Кодирование информации при передаче по дискретному каналу без помех

Кодирование как процесс. Любому дискретному сообщению или знаку можно приписать какой-либо порядковый номер. Измерение аналоговой величины, выражающееся в сравнении ее с образцовыми мерами, также приводит к числовому представлению информации. Передача или хранение сообщений при этом сводится к передаче или хранению чисел.

Общепризнанным в настоящее время является позиционный принцип образования системы счисления. Значение каждого символа (цифры) зависит от его положения – позиции в ряду символов, представляющих число. Число выразится как

, (3.1)

где m – основание системы счисления;

i – номер разряда данного числа;

l – количество разрядов;

a_i – количество единиц i -го разряда в числе.

Чем больше основание системы счисления, тем меньшее число разрядов требуется для представления данного числа, а значит – меньшее время для его передачи. Однако с ростом основания аппаратура должна иметь большее число устойчивых состояний, соответственно возрастает и стоимость ее создания.

Целесообразно выбрать систему, обеспечивающую минимум произведений количества разных сигналов m на количество разрядов l для выражения любого числа. Для Q» 60 000₁₀ приведем таблицу 2:

Таблица 2. Произведения количества сигналов на количество разрядов.

Отчетливо видно, что наиболее эффективной системой является троичная! Незначительно уступают двоичная и четверичная. Существенно хуже 10-ричная и более. Технически удобнее (надежнее) создавать двоичные устройства.

Технические средства представления информации
в цифровой форме

Аналого-кодовые преобразователи. Только для IBM PC выпускается более 2 000 плат, позволяющих преобразовать сигналы от различных датчиков в цифровую форму (замена КАМАК на ISA и другие шины компьютеров) и проводить их дальнейшую обработку.

Пример: кодовые датчики геометрических координат (линейные и угла поворота, абсолютных координат и относительного перемещения).

Подавляющее большинство сигналов от первичных датчиков получают в непрерывной аналоговой форме (изменения постоянного напряжения или тока). Для их представления в цифровой форме используют преобразователи напряжение – код, и именно такой преобразователь подразумевают под термином «аналого-цифровой преобразователь» (АЦП) по умолчанию. Виды АЦП:

– преобразователи последовательного счета, где ток предварительно преобразуется в импульсы, число которых соответствует измеряемому значению;

– преобразователи поразрядного уравновешивания, где последовательно изменяется на единицу младшего разряда уровень компенсирующего напряжения и сравнивается с измеряемым сигналом;

– преобразователи считывания, где входное напряжение u _x подается на схемы сравнения опорного делителя напряжения (дешифратора). Измерение происходит при сравнении измеряемого напряжения с опорным.

Кодирование как средство криптографического
закрытия информации

Серьезная защита объекта невозможна без системы охраны территории, регулирования доступа в помещения, устройств идентификации пользователей и т.п. Методы защиты непосредственно передаваемой информации представляют собой такое преобразование сообщений, при котором их исходное содержание становится доступным лишь при наличии ключа и выполнении обратного преобразования.

Рассмотрим методы криптографического закрытия информации.

Шифр прямой подстановки – наиболее простой, не обеспечивает высокой степени защиты. Шифр Виженера состоит в том, что ключом к нему служит некоторое слово, подписываемое буква за буквой под шифруемым текстом. Цифровые коды букв текста и ключа складываются и передаются. Для длинных ключей шифр достаточно надежен. Шифрование гаммированием – цифровые знаки текста сообщения складываются с псевдослучайной последовательностью чисел, именуемой гаммой. Наиболее часто этот метод применяется для шифрования двоичных сообщений. Надежность определяется в основном длиной n неповторяющейся части гаммы. Если удается получить исходные тексты длиной 2n символов, текст может быть расшифрован.