mishev / Копия В.В. Лидовский - Теория Информации

w \TOM PRIMERE DLINA POLU^ENNOGO KODA RAWNA 12 9 = 108 BITAM. pRI PEREPOLNENII SLOWARQ, T. E. KOGDA NEOBHODIMO WNESTI NOWU@ FRAZU W POLNOSTX@ ZAPOLNENNYJ SLOWARX, IZ NEGO UDALQ@T LIBO NAIBOLEE REDKO ISPOLXZUEMU@ FRAZU, LIBO WSE FRAZY, OTLI^A@]IESQ OT

ODINO^NOGO SIMWOLA.

aLGORITM LZW QWLQETSQ ZAPATENTOWANNYM I, TAKIM OBRAZOM, PREDSTAWLQET SOBOJ INTELLEKTUALXNU@ SOBSTWENNOSTX. eGO BEZLICENZIONNOE ISPOLXZOWANIE OSOBENNO NA APPARATNOM UROWNE MOVET POWLE^X ZA SOBOJ NEPRIQTNOSTI.

l@BOPYTNA ISTORIQ PATENTOWANIQ LZW. zAQWKU NA LZW PODALI PO- ^TI ODNOWREMENNO DWE FIRMY | SNA^ALA IBM I ZATEM Unisys, NO PERWOJ BYLA RASSMOTRENA ZAQWKA Unisys, KOTORAQ I POLU^ILA PATENT. oDNAKO, E]E DO PATENTOWANIQ LZW BYL ISPOLXZOWAN W [IROKO IZWESTNOJ W MIRE Unix PROGRAMME SVATIQ DANNYH compress.

I uPRAVNENIE 29

zAKODIROWATX SOOB]ENIQ \AABCDAACCCCDBB", \kibernetiki" I \sinqq sinewa sini", WY^ISLITX DLINY W BITAH POLU^ENNYH KODOW, ISPOLXZUQ ALGORITMY,

LZ77 (SLOWARX | 12 BAJT, BUFER | 4 BAJTA), LZ78 (SLOWARX | 16 FRAZ),

LZSS (SLOWARX | 12 BAJT, BUFER | 4 BAJTA), LZW (SLOWARX | ASCII+ I 16 FRAZ).

I uPRAVNENIE 30

mOVET LI DLQ PERWOGO SIMWOLA SOOB]ENIQ KOD LZ78 BYTX KORO^E KODA LZW PRI ODINAKOWYH RAZMERAH SLOWAREJ? oBOSNOWATX. dLQ LZW W RAZMER SLOWARQ NE WKL@^ATX POZICII DLQ ASCII+.

16.LZ-ALGORITMY RASPAKOWKI DANNYH. pRIMERY

1.LZ77, DLINA SLOWARQ | 8 BAJT (SIMWOLOW). kODY SVATOGO SOOB-

]ENIQ | h0,0,'k'i h0,0,'r'i h0,0,'a'i h0,0,'s'i h0,0,'n'i h5,1,'q'i h0,0,' 'i h0,4,'k'i h0,0,'a'i.

40

2. LZSS, DLINA SLOWARQ | 8 BAJT (SIMWOLOW). kODY SVATOGO SO-

OB]ENIQ | 0'k' 0'r' 0'a' 0's' 0'n' 1h5,1i 0'q' 0' ' 1h0,4i 1h4,1i 1h0,1i.

3. LZ78, DLINA SLOWARQ | 16 FRAZ. kODY SVATOGO SOOB]ENIQ | h0,'k'i h0,'r'i h0,'a'i h0,'s'i h0,'n'i h3,'q'i h0,' 'i h1,'r'i h3,'s'i h1,'a'i.

4. LZW, DLINA SLOWARQ | 500 FRAZ. kODY SVATOGO SOOB]ENIQ | 0'k' 0'r' 0'a' 0's' 0'n' 0'a' 0'q' 0' ' h256i h258i 0'k' 0'a'.

pRI RASPAKOWKE NUVNO PRIDERVIWATXSQ SLEDU@]EGO PRAWILA. sLOWARX POPOLNQETSQ POSLE S^ITYWANIQ PERWOGO SIMWOLA IDU]EGO ZA TEKU- ]IM KODA, T.E. IZ FRAZY, SOOTWETSTWU@]EJ SLEDU@]EMU POSLE RASKODIROWANNOGO KODU, BERETSQ PERWYJ SIMWOL. |TO PRAWILO POZWOLQET IZBEVATX BESKONE^NOGO CIKLA PRI RASKODIROWANII SOOB]ENIJ WIDA wKwK, GDE w | FRAZA, A K | SIMWOL. kONKRETNYM PRIMEROM TAKOGO SOOB- ]ENIQ QWLQETSQ L@BAQ POSLEDOWATELXNOSTX TREH ODINAKOWYH SIMWOLOW, PARY KOTORYH RANEE NE WSTRE^ALISX.

