В редких случаях информация от источника непосредственно передается получателю, т. е. источник сам переносит ее в пространстве к месту расположения получателя или получатель вступает в непосредственный контакт с источником, например проникает в помещение, вскрывает сейф и забирает документ. В большинстве случаев она переносится от источника к получателю промежуточным носителем.
Материализация (запись) любой информации производится путем изменения параметров носителя. Механизм запоминания и воспроизведения информации человеком в настоящее время еще недостаточно изучен и нет однозначного и ясного представления о носителях информации в мозгу человека. Рассматривается химическая и электрическая природа механизмов запоминания.
Запись информации на материальные тела производится путем изменения их физической структуры и химического состава. На бумаге информация записывается путем окрашивания элементов ее поверхности типографской краской, чернилами, пастой и другими красителями.
|
|
Записанная на материальном теле информация считывается при просмотре поверхности тела зрительным анализатором человека или автомата, обнаружении и распознавании ими знаков, символов или конфигурации точек. Для людей, лишенных зрения, информация записывается по методу Брайля путем изменения физической структуры бумаги выдавливанием соответствующих знаков (букв и цифр). Информация считывается не зрительным анализатором, а тактильными рецепторами пальцев слепых людей.
Запись информации на носители в виде полей и электрического тока осуществляется путем изменения их параметров. Непрерывное изменение параметров сигналов в соответствии со значениями первичного сигнала называется модуляцией, дискретное — манипуляцией. Первичным является сигнал от источника информации. Модулируемое колебание называется несущим. Если меняются значения амплитуды аналогового сигнала, то модуляция называется амплитудная (AM), частоты — частотная (ЧМ), фазы — фазовая (ФМ). Максимальное изменение информационного параметра несущей относительно его номинального значения называется глубиной модуляции, а максимальное отклонение значения информационного параметра несущей относительно максимального изменения информационного параметра модулирующего сигнала — индексом модуляции.
При модуляции дискретных сигналов в качестве признаков применяются также длительность импульса, частота его повторения и др. С целью уплотнения информации на носителе и экономии тем самым энергии носителя применяют сложные (с одновременным использованием различных параметров сигнала) виды модуляции. Например, для радиовещания в УКВ-диапазоне (58-73, 87,5-108 МГц) используется частотная модуляция с максимальным изменением (девиацией) частоты 50 кГц. При максимальной частоте модулирующего сигнала 15 кГц индекс частотной модуляции составляет |3 =3,3, а глубина модуляции на частоте 100 МГц—
|
|
0,0005.
В соответствии с формулой Фурье изменение формы сигнала при модуляции приводит к изменению спектра модулированного сигнала. Чем выше максимальная частота спектра моделирующего сигнала F м, тем шире спектр модулированного сигнала. Количественное значение увеличения ширины спектра этого сигнала зависит от вида модуляции, ширины спектра модулирующего (первичного) сигнала, глубины и индекса модуляции. Ширина спектра модулированного синусоидального сигнала составляет величины [10]:
Ширина спектра широко применяемых модулированных сигналов составляет:
•телеграфных сигналов (CW) — около 1 кГц;
•АМ-узкополосных сигналов, используемых в радиовещании на длинных, средних и коротких волнах, -— 5-15 кГц;
•используемых для радиосвязи ЧМ-узкополосных (NFM) — 5-15 кГц;
•ЧМ-широкополосных (WFM) в УКВ радиовещании и при передаче звука в телевидении — 150-250 кГц.
Ширина спектра ЧМ-сигнала составляет 50-250 кГц вместо 7 кГц для AM речевого сигнала. Поэтому ЧМ-сигналы не применяют из-за «тесноты» в эфире в длинноволновом, средневолновом и даже коротковолновом диапазонах волн. ЧМ-вещание ведется в УКВ-диапазоне. Так как действие помех проявляется, прежде всего, в изменении амплитуды сигнала, то ЧМ-сигналы обладают существенно большей помехоустойчивостью, чем АМ-сигналы. Это свойство ЧМ-сигналов обеспечивает высокое качество радиовещания в УКВ-диапазоне. Спектры ФМ- и ЧМ-сигналов мало отличаются по ширине.
