Кодирование и передача информации. Цифровая информация. Телеграфное сообщение - это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату
Кодирование и декодирование
Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки. Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки для профессионального применения их в какой-либо сфере. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.
Код - набор символов (условных обозначений) для представления информации.
Код - система условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения информации(со общения).
Кодирование - процесс представления информации (сообщения) в виде кода.
Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования . Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 0 и1.
Декодирование - процесс обратного преобразования кода к форме исходной символьной системы, т.е. получение исходного сообщения. Например: перевод с азбуки Морзе в письменный текст на русском языке.
В более широком смысле декодирование - это процесс восстановления содержания закодированного сообщения. При таком подходе процесс записи текста с помощью русского алфавита можно рассматривать в качестве кодирования, а его чтение - это декодирование.
Для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств .
Если надо записать текст в темпе речи - используем стенографию; если надо передать текст за границу - используем английский алфавит; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, - записываем его по правилам грамматики русского языка.
«Здравствуй, Саша!»
«Zdravstvuy, Sasha!»
Способы кодирования информации
Выбор способа кодирования информации может быть связан с предполагаемым способом ее обработки .
- Аналоговые данные для аналоговых сигналов.
- Аналоговые данные для цифровых сигналов.
- Следовательно, это не что иное, как цифровая модуляция.
Покажем это на примере представления чисел - количественной информации. Используя русский алфавит, можно записать число "тридцать пять ". Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем «35 ». Второй способ не только короче первого, но и удобнее для выполнения вычислений. Какая запись удобнее для выполнения расчетов: "тридцать пять умножить на сто двадцать семь" или "35 х 127"? Очевидно - вторая.
Кодирование - это процесс преобразования данных или заданной последовательности символов, символов, алфавитов и т.д. в заданный формат для защищенной передачи данных. Декодирование - это обратный процесс кодирования, который заключается в извлечении информации из преобразованного формата.
Метод кодирования данных делится на следующие типы, в зависимости от типа преобразования данных. Методы модуляции, такие как амплитудная модуляция, частотная модуляция и фазовая модуляция аналоговых сигналов, относятся к этой категории. Этот процесс можно назвать оцифровкой, что осуществляется с помощью импульсно-кодовой модуляции. Как мы уже говорили, выборка и квантование являются важными факторами в этом. Они будут обсуждаться в последующих главах. Цифровые данные для цифровых сигналов - это в этом разделе. Существует несколько способов сопоставления цифровых данных с цифровыми сигналами.
Шифрование сообщения
В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа .
В таком случае секретный текст шифруется .
В давние времена шифрование называлось тайнописью .
Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование - процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст.
Шифрование - это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату.
Методами шифрования занимается наука под названием криптография .
Оптический телеграф Шаппа
В 1792 году во Франции Клод Шапп создал систему передачи визуальной информации, которая получила название «Оптический телеграф ».
В простейшем виде это была цепь типовых строений, с расположенными на кровле шестами с подвижными поперечинами, которая создавалась в пределах видимости одно от другого. Шесты с подвижными поперечинами - семафоры - управлялись при помощи тросов специальными операторами изнутри строений.
Шапп создал специальную таблицу кодов, где каждой букве алфавита соответствовала определенная фигура, образуемая Семафором , в зависимости от положений поперечных брусьев относительно опорного шеста.
Система Шаппа позволяла передавать сообщения на скорости два слова в минуту и быстро распространилась в Европе. В Швеции цепь станций оптического телеграфа действовала до 1880 года.
Первый телеграф
Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф , изобретенный в1837 году американцем Сэмюэлем Морзе.
Телеграфное сообщение - это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату.
Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бедствия "SOS" (Save Our Souls - спасите наши души). Вот как он выглядит: « – – – »
Изобретатель Сэмюель Морзе изобрел удивительный код(Азбука Морзе, код Морзе, «Морзянка»), который служит человечеству до сих пор. Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.
Изменение полярности сигнала происходит только тогда, когда входящий сигнал изменяется от 1 до 0 или от 0 до. Если на входящем сигнале встречается 1, то происходит переход в начале битового интервала. Для 0 при входящем сигнале в начале битового интервала нет перехода.
Кодирование текстовой информации. Кодировка ASCII. Основные используемые кодировки кириллицы
Следовательно, необходимо предоставить отдельную линию синхронизации. Уровень сигнала проверяется дважды для каждого битового времени, как изначально, так и посередине. Следовательно, тактовая частота удваивает скорость передачи данных, и, следовательно, скорость модуляции также удваивается. Часы берутся из самого сигнала. Полоса пропускания, требуемая для этого кодирования, больше.
Азбука Морзе
Азбука Морзе
Неравномерность кода
− − − − − −
Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв , поэтому код Морзе называют неравномерным кодом .
Буквы, которые встречаются в тексте чаще, имеют более короткий код, чем редкие буквы. Это сделано для того, чтобы сократить длину всего сообщения. Но из-за переменной длины кода букв возникает проблема отделения букв друг от друга в тексте. Поэтому для разделения приходится использовать паузу (пропуск). Следовательно, телеграфный алфавит Морзе является троичным, т.к. в нем используются три знака: точка, тире, пропуск.
Оптический телеграф Шаппа
Существует два типа бифазного кодирования. В этом типе кодирования переход выполняется в середине битового интервала. Переход для результирующего импульса от максимума до низкого в середине интервала для входного бита. В то время как переход осуществляется от низкого до высокого для входного бита 0.
В этом типе кодирования всегда происходит переход в середине битового интервала. Если в начале битового интервала происходит переход, то входной бит равен 0. Если в начале битового интервала не происходит переход, входной бит равен 1. 
Количество бит обрабатывается разными способами в обоих этих процессах.
Первый беспроводной телеграф (радиоприемник)
7 мая 1895 года российский ученый Александр Степанович Попов на заседании Русского Физико-Химического Общества продемонстрировал прибор, названный им "грозоотметчик", который был предназначен для регистрации электромагнитных волн.
Этот прибор считается первым в мире аппаратом беспроводной телеграфии , радиоприемником . В 1897 году при помощи аппаратов беспроводной телеграфии Попов осуществил прием и передачу сообщений между берегом и военным судном.
В 1899 году Попов сконструировал модернизированный вариант приемника электромагнитных волн, где прием сигналов (азбукой Морзе) осуществлялся на головные телефоны оператора.
В 1900 году благодаря радиостанциям, построенным на острове Гогланд и на российской военно-морской базе в Котке под руководством Попова, были успешно осуществлены аварийно-спасательные работы на борту военного корабля "Генерал-адмирал Апраксин", севшего на мель у острова Гогланд. В результате обмена сообщениями, переданным методом беспроводной телеграфии, экипажу российского ледокола Ермак была своевременно и точно передана информация о финских рыбаках, находящихся на оторванной льдине.
Здесь, как следует из названия, 4 бита кода отображаются с 5 битами с минимальным количеством 1 бита в группе. Эти 5-битные слова предопределены в словаре. Основная идея выбора 5-битного кода заключается в том, что он должен иметь один ведущий 0 и должен иметь не более двух конечных 0. Следовательно, эти слова выбираются таким образом, что на каждый блок бит выполняются две транзакции.
Процесс передачи информации. Виды и свойства источников и приемников информации. Сигнал, кодирование и декодирование, причины искажения информации при передаче
Мы использовали два уровня напряжения для отправки одного бита по одному сигналу. Но если мы используем более трех уровней напряжения, мы можем отправлять больше бит на сигнал. Следовательно, в этом методе у нас есть до 729 комбинаций для сигнала и 256 комбинаций для бит.
Телеграфный аппарат Бодо
Код называется равномерным, если длина кода всех символов равна.
Код Бодо - это первый в истории техники способ двоичного кодирования , информации. Благодаря этой идее удалось создать буквопечатающий телеграфный аппарат, имеющий вид пишущей машинки. Нажатие на клавишу с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передаетсяпо линии связи.
В честь Бодо была названа единица скорости передачи информации - бод.
В современных компьютерах для кодирования текста также применяется равномерный двоичный код.
Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два разных вида сигналов. Не важно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица. Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала. Длина кода всех символов одинаковая и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов - это знак текста. Поэтому пропуск не нужен.
Почему двоичное кодирование
Это методы, используемые в основном для преобразования цифровых данных в цифровые сигналы путем сжатия или кодирования их для надежной передачи данных. Альтернативное название: электронная связь. Телекоммуникации и практика передачи информации электромагнитными средствами. Современные телекоммуникационные центры по проблемам, связанным с передачей больших объемов информации на большие расстояния без ущерба для потерь из-за шума и помех. Основные компоненты современной цифровой телекоммуникационной системы должны быть способны передавать сигналы голоса, данных и телевидения. используется для достижения высокой надежности и потому, что стоимость цифровых систем намного ниже стоимости аналоговых систем.
Двоичное кодирование в компьютере
Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр: 0 и 1 . Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами .
С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.
Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.
Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.
Почему двоичное кодирование
С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:
0 – отсутствие электрического сигнала;
1 – наличие электрического сигнала.
Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды . Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.
Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.
Cтраница 1
Однако для использования цифровой передачи аналоговые сигналы, которые составляют большинство голоса, радио и телевидения, должны подвергаться процессу аналого-цифрового преобразования. Во многих случаях оцифрованный сигнал передается через кодер источника, который использует несколько формул для уменьшения избыточной двоичной информации. После кодирования источника оцифрованный сигнал обрабатывается в канальном кодере, который вводит избыточную информацию, которая позволяет обнаруживать и исправлять ошибки.
Кодированный сигнал становится пригодным для передачи посредством модуляции на а и может быть выполнен частью большего сигнала в процессе, известном как. Затем мультиплексированный сигнал отправляется в канал передачи с множественным доступом. После передачи вышеуказанный процесс отменяется на принимающем конце, и информация извлекается.
Закодированное сообщение предполагает определенный набор элементов, сгруппированных соответствующим образом.
Закодированное сообщение короче, чем некодированное, и это расхождение, очевидно, будет увеличиваться при увеличении средней длины серии.
Преобразование закодированного сообщения в электрический сигнал, как известно, требует применения средств импульсной модуляции для придания каждому элементу сигнала соответствующего импульсного признака.
Возможности для расширенных методов кодирования при передаче сигналов в среде оптической передачи
В этой статье описываются компоненты цифровой телекоммуникационной системы, как указано выше. Передача по электрическому проводу, радиоволнам и оптоволокну обсуждается. В разделе. В настоящей работе представлено возможное моделирование отрицательных эффектов в оптической передающей среде и анализ использования различных методов обработки сигналов при передаче оптического сигнала. Основное внимание уделяется передаче сигналов с высокой скоростью передачи данных в оптическом волокне под влиянием линейных и нелинейных эффектов окружающей среды, представленных подготовленной имитационной моделью.
МП получает это закодированное сообщение. Команда помещается в специальную область памяти внутри МП, называемую регистром команд. МП дешифрует (интерпретирует) полученную команду и определяет, что для команды ввода данных нужен операнд.
Вы можете возразить, что закодированное сообщение, в отличие от незакодированного, само по себе ничего не выражает - чтобы его понять, необходимо знать код Однако на самом деле незакодированных сообщений не существует Просто одни сообщения написаны на более знакомых кодах, а другие - на менее знакомых. Чгобы раскрыть значение сообщения, его необходимо извлечь из кода при помощи некоего механизма, или изоморфизма Иногда открыть метод дешифровки бывает трудно, но, как только этот метод раскрыт, сообщение становится прозрачным, как стекло. Когда код становится достаточно знакомым, он перестает выглядеть как таковой, и мы забываем о существовании декодирующего механизма. Сообщение сливается со значением.
Кроме того, подготовленная имитационная модель сравнивается с реальными системами оптической передачи. В заключительной части показано сравнение выбранных методов модуляции с различными методами кодирования и их реализация в реальных системах передачи.
