- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования кгту
- •Теория информации
- •Учебное пособие
- •Аннотация.
- •Введение.
- •Если говорить немного подробнее, можно выделить:
- •Уровень элементарных частиц;
- •Линия связи
- •(Укрупнённая структурно-функциональная схема)
- •1 Сообщение
- •Общие замечания
- •Источники информации
- •Событие, как источник информации
- •1.2.2. Материальная система, как источник информации.
- •1.2.3 Одиночный параметр состояния, как источник информации
- •Основные характеристики источника информации
- •1.3.1 Объём первичного алфавита
- •1.3.2 Энтропия источника информации
- •1. 4 Языки, коды и их свойства
- •1.4.1 Естественные коды
- •1.4.2 Вторичные коды и их свойства
- •1.4.2.1 Коды с вероятностными ограничениями
- •1.4.2.2 Коды с фиксированными ограничениями
- •1.5 Структура сообщений
- •1.5.1 Дискретная числовая последовательность
- •1.6 Первая теорема к. Шеннона о кодировании
- •Формулировка и доказательство
- •Практические методы оптимального кодирования
- •Метод Шеннона-Фано
- •Метод Хаффмена
- •2.1 Начальные сведения о сигналах
- •2. 2 Актуализация непрерывных сигналов
- •2.2.1 Непрерывные технические сигналы
- •Математические модели непрерывных сигналов
- •Описание детерминированных сигналов
- •2.4.1.1 Временное представление непрерывного сигнала
- •2.4.1.2 Частотное представление непрерывного сигнала
- •2.4.1.2.1 Непрерывные преобразования Фурье
- •Ряды Фурье
- •2.4.2 Представление реальных сигналов
- •2.4.3 Теоремы Котельникова
- •Теорема Котельникова для функций с ограниченным спектром
- •2.4.3.2 Теорема Котельникова для функций, заданных на конечном интервале.
- •2.6 Некоторые следствия и полезные соотношения
- •2.6.1 Преобразования координат
- •Квадратичный эффект
- •2.6.3 Об аддитивности квадратичного эффекта
- •2.6.3 Описания и наглядные способы отображения сигналов
- •Потенциальный носитель сигналов первого типа
- •Потенциальный носитель сигналов второго типа
- •2.6.3.3 Потенциальный носитель сигналов третьего типа
- •X(t) Слева на рисунке представлен
- •Спектр и полоса пропускания
- •2.6.4 Средства и способы описания случайных сигналов
- •2.6.4.1. Начальные сведения о случайных функциях
- •2.6.4.2. Свойства и дополнительные характеристики ансамбля
- •2.6.4.3. Спектры случайных функций
- •3.1 Непрерывное распределение вероятностей
- •3.3.1 Пример 1
- •3.3.1 Пример 2
- •3.3.2 Максимальная энтропия из возможных
- •4.1 Общие сведения о шумах
- •4.2 Классификация помех
- •4.5.3. Способы описания помех.
- •4.4. Эргодический шум.
- •3.1 Общие соображения
- •3.1.2 Энтропия суммы двух ансамблей
- •3.1.3 Пропускная способность реального канала.
- •3.1.3.1 Взаимная информация двух ансамблей
- •3.1.3.3 Скорость передачи информации
- •3.1.5.1 Вторая теорема Шеннона о кодировании.
- •Входной алфавит. Выходной алфавит
- •3.3 Некоторые аспекты использования каналов
- •3.3.1 Модуляция
- •3.3 .2 Амплитудная модуляция
- •3.3.3 Угловая модуляция.
- •3.4.2 Теоретические основания
- •3.4.2.1 Временное разделение каналов.
- •3.4.3.1 Амплитудное разделение каналов.
- •3.4.3.2 Частотное разделение каналов
- •3.4.3.3 Фазовое разделение каналов.
- •1 Некоторые понятия из теории вероятностей
- •Случайность и её мера
- •Понятие ансамбля
- •1.3 Составные ансамбли и условные вероятности
- •1.3.2. Центральная предельная теорема
- •3 Корреляция
- •3.1 Общие сведения
Потенциальный носитель сигналов первого типа
Так в технике современной связи называют постоянный ток.
Слева на рисунке этот потенциальный носитель графически показан в координатах «напряжение-время».
Мы видим прямую линию X(t) = const,
которая в определённом масштабе изображает
X(t) некий процесс (здесь процесс состоит в том,
ū(t) = const что течёт постоянный ток). Процесс девствен-
но чист. Каких либо искажений в его структуру
ū t ещё не внесено. Поэтому X(t) = ū(t) = const –
это не сигнал, а потенциальный носитель. X(t)
функция, похожая на сигнал, и мы можем ис-пользовать для её «препарирования» имеющиеся в нашем распоряжении ма-тематические инструменты.
Используем ряд Фурье для нахождения спектра этого процесса.
=е-jt =ū .
Это - единственный не равный нулю коэффициент Фурье для рассматриваемой нами функции X(t) = ū(t) = const.
Соответствующая этому случаю функция S(j) = а() - jb() в комплексной плоскости (в координатах а и jb) имеет только вещественную компоненту а = ū. На следующем листе в рисунках представлены ещё (в дополнение к только что рассмотренному временному) два «портрета» потенциального носителя сигналов первого типа: частотный «портрет» и его же «портрет» в комплексной плоскости.
S(j)jb
А0=2ū
Единственная спектральная
линия
а=ū
Потенциальный носитель сигналов второго типа
X(t) I0sin(0t+)t Мы видим синусоиду X(t) = I0sin(t+),
которая в определённом масштабе изображает
I0 некий процесс (здесь процесс состоит в том,
что течёт непрерывно изменяющийся ток).
Процесс девственно чист – никаких иска-жений в его структуру ещё не внесено. У этого процесса есть своя ампли-туда I0, своя частота0 и своя начальная фаза . Этот потенциальный но-ситель сигналов тоже можно исследовать известными нам методами (просто посчитать, как это было сделано в предыдущем параграфе, коэффициенты ря-да Фурье для периодической функции) и найти его «портреты» в частотном пространстве и на комплексной плоскости.
Оба эти портрета приведены ниже.
На рисунке слева показано, что в спектре процесса есть небольшая пос-тоянная (= 0) составляющая и единственная (с частотой 0 ) гармони-ческая составляющая чуть большей амплитуды. Последних на рисунке пока-
S(j0 ) jb
0 а
-0 =0 0
зано две, но это - такой способ отображения комплексной функции S(j0), Вектор разложен на два, которые, вращаясь в вещественной и в мнимой части частотной оси в противоположные стороны, имеют одинаковые амплитуды и отличающиеся на угол фазы. На рисунке справа такой суммарный вектор изображён в комплексной плоскости. Он в ней вращается справа-ввер-налево со скоростью0 , что и показано белой изогнутой стрелкой.