Trasferimento di informazioni Canali di trasferimento delle informazioni

Il trasferimento di informazioni è un termine che unisce una moltitudine di processi fisici di movimento delle informazioni nello spazio. In uno di questi processi, sono coinvolti componenti come la sorgente e il ricevitore di dati, il supporto fisico di memorizzazione e il canale (media) della sua trasmissione.

Processo di trasferimento delle informazioni

I contenitori di dati iniziali sono i vari messaggi trasmessi dalle loro fonti ai ricevitori. Tra loro e i canali di trasmissione delle informazioni. Dispositivi tecnici speciali - convertitori (codificatori) formano supporti di dati fisici - segnali basati sul contenuto dei messaggi. Questi ultimi sono sottoposti a una varietà di trasformazioni, tra cui codifica, compressione, modulazione e quindi inviati alle linee di comunicazione. Dopo averli attraversati, i segnali subiscono trasformazioni inverse, tra cui la demodulazione, il disimballaggio e la decodifica, a seguito della quale si distinguono i messaggi originali percepiti dai ricevitori.

Messaggi informativi

Un messaggio è una sorta di descrizione di un fenomeno o di un oggetto, espressa sotto forma di un insieme di dati con segni di inizio e fine. Alcuni messaggi, come il parlato e la musica, sono funzioni continue del tempo di pressione del suono. Con la comunicazione telegrafica, il messaggio è il testo del telegramma sotto forma di sequenza alfanumerica. Un messaggio televisivo è una sequenza di messaggi frame che l'obiettivo della fotocamera "vede" e li cattura con una frequenza di fotogrammi. La stragrande maggioranza dei messaggi trasmessi attraverso i sistemi di trasferimento di informazioni di recente sono array numerici, testo, grafica e anche file audio e video.

Segnali di informazione

Il trasferimento delle informazioni è possibile se ha un mezzo fisico, le cui caratteristiche cambiano a seconda del contenuto del messaggio trasmesso in modo che superino il canale di trasmissione con una distorsione minima e possano essere riconosciuti dal ricevitore. Questi cambiamenti nel supporto dati fisico formano un segnale informativo.

Oggi è la trasmissione e elaborazione delle informazioni si verificano con l'aiuto di segnali elettrici nei canali di comunicazione via cavo e radio, nonché a causa di segnali ottici in fibra ottica.

Segnali analogici e digitali

Un esempio ampiamente noto di un segnale analogico, ad es. continuamente variabile nel tempo, è la tensione presa dal microfono, che porta un discorso o un messaggio informativo musicale. Può essere amplificato e trasmesso attraverso i canali filo ai sistemi di riproduzione del suono della sala da concerto, che portano il discorso e la musica dal palco al pubblico nella galleria.

Se, in base all'ampiezza della tensione all'uscita del microfono, l'ampiezza o la frequenza delle oscillazioni elettriche ad alta frequenza nel trasmettitore radio cambiano continuamente nel tempo, è possibile trasmettere il segnale radio analogico via etere. Il trasmettitore televisivo nel sistema televisivo analogico genera un segnale analogico sotto forma di una tensione proporzionale alla luminosità attuale degli elementi dell'immagine percepiti dall'obiettivo della telecamera.

Tuttavia, se la tensione analogica dall'uscita del microfono viene passata attraverso un convertitore digitale-analogico (DAC), la sua uscita non sarà più una funzione continua del tempo, ma una sequenza di campioni di questa tensione, eseguita a intervalli regolari con la frequenza di campionamento. Inoltre, il DAC esegue anche la quantizzazione sul livello della tensione iniziale, sostituendo l'intero intervallo possibile dei suoi valori con un insieme finito di valori determinati dal numero di cifre binarie del suo codice di uscita. Risulta che la quantità fisica continua (in questo caso, questa tensione) viene convertita in una sequenza di codici digitali (digitalizzati), e quindi già in forma digitale può essere memorizzata, elaborata e trasmessa attraverso le reti di trasmissione di informazioni. Ciò aumenta significativamente la velocità e l'immunità al rumore di tali processi.

Canali di trasferimento delle informazioni

Di solito, questo termine si riferisce al complesso di mezzi tecnici coinvolti in trasferimento dati dalla sorgente al ricevitore e il mezzo tra di loro. La struttura di un tale canale, utilizzando i tipici mezzi di trasferimento delle informazioni, è rappresentata dalla seguente sequenza di trasformazioni:

AI - PS - (KI) - KK - M - LPI - DM - DK - DI - PS

qui:

• L'intelligenza artificiale è una fonte di informazioni: una persona o un altro essere vivente, un libro, un documento, un'immagine su un supporto non elettronico (tela, carta), ecc.

