Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТІК / ЖураковськийЮП ТІК в задачах.doc
Скачиваний:
175
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
3.66 Mб
Скачать

Передмова

Широке впровадження засобів обчислювальної техніки у всі галузі діяльності людини безпосередньо пов’язане з обміном та використанням інформації. Інформація є головним чинником науково-технічного прогресу та подальшого розвитку людства. Вона – запорука успіху як країни в цілому, так і окремої людини. Той, хто володіє інформацією, той може приймати правильні та обгрунтовані рішення.

Питання, пов’язані з теорією інформації та кодування, відігра-ють дуже важливу роль у підготовці фахівців з інформатики та обчислювальної техніки і входять до програми підготовки фахівців з таких бакалаврських напрямків: 6.0804 – комп’ютерні науки; 6.0907 – радіо-техніка; 6.0910 – електронні апарати; 6.0914 – комп’ютеризовані системи, автоматика і управління; 6.0915 – комп’ютерна інженерія; 6.0924 – телекомунікації; 6.0925 – автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології.

Підручники, навчальні посібники та монографії з цієї тематики, які вийшли з друку за останній час, містять дещо застарілий матеріал, мало ілюстровані прикладами розв’язання задач з теорії інформації та кодування. У той же час помітно зросла зацікавленість у знаннях з цих питань з боку фахівців, які працюють у галузях науки та виробництва, пов’язаних зі збором, перетворенням, обробкою та передачею інформації.

Метою навчального посібника “Теорія інформації та кодування в задачах ” є спроба наблизити теоретичні аспекти теорії інформації та кодування до їх практичного використання в розробках систем та пристроїв збору, передачі, та обробки інформації, надати можливість студентам та фахівцям достеменно розібратися у процесах кодування та стиснення повідомлень, засвоїти основні положення оцінки кількості інформації, яка міститься у повідомленнях, що передаються та зберігаються. Посібник містить багато прикладів розв’язання задач, розбір яких дасть можливість краще засвоїти основні положення теорії інформації та кодування.

До посібника увійшли матеріали , які були одержані авторами під час багаторічного викладання дисципліни “Теорія інформації та кодування” у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” та Житомирському інженерно-технологічному інституті.

Розділи 5,6,7,9,11,12 написані доктором технічних наук, професором Ю.П.Жураковським, розділи 1,2,3  – кандидатом технічних наук, доцентом В.В.Гніліцьким, розділи 4,8 написані ними разом, а розділ 10 –  Ю.П.Жураковським та кандидатом технічних наук, доцентом В.П.Полтораком. Загальне коректування та узгодження матеріалу виконано В.В.Гніліцьким.

Посібник може стати у нагоді викладачам і студентам вищих навчальних закладів як допоміжний матеріал для засвоєння дисципліни “Теорія інформації та кодування”.

Побажання та зауваження щодо посібника просимо направляти за адресою: 10005, м.Житомир, вул. Черняховського, 103, Житомирський інженерно - технологічний інститут.

ВСТУП

Швидкий розвиток суспільства, прискорення темпів науково-технічного прогресу, що стало дуже помітним останнім часом, призвели до значного збільшення обсягів інформації.

Інформація, що використовується у сучасних автоматизованих системах управління, має, як правило, цифрову форму, оскільки навіть аналогові сигнали, що породжуються відповідними датчиками, піддаються аналого-цифровому перетворенню. Тож, більшість джерел можна вважати дискретними. Саме такі джерела вивчаються у першому розділі. Розглядаються їх інформаційні характеристики ( кількість інформації, що в середньому несе один символ, продуктивність, надмірність ), аналізується взаємодія двох джерел.

Другийрозділ присвячений кодуванню повідомлень нерівномірними ефективними кодами Шеннона-Фано та Хаффмена: їх потенційним можливостям, правилам побудови, порівнянню, підвищенню ефективності, безпосередньо кодуванню повідомлень немарковських та найпростіших марковських джерел.

У третьому розділі розглядаються моделі дискретних каналів зв’язку. Наводиться їх коротка класифіація, даються вирази для розрахунку інформаційних та ймовірносних характеристик. Значна увага приділяється розрахункам показників для моделей із групуванням помилок – вони більш адекватно відображають процеси, що мають місце у реальних каналах зв’язку.

Четвертий розділ присвячений класифікації кодів, визначенню їх основних характеристик, а п’ятий  –  рівномірним двійково-десятковим та двійковим рефлексним кодам, які найчастіше виконують роль первинних кодів.

Останнім часом набули поширення штрихові коди, які використовуються для ідентифікації товарів у всіх галузях промисловості, медицині, торгівлі тощо. У шостому розділі наведений опис декількох штрихових кодів, які рекомендовані Європейською асоціацією з нумерації товарів і зараз використовуються в усьому світі.

При передачі повідомлень по каналах зв’язку під дією завад вони спотворюються, у них виникають помилки. Тому повідомлення необхідно закодувати завадостійким кодом. Якщо передача інформації ведеться за допомогою систем передачі даних з використанням зворотного зв’язку, то для завадостійкого кодування можна застосувати коди, що виявляють помилки. У цьому разі система передачі при виявленні помилки дає запит на повторення прийнятого з помилкою повідомлення. З огляду на вище викладене, у сьомому розділі розглядаються двійкові коди, що виявляють помилки.

У тому разі, коли для передачі повідомлень нема можливості використати систему передачі даних зі зворотним каналом зв’язку, застосовують коди, що виправляють помилки. Кількість помилок, яку необхідно виправити, визначається інтенсивністю завад у каналі та вимогами до якості повідомлень, що передаються, з точки зору їх достовірності, з боку одержувача повідомлень. Питанням кодування повідомлень двійковими кодами, що виправляють помилки, присвячені два наступні розділи: восьмий – систематичним та несистематичним кодам, що виправляють однократні помилки; дев’ятий – циклічним кодам, що виправляють одну і більшу кількість помилок.

Крім двійкових, існують недвійкові коди, які відрізняються від перших більшою кількістю символів алфавіту ( його потужністю ). Збільшення потужністі алфавіту коду дає деякі переваги недвійковим кодам перед двійковими: збільшення кількості інформації, що припадає на один елемент кодової комбінації; скорочення кількості елементів кодової комбінації; збільшення швидкості коду тощо. Саме недвійкові коди, які, слід зауважити, мало висвітлені у навчальній літературі, розглядаються у десятому розділі.

Стиснення повідомлень при передачі даних дещо відрізняється від їх стиснення при архівації в ЕОМ, тому одинадцятий розділ присвячений висвітленню способів стиснення повідомлень при їх передачі по каналах зв’язку.

Для забезпечення можливості передачі повідомлень по лініях та каналах зв’язку за допомогою цифрових систем передачі, кожна кодова комбінація підлягає вторинному кодуванню за допомогою, так званого, “канального ( лінійного, сигнального )” коду. Тобто кожному символу кодової комбінації первинного коду або коду, що виявляє чи виправляє помилки, ставиться у відповідність сигнал канального коду. Питанням висвітлення найбільш поширених у цифрових системах канальних кодів присвячений дванадцятий розділ посібника.

До кожного розділу наведена велика кількість прикладів роз-в’язання задач, що дасть змогу краще засвоїти теоретичний матеріал, викладений у відповідному розділі.

У додатках А та Б наведені значення двійкових логарифмів цілих чисел та значення функції – p log 2 p , які є необхідними при розрахунках інформаційних характеристик джерел інформації, каналів зв’язку та завадостійких кодів. У додатку В наведені десяткові коди деяких країн світу, що є необхідними при самостійному розв’язанні задач штрихового кодування.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.