Основоположником данного подхода к определению информации является английский нейрофизиолог. У. Р. Эшби, который обосновал его в своей книге «введение в кибернетику».

Прагматическая мера информации. Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же единицах (или близких к ним), в которых измеряется целевая функция.

Алгоритмическая мера информации. Слово 0101….01 сложнее слова 00….0, а слово, где 0 и 1 выбираются из эксперимента - бросания монеты (где 0-герб,1 - решка), сложнее обоих предыдущих.

Любому сообщению можно приписать количественную характеристику, отражающую сложность (размер) программы, которая позволяет ее произвести.

Так как имеется много разных вычислительных машин и разных языков программирования (разных способов задания алгоритма), то для определенности задаются некоторой конкретной вычислительной машиной, например машиной Тьюринга. Сложность слова (сообщения) определяется как минимальное число внутренних состояний машины Тьюринга, требующиеся для его воспроизведения.

Структурные меры информации: структурная, геометрическая и др. меры информации.

Геометрическая (метрическая): Единица измерения - метрон (мера точности измеряемого параметра); Метронная мощность (плотность) физической системы - количество метронов в расчете на единичный объем координатного пространства; Применяется и для оценки максимально возможного количества информации в заданных структурных габаритах - информационной емкости устройств.

 

2. Структурная схема системы передачи информации. Основные определения.

 

Система передачи информации (СПИ) представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для передачи информации от источника (отправителя) к получателю. Источником и получателем сообщений могут быть человек, ЭВМ и другие устройства.

Информацию выраженную в определенной форме и предназначенную для передачи от источника к получателю называют сообщением. Очень часто термины «связь», «передача информации» и «передача сообщений» считаются эквивалентными.

Для получателя информации передача какого-либо частного сообщения всегда представляет собой случайный выбор из некоторого заданного множества сообщений подобно тому, как если бы получатель имел дело с некоторой случайной величиной, закон распределения которой совпадает с законом распределения сообщений.

Основу СПИ составляет канал связи. Канал связи – совокупность технических устройств и линии связи, обеспечивающая передачу одного вида сообщений от источника к получателю. На входе канала связи размещён преобразователь сообщения в электрический сигнал.

Одна из возможных структурных схем одноканальной односторонней системы передачи информации приведена на рис.1.

Рисунок 1. Структурная схема СПИ

 

Преобразователь сообщения в сигнал предназначен для преобразования сообщения a(t) любой физической природы в первичный электрический сигнал b(t). Сигнал – это физический процесс (явление), являющийся переносчиком сообщения. По существу, сигнал является своеобразным “транспортом” для сообщения. Конкретный тип преобразователя зависит от вида преобразуемого сообщения. Им может быть микрофон или ларингофон при передаче речи в телефонной системе (они преобразуют звуковое давление при передаче речевых сообщений в электрическое напряжение), фотоэлемент – при передаче неподвижных изображений в факсимильной системе, передающая электронно-лучевая трубка – при передаче изображений движущихся объектов в телевизионной системе.

Первичные электрические сигналы, соответствующие непрерывным сообщениям, называются аналоговыми (рис.2,а). Дискретное сообщение, например текст телеграммы, преобразуется в первичный электрический сигнал с помощью телеграфного аппарата. При этом отдельные знаки дискретного сообщения (буквы, цифры, знаки препинания) заменяются последовательностью кодовых символов (например, 0 и 1), которая затем преобразуется в последовательность электрических импульсов постоянного тока. Первичные электрические сигналы, соответствующие дискретным сообщениям называют цифровыми (рис.2,б). В настоящее время многие виды непрерывных сообщений также передают в цифровой форме, поскольку это позволяет существенно повысить качество передачи и эффективность использования линий связи.