41

I uPRAVNENIE 31

rASPAKOWATX KAVDOE PRIWEDENNOE SOOB]ENIE I RASS^ITATX DLINU KODA KAVDOGO SVATOGO SOOB]ENIQ W BITAH. sOOB]ENIE, SVATOE LZ77 (SLOWARX

| 12 BAJT, BUFER | 4 BAJTA), | h0,0,'A'i h0,0,'F'i h0,0,'X'i h9,2,'F'i h8,1,'F'i h6,2,'X'i h4,3,'A'i. sOOB]ENIE, SVATOE LZSS (SLOWARX | 12 BAJT, BUFER | 4 BAJTA), | 0'A' 0'F' 0'X' 1h9,2i 1h8,2i 1h6,3i 1h4,4i 1h9,1i. sOOB- ]EIE, SVATOE LZ78 (SLOWARX | 16 FRAZ), | h0,'A'i h0,'F'i h0,'X'i h1,'F'i h2,'X'i h5,'A'i h3,'A'i h2,'F'i h0,'A'i. sOOB]ENIE, SVATOE LZW (SLOWARX | ASCII+ I 16 FRAZ), | 0'A' 0'F' 0'X' h256i h257i h257i 0'A' h258i 0'F' 0'F' 0'A'.

17. oSOBENNOSTI PROGRAMM-ARHIWATOROW

eSLI KODY ALGORITMOW TIPA LZ PEREDATX DLQ KODIROWANIQ (ADAPTIWNOMU) ALGORITMU hAFFMENA ILI ARIFMETI^ESKOMU, TO POLU^ENNYJ DWUH[AGOWYJ (KONWEJERNYJ, A NE DWUHPROHODNYJ) ALGORITM DAST REZULXTATY SVATIQ PODOBNYE [IROKO IZWESTNYM PROGRAMMAM GZIP, ARJ, PKZIP I PODOBNYM.

nAIBOLX[U@ STEPENX SVATIQ DA@T DWUHPROHODNYE ALGORITMY, KOTORYE ISHODNYE DANNYE POSLEDOWATELXNO SVIMA@T DWA RAZA, NO ONI RABOTA@T DO DWUH RAZ MEDLENNEE ODNOPROHODNYH PRI NEZNA^ITELXNOM UWELI^ENII STEPENI SVATIQ.

bOLX[INSTWO PROGRAMM-ARHIWATOROW SVIMAET KAVDYJ FAJL PO OTDELXNOSTI, NO NEKOTORYE SVIMA@T FAJLY W OB]EM POTOKE, ^TO DAET UWELI^ENIE STEPENI SVATIQ, NO ODNOWREMENNO USLOVNQET SPOSOBY RABOTY S POLU^ENNYM ARHIWOM, NAPRIMER, ZAMENA W TAKOM ARHIWE FAJLA NA EGO BOLEE NOWU@ WERSI@ MOVET POTREBOWATX PEREKODIROWANIQ WSEGO ARHIWA. pRIMEROM PROGRAMMY, IME@]EJ WOZMOVNOSTX SVIMATX FAJLY W OB]EM

42

POTOKE, QWLQETSQ RAR. aRHIWATORY os Unix (gzip, bzip2, ...) SVIMA@T FAJLY W OB]EM POTOKE PRAKTI^ESKI WSEGDA.

w 1992 GODU FIRMA WEB Technologies OB_QWILA O WYHODE NOWOJ PROGRAMMY SVATIQ DataFiles/16, KOTORAQ QKOBY MOVET PRI NEODNOKRATNOM ISPOLXZOWANII SVATX L@BOE KOLI^ESTWO DANNYH DO 1024 BAJT. iNFORMACIQ OB \TOM PRO[LA IZ SOLIDNOGO IZDANIQ, VURNALA Byte.

