Математичне моделювання інформаційного процесу в БЕС

На основі етапів інформаційного процесу в БЕС можна побудувати узагальнену схему (рис 1.3).

Рис.1.3. Узагальнена схема інформаційного процесу в одноканальній БЕС

Обмін інформацією в БЕС рогдядається як випадковий процес, і тому для вирішення завдань теорії обміну інформації використовуються імовірнісні моделі та методи. Статистичний підхід необхідний при передачі і прийомі сукупності всіх можливих повідомлень, які представляють випадковий процес.

З математичної точки зору теорію обміну інформацією можна розглядати як теорію операторів над множинами. Вигляд цих перетворень буде залежати від завдання, що розв'язується під час передачі та прийому інформації, умов, в яких відбувається обмін інформацією і технічних засобів та методів передачі і прийому.

Основними завданнями теорії обміну інформацією є:

- виявлення сигналів;

- оцінювання сигналів;

- синтез структур систем обміну інформацією, які вирішують дані завдання оптимальним чином.

Процеси, що відбуваються в одноканальній БЕС (рис.1.3), можна охарактеризувати співвідношенням:

(1.1)

де U- представляє сукупність можливих повідомлень джерела інформації на передавальній стороні системи, з яких виходить V - сукупність прийнятих повідомлень. Символи T представляють перетворення, відповідні операції кодування передавача - T_T^(N), операції впливу каналу або середовища - T_M^(N) і операції T_R^(N)), що виконуються приймачем для перетворення прийнятих сигналів в повідомлення (або рішення). Індекс N зверху вказує на можливість введення в систему шуму на даному етапі.

Головне завдання, що стоїть перед БЕС в процесі обміну інформацією, полягає в досягненні тотожності між прийнятою V і початковою U сукупністю повідомлень. Це досягається шляхом відповідного вибору операцій T_R^(N) і T_T^(N) або обох разом. Перетворення T_M^(N), яке представляє вплив середовища, вносить істотне обмеження на якість системи.

Структура системи залежить від виду обміну інформацією. Розрізнюють наступнівиди:

1) Обмін інформацією, при якому виноситься певне рішення.

2) Обмін інформацією, при якому не виноситься рішення.

БЕС першого виду містять операції вироблення рішень, прийняті з урахуванням невизначеності, що виникає через наявність шуму.

У загальному випадку, перетворювачі необхідні для узгодження джерела інформації, каналу обміну і приймача інформації, а також для здійснення ефективного обміну інформацією і включають кілька етапів перетворень (кодування-декодування, модуляція-демодуляція, мультиплексування, біосенсори, електроди і т.д.).