5.2. Кодирование канала и кодирование источника
На рис. 5.1 представлена структурная схема системы передачи информации. Источник выдает последовательность знаков дискретного сообщения, которая должна быть передана получателю по каналу связи. Знаками сообщения могут быть, например, буквы русского алфавита, двоичные символы и т. п.
Как уже отмечалось выше кодер, в данном случае, должен выполнять две основные функции: кодирование источникаикодирование канала, т. е. он должен состоять из кодера источника и кодера канала.
Кодер источника– осуществляет кодирование знаков дискретного сообщения (представляет их в виде кодовых комбинаций) и преобразует кодовые комбинации в первичный электрический сигнал (например, в последовательность импульсов постоянного тока, соответствующих передаче символов «0» и «1»). Задачей кодера источника является: во-первых, представить символы сообщения в виде кодовых комбинаций удобных для приведения к сигнальному виду; во-вторых, сокращение избыточности сообщений. Здесь в первом случае реализуется так называемоепервичное кодирование, принципы которого боле детально будут рассмотрены ниже, а во втором -экономное кодирование.
Экономное кодирование позволяет сократить информационную избыточность передаваемых сообщений (сжать данные). Такой метод кодирования учитывает статистические характеристики источника сообщений и дает возможность представить знаки сообщения в среднем меньшим числом кодовых символов. Например, значительно сократить избыточность передаваемых сообщений можно, если наиболее часто встречающимся символам сообщений ставить в соответствие более короткие кодовые комбинации, а менее вероятным символам – более длинные. Экономное кодирование широко используется в ЦСПИ для сжатия речевых, факсимильных и телевизионных сообщений, которые обладают большой информационной избыточностью. Экономное кодирование часто называют также кодированием источника.
Кодер канала– добавляет в первичный цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера источника, дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок передаваемого по каналу связи сигнала. Поскольку ошибки при приеме обычно являются следствием воздействия помех в канале связи, то реализуемое здеськанальное кодированиеназывают такжепомехоустойчивым кодированием. Данный вид кодирования будет детально рассмотрен ниже.
В соответствии с решаемыми задачами можно выделить три основных типа кодирования используемых в современных ЦСПИ: первичное, экономное и помехоустойчивое (рис.5.2).
Наиболее значимыми с точки зрения качества передачи информации для ЦСПИ являются первичное и помехоустойчивое кодирование.
5.3. Первичное и помехоустойчивое кодирование
Первичное кодирование позволяет представить множество дискретных величин кодовыми комбинациями. Например, для передачи по каналу связи текста на русском языке 32 буквы русского алфавита преобразуются в двоичные числа. В рассматриваемом случае каждой букве можно поставить в соответствие пятизначное двоичное число (количество различных пятизначных двоичных чисел равно N=25=32). Если все возможные кодовые комбинации используются для передачи сообщений, то код называется безызбыточным или первичным. Примерами таких кодов являются международный телеграфный код МТК-2, коды обмена информацией КОИ-7, КОИ-8 и др. Первичные коды обычно представляют в виде таблиц.
Некоторые, из наиболее часто применяемых, первичных кодов можно описать следующим образом.