Передача информации и помехоустойчивое кодирование

Модель передачи информации

Передача информации — это процесс перемещения сообщения от источника к приёмнику по каналу связи. В простейшей модели выделяют источник информации, кодирующее устройство, канал связи, декодирующее устройство и приёмник.

Источник → Кодирование → Канал связи → Декодирование → Приёмник

В реальном канале на сигнал действуют помехи (шум), которые могут исказить часть данных. Поэтому важной задачей является защита от ошибок.

Скорость передачи

Скорость передачи данных показывает, сколько информации проходит по каналу за единицу времени. Она измеряется в битах в секунду. Объём переданных данных вычисляют по формуле:

I = v · t

где I — объём информации, v — скорость канала, t — время передачи.

Разобранный пример

Канал передаёт данные со скоростью 256 000 бит в секунду. Сколько данных передастся за 20 секунд?

• I = 256000 · 20 = 5 120 000 бит
• 5 120 000 / 8 = 640 000 байт ≈ 625 Кбайт

Контроль чётности

Чтобы обнаруживать ошибки, к данным добавляют избыточность. Простейший приём — бит чётности. К каждому байту добавляют дополнительный бит так, чтобы общее число единиц было чётным.

Если при приёме число единиц оказалось нечётным, значит произошла ошибка и данные нужно передать заново. Такой способ обнаруживает одиночную ошибку, но не может её исправить.

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование — это добавление к сообщению контрольной информации, позволяющей обнаруживать и иногда исправлять ошибки. Чем больше избыточность, тем надёжнее передача, но тем ниже полезная скорость.

Способы борьбы с ошибками

На практике применяют несколько приёмов повышения надёжности передачи. Их выбирают в зависимости от того, насколько важно сохранить данные без искажений.

Аналоговый и цифровой сигнал

Информация по каналу передаётся в виде сигнала. Аналоговый сигнал изменяется непрерывно, а цифровой принимает отдельные значения, обычно два — соответствующие нулю и единице. Цифровой сигнал устойчивее к помехам: даже при небольшом искажении приёмник способен правильно определить, был передан ноль или единица. Именно поэтому современная техника связи использует цифровое представление данных.

Частые ошибки. Бит чётности обнаруживает ошибку, но обычно не указывает, где она. Не путайте скорость передачи (бит в секунду) и объём данных (бит). При двойной ошибке простой контроль чётности может её не заметить.

Кратко о главном

• Передача идёт от источника к приёмнику через канал связи.
• Помехи в канале могут искажать сигнал.
• Объём данных I = v · t, скорость измеряют в битах в секунду.
• Бит чётности и помехоустойчивое кодирование помогают находить ошибки.