kONE^NO VE NIKAKOJ ALGORITM SVATIQ NE MOVET UPLOTNITX PROIZWOLXNYE DANNYE. dLQ DOKAZATELXSTWA \TOGO PRODELAEM SLEDU@]IJ MYSLENNYJ \KSPERIMENT. pREDPOLOVIM, ^TO NA VESTKOM DISKE KOMPX@TERA HRANQTSQ WSE WOZMOVNYE RAZNYE FAJLY DLINOJ ROWNO 100 BAJT (TAKIH FAJLOW BUDET WSEGO 2800). i PUSTX SU]ESTWUET IDEALXNAQ PROGRAMMA SVATIQ DANNYH, KOTORAQ SOVMET KAVDYJ IZ NIH HOTQ BY NA ODIN BAJT.

nO TOGDA, TAK KAK WSEGO RAZNYH FAJLOW DLINOJ MENX[EJ 100 BAJT SU- ]ESTWUET NE BOLEE ^EM 1 + 28 + 216 + + 2792 = (2800 1)=255 < 2800,

TO NEIZBEVNO POLU^ITSQ, ^TO DWA RAZNYH FAJLA UPAKU@TSQ W IDENTI^- NYE FAJLY. sLEDOWATELXNO, NE MOVET SU]ESTWOWATX PROGRAMMY SVATIQ DANNYH, KOTORAQ MOVET SVATX L@BYE ISHODNYE DANNYE.

fORMAT FAJLA, SODERVA]EGO DANNYE, KOTORYE PERED ISPOLXZOWANIEM TREBUETSQ RASPAKOWATX SOOTWETSTWU@]EJ PROGRAMMOJ-ARHIWATOROM, KAK PRAWILO, MOVET BYTX IDENTIFICIROWAN RAS[IRENIEM IMENI FAJLA.

w SLEDU@]EJ TABLICE PRIWODQTSQ NEKOTORYE TIPI^NYE RAS[IRENIQ, SOOTWETSTWU@]IE IM PROGRAMMY-ARHIWATORY I METODY SVATIQ DANNYH.

pRAKTI^ESKI WSE FORMATY FAJLOW DLQ HRANENIQ GRAFI^ESKOJ INFORMACII ISPOLXZU@T SVATIE DANNYH. fORMAT GRAFI^ESKOGO FAJLA TAKVE, KAK PRAWILA, IDENTIFICIRUETSQ RAS[IRENIEM IMENI FAJLA.

w SLEDU@]EJ TABLICE PRIWODQTSQ NEKOTORYE TIPI^NYE RAS[IRENIQ GRAFI^ESKIH FAJLOW I SOOTWETSTWU@]IE IM METODY SVATIQ DANNYH.

43

sVATIE RLE (Run Length Encoding | KODIROWANIE PEREMENNOJ DLINY) | \TO PROSTEJ[IJ METOD SVATIQ, W OB]EM SLU^AE O^ENX NE- \FFEKTIWNYJ, NO DA@]IJ NEPLOHIE REZULXTATY NA TIPI^NOJ GRAFI^E- SKOJ INFORMACII. oNO OSNOWANO W OSNOWNOM NA WYDELENII SPECIALXNOGO KODA-MARKERA, UKAZYWA@]EGO SKOLXKO RAZ POWTORITX SLEDU@]IJ BAJT.

sVATIE I RASPAKOWKA W REALXNOM WREMENI ISPOLXZUETSQ W PROGRAM- MAH-DRAJWERAH DLQ \UPLOTNENIQ" NOSITELEJ INFORMACII, POZWOLQ@]IH UWELI^ITX EMKOSTX NOSITELQ PRIBLIZITELXNO W 2 RAZA. nAIBOLEE IZWESTNOJ PROGRAMMOJ TAKOGO RODA QWLQETSQ DriverSpace DLQ MS-DOS I Microsoft Windows.

18. sVATIE INFORMACII S POTERQMI

wSE RANEE RASSMOTRENNYE ALGORITMY SVATIQ INFORMACII OBESPE- ^IWALI WOZMOVNOSTX POLNOGO WOSSTANOWLENIQ ISHODNYH DANNYH. nO INOGDA DLQ POWY[ENIQ STEPENI SVATIQ MOVNO OTBRASYWATX ^ASTX ISHODNOJ INFORMACII, T. E. PROIZWODITX SVATIE S POTERQMI. eSTESTWENNO, ^TO TAKOE SVATIE NELXZQ PROWODITX, NAPRIMER, NA FINANSOWOJ BAZE DANNYH BANKA. nO W TEH SLU^AQH, KOGDA SVIMAETSQ INFORMACIQ, ISPOLXZUEMAQ LI[X DLQ KA^ESTWENNOJ OCENKI (\TO, KAK PRAWILO, ANALOGOWAQ INFORMACIQ), SVATIE S POTERQMI QWLQETSQ O^ENX PODHODQ]IM.

sVATIE S POTERQMI ISPOLXZUETSQ W OSNOWNOM DLQ TREH WIDOW DANNYH: POLNOCWETNAQ GRAFIKA (224 16 MLN. CWETOW), ZWUK I WIDEOINFORMACIQ.

sVATIE S POTERQMI OBY^NO PROHODIT W DWA \TAPA. nA PERWOM IZ NIH ISHODNAQ INFORMACIQ PRIWODITSQ (S POTERQMI) K WIDU, W KOTOROM EE MOVNO \FFEKTIWNO SVIMATX ALGORITMAMI 2-GO \TAPA SVATIQ BEZ POTERX.

oSNOWNAQ IDEQ SVATIQ GRAFI^ESKOJ INFORMACII S POTERQMI ZAKL@- ^AETSQ W SLEDU@]EM. kAVDAQ TO^KA W KARTINKE HARAKTERIZUETSQ TREMQ RAWNOWAVNYMI ATRIBUTAMI: QRKOSTX@, CWETOM I NASY]ENNOSTX@. nO GLAZ ^ELOWEKA WOSPRINIMAET \TI ATRIBUTY NE KAK RAWNYE. gLAZ WOSPRINIMAET POLNOSTX@ TOLXKO INFORMACI@ O QRKOSTI I W GORAZDO MENX[EJ STEPENI O CWETE I NASY]ENNOSTI, ^TO POZWOLQET OTBRASYWATX ^ASTX INFORMACII O DWUH POSLEDNIH ATRIBUTAH BEZ POTERI KA^ESTWA IZOBRAVENIQ. |TO SWOJSTWO ZRENIQ ISPOLXZUETSQ, W ^ASTNOSTI, W CWETNOM TELEWIZORE, W KOTOROM NA BAZOWOE ^ERNO-BELOE IZOBRAVENIE NANOSQT CWETOWU@ RASKRASKU.

44

dLQ SVATIQ GRAFI^ESKOJ INFORMACII S POTERQMI W KONCE 1980-H USTANOWLEN ODIN STANDART | FORMAT JPEG (Joint Photographic Experts Group | NAZWANIE OB_EDINENIQ EGO RAZRABOT^IKOW). w \TOM FORMATE MOVNO REGULIROWATX STEPENX SVATIQ, ZADAWAQ STEPENX POTERI KA^ESTWA. sVATIE WIDEOINFORMACII OSNOWANO NA TOM, ^TO PRI PEREHODE OT ODNOGO KADRA FILXMA K DRUGOMU NA \KRANE OBY^NO PO^TI NI^EGO NE MENQETSQ. tAKIM OBRAZOM, SVATAQ WIDEOINFORMACIQ PREDSTAWLQET SOBOJ ZAPISX NEKOTORYH BAZOWYH KADROW I POSLEDOWATELXNOSTI IZMENENIJ W NIH. pRI \TOM ^ASTX INFORMACII MOVET OTBRASYWATXSQ. sVATU@ PODOBNYM OBRAZOM INFORMACI@ MOVNO DALEE SVIMATX I DRUGIMI METODAMI. hOTQ SU]ESTWUET NE ODIN STANDART DLQ SVATIQ WIDEODANNYH, NAIBOLEE RASPROSTRANENNYMI QWLQ@TSQ STANDARTY MPEG (Motion Picture Experts Group), PERWYJ IZ KOTORYH BYL OPUBLIKOWAN W 1988 GODU. MPEG | PRAKTI^ESKI EDINSTWENNYJ STANDART DLQ ZAPISI WIDEO I ZWUKOWOJ INFORMACII NA CD-ROM, DVD-ROM I W CIFROWOM SPUTNIKOWOM TELEWIDENII. wIDEOINFORMACI@ MOVNO SVATX NEOBYKNOWENNO PLOTNO, DO 100 I BOLEE RAZ, ^TO POZWOLQET, NAPRIMER, NA ODNU WIDEOKASSETU, ZAPISATX BOLEE STA RAZLI^NYH HUDOVESTWENNYH FILXMOW. nO IZ-ZA O^ENX SLOVNYH PROBLEM, SWQZANNYH S PRAWAMI NA INTELLEKTUALXNU@ SOBSTWENNOSTX, REALXNO WOZMOVNOSTI SVATIQ INFORMACII TAKIM OBRAZOM ISPOLXZU@TSQ

