کانال های انتقال با استفاده از فیلترهای مختلف آنالوگ و دیجیتال برای جداسازی سیگنال های اطلاعاتی از نویز و همچنین روش های خاص انتقال پیام که اثر نویز را به حداقل می رساند افزایش می یابد. یکی از این روش ها اضافه کردن کاراکترهای اضافی است که محتوای مفیدی ندارند، اما به کنترل صحت پیام و همچنین اصلاح خطاهای موجود در آن کمک می کنند.

پهنای باند کانال برابر است با حداکثر تعداد نمادهای باینری (kbps) ارسال شده توسط آن در صورت عدم تداخل در یک ثانیه. برای کانال های مختلف، از چند کیلوبیت بر ثانیه تا صدها مگابیت در ثانیه متغیر است و با ویژگی های فیزیکی آنها تعیین می شود.

تئوری انتقال اطلاعات

کلود شانون نویسنده تئوری ویژه ای برای کدگذاری داده های ارسالی است که روش هایی را برای مبارزه با نویز کشف کرده است. یکی از ایده های اصلی این نظریه نیاز به افزونگی کد دیجیتالی است که از طریق خطوط انتقال اطلاعات منتقل می شود. این به شما این امکان را می دهد تا در صورت گم شدن بخشی از کد در حین انتقال آن، از دست رفتن را بازیابی کنید. چنین کدهایی (سیگنال های اطلاعات دیجیتال) را ایمن در برابر نویز می نامند. با این حال، افزونگی کد را نباید خیلی دور گرفت. این امر منجر به تاخیر در انتقال اطلاعات و همچنین افزایش هزینه سیستم های ارتباطی می شود.

پردازش سیگنال دیجیتال

یکی دیگر از اجزای مهم تئوری انتقال اطلاعات، سیستمی از روش‌های پردازش سیگنال دیجیتال در کانال‌های انتقال است. این روش‌ها شامل الگوریتم‌هایی برای دیجیتالی کردن سیگنال‌های آنالوگ آنالوگ اصلی با نرخ نمونه‌برداری معینی است که بر اساس قضیه شانون تعیین می‌شود، و همچنین روش‌هایی برای تولید سیگنال‌های حامل محافظت‌شده از نویز بر اساس آنها برای انتقال از طریق خطوط ارتباطی و فیلتر دیجیتال سیگنال‌های دریافتی به ترتیب. تا آنها را از تداخل جدا کند.

فرآیند انتقال اطلاعات را می توان با استفاده از یک مدل در قالب یک نمودار نشان داده شده در شکل 3 نشان داد.

برنج. 3. مدل تعمیم یافته سیستم انتقال اطلاعات

عناصر اصلی تشکیل دهنده این مدل و همچنین تغییر شکل اطلاعاتی که در آن رخ می دهد را در نظر بگیرید.

1. منبع اطلاعات یا پیام (AI) یک شی مادی یا موضوع اطلاعات است که قادر به جمع آوری، ذخیره، تبدیل و انتشار اطلاعات در قالب پیام ها یا سیگنال هایی با ماهیت فیزیکی مختلف است. این می تواند یک صفحه کلید کامپیوتر، یک شخص، یک خروجی آنالوگ یک دوربین فیلمبرداری و غیره باشد.

ما دو نوع منبع اطلاعاتی را در نظر خواهیم گرفت: اگر در یک بازه زمانی محدود منبع اطلاعات مجموعه متناهی از پیام ها را ایجاد کند، گسسته ، و در غیر این صورت - مداوم . در درس بعدی با جزئیات بیشتر درباره منابع بحث خواهیم کرد.

اطلاعات در قالب پیام اصلی از خروجی منبع اطلاعات به ورودی رمزگذار شامل رمزگذار منبع (CI) و رمزگذار کانال (CC) وارد می شود.

2. رمزگذار.

2.1.رمزگذار منبعتبدیل پیام به سیگنال اولیه - مجموعه ای از نمادهای ابتدایی را فراهم می کند .

توجه داشته باشید که کد یک روش جهانی برای نمایش اطلاعات در حین ذخیره، انتقال و پردازش آن در قالب یک سیستم تناظر یک به یک بین عناصر پیام و سیگنال ها است که با کمک آن می توان این عناصر را ثابت کرد. رمزگذاری همیشه می تواند به تبدیل بدون ابهام کاراکترها از یک الفبا به کاراکترهای دیگر تقلیل یابد. در عین حال، کد یک قانون، یک قانون، یک الگوریتم است که بر اساس آن این تبدیل انجام می شود.