• PS - convertitore di messaggi informativi al segnale informativo, esecuzione della prima fase del trasferimento dei dati. Microfoni, telecamere e videocamere, scanner, fax, tastiere PC, ecc. Possono fungere da PC.

• KI - encoder di informazione nel segnale di informazione per ridurre la quantità (compressione) di informazioni al fine di aumentare la velocità della sua trasmissione o ridurre la banda di frequenza richiesta per la trasmissione. Questo link è facoltativo, come mostrato tra parentesi.

• QC - Codificatore di canali per aumentare l'immunità al rumore del segnale di informazione.

• M è un modulatore di segnale per la modifica delle caratteristiche dei segnali portanti intermedi in base alla dimensione del segnale di informazione. Un tipico esempio è la modulazione di ampiezza di un segnale portante di un'alta frequenza portante, a seconda dell'ampiezza del segnale a bassa frequenza.

• LPI è una linea di trasmissione di informazioni che rappresenta una combinazione di un mezzo fisico (ad esempio un campo elettromagnetico) e mezzi tecnici per cambiarne lo stato al fine di trasmettere un segnale portante a un ricevitore.

• DM - demodulatore per separare il segnale di informazione dal segnale portante. Presente solo in presenza di M.

• Decodificatore canale DK per rilevare e / o correggere errori nel segnale di informazione che si è verificato all'LPI. Presente solo in presenza di QC.

• DI - decodificatore di informazioni. Presente solo in presenza di CI.

• PI: ricevitore di informazioni (computer, stampante, display, ecc.).

Se la trasmissione delle informazioni è bidirezionale (canale duplex), allora su entrambi i lati dell'LPI ci sono i modem di blocco (MOD-DEMO), combinando i collegamenti M e DM, nonché i blocchi di codice (CODER-Docoder), combinando i codificatori (KI e CC) e decodificatori (DI e DC).

Caratteristiche dei canali di trasmissione

Le principali caratteristiche distintive dei canali includono l'ampiezza di banda e l'immunità al rumore.

Nel canale il segnale di informazione è esposto a rumore e interferenze. Possono essere causati da cause naturali (ad esempio, atmosferici per i canali radio) o essere creati appositamente dal nemico.

La trasmissione del canale di interferenza è migliorata utilizzando vari tipi di filtri analogici e digitali per separare i segnali di informazione dal rumore, nonché i metodi speciali per la trasmissione di messaggi che riducono al minimo l'effetto del rumore. Uno di questi metodi consiste nell'aggiungere caratteri extra che non contengono contenuti utili, ma aiutano a controllare la correttezza del messaggio e correggono gli errori in esso contenuti.

La larghezza di banda del canale è uguale al numero massimo di simboli binari (kbps) trasmessi a loro in assenza di interferenze in un secondo. Per vari canali, varia da pochi kbps a centinaia di Mbit / s ed è determinato dalle loro proprietà fisiche.

Teoria del trasferimento delle informazioni

Claude Shannon è l'autore di una speciale teoria di codifica dei dati trasmessi, che ha scoperto metodi per affrontare il rumore. Una delle idee principali di questa teoria è la necessità di ridondanza del codice digitale trasmesso lungo le linee di trasmissione delle informazioni. Ciò consente la perdita di parte del codice nel processo di trasferimento per recuperare la perdita. Tali codici (segnali informativi digitali) sono chiamati noiseproof. Tuttavia, la ridondanza del codice non può essere portata a un livello eccessivo. Ciò porta al fatto che il trasferimento di informazioni avviene con ritardi, oltre che con l'aumento del costo dei sistemi di comunicazione.

Elaborazione del segnale digitale

Un altro importante componente della teoria del trasferimento delle informazioni è il sistema di metodi per l'elaborazione digitale dei segnali nei canali di trasmissione. Questi metodi includono algoritmi di digitalizzazione per i segnali di informazione analogici originali con una certa frequenza di campionamento determinata sulla base del teorema di Shannon, nonché metodi per generare segnali di carrier resistenti al rumore sulla base per la trasmissione su linee di comunicazione e filtraggio digitale di segnali ricevuti per separarli da interferenze.