Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Модели процесса передачи данныхСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Ранее отмечалось, что информация есть результат отражения одного объекта другим. При отражении создается модель системы, которая по своему характеру является информационной. Однако наличия процесса отражения еще недостаточно для формирования модели окружающего нас мира. Информационный процесс при отражении должен обладать свойством обогащения информации. Различают структурное, статистическое, семантическое и прагматическое обогащения. Структурное обогащение предполагает изменение параметров сообщения, отображающего информацию, в зависимости от частотного спектра исследуемого процесса, скорости обслуживания источников информации требуемой точности. При статистическом обогащении осуществляют накопление статистических данных, обработку выборок из генеральных совокупностей накопленных данных, вычисление дисперсии и т. д. Целью статистического обогащения при передаче информации является снижение избыточности исходных сообщений. Семантическое обогащение означает минимизацию логической формы, исчислений и высказываний, выделение и классификацию понятий, содержания информации, переход от частных понятий к более общим. В итоге семантического обогащения удается обобщенно представить обрабатываемую либо передаваемую информацию и устранить логическую противоречивость в ней. Наиболее важной ступенью для принятия решения является прагматическое обогащение информации, при котором из полученной информации отбирается наиболее ценная, отвечающая целям и задачам пользователя. Условия реализации информационного процесса в системе. Сообщение, отображающее информацию, всегда представляется в виде сигнала. Под сигналом можно понимать изменение состояний некоторого объекта. В зависимости от физической среды объекта различают механические, электрические, световые, звуковые и другие сигналы. В этом смысле можно считать, что сигнал является отображением сообщения, однако в реальной жизни возможен и обратный процесс: от материального объекта поступает сигнал, который далее становится источником сообщений. Например, в АСУ от объекта управления могут поступать статические и динамические сигналы. Статические сигналы отображают устойчивое состояние объектов и могут быть представлены в виде положения элемента системы, состояния электронного прибора, текста в документе и т. д. Эти сигналы находят практическое применение при подготовке, хранении, накоплении информации. Динамические сигналы характеризуются быстрым изменением во времени и могут отображать изменения электрических параметров в системе. Они используются для передачи информации и управления. На логическом уровне сигналы разделяют на непрерывные и дискретные. Непрерывный сигнал отображается непрерывной функцией и физически представляет собой непрерывно изменяющееся значение колебаний. Дискретный сигнал определяется конечным множеством значений, которые отображают определенные состояния физической системы. При формализации реальные сигналы отображаются следующими видами функций: 1. Непрерывная функция непрерывного аргумента. Функция f (t) непрерывна на всем отрезке рассмотрения и описывает реальный сигнал в любой момент времени своим мгновенным значением. Никаких ограничений на выбор значений функций и моментов времени не накладывается. 2. Непрерывная функция дискретного аргумента. Функция f(ti) непрерывна, но определяется лишь для дискретных моментов времени ti которые выбираются с шагом квантования по времени ∆t. Шаг квантования задается исходя из спектральных свойств исходного физического процесса. Данная функция находит применение при переходе от непрерывного представления сигнала к дискретному на основе теоремы Котельникова. Этот процесс получил название квантования непрерывной величины по времени. 3. Дискретная функция непрерывного аргумента. Функция fj(t) определяется набором конечных дискретных значений на всем интервале времени t для любого момента его. Дискретизация функции осуществляется за счет выбора определенной шкалы квантования по уровню. Реальный физический процесс переводится в дискретизированный непрерывный процесс с заданным шагом квантования по амплитуде. Это используется при конструировании датчиков, в которых шаг квантования задается требуемой точностью воспроизведения измеряемой величины. Шаг квантования может быть равномерным и неравномерным. Функция характеризуется набором своих дискретных отсчетов, возможности кодирования которых показаны выше. 4. Дискретная функция дискретного аргумента. Функция fj(ti) может принимать дискретные значения из конечного множества и определяется лишь в моменты времени ti. В этом случае осуществляются квантование по времени и квантование по уровню. Физический процесс преобразуется в дискретизированный непрерывный процесс с определенным шагом квантования. Таким образом, исходный сигнал, снимаемый с реального объекта, по своей природе имеет непрерывный характер. С целью повышения точности измерения он может быть превращен в набор дискретных значений. Как непрерывный, так и дискретный сигналы далее преобразуются в сообщение, что является начальной процедурой информационного процесса. Последующей процедурой, связанной с передачей, является обратное преобразование (сообщение в сигнал). По назначению информационные процессы разделяют на процессы сбора, подготовки, передачи, хранения, накопления, обработки, представления информации. Как было выше показано, информация, переданная в систему информационной