Формы представления информации

Информация всегда представляется в виде сообщения, которое передается некоторой физической средой. Носителем информации может быть любая предметная среда, которая меняет состояние в зависимости от пере­даваемой информации. Это может быть бумага, на которой информация изображается либо знаками, либо специальными отметками (например, перфорация); магнитный материал (лента, диск и т. п.), состояние которого меняется с помощью магнита; электрический сигнал, у которого изменяется какой-либо параметр (частота, амплитуда).

Различают две формы представления информации: статическую I_c, (рис. 1.5, а) и динамическую I_д (рис. 1.5, б). Возможность передачи сообщения посредством электрического сигнала реализуется с помощью канала связи, соединяющего источник и приемник информации (рис. 1.6). Чтобы передать информацию, необходимо ее предварительно преобразовать.

Рис. 1.5. Формы представления информации

Рис. 1.6. Информационная модель канала связи

Кодирование — преобразование со­общения в форму, удобную для передачи по данному каналу. В качестве простого примера можно привести передачу со­общения в виде телеграммы. Все симво­лы кодируются с помощью телеграфного кода.

Декодирование — операция восста­новления принятого сообщения. В сис­тему связи необходимо ввести устрой­ства для кодирования и декодирования информации (рис. 1.7). Теоретическое обоснование таких систем дал в своих работах К. Шеннон. Рядом теорем он показал эффективность введения коди­рующих и декодирующих устройств, назначение которых состоит в согласо­вании свойств источника информации со свойствами канала связи. Одно из них (кодирующее устройство, или кодер) должно обеспечить такое ко­дирование, при котором путем устранения избыточности информации существенно снижается среднее число символов, приходящееся на едини­цу сообщения. При отсутствии помех это непосредственно дает выигрыш во времени передачи или в объеме запоминающего устройства. Такое ко­дирование называют эффективным (или оптимальным), так как оно по­вышает эффективность системы. При наличии помех в канапе передачи оно позволяет преобразовать входную информацию в последовательность символов, наилучшим образом отвечающую задачам дальнейшего преоб­разования. Другое кодирующее устройство (кодер канала) обеспечивает заданную достоверность при передаче или хранении информации путем введения дополнительно избыточности информации. Такое кодирование называют избыточным или помехоустойчивым.

Рис. 1.7. Информационная модель канала связи с шумами

Целесообразность устранения избыточности сообщения методами эффективного кодирования с последующим перекодированием помехоустойчи­вым кодом обусловлена тем, что избыточность источника сообщения в большинстве случаев не согласована со статистическими закономерностями помехи в канале связи и поэтому не может быть полностью использована для повышения достоверности принимаемого сообщения. Кроме того, избыточ­ность источника сообщений иногда является следствием ряда причин.

Если избыточность источника сообщений мала и помехи в канале
связи практически отсутствуют, то введение как кодера источника, так и
кодера канала нецелесообразно. Если избыточность источника сообщений
высока, а помехи весьма малы, то целесообразно ввести кодер источника.
Если избыточность источника мала, а помехи велики, то целесообразно
ввести кодер канала. При большой избыточности и высоком уровне помех
целесообразно ввести оба дополнительных кодирующих (и декодирую­щих) устройства. Большинство кодов, используемых при кодировании
информации без учета статистических свойств источника и помехи в канале связи, основано на системах счисления.