کد است مجموعه کاملتمام ترکیبات ممکن از نمادهای الفبای ثانویه ساخته شده بر اساس این قانون. ترکیب شخصیت متعلق به کد داده شده، نامیده می شوند کلمات رمزی . در هر مورد خاص، می توان از تمام یا بخشی از لایه های کد متعلق به یک کد معین استفاده کرد. علاوه بر این ، "کدهای قدرتمند" وجود دارد که نمایش همه ترکیبات آنها تقریباً غیرممکن است. بنابراین منظور ما از کلمه "کد" اولاً قانونی است که بر اساس آن تبدیل انجام می شود که در نتیجه کلمات رمزی به دست می آید که مجموعه کامل آنها متعلق به این رمز است و نه به برخی. یکی دیگر بر اساس قانون دیگری ساخته شده است.

نمادهای الفبای ثانویه، صرف نظر از اساس کد، فقط حامل پیام هستند. در این مورد، پیام بدون توجه به محتوای فیزیکی یا معنایی خاصی که منعکس می کند، حرف الفبای اصلی است.

بنابراین، هدف رمزگذار منبع ارائه اطلاعات به فشرده ترین شکل است. این به منظور استفاده موثر از منابع کانال ارتباطی یا دستگاه ذخیره سازی ضروری است. در مبحث شماره 3 به تفصیل بیشتر در مورد مسائل کدگذاری منبع بحث خواهد شد.

2.2.رمزگذار کانالهنگام انتقال اطلاعات از طریق یک کانال ارتباطی پر سر و صدا، ممکن است خطاهایی در داده های دریافتی رخ دهد. اگر چنین خطاهایی در مقیاس کوچک باشند یا به ندرت رخ دهند، اطلاعات می تواند توسط مصرف کننده استفاده شود. با تعداد زیادی خطا، نمی توان از اطلاعات دریافتی استفاده کرد.

رمزگذاری کانال، یا کدگذاری تصحیح خطا،روشی برای پردازش داده های ارسالی است که ارائه می دهد نزول کردن تعداد خطاهادر هنگام انتقال از طریق یک کانال نویز ایجاد می شود.

در خروجی رمزگذار کانال، در نتیجه، دنباله ای از نمادهای کد تشکیل می شود که به نام دنباله کد . مباحث کدگذاری کانال در مبحث شماره 5 و همچنین در درس "تئوری ارتباطات الکتریکی" با جزئیات بیشتر بررسی خواهد شد.

لازم به ذکر است که هم کدگذاری تصحیح خطا و هم فشرده سازی داده ها عملیات اجباری در انتقال اطلاعات نیستند. این رویه‌ها (و بلوک‌های مربوط به آن‌ها در بلوک دیاگرام) ممکن است وجود نداشته باشند. با این حال، این می تواند منجر به تلفات بسیار قابل توجهی در ایمنی نویز سیستم، کاهش قابل توجهی در نرخ انتقال و کاهش کیفیت انتقال اطلاعات شود. بنابراین، عملاً همه سیستم‌های مدرن (به استثنای ساده‌ترین آنها) باید کدگذاری داده‌های کارآمد و تصحیح کننده خطا را در بر گیرند و لزوماً شامل شوند.

3. تعدیل کننده. در صورت نیاز به انتقال پیام، به نمادهای الفبای ثانویه ویژگی های کیفی فیزیکی خاصی اختصاص داده می شود. فرآیند تأثیرگذاری بر یک پیام رمزگذاری شده به منظور تبدیل آن به سیگنال نامیده می شود مدولاسیون . توابع تعدیل کننده - مذاکره پیام منبعیا توالی کد تولید شده توسط رمزگذار، شرکت ویژگی های خط ارتباطیو امکان انتقال همزمان تعداد زیادی پیام از طریق یک کانال ارتباطی مشترک را فراهم می کند.

بنابراین، مدولاتور باید تبدیل پیام هامنبع یا توالی کد مربوط به آنها به سیگنال ها, (برای قرار دادن پیام ها بر روی سیگنال ها)، که ویژگی های آنها امکان انتقال کارآمد از طریق کانال های ارتباطی موجود را فراهم می کند. در این حالت، سیگنال‌های متعلق به سیستم‌های انتقال اطلاعات متعددی که برای مثال در یک کانال رادیویی مشترک کار می‌کنند، باید به گونه‌ای باشند که از انتقال مستقل پیام‌ها از همه منابع به همه گیرندگان اطلاعات اطمینان حاصل شود. روش های مدولاسیون مختلف به طور مفصل در درس "تئوری ارتباطات الکتریکی" مورد بررسی قرار می گیرد.

می توان گفت که انتصاب رمزگذارو تعدیل کنندههماهنگی منبع اطلاعات با خط ارتباطی است.

4. خط ارتباطی رسانه ای است که سیگنال های حامل اطلاعات در آن منتشر می شوند. کانال ارتباطی و خط ارتباطی را اشتباه نگیرید. ارتباط دادن - مجموعه ای از ابزارهای فنی طراحی شده برای انتقال اطلاعات از منبع به گیرنده.

بسته به محیط انتشار، کانال های رادیویی، سیمی، فیبر نوری، آکوستیک و غیره وجود دارد. کانال ها مدل های زیادی وجود دارند که کانال های ارتباطی را با جزئیات کم و بیش توصیف می کنند، اما در مورد کلیسیگنالی که از کانال ارتباطی عبور می کند در معرض تضعیف قرار می گیرد، مقداری تاخیر زمانی (یا تغییر فاز) به دست می آورد و نویزدار می شود.

برای افزایش توان عملیاتی خطوط ارتباطی، می توان پیام های چندین منبع را به طور همزمان از طریق آنها مخابره کرد. این رویکرد نامیده می شود مهر. در این حالت، پیام‌ها از هر منبع از طریق کانال ارتباطی خودشان منتقل می‌شوند، اگرچه دارای یک خط ارتباطی مشترک هستند.

مدل های ریاضی کانال های ارتباطی در درس «تئوری ارتباطات الکتریکی» بررسی خواهد شد. ویژگی های اطلاعاتی کانال های ارتباطی در چارچوب رشته ما هنگام مطالعه مبحث شماره 4 به تفصیل در نظر گرفته می شود.

5. دمولاتور . پیام دریافتی (تکثیر شده) به دلیل وجود تداخل، عموماً با پیام ارسالی متفاوت است. پیام دریافتی را برآورد (به معنای برآورد پیام) می نامند.

برای بازتولید ارزیابی پیام، ابتدا باید گیرنده سیستم با توجه به نوسان پذیرفته شدهو با در نظر گرفتن اطلاعات مربوط به داده های مورد استفاده در انتقال شکل یک سیگنالو روش مدولاسیون تخمین توالی کد را دریافت کنید, تماس گرفت سکانس پذیرفته شده. این روش نامیده می شود دمودولاسیون، تشخیص یا دریافت سیگنال. در این حالت، دمودولاسیون باید به گونه ای انجام شود که دنباله دریافتی به حداقل میزان با دنباله کد ارسالی متفاوت باشد. مباحث دریافت بهینه سیگنال در سیستم های مهندسی رادیو موضوع مطالعه درس TES می باشد.

6. رمزگشا.

6.1. رسیور کانال. توالی های دریافتی ممکن است به طور کلی با کلمات رمز ارسال شده متفاوت باشند، یعنی ممکن است حاوی خطا باشند. تعداد چنین خطاهایی به سطح تداخل در کانال ارتباطی، نرخ انتقال، سیگنال انتخاب شده برای انتقال و روش مدولاسیون و همچنین به روش دریافت (دمدولاسیون) بستگی دارد. وظیفه رسیور کانال- شناسایی و در صورت امکان برای اصلاحاین خطاها روش تشخیص و تصحیح خطاها در دنباله دریافتی نامیده می شود رمزگشایی کانال . نتیجه رمزگشایی، ارزیابی توالی اطلاعات است. انتخاب کد تصحیح خطا، روش کدگذاری و روش رمزگشایی باید به گونه ای باشد که خروجی رسیور کانال تا حد امکان خطاهای اصلاح نشده کمتری داشته باشد.

مسائل مربوط به کدگذاری/رمزگشایی تصحیح خطا در سیستم های انتقال (و ذخیره سازی) اطلاعات در حال حاضر مورد توجه استثنایی قرار گرفته است، زیرا این تکنیک می تواند به طور قابل توجهی کیفیت انتقال آن را بهبود بخشد. در بسیاری از موارد، زمانی که الزامات برای قابلیت اطمینان اطلاعات دریافتی بسیار زیاد است (در شبکه های کامپیوتری برای انتقال داده، در سیستم های کنترل از راه دور و غیره)، انتقال بدون کدگذاری تصحیح خطا به طور کلی غیرممکن است.

6.2. رسیور منبع. از آنجایی که اطلاعات منبع در حین انتقال به منظور نمایش فشرده تر (یا راحت تر) کدگذاری شده است ( متراکم سازی داده ها, کدگذاری اقتصادی, کدگذاری منبع، لازم است آن را به شکل اصلی (یا تقریباً اصلی) طبق ترتیب پذیرفته شده بازگردانید. فرآیند بازیابی نامیده می شود رمزگشایی منبع و می تواند به سادگی معکوس عملیات رمزگذاری باشد (رمزگذاری/رمزگشایی غیر مخرب) یا مقدار تقریبی اطلاعات اصلی را بازیابی کند. عملیات بازیابی همچنین شامل بازیابی، در صورت لزوم، یک تابع پیوسته از مجموعه ای از مقادیر گسسته تخمین ها خواهد بود.