технологии, превращается в данные, а данные отображаются в виде некоторого носителя-сигнала, т. е. наблюдается непрерывная цепь преобразования: материальный объект — сигнал — информация — данные — сигнал. Сигнал, возникающий как переносчик данных, должен обладать свойствами, соответствующими требуемому информационному процессу. При подготовке информации на машинном носителе в качестве сигнала, отображающего данные, выступают некоторые символы в соответствии с принятой системой классификации и кодирования информации. При передаче в качестве сигнала выступает переносчик, воздействуя на параметры которого, т. е. модулируя его, можно осуществить передачу данных на требуемое расстояние по выбранному каналу связи. При хранении данные отображается сигналом, фиксируемым в виде состояний ячеек (физической среды) памяти вычислительных средств. Любой динамический сигнал, отображающий сообщение, может быть обобщенно оценен физическими характеристиками, к которым относятся: длительность сигнала Т, ширина спектра сигнала F, превышение сигнала над помехой Н. Знание этих характеристик необходимо для оценки возможности реализации сигнала на соответствующих программно-аппаратных средствах в реальной системе. Для этого сравнивают физические характеристики сигнала с физическими характеристиками той системы, в которой реализуется информационный процесс. Определим физические характеристики сигнала, отображающего код некоторого сообщения. Пусть сигнал описывается непрерывной функцией f(t) с плотностью амплитудного спектра
где Т — длительность сигнала; w— угловая частота. Заметим, что данному спектру соответствует функция где F — принятая ширина спектра сигнала. Если элемент кода представляет собой на физическом уровне прямоугольной импульс амплитуды А и длительности t, то плотность амлитудного спектра сигнала составит: Видно, что для , т. е. s(w)=0 при (рис. 36). В зависимости от требований к форме импульса принимают разные целые значения n. Если n=m, где m>1, то ширина спектра , т. е. m определяется желаемым числом гармоник, входящих в состав рассматриваемого импульса. Чем больше m, тем выше качество импульса. Характерно, что ширина спектра импульса и его длительность являются взаимно обратными величинами. Поэтому с увеличением быстродействия информационного процесса расширяется ширина спектра сигнала, реализующего этот процесс. В общем случае произведение длительности сигнала на его спектр пропорционально длине кода и коэффициенту n. Превышение сигнала над помехой определяется как . где Рc, Рп — мощности сигнала и помехи соответственно. Значения этих мощностей должны замеряться на входе потребителя информации. Обобщенную оценку физических характеристик сигнала дает понятие объема V=TFH. Эта величина соответствует объему параллелепипеда, сторонами которого являются физические характеристики сигнала. Геометрическое изображение может быть дано в системе координат: время — t, частота — f, параметр мощности — h = log2P (рис. 37). Для системы, реализующей информационный процесс, могут быть приняты такие же физические характеристики, т. е. время, предоставляемое системой для данного сигнала, — Тc ширина полосы пропускания системы — Fc, допустимое превышение сигнала над помехой в данной системе — Нс. Обобщением этих характеристик может быть физический объем системы Vс=TсFсHс. Для реализации сигналов в данной системе необходимым условием является V£Vc, а достаточными условиями будут Т£Тс, F£Fс, Н£Нс. Если соблюдается необходимое условие, то принципиально сигнал может, быть реализован в данной системе. Невыполнение при этом достаточных условий может быть преодолено за счет преобразования сигнала с помощью отдельных процедур. Постоянство произведения длительности сигнала на ширину спектра позволяет осуществить взаимный обмен между этими величинами, т. е. возможны запись и воспроизведение сигнала с различными скоростями при соответствующем изменении ширины спектра. Взаимный обмен между превышениями сигнала и другими физическими характеристиками возможен за счет операций кодирования либо модуляции. Данный подход широко используется для процесса передачи данных, поскольку при передаче органично присутствуют и кодирование, и модуляция. При ограниченной мощности сигнала, что соответствует реальной ситуации в технической системе, количество сведений (информации), которое содержит сигнал, может быть определено как I=TFlog2AP, где А — постоянный коэффициент. Информация, поступающая с реальных объектов в виде сигналов, зачастую существует на фоне действующих помех. В этих условиях возникает проблема выделения полезного сигнала, т. е. полезной информации, если имеют место помехи. Пусть с материального объекта поступает общее количество сведений I0, включающее в себя информацию сигнала и информацию помех. Если считать, что сигнал и помеха аддитивны, то выделение сигнала возможно в виде Iс=I0-Iп где Iс — количество сведений, которые содержатся в сигнале; Iп — количество сведений, вносимых помехой. Учитывая, что I0=TFlog2A(Pc+Pп), Iп=TF log2 APп, получим Отсюда следует, что выявление сигнала, поступающего от реального объекта, на фоне помех возможно даже в случае, если Рс<Рп, так как при этом условии Iс>0. Это создает теоретическую предпосылку реализации информационных процессов при чрезвычайно малых уровнях сигналов относительно действующих помех. Количество сведений в сигнале резко уменьшается с ростом уровня помехи.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-12; просмотров: 400; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.32.115 (0.008 с.) |