2. Структура системы связи. Основные задачи каждого блока системы связи.
В первую очередь рассмотрим системы связи, поскольку теория информации разработана применительно к ним.
Связь состоит в передаче сообщений от отправителя к получателю.
Общая схема связи имеет вид.
Рис. 1.2
Под системой связи будем понимать систему, состоящую по существу из пяти частей:
Источник сообщения (информации).
Передающее устройство.
Линия связи.
Приемное устройство.
Приемник сообщения (информации).
Всякое сообщение является некоторой совокупностью сведений о состоянии какой-либо материальной системы, которые передаются человеком (или устройством), наблюдающим эту систему, другому человеку (или устройству), обычно, не имеющему возможности получить эти сведения из непосредственных наблюдений. Эта материальная система вместе с наблюдателем (или устройством) представляет собой источник информации. Источник информации создает сообщения различного вида:
последовательность букв в системах телеграфа или телетайпа – дискретный источник информации;
некоторая функция времени f(t) – радио, телефон – непрерывный источник информации;
функция времени и других переменных – черно-белое телевидение можно считать f(x; y; t), где f – интенсивность света; x, y – координаты экрана; t – время;
две или более функций времени – стерео запись звука – f1(t), f2(t), f3(t);
несколько функций от нескольких переменных – цветное телевидение имеет три функции: f1(x, y, t), f2(x, y, t), f3(x, y, t);
комбинация вышеуказанных видов информации. Существенно, что каждое конкретное сообщение является выбранным из некоторого множества возможных сообщений. Но для получателя сообщения оно заранее неизвестно и является случайным.
Система связи должна быть спроектирована так, чтобы ее можно было использовать для передачи любого сообщения из ограниченного класса, создаваемое заданными источниками.
Передающее устройство – отображает сообщение в сигналы, соответствующие характеристикам данной линии связи.
В телефонии эта операция состоит просто в преобразовании звукового сигнала в пропорциональный ему электрический ток.
В телеграфии имеется операция кодирования, которая дает последовательность точек, тире и пробелов, соответствующих сообщениям.
Для того, чтобы сообщение было передано необходимо воспользоваться каким-либо физическим процессом.
Физическая величина, которая изменяясь отображает сообщение и может распространяться по линии связи называется сигналом.
Процесс изменения одного или нескольких параметров физической величины (ток в проводе, электромагнитное поле, звуковые волны) в соответствии с сообщением называется модуляцией.
Синусоида y = Asin(ωt + φ) – имеет три параметра:
A; ω и φ . Полезный сигнал может модулировать (изменять) каждый из этих параметров. Например:
y1 = (A + u(t))sin(ωt + φ), где u(t) – полезный сигнал.
Полученный сигнал y1 – промодулирован по амплитуде; кроме амплитудной модуляции возможна частотная и фазовая модуляции с пропорциональным передаваемому сигналу изменением частоты [ω + Δω(t)] или фазы [φ + Δφ(t)].
Среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику, называется линией связи. Линией связи может быть пара проводов, кабель, луч света, эфир и так далее. В линии связи всегда происходит ослабление сигнала и частотные искажения. Однако их можно учесть, так как их характер известен заранее, они рассчитываются и, если необходимо, то через некоторое расстояние устанавливаются регенерирующие станции. Другое дело воздействие случайных процессов различного происхождения, называемых помехами или шумами. Наличие помех вызывает принципиальную неоднозначность для восстановления сообщения. Для получения однозначности нужны специальные меры – так называемое помехоустойчивое кодирование.
Приемное устройство выполняет операции, обратные производимым передатчиком восстанавливая сообщение по полученным сигналам (демодуляцию, декодирование).
Адресат (получатель сообщения) – это лицо или аппарат, для которого предназначено сообщение.
Линия связи вместе с передатчиком и приемником образует канал связи.
Канал связи совместно с источником сообщения и получателем, в котором заданы методы преобразования сообщения в сигнал и восстановления сообщения по принятому сигналу называется «системой связи».