SRAWNITELXNO REDKO.

dLQ SVATII ZWUKOWOJ INFORMACII S POTERQMI SU]ESTWUET NESKOLXKO STANDARTOW. nAIBOLEE [IROKO ISPOLXZUEMYJ IZ NIH | \TO MPEG BEZ WIDEODANNYH. sTANDART LPC (Linear Predictive Coding) ISPOLXZUETSQ DLQ SVATIQ RE^I. aLGORITM LPC PYTAETSQ PROMODELIROWATX RE^E- WOJ TRAKT ^ELOWEKA I WYDAET NA WYHODE BUKWALXNO TEKU]EE SOSTOQNIE U^ASTWU@]IH W FORMIROWANII ZWUKOW ORGANOW.

19. iNFORMACIONNYJ KANAL

kANAL INFORMACIONNYJ | \TO SOWOKUPNOSTX USTROJSTW, OB_EDINENNYH LINIQMI SWQZI, PREDNAZNA^ENNYH DLQ PEREDA^I INFORMACII OT ISTO^NIKA INFORMACII (NA^ALXNOGO USTROJSTWA KANALA) DO EE PRIEM-

NIKA (KONE^NOGO USTROJSTWA KANALA).

lINII SWQZI OBESPE^IWA@T PROHOVDENIE INFORMACIONNYH SIGNALOW MEVDU USTROJSTWAMI KANALA. iNFORMACIQ OBY^NO PEREDAETSQ PRI POMO]I \LEKTRI^ESKOGO TOKA (PO PROWODAM), SWETA (PO OPTOWOLOKNU), \LEKTROMAGNITNYH WOLN RADIODIAPAZONA (W PROSTRANSTWE) I, REDKO, ZWUKA (W PLOTNOJ SREDE: ATMOSFERE, WODE I T.P.) I PRO^IH.

uSTROJSTWA KANALA | \TO, KAK PRAWILO, REPITERY, PROSTO PERE-

DA@]IE USILENNYM PRINQTYJ SIGNAL (PRIMER, RADIORELEJNYE LINII). k USTROJSTWAM KANALA INOGDA OTNOSQT I KODERY/DEKODERY, NO W TOLXKO TEH SLU^AQH, KOGDA KODIROWANIE/DEKODIROWANIE PROISHODIT S WYSOKOJ SKOROSTX@, NE TREBU@]EJ EE SPECIALXNOGO U^ETA, KAK ZAMEDLQ@]EGO

45

FAKTORA; OBY^NO VE KODERY/DEKODERY OTNOSQT K ISTO^NIKAM ILI PRIEMNIKAM INFORMACII.

tEHNI^ESKIE HARAKTERISTIKI KANALA OPREDELQ@TSQ PRINCIPOM DEJSTWIQ WHODQ]IH W NEGO USTROJSTW, WIDOM SIGNALA, SWOJSTWAMI I SOSTAWOM FIZI^ESKOJ SREDY, W KOTOROJ RASPROSTRANQ@TSQ SIGNALY, SWOJSTWAMI PRIMENQEMOGO KODA.

|FFEKTIWNOSTX KANALA HARAKTERIZUETSQ SKOROSTX@ I DOSTOWERNOSTX@ PEREDA^I INFORMACII, NADEVNOSTX@ RABOTY USTROJSTW I ZADERVKOJ SIGNALA WO WREMENI.

zADERVKA SIGNALA WO WREMENI | \TO INTERWAL WREMENI OT OTPRAWKI SIGNALA PEREDAT^IKOM DO EGO PRIEMA PRIEMNIKOM.

