Основы теории информации и кодирования: Учебное пособие [Евгений Феофанович Березкин] (pdf) читать постранично, страница - 5

Расстояние разделяет отправителя и адресата,
датчик команд и исполнительное устройство, исследуемый процесс и из­
мерительный механизм, источник излучения и регистрирующий прибор,
различные блоки ЭВМ - словом, источник и потребителя информации.
Расстояние, на которое передается сигнал, может быть очень незначи­
тельным (передача команд в ЭВМ от одного блока к другому) или ог­
ромным (космическая связь). Передача сообщений осуществляется с
10

помощью проводных, кабельных, волноводных линий или в свободном
пространстве. Естественно, что для передачи сигналов целесообразно
использовать те физические процессы, которые имеют свойство переме­
щаться в пространстве без существенного затухания. К числу таких про­
цессов относятся применяемые в радиотехнике и радиолокации, напри­
мер, электромагнитные колебания - радиоволны.
Рассмотрим общую схему системы передачи информации, которая в
зависимости от характеристик пары «источник - потребитель» может
претерпевать существенные изменения (рис. 2).
Источник информации представляет собой некоторый физический
процесс. Физическому процессу необходимо поставить в соответствие
эквивалентный электрический сигнал.
Целью кодирования, как правило, является согласование источника ин­
формации с каналом связи, обеспечивающее либо максимально возможную
скорость передачи информации, либо заданную помехоустойчивость.

Рис. 2. Общая схема передачи информации

Под сигналом понимается изменяющаяся физическая величина, ото­
бражающая физический процесс. Другими словами, сигнал - это матери­
альный переносчик информации.
11

Физическая среда, по которой происходит передача сигналов от пере­
датчика к приемнику, называется линией связи.
Для передачи исследуемого физического процесса необходимо при­
менять тот переносчик, который способен эффективно распространяться
по используемой в системе линии связи. Например, по проводной линии
связи наиболее легко проходят постоянный ток и переменные токи невы­
соких частот (не более нескольких десятков килогерц). По радиолинии
эффективно распространяются только электромагнитные колебания вы­
соких частот (до десятков тысяч мегагерц).
Процесс модуляции заключается в том, что высокочастотное колеба­
ние s(t, а), способное распространяться на большие расстояния, наделя­
ются признаками, характеризующими полезное колебание x(t). Таким
образом, 5{f,a[%(?)]} используется как переносчик сообщения, подле­

жащего передаче. Для этого один или несколько параметров высокочас­
тотного колебания изменяются по закону, совпадающему с законом из­
менения передаваемого сообщения (рис. 3).

Рис. 3. Пример амплитудной модуляции:
а - полезный сигнал; б - несущая частота; в - модулированный сигнал
В зависимости от материальных носителей и изменяемых параметров
различают основные виды модуляции. Обратное преобразование элек-

12

тромагнитных колебаний в исходный сигнал, осуществляемое на прием­
ной стороне, называется демодуляцией.
Модулятор, выполняя функции генератора несущей частоты, начина­
ет процесс преобразования полезного сигнала в высокочастотный сигнал.
Передатчик завершает процесс преобразования, например, выполняя
усилительные функции. Приемник, демодулятор и декодирующее уст­
ройство реализуют процесс восстановления сформированного источни­
ком физического процесса по принятому сигналу.
Для пары «источник излучения - регистрирующий прибор» схема
передачи информации может вырождаться в набор технических средств
и сигналов, представленных на рис. 4.

«4 (О

A Sj(O

A s(f)

A

a

i

s2(f)

s 0 - сдвиг в сторону
опережения

17

Любой сложный периодический сигнал, как правило, можно предста­
вить в виде суммы гармонических колебаний с частотами, кратными
2я _
основной частоте о) = —. Основной характеристикой сложного периоТ
дического сигнала является его спектральная функция, содержащая ин­
формацию об амплитудах и фазах отдельных гармоник.

1.1. РАЗЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОЛЬНОГО СИГНАЛА
ПО ЗАДАННОЙ СИСТЕМЕ ФУНКЦИЙ

Для техники формирования и обработки сигналов особое значение
имеет разложение заданной функции по разным ортогональным систе­
мам функций [14]. Напомним основные определения, относящиеся к
свойствам ортогональных систем.
Бесконечная система действительных непрерывных функций

фо (х), ф! (х), ф2 (х),..., фА (х),..., фи (х),...
называется ортогональной на отрезке [a,b], если

ъ

(1.1)
а

Отрезок [a,b], на котором выполняется это условие, называется интер­
валом ортогональности.

ь
При этом предполагается, что | ф^ (x)dx Ф 0, т. е. никакая из функ­
ций рассматриваемой системы не равна тождественно нулю.
Условие (1.1) выражает попарную ортогональность функций. Велиb

J

J ф^ (x)dx называется нормой функции фА (х)