Шифрование - это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату
В настоящее время интерес к передаче сигнала через оптические волокна быстро возрастает из-за ширины полосы пропускания. Поэтому более эффективные подходы, как представляется, удовлетворяют возросшие запросы клиентов. Как в электрических, так и в оптических областях использование новых технологий обработки сигналов может привести к увеличению пропускной способности. Такие решения могут быть легко интегрированы. С увеличением скорости модуляции негативное влияние на передаваемые оптические сигналы растет, и поэтому возникают дополнительные ошибки в информационных потоках.
Такая запись состоит из последовательности закодированных сообщений, разделенных закодированными паузами.
Таким образом, в этом закодированном сообщении 11011 п 5, й 4 и пг, т.е. информационным символом является комбинация 1101, а контрольным - единица в младшем разряде.
Необходимое и достаточное условие однозначного разложения закодированных сообщений, Кибернетический сб.
Поэтому важно разработать и проанализировать эффективность передовых методов обработки сигналов, используемых в оптической передающей среде, в отношении ее влияния на окружающую среду. Моделирование может определять границы передачи каждого усовершенствованного метода обработки сигналов для разработанной оптической системы и позволяет сравнивать все возможные решения до их практического развертывания.
Рис.2. Изображение реальной звуковой волны
Моделирование позволяет оценить возможное увеличение скорости передачи данных и диапазонов передачи в развернутых оптических системах передачи с использованием передовых методов обработки сигналов и проектирования новых оптических систем передачи с использованием усовершенствованных оптических компонентов и волокон. Сначала вводятся основные параметры оптического волокна и принципы выбранных методов кодирования. В этой статье симуляционные исследования ограничены блочными кодами. С другой стороны, вместе с предполагаемыми методами модуляции могут быть рассмотрены сверточные коды с разными скоростями и ограничениями.
Назначение шифраторного (или кодирующего) узла заключается в преобразовании закодированного сообщения (n - элементной кодовой комбинации) в п-элемент-ный электрический сигнал. Другими словами, такой комбинационный шифратор осуществляет построение сигнала в соответствии с заданным законом кода. Так как электрический сигнал состоит из импульсов, отличающихся различными признаками, то в функцию шифратора должно входить обеспечение порядка (последовательности) придания импульсных признаков элементам сигнала.
Телеграфное сообщение - это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату
Более того, конкретное применение оптической системы передачи с передовыми технологиями обработки оптического сигнала также может быть представлено в этом случае. Основное внимание в этом вопросе уделяется анализу различных методов модуляции и кодирования при передаче сигнала в оптической среде передачи и их возможной реализации в реальных системах передачи. Из предложенных, реализованных и представленных сигнальных модуляции только некоторые из них рассматриваются для расширенного анализа, оценки и сравнения.
Декодирование - в техническом смысле - это обратный процесс перевода закодированного сообщения на язык, понятный получателю.
В предыдущей главе рассматривались задачи кодирования дискретных источников лри условии, что закодированные сообщения должны быть восстановлены - безошибочно или с произвольно малой вероятностью ошибки. Однако в некоторых случаях получателю достаточно знать сообщение, порожденное источником, лишь с некоторой точностью. Например, при передаче телеграммы иногда можно допустить изменение или перестановку некоторых слое. При этом получатель телеграммы может не возражать против такого искажения текста.
Характеристики оптического волокна
В заключительной части анализируются выбранные методы модуляции и кодирования, реализованные в реальных системах передачи, для передачи сигналов с высокой скоростью передачи данных. Каждое оптическое волокно представляет собой систему передачи, которая зависит от частоты. Распространение импульса внутри этой системы передачи может быть описано нелинейным уравнением Шредингера, которое выводится из уравнений Максвелла.
Основные нарушения оптических сигналов, передаваемых через оптическую среду, вызваны главным образом линейными эффектами, дисперсией и затуханием. Затухание ограничивает мощность оптических сигналов и представляет потери передачи. В настоящее время оптические системы передачи способны минимизировать влияние затухания путем развертывания полностью оптических усилителей. Другим источником линейного эффекта является дисперсия, вызывающая уширение оптических импульсов во времени и фазовый сдвиг сигнала на конце волокна.
Можно сказать, что (согласно Факту 1) МУМОН - это закодированное сообщение, в котором (согласно Факту 2) символы кода - не более, чем символы ТТЧ.
Загрузка...