mATEMATI^ESKI KANAL ZADAETSQ MNOVESTWOM DOPUSTIMYH SOOB]E- NIJ NA WHODE, MNOVESTWOM DOPUSTIMYH SOOB]ENIJ NA WYHODE I NABOROM USLOWNYH WEROQTNOSTEJ P (y=x) POLU^ENIQ SIGNALA y NA WYHODE PRI WHODNOM SIGNALE x. uSLOWNYE WEROQTNOSTI OPISYWA@T STATISTI^ESKIE SWOJSTWA \[UMOW" (ILI POMEH), ISKAVA@]IH SIGNAL W PROCESSE PEREDA^I. w SLU^AE, KOGDA P (y=x) = 1 PRI y = x I P (y=x) = 0 PRI y 6= x, KANAL NAZYWAETSQ KANALOM BEZ \[UMOW". w SOOTWETSTWII SO STRUKTUROJ WHODNYH I WYHODNYH SIGNALOW WYDELQ@T DISKRETNYE I NEPRERYWNYE KANALY. w DISKRETNYH KANALAH SIGNALY NA WHODE I WYHODE PREDSTAWLQ- @T SOBOJ POSLEDOWATELXNOSTX SIMWOLOW ODNOGO ILI DWUH (PO ODNOMU DLQ WHODA I WYHODA) ALFAWITOW. w NEPRERYWNYH KANALAH WHODNOJ I WYHODNOJ SIGNALY PREDSTAWLQ@T SOBOJ FUNKCII OT NEPRERYWNOGO PARAMETRAWREMENI. bYWA@T TAKVE SME[ANNYE ILI GIBRIDNYE KANALY, NO TOGDA OBY^NO RASSMATRIWA@T IH DISKRETNYE I NEPRERYWNYE KOMPONENTY RAZDELXNO. dALEE RASSMATRIWA@TSQ TOLXKO DISKRETNYE KANALY.

sPOSOBNOSTX KANALA PEREDAWATX INFORMACI@ HARAKTERIZUETSQ ^IS-

LOM | PROPUSKNOJ SPOSOBNOSTX@ ILI EMKOSTX@ KANALA (OBOZNA^ENIE

| C).

dLQ SLU^AQ KANALA BEZ [UMA FORMULA RAS^ETA EMKOSTI KANALA IME-

ZA WREMQ T .

pRIMER. pUSTX ALFAWIT KANALA BEZ \[UMOW" SOSTOIT IZ DWUH SIMWOLOW | 0 I 1, DLITELXNOSTX SEKUND KAVDYJ. zA WREMQ T USPEET PROJTI n = T= SIGNALOW, WSEGO WOZMOVNY 2n RAZLI^NYH SOOB]ENIJ DLINOJ n.

nA RIS. 8 PRIWEDENA SHEMA, NA KOTOROJ IZOBRAVEN PROCESS PROHOVDENIQ INFORMACII PO KANALU S OPISANNYMI W PRIMERE HARAKTERISTIKAMI.

zDESX DLQ KODIROWANIQ ISPOLXZUETSQ UROWENX SIGNALA: NIZKIJ DLQ 0 I WYSOKIJ DLQ 1. nEDOSTATKI \TOGO SPOSOBA PROQWLQ@TSQ W SLU^AQH, KOGDA NUVNO PEREDAWATX MNOGO SPLO[NYH NULEJ ILI EDINIC. mALEJ-

46

[EE RASSOGLASOWANIE SINHRONIZACII MEVDU PRIEMNIKOM I PEREDAT^I- KOM PRIWODIT TOGDA K NEISPRAWIMYM O[IBKAM. kROME TOGO, MNOGIE NOSITELI INFORMACII, W ^ASTNOSTI, MAGNITNYE, NE MOGUT PODDERVIWATX DLITELXNYJ POSTOQNNYJ UROWENX SIGNALA.

rIS. 8

dLQ PEREDA^I INFORMACII ISPOLXZUETSQ OBY^NO DRUGOJ SPOSOB, KOGDA DLQ PREDSTAWLENIQ 0 I 1 ISPOLXZU@TSQ DWE RAZNYE ^ASTOTY, OTLI^A@]IESQ DRUG OT DRUGA ROWNO W DWA RAZA (SM. RIS. 9) | \TO TAK NAZYWAEMAQ ^ASTOTNAQ MODULQCIQ (~m ILI FM).

tAKIM OBRAZOM, PRI TAKOM KODIROWANII, ESLI SIGNAL 1 IMEET DLITELXNOSTX , TO 0 | 2 .

rASS^ITAEM EMKOSTX \TOGO KANALA. nUVNO RASS^ITATX N(T ). pUSTX n = T= , TOGDA POLU^AETSQ, ^TO NUVNO RASS^ITATX SKOLXKIMI SPOSOBA-

MI MOVNO RAZBITX OTREZOK DLINY n OTREZKAMI DLINY 2 I 1. pOLU^AEM, ^TO N(T ) = Sn = Cnn + Cnn 12 + Cnn 24 + , GDE PERWOE SLAGAEMOE | \TO KOLI^ESTWO SPOSOBOW, KOTORYMI MOVNO RAZBITX OTREZOK DLINY n n

OTREZKAMI DLINY 1, WTOROE SLAGAEMOE | \TO KOLI^ESTWO SPOSOBOW, KOTORYMI MOVNO RAZBITX OTREZOK DLINY n (n 2) OTREZKAMI DLINY 1 I ODNIM OTREZKOM DLINY 2, TRETXE SLAGAEMOE | \TO KOLI^ESTWO SPOSOBOW, KOTORYMI MOVNO RAZBITX OTREZOK DLINY n (n 4) OTREZKAMI DLINY 1 I DWUMQ OTREZKAMI DLINY 2 I T.D. tAKIM OBRAZOM, S1 = 1. wSLEDSTWIE

S0; S1; : : : | \TO POSLEDOWATELXNOSTX 1; 1; 2; 3; 5; 8; 13; 21; 34; : : :, T.E. ^ISLA fIBONA^^I. C XIX WEKA DLQ WY^ISLENIQ n-GO ^LENA POSLEDOWATELXNOSTI fIBONA^^I IZWESTNA FORMULA

47

BOD.

pRI ISPOLXZOWANII ^ASTOTNOJ MODULQCII NA PRAKTIKE NULI, KAK PRAWILO, KODIRU@TSQ W DWA RAZA PLOTNEE. |TO DOSTIGAETSQ TEM, ^TO U^ITYWA@TSQ NE UROWNI SIGNALA, A SMENA UROWNQ (POLQRNOSTI). eSLI ^ASTOTA SOOTWETSTWUET 1, TO S ^ASTOTOJ 2 PROIZWODITSQ PROWERKA UROWNQ SIGNALA. eSLI ON MENQETSQ, TO \TO SIGNAL 1, ESLI NET, TO | 0. nA PRAKTIKE ^ASTOTA | \TO ^ASTOTA SINHRONIZACII, T.E. ^ASTOTA IMPULXSA, KOTORYJ NEZAWISIMO OT DANNYH MENQET POLQRNOSTX SIGNALA. 0 NE GENERIRUET IMPULXSA SMENY POLQRNOSTI, A 1 GENERIRUET (SM. RIS. 10).

S D S D S D S D S D S D S D S D S D

t

.

dLQ ZAPISI INFORMACII NA PERWYE MAGNITNYE DISKI I LENTY ISPOLXZOWALSQ METOD FM. nA GIBKIE DISKI 5.25" I 3.5" INFORMACIQ ZAPISYWAETSQ METODOM MFM (Modi ed FM) | MODIFIKACIEJ METODA FM, POZWOLQ@]EJ W 2 RAZA POWYSITX PLOTNOSTX ZAPISI. |TO DOSTIGAETSQ TEM, ^TO ^ASTOTA SINHRONIZACII UWELI^IWAETSQ WDWOE. MFM MOVNO ISPOLXZOWATX S TEMI VE FIZI^ESKIMI KANALAMI, ^TO I FM, POTOMU ^TO IMPULXSY SINHRONIZACII NE PEREDA@TSQ PERED 1 I PERWYM 0 W SERII NULEJ (SM. RIS. 11).

S D S D S D S D S D S D S D S D S D

t

.

mETOD ZAPISI S GRUPPOWYM KODIROWANIEM, RLL | Run Limited Length, NE ISPOLXZUET IMPULXSY SINHRONIZACII, PRIMENQETSQ, W ^ASTNOSTI, W VESTKIH DISKAH \WIN^ESTER" I SU]ESTWUET W NESKOLXKIH RAZNOWIDNOSTQH. oDNA IZ NIH OSNOWANA NA ZAMENE TETRAD BAJTA NA 5-BITNYE GRUPPY. |TI GRUPPY PODBIRA@TSQ TAKIM OBRAZOM, ^TOBY PRI PEREDA^E DANNYH NULI NE WSTRE^ALISX PODRQD BOLEE DWUH RAZ, ^TO DELAET KOD SAMOSINHRONIZIRU@]IMSQ. nAPRIMER, TETRADA 1000 ZAMENQETSQ GRUPPOJ BIT 11010, A TETRADA 0001 | 11011 (SM. RIS. 12). tAKOE KODIROWANIE POZWOLQET BEZ UWELI^ENIQ ^ASTOTY SIGNALA W SREDNEM NA NESKOLXKO PROCENTOW POWYSITX SKOROSTX PEREDA^I DANNYH PO SRAWNENI@ S MFM. sU]E-

48

STWU@T RAZNOWIDNOSTI RLL, W KOTORYH ZAMENQ@TSQ POSLEDOWATELXNOSTI BIT RAZLI^NOJ DLINY. kODIROWANIE MFM ILI FM MOVNO PREDSTAWITX KAK ^ASTNYJ SLU^AJ RLL.

t

.

pRI NEOBHODIMOSTI PEREDA^I ZAPISANNYH S POMO]X@ NEKOTOROGO KODA SOOB]ENIJ PO DANNOMU KANALU PRIHODITXSQ PREOBRAZOWYWATX \TI SOOB]ENIQ W DOPUSTIMYE SIGNALY KANALA, T. E. PROIZWODITX NADLEVA- ]EE KODIROWANIE, A PRI PRIEME DANNYH | DEKODIROWANIE. kODIROWANIE CELESOOBRAZNO PROIZWODITX TAK, ^TOBY SREDNEE WREMQ, ZATRA^IWAEMOE NA PEREDA^U, BYLO KAK MOVNO MENX[E. pOLU^AETSQ, ^TO ISHODNOMU WHODNOMU ALFAWITU NUVNO ODNOZNA^NO SOPOSTAWITX NOWYJ ALFAWIT, OBESPE^I- WA@]IJ BOLX[U@ SKOROSTX PEREDA^I.

sLEDU@]IJ, OSNOWNOJ FAKT TEORII PEREDA^I INFORMACII ILI OSNOWNAQ TEOREMA O KODIROWANII PRI NALI^II POMEH POZWOLQET PRI ZNA-

NII EMKOSTI KANALA I \NTROPII PEREDAT^IKA WY^ISLITX MAKSIMALXNU@ SKOROSTX PEREDA^I DANNYH W KANALE.

tEOREMA {ENNONA. pUSTX ISTO^NIK HARAKTERIZUETSQ D.S.W. X. rASSMATRIWAETSQ KANAL S [UMOM, T.E. DLQ KAVDOGO PEREDAWAEMOGO SOOB]E- NIQ ZADANA WEROQTNOSTX " EGO ISKAVENIQ W PROCESSE PEREDA^I (WEROQTNOSTX O[IBKI). tOGDA SU]ESTWUET TAKAQ SKOROSTX PEREDA^I u, ZAWISQ- ]AQ TOLXKO OT X, ^TO 8" > 0 9u0 < u SKOLX UGODNO BLIZKAQ K u TAKAQ, ^TO SU]ESTWUET SPOSOB PEREDAWATX ZNA^ENIQ X SO SKOROSTX@ u0 I S WEROQTNOSTX@ O[IBKI MENX[EJ ", PRI^EM u = C=HX. uPOMQNUTYJ SPOSOB OBRAZUET POMEHOUSTOJ^IWYJ KOD.

kROME TOGO, f\NO DOKAZANA [20] SLEDU@]AQ OBRATNAQ TEOREMA O KODIROWANII PRI NALI^II POMEH. dLQ u0 > u MOVNO NAJTI TAKOE POLO-

VITELXNOE ^ISLO ", ^TO W SLU^AE PEREDA^I INFORMACII PO LINII SWQZI SO SKOROSTX@ u0 WEROQTNOSTX O[IBKI " PEREDA^I KAVDOGO SIMWOLA SOOB- ]ENIQ PRI L@BOM METODE KODIROWANIQ I DEKODIROWANIQ BUDET NE MENX[E " (" O^EWIDNO RASTET WSLED ZA ROSTOM u0).

I uPRAVNENIE 32

pO KANALU SWQZI BEZ [UMA MOGUT PEREDAWATXSQ ^ETYRE SIGNALA DLITELXNOSTX@ 1 MS KAVDYJ. wY^ISLITX EMKOSTX TAKOGO KANALA.

I uPRAVNENIE 33

tRI PEREDAT^IKA ZADA@TSQ SLU^AJNYMI WELI^INAMI SO SLEDU@]IMI ZAKONAMI RASPREDELENIQMI WEROQTNOSTEJ:

1) P (X1 = 1) = 1=4, P (X1 = 0) = 1=2, P (X1 = 1) = 1=4;

49