باید گفت که اخیراً کدگذاری اقتصادی به طور فزاینده‌ای در سیستم‌های انتقال اطلاعات جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است، زیرا در کنار کدگذاری تصحیح خطا، مؤثرترین راه برای افزایش سرعت و کیفیت انتقال آن بوده است.

7.گیرنده اطلاعات - یک شی یا موضوع مادی که اطلاعات را در تمام اشکال تجلی آن به منظور پردازش و استفاده بیشتر از آن درک می کند.

گیرندگان اطلاعات می توانند هم افراد و هم ابزارهای فنی باشند که اطلاعات را جمع آوری، ذخیره، تبدیل، انتقال یا دریافت می کنند.

اسلاید 2

سیستم های انتقال اطلاعات فنی

از تاریخ: اولین سیستم انتقال فنی تلگراف (1837) بود. سپس تلفن اختراع شد (1876 توسط الکساندر بل آمریکایی). اختراع رادیو (1895 مهندس روسی الکساندر استپانوویچ پوپوف. 1896 مهندس ایتالیایی جی. مارکونی) تلویزیون و اینترنت در قرن 20 ظاهر شد.

اسلاید 3

مدل انتقال اطلاعات K. Shannon

همه راه های ذکر شدهانتقال ارتباطات اطلاعاتی بر اساس انتقال یک سیگنال فیزیکی (الکتریکی یا الکترومغناطیسی) از راه دور است و تابع قوانین کلی خاصی است. نظریه ارتباطات که در دهه 1920 مطرح شد، به مطالعه این قوانین می پردازد. دستگاه ریاضی تئوری ارتباطات - نظریه ریاضی ارتباطات، توسط دانشمند کلود شانون توسعه داده شد.

اسلاید 4

مدل انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی

کانال ارتباطی نویز حفاظت از نویز رمزگذار اطلاعات گیرنده منبع اطلاعات رمزگشا

اسلاید 5

نمونه ای از عملکرد مدل انتقال اطلاعات از طریق کانال های فنی

گیرنده رمزگشا کانال ارتباطی میکروفون انکودر

اسلاید 6

رمزگذاری اطلاعات

این هر تبدیل اطلاعاتی است که از یک منبع به شکلی مناسب برای انتقال آن از طریق یک کانال ارتباطی است. اشکال سیگنال رمزگذاری شده ارسال شده از طریق کانال های ارتباطی فنی: برقسیگنال رادیویی

اسلاید 7

سیستم های کامپیوتری مدرن برای انتقال اطلاعات شبکه های کامپیوتری هستند.

در شبکه های کامپیوتری، رمزگذاری فرآیند تبدیل کد باینری کامپیوتر به یک سیگنال فیزیکی از نوع سیگنالی است که از طریق یک کانال ارتباطی منتقل می شود، رمزگشایی فرآیند معکوس تبدیل سیگنال ارسال شده به کد کامپیوتری است.

اسلاید 8

وظایف حل شده توسط توسعه دهندگان سیستم های انتقال اطلاعات فنی:

چگونه از بالاترین سرعت انتقال اطلاعات اطمینان حاصل کنیم. چگونه می توان از دست دادن اطلاعات در حین انتقال را کاهش داد. K. Shannon اولین کسی بود که راه حل این مشکلات را در نظر گرفت و نظریه علم - اطلاعات را ایجاد کرد.

اسلاید 10

بستگی به اجرای فنی آن دارد. در شبکه های کامپیوتری از وسایل ارتباطی زیر استفاده می شود: خطوط تلفن (10 ÷ 100 کیلوبیت بر ثانیه). ارتباط کابل برق؛ ارتباط کابل فیبر نوری (10 ÷ 100 مگابیت بر ثانیه)؛ ارتباط رادیویی (10÷100 مگابیت بر ثانیه).

اسلاید 11

نرخ انتقال اطلاعات

نه تنها به پهنای باند کانال ارتباطی، بلکه به عمق بیت رمزگذاری اطلاعات نیز بستگی دارد. طول کد پیام باید تا حد امکان کوتاه باشد.

اسلاید 12

سر و صدا

اصطلاح "نویز" به تداخل های مختلفی اطلاق می شود که سیگنال ارسالی را مخدوش می کند و منجر به از دست رفتن اطلاعات می شود. علل فنی تداخل: کیفیت پایین خطوط ارتباطی. عدم امنیت جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه منتقل می شوند. وجود نویز منجر به از دست رفتن اطلاعات می شود

اسلاید 13

حفاظت از نویز

شانون تئوری کدگذاری خاصی را ایجاد کرد که روش هایی را برای مقابله با نویز ارائه می دهد. یکی از مهمترین ایده های این نظریه این است که کد ارسال شده از طریق خط ارتباطی باید اضافی باشد. افزونگی کد، تکرار چندگانه داده های ارسالی است.