Лекция №1. ИНФОРМАЦИЯ, СООБЩЕНИЯ, СИГНАЛЫ

Общее понятия сигнала

Понятия информации и сообщения употребляются довольно часто. Эти близкие по смыслу понятия сложны и дать их точное определение через более простые нелегко. Слово информация происходит от латинского informatio — разъяснение, ознакомление, осведомлённость. Обычно под информацией понимают совокупность сведений, данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах. Мы живем в информационном мире. Все, что мы видим, слышим, помним, знаем, переживаем, — всё это различные формы информации. Совокупность сведений, данных становится знанием лишь после их интерпретации с учетом ценности и содержания этих сведений. Следовательно, информацию в широком смысле можно определить как совокупность знаний об окружающем нас мире. В таком понимании информация является важнейшим ресурсом научно-технического и социально-экономического развития общества. В отличие от материального и энергетического ресурсов, информационный ресурс не уменьшается при потреблении, накапливается со временем, сравнительно легко и просто с помощью технических средств обрабатывается, хранится и передаётся на значительные расстояния.

Для передачи или хранения информации используют различные знаки (символы), позволяющие выразить (представить) её в некоторой форме. Этими знаками могут быть слова и фразы в человеческой речи, жесты и рисунки, формы колебаний, математические знаки и т.п. Совокупность знаков, отображающих ту или иную информацию, называют сообщением . Так, при телеграфной передаче сообщением является текст телеграммы, представляющий собой последовательность отдельных знаков - букв и цифр. При разговоре по телефону сообщением является непрерывное изменение во времени звукового давления, отображающее не только содержание, но и интонацию, тембр, ритм и иные свойства речи. При передаче движущихся изображений в телевизионных системах сообщение представляет собой изменение во времени яркости элементов изображения.

Передача сообщений (а следовательно, и информации) на расстояние осуществляется с помощью какого-либо материального носителя (бумаги, магнитной ленты и т.д.) или физического процесса (звуковых или электромагнитных волн, тока и т.д.). Физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение, называется сигналом .

Когда необходима обработка сигнала [2]

Допустим, устройство, которое вы ежедневно используете, работает неисправно – издает странные звуки. Если вы опытный специалист, то, возможно, по звуку определите причину неисправности. Например, если звук низкий, гудящий, то, вероятно, расшатался подшипник или ослаблен болт. Если же высокий, режущий, то, может быть, не хватает масла или износилась деталь вращательного механизма. В настоящее время разрабатывается техника обработки сигналов для определения момента смены режущего инструмента токарного станка по сигналу издаваемого им звука.

Сигнал – это физическая величина, которая содержит в себе определенную информацию. Такого рода сигналы, как звук, вибрация, температура или сила света, наблюдаемы и могут быть зерегестрированы и преобразованы соответствующими приборами в электрические. Но существуют и такие сигналы, обработка которых в настоящее время затруднительна (например сигналы запаха и вкуса).

Сигналы формируются путём изменения тех или иных параметров физического носителя в соответствии с передаваемым сообщением. Этот процесс (изменения параметров носителя) принято называть модуляцией .

Сообщения могут быть функциями времени, например речь при передаче телефонных разговоров, температура или давление при передаче телеметрических данных, спектакль при передаче по телевидению и т.п. В других случаях сообщение не является функцией времени (например, текст телеграммы, неподвижное изображение и т.д.).

Классификация сигналов

Виды сигналов:

1. Детерминированные (периодические, квазипериодические, непериодические).

2. Недетерминированные (случайные, стохастические).

Или:

1. Непрерывные.

2. Дискретные.

Случайные сигналы

На рисунке 1.1 представлены различные виды сигналов. Сигналы отображают какие-нибудь физические состояния или процессы:

а) звук,

б) температура,

в) сейсмические колебания,

г) рельеф поверхности металла.

У данных сигналов имеют разные переменные и разные масштабы.

Рисунок 1.1

В то же время существуют сигналы, величину которых можно предсказать в любой момент времени (в любой точке). Например, звук камертона. Сколько бы ни было колебаний камертона, возникает чистая звуковая волна одной частоты. Эту волну можно выразить тригонометрической функцией. Поэтому, измерив ее значения в нескольких точках, силу звука можно выразить как функцию времени. Подобные сигналы называют детерминированными.

Если бы передаваемое сообщение было детерминированным, т.е. заранее известным с полной достоверностью, то передача его не имела бы смысла. Такое детерминированное сообщение не содержит информации. Поэтому сообщения следует рассматривать как случайные события (или случайные величины, случайные функции). Другими словами, должно существовать некоторое множество вариантов сообщения (например, множество различных значений температуры, выдаваемых датчиком), из которых реализуется с определённой вероятностью одно. Поэтому и сигнал является случайной функцией. Детерминированный сигнал не может быть носителем информации. Его можно использовать лишь для испытаний системы связи или отдельных её элементов.

Случайный характер сообщений, сигналов, а также помех обусловил важнейшее значение теории вероятностей в построении теории связи. Как будет показано далее, вероятностные свойства сигналов и сообщений, а также среды, в которой передаётся сигнал, позволяют определить количество передаваемой информации и её потери.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