Преобразование дискретного сообщения в первичный сигнал в системе передачи дискретной информации обычно осуществляется с помощью двух операций – кодирования и модуляции. Кодирование преобразует сообщение в последовательность кодовых символов, а модуляция преобразует эти символы в сигналы, пригодные для передачи по каналу. Например, в телеграфии в результате кодирования последовательность элементов сообщения (букв) заменяется последовательностью кодовых символов (0,1), которая затем преобразуется в последовательность электрических импульсов постоянного тока. При приёме осуществляются обратные преобразования – декодирование и демодуляция. Кодирование выполняется в кодере, декодирование – в декодере. Совокупность кодера и декодера называют кодеком. Модуляция выполняется в модуляторе, демодуляция в демодуляторе. Совокупность модулятора и демодулятора называют модемом.

По своей форме сигнал  является обычно низкочастотным и, как правило, для непосредственной передачи на большие расстояния непригоден. Поэтому в передатчике первичный сигнал  посредством модуляции превращается во вторичный – высокочастотный сигнал s(t). Модуляция заключается в изменении какого-либо параметра высокочастотного несущего колебания по закону первичного сигнала b(t). Например, при амплитудной модуляции таким параметром является амплитуда. В этом случае модулированный высокочастотный радиосигнал записывается математически так

, где m – коэффициент амплитудной модуляции.

Осциллограмма амплитудно модулированного радиосигнала при гармоническом модулирующем первичном сигналепредставлена на рис.3. В этом случае .

Рисунок 3. Радиосигнал с амплитудной модуляцией.

 

Модуляцию несущего колебания первичным цифровым сигналом называют манипуляцией.

Модулированный радиосигнал, как и первичный, представляет собой преобразованное сообщение. Главное требование при этих преобразованиях состоит в том, чтобы обеспечить однозначное соответствие между сигналом и сообщением.

Из вышесказанного следует, что модуляция может осуществляться дважды – в преобразователе сообщения и в передатчике. Также в два этапа может осуществляться и кодирование – сначала описанное выше, затем избыточное помехоустойчивое кодирование, позволяющее при приёме исправлять возникающие при передаче ошибки.

Линия связи - это совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу вторичных сигналов. В системах проводной связи в качестве физической среды используется электрический кабель, в волоконно-оптических системах – оптический кабель, в радиосистемах передачи информации РСПИ – область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны радиодиапазона от передатчика к приемнику. В линию связи включаются все промежуточные вспомогательные устройства, например, ретрансляционные станции. Линия связи является составной частью канала связи. При уплотнении линия связи одновременно принадлежит нескольким каналам – это характерно для многоканальных систем передачи информации.

Постоянным спутником систем связи являются помехи: внутренние и внешние. В структурной схеме на рис.1 помехи условно представлены одним блоком. При аддитивной помехе n(t) на вход приемника воздействует колебание z(t)=s(t)+n(t). Обработав это колебание, приемник восстанавливает по нему сообщение , которое с некоторой погрешностью отражает переданное сообщение . Восстановленное сообщение  называют оценкой сообщения.

Прием сигналов сводится к выполнению ряда операций над колебанием x (t) – здесь использовано другое часто встречающееся обозначение колебания на входе приёмника, - в результате которых на выходе приемного устройства должна быть сформирована оценка сообщения , соответствующая переданному сообщению a(t). В силу воздействия помех и искажений оценка сообщения будет в той или иной степени отличаться от переданного сообщения. К приемному устройству предъявляется основное требование - выделение переданного сообщения из принятого колебания x (t) с минимальной погрешностью. Поэтому приемное устройство является одним из наиболее ответственных и сложных элементов системы связи.

Приемное устройство, состоит из приемника и преобразователя сигнала в сообщение. Конкретный тип преобразователя сигнала в сообщение определяется видом последнего. В телефонных системах связи в качестве преобразователя сигнала в сообщение используется громкоговоритель или головные телефоны, в телеграфных системах связи - печатающее устройство, в телевизионных системах связи - приемная электронно-лучевая трубка (кинескоп).

Часто в одном конструктивном блоке осуществляется объединение приемного и передающего устройств. Эта комбинация называется радиостанцией. Применение радиостанций особенно характерно для мобильных РСПИ.