ТЕОРІЯ ІНФОРМАЦІЇ ТА КОДУВАННЯ
Методичні рекомендації до самостійної роботи
Київ - 2014
УДК 621.391.8
Укладач В.М. Астапеня
Затверджено на засіданні ради ННІЗІ ДУТ
Теорія інформації та кодування: Методичні вказівки та завдання до контрольної роботи / Уклад. В.М. Астапеня – К.: ДУТ, 2014 – … с.
Методичні вказівки містять необхідні матеріали та рекомендації щодо організації самостійної роботи студентів при вивчення дисципліни Теорія інформації та кодування, а також завдання до практичних і лабораторних робіт.
Призначено для студентів очної та заочної форми навчання усіх спеціальностей напряму Інформаційна безпека.
© В.М.Астапеня, 2014
Вступ
Дисципліна Теорія інформації та кодування є складовою частиною блоку професійно-орієнтованих дисциплін дисциплін. Вона забезпечує формування теоретичних та прикладних знань, необхідних для чіткого розуміння процесів та методів, які застосовуються у сучасних системах добування, збереження, перетворення та передачі інформації як загального, так і спеціального призначення, а також для вивчення професійно-орієнтованих та спеціальних дисциплін. Дисципліна базується на знаннях одержаних студентами при вивченні дисциплін «Вища математика», «Фізика», «Теорія ймовірності та математична статистика».
Дисципліна вивчається в четвертому семестрі на лекціях, практичних заняттях та лабораторних заняттях під керівництвом викладача. На самостійне вивчення дисципліни виділяється ….. години. Самостійна робота студентів із дисципліни – це творча діяльність, спрямована на перетворення інформації в знання. Вона охоплює всі види і форми занять, які відбуваються як без викладача, так і під його безпосереднім контролем, тобто як поза аудиторією, так і в аудиторній роботі.
Самостійна робота студентів виконує різноманітні взаємопов’язані функції. Найважливіші з них: пізнавальна, навчальна і виховна. Їх органічний зв’язок і взаємна обумовленість реалізуються в навчальній діяльності, спрямованій на формування творчої особистості майбутнього спеціаліста.
Методичні рекомендації містять основні теоретичні положення, питання для самоконтролю, типові задачі, необхідні матеріали та вказівки для виконання лабораторних робіт і організації самостійної роботи студентів при вивченні дисципліни «Теорія інформації та кодування»
Дисципліна «Теорія інформації та кодування» складається із вступу та п’яти тем, у яких вивчаються моделі повідомлень, сигналів і каналів, інформаційні характеристики джерел повідомлень і каналів, основи теорії кодування,передачі та прийому повідомлень,структура систем передачі інформації
Мета та предмет дисципліни, її роль та місце в системі підготовки сучасного спеціаліста.
Метