1. Загальна схема системи зв’язку

Вона складається з 5 частин:

1. Джерело повідомлень, що створює повідомлення або послідовність повідомлень, які повинні бути передані. Повідомлення можуть бути різних типів: послідовність букв або цифр (як в системах телеграфу і передачі даних); одна або більш функцій часу (як в системах передачі звуку в моно і стерео звучаннях) і т.д.

2. Передавач, який переробляє деяким чином повідомлення в сигнали відповідного типу, який визначено характеристиками використаного каналу.

3. Канал − це комплекс технічних засобів, що забезпечує передачу сигналів від передавача до приймача. До складу каналу входить каналоутворююча апаратура, що здійснює сполучення вихідного і вхідного сигналів відповідного передавача і приймача з лінією зв’язку, і самої лінії зв’язку. Лінією зв’язку називається середовище, використовуване для передачі сигналу від передавача до приймача. Це може бути, наприклад: пара дротів, коаксіальний кабель, область розповсюдження радіохвиль, світловод і т.д. У загальному випадку в процесі передачі в каналі сигнал спотворюється шумом, що відповідає наявності джерела шуму (рис. 1).

4. Приймач звичайно виконує операцію зворотну по відношенню до операції, вироблюваної передавачем, тобто відновлює повідомлення по сигналах. Складність побудови приймача обумовлена зміною форми сигналів, які приймаються, що пов’язане з наявністю шуму.

5. Одержувач  це особа або апаратура, для якої призначено повідомлення.

Процес перетворення повідомлення в сигнал, що здійснюється в передавачі, і зворотний йому процес, що реалізовується в приймачі, назвемо відповідно кодуванням і декодуванням.

Процес перетворення повідомлення в сигнал, що здійснюється в передавачі, і зворотний йому процес, що реалізовується в приймачі, назвемо відповідно кодуванням і декодуванням.

Тоді круг проблем складових основного змісту дисципліни теорія інформації та кодування можна охарактеризувати як дослідження методів представлення повідомлень різних джерел для надійної передачі повідомлень по каналах зв’язку з шумом.

4. Повідомлення та сигнали

Як витікає із розглянутого, інформація передається і зберігатися у вигляді певних інформаційних об’єктів − повідомлень чи їх часток (пакетів, блоків, комірок, кадрів тощо).

Під повідомленням розуміють сукупність знаків або первинних сигналів, які містять інформацію. Приклад повідомлень: текст телеграми, дані на виході ЕОМ, мова, музика і т.д. Для того, щоб повідомлення можна було передати одержувачу, необхідно скористатися деяким фізичним процесом, здатним з тією або іншою швидкістю розповсюджуватися від джерела до одержувача повідомлення.

Фізичний процес, що змінюється в часі і відображає переданий елемент повідомлення називається сигналом.

Повідомлення можуть бути функціями часу (коли інформація представлена у вигляді первинних сигналів: мова, музика) і не бути ними (коли інформація представлена у вигляді сукупності знаків). Сигнал завжди є функцією часу. Залежно від того, які значення можуть приймати аргумент (час − t) і рівні сигналів, їх ділять на 4 типи.

1) Безперервні або аналогові сигнали (випадкові сигнали цього типу називаються безперервними випадковими процесами). Вони визначені для всіх моментів часу і можуть приймати всі значення із заданого діапазону. Найчастіші фізичні процеси, що породжують такі сигнали, є безперервними (рис. 2). Цим і пояснюється друга назва сигналів даного типу − аналогові, тобто аналогічні процесам, що породжують.

2. Приклад безперервного або аналогового сигналу

2) Дискретизовані або дискретно безперервні сигнали (випадкові сигнали цього типу називають процесами з дискретним часом або безперервними випадковими послідовностями). Вони визначені лише в окремі моменти часу і можуть приймати будь-які значення рівня. Часовий інтервал Δt між сусідніми відліками називається кроком дискретизації. Часто такі сигнали називають дискретними за часом (рис. 3).

3. Приклад дискретно безперервного сигналу

3) Дискретні по рівню або квантовані сигнали (випадкові сигнали цього типу називають дискретними випадковими процесами). Вони визначені для всіх моментів часу і приймають лише дозволені значення рівнів, що відокремлені від один одного на величину кроку квантування Δx = x_k+1  x_k (рис. 4).

4. Приклад дискретного по рівню або квантованого сигналу

4) Дискретні по рівню і за часом сигнали (випадкові сигнали цього типу називають дискретними випадковими послідовностями). Вони визначені лише в окремі дозволені моменти часу і можуть приймати лише дозволені значення рівнів (рис. 5).

5. Приклад дискретного по рівню і за часом сигналу

5. Сигнали та їх спектри

Як ми вже знаємо, інформація завжди має фізичний носій – сигнал. Форма реальних сигналів, що передаються по лінії зв’язку, може бути складною, оскільки вони породжуються неідеальними схемами, а середовище передачі спотворює їх, накладаючи завади (рис. 6).

Для вивчення особливостей передачі сигналів часто можна використовувати їх спрощені математичні моделі. Найбільш широко використовується - модель гармонійного сигналу (рис. 6.а)

,

а також ідеального періодичного імпульсного сигналу (рис. 6.б)

Подібно до того, як будь-який будинок можна зібрати з ряду простих конструкцій, будь-який періодичний сигнал також можна представити у виді ряду простих (так званих базисних) функцій