Выделение информации из модулированного электрического сигнала производится путем обратных преобразований — демодуляции его в детекторе (демодуляторе) приемника. При демодуляции выделенный и усиленный сигнал, наведенный электромагнитной волной в антенне, преобразуется таким образом, что сигнал на выходе детектора соответствует модулирующему сигналу передатчика. Демодуляция, как любая процедура распознавания, обеспечивается путем идентификации текущей признаковой структуры сигнала с эталонной структурой, заданной априори или полученной в процессе его приема. Эталонная признаковая структура при ЧМ-модуляции определяется частотой настройки контура детектора. При демодуляции АМ-сигналов в качестве эталонной амплитуды используется усредненная амплитуда несущего колебания на выходе детектора, относительно которой сравнивается текущее значение амплитуды принимаемого сигнала. Для демодуляции ФМ-сигнала необходимо знать значение фазы несущего колебания до его модуляции.
Из-за влияния помех модулирующие (при передаче) и демоду-лированные (при приеме) сигналы будут отличаться. В общем случае любые преобразования сигнала с воздействием на его информационные параметры изменяют записанную в нем информацию. Степень изменения зависит от отношения сигнал/помеха на входе демодулятора. При достаточно большом превышении мощности носителя над мощностью помех искажения информации столь незначительные, что количество и качество информации практически не меняются.
Помехоустойчивость дискретных сигналов выше, чем аналоговых, так как, искажения дискретных сигналов возникают в тех случаях, когда изменения параметра сигнала превышают половину величины интервала между соседними значениями параметра. Если изменения параметров помехами составляют менее половины этого интервала, то при приеме такого сигнала можно восстановить исходное значение параметра сигнала. Допустимые значения отношения мощностей или амплитуд сигнала и помехи (отношения сигнал/помеха), при которых обеспечивается требуемое качество принимаемой информации, определяются видом информации и характером помех.
|
|
Для повышения достоверности передачи информации наряду с увеличением энергии носителя информации используют другие методы защиты дискретной информации от помех, прежде всего помехоустойчивое кодирование. При помехоустойчивом кодировании каждому элементу дискретной информации (букве, цифре, любому другому знаку) ставится в соответствие кодовая комбинация, содержащая дополнительные (избыточные) двоичные символы. Эти дополнительные символы позволяют обнаруживать искажения и исправлять в зависимости от избыточности кода ошибочные символы различной кратности. Существует большое количество видов кодов, повышающих помехоустойчивость сообщений для различных условий среды распространения носителей. Однако следует иметь в виду, что платой за повышение помехоустойчивости кодированных сигналов является уменьшение скорости передачи информации.
Любое сообщение в общем случае можно описать с помощью трех основных параметров: динамического диапазона Dc, ширины спектра частот AF. и длительности передачи Т.. Произведение этих трех параметров V. = DcAF,T. называется объемом сигнала. В трехмерном пространстве объем сигнала можно представить в виде параллелепипеда (см. рис. 3.9).
Рис. 3.9. Графическое представление объема сигнала
Для обеспечения неискаженной передачи сообщения объемом V, необходимо, чтобы характеристики среды распространения и непосредственно приемника соответствовали ширине спектра и динамическому диапазону сигнала.
Если полоса частот среды распространения или приемника уже полосы сигнала, то для обеспечения безыскаженной передачи сигнала объемом V, уменьшают его ширину спектра. При этом для сохранения V. = const соответственно увеличивают время передачи Т.. Для безыскаженной передачи сообщения в реальном масштабе времени полоса пропускания приемника должна соответствовать ширине спектра сигнала.
|
|
Вопросы для самопроверки
1.Сущность признакового подхода к информации.
2.Что представляет собой язык признаков?
3.Чем первичные источники информации отличаются от вторичных?
4.Чем отличаются источники признаковой информации от источников семантической информации?
5.Источником какого вида информации является компьютер?
6.Для чего создаются профессиональные языки? Отличия языковнационального общения от профессиональных.
6.Математическая интерпретация информативности признака.Отличия признаков аналоговых и дискретных сигналов.
7.Отличие ценности информации от ее цены. Составляющие цены информации.
10. Стареют ли исторические документы?
11. Почему нельзя объективно измерить количество информации? Чем измеряют количество информации?
12.Почему говорят, что если тайна известна более чем одному человеку, она известна всем?
13.Первичные и вторичные носители информации. К какому носителю информации относится человек?
14.Почему телефонный аппарат нельзя рассматривать как источник семантической информации? Какими качествами должен обладать источник семантической информации?
15.Чем отличаются прямые и косвенные источники информации?
16.Виды модуляции гармонического колебания.
17.Что надо знать для демодуляции сигнала?
.