ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В КАНАЛАХ СВЯЗИ С ПОМЕХАМИ

Получение, передача, обработка и хранение информации - это наиболее динамично развивающиеся в последние десятилетия и перспективные области человеческой деятельности. Десятки тысяч крупных, средних и мелких фирм во всем мире, с годовым оборотом в сотни миллиардов долларов, занимаются исследованием, разработкой, производством, продажей и эксплуатацией разнообразных систем и устройств передачи информации.

При передаче информации по каналу связи с помехами в принятых данных могут возникать ошибки. Если такие ошибки имеют небольшую величину или возникают достаточно редко, информация может быть использована потребителем. При большом числе ошибок полученной информацией пользоваться нельзя.

Для уменьшения количества ошибок, возникающих при передаче информации по каналу с помехами, может быть использовано кодирование в канале, или помехоустойчивое кодирование.

Кодирование с исправлением ошибок представляет собой метод обработки сообщений, предназначенный для повышения надежности передачи информации по цифровым каналам. Хотя различные схемы кодирования очень непохожи друг на друга и основаны на различных математических теориях, всем им присущи два общих свойства.

Первое – использование избыточности. Закодированные последовательности всегда содержат дополнительные, или избыточные, символы. Количество избыточных символов r, необходимое для обнаружения и исправления ошибок кратностью t, в последовательностях длиной n может быть определено из следующего выражения, известного как граница Хемминга:

.

Так для обнаружения и исправления однократных ошибок в коде длинной 7 бит необходимо , то есть r=3 проверочных бита.

Второе – свойство усреднения, означающее, что избыточные символы зависят от нескольких информационных символов, то есть информация, содержащаяся в кодовой последовательности X, перераспределяется также и на избыточные символы.

На кафедре информационных технологий разработана программа, визуализирующая информационные процессы в каналах связи с помехами. Проект предназначен для применения его в учебных целях. Он позволит наглядно изучить основные механизмы передачи информации по каналу связи с помехами и без помех. Программа позволяет выявлять эффективность применения различных алгоритмов помехоустойчивого кодирования: с помощью графического представления статистических данных можно сравнить скорость передачи информации при различных видах помехоустойчивого кодирования, а также количество потерянной при передаче информации. На основе полученных данных студенты могут проанализировать преимущества и недостатки представленных алгоритмов.

Проект позволяет изучить вероятностные закономерности передачи информации, а именно, выявить зависимость работы канала связи от заданных вероятностей появления ошибки, сравнить частоту генерации символов с заданной вероятностью.

Встроенный обработчик ошибок контролирует правильность задания вероятностей генерации символов (сумма всех вероятностей не должна быть больше 1), что позволяет учащимся усвоить еще одно из основных правил теории вероятности. В программе вычисляется энтропия источника – одно из базовых понятий теории информационных процессов.

Ввиду того, что проект предназначен для учебных целей, было необходимо описать процесс передачи информации просто и доступно. Наглядность графического представления передачи информации позволяет обучающимся быстро и легко освоить основные понятия теории информационных процессов и систем.

Структурная схема разрабатываемой системы приведена на рис 1.