Глава пятая. Сигнал

Теория информации имеет дело с определенной моделью системы связи.

На рис. 5-1 представлена типичная структурная схема передачи сообщений, используемая в теории связи. Объясняя ее, попутно введем необходимые для теории связи понятия.

Система связи начинается с источника информации, создающего сообщение или их последовательность для передачи по линии связи. Сообщениями могут быть: человеческая речь [в этом случае радиосообщение или телефонное представляет собой некоторую функцию времени f(t)]; последовательность букв и цифр (телеграф); некоторая функция двух координат и времени f (х, y, t) (черно-белое телевидение), которая представляет интенсивность света в точке с координатами х, y передаваемого изображения и т. д.

Сообщения передаются на передатчик, который перерабатывает их в сигналы в соответствии с данным каналом связи. В простейшем случае (телефон) акустические волны человеческого голоса преобразуются в электрический ток. При радиоприеме эти низкочастотные сигналы наполняются радиочастотой, усиливаются по мощности и пр., а при радиорелейной передаче человеческого голоса необходима специальная система импульсного кодирования. В общем случае передающее устройство имеет преобразователь (микрофон), кодирующее устройство, модулятор, передатчик, выходные устройства передатчика (антенну).

Рис. 5-1. Общая структурная схема системы связи

Из передатчика сигналы поступают в канал передачи или среду, в качестве которой могут выступать пара проводов (телефонная связь), коаксиальный кабель (телевизионная передача), полоса радиочастот (радиоприем), луч света видимого или инфракрасного диапазона или лазер. В канале связи (среде), как правило, на сигнал действуют помехи, которые искажают его, поэтому прием-восстановление информации осуществляется в условиях шумов (помех). Шумы при радиоприеме - это искровые разряды в атмосфере, промышленные помехи, искрение контактов в транспортных средствах и др. Работе радиолокационных систем мешают помехи, специально создаваемые противником.

В приемнике сообщение восстанавливается, здесь обычно выполняются операции, обратные тем, которые имеют место в передатчике: усиление сигнала, демодуляция, декодирование. С выхода приемника расшифрованное сообщение поступает адресату.

Рассмотренную модель системы связи можно принять как некоторую кибернетическую модель наравне с моделями массового обслуживания, автоматического регулирования и прочими для решения задач оптимального управления. Ее можно применять, например, к решению задачи разведки и контрразведки, где помехами будут ложные агенты, ложная информация, фиктивные документы и операции.

Анализ общей структурной схемы связи показывает, что классическая теория информации в основном состоит из двух частей: теории преобразования сообщений и сигналов, основную долю в которой составляют вопросы кодирования и декодирования, и собственно теории передачи сообщений и сигналов без шумов и с шумами в канале связи.

Носителем сообщения или информации является сигнал. Следует различать физические (реальные) сигналы и их математические модели. Разновидностей реальных сигналов много, однако большинство из них описывается сравнительно небольшим количеством математических моделей. Очевидно, что при таком описании допускается какая-то погрешность, которая в одних случаях (моделях) существенно, а в других несущественно искажает природу реального сигнала. Сложность сведения реального сигнала к его математической модели состоит в том, что для этого нет достаточно общих правил. Кроме того, в зависимости от задачи при формализации уровень детализации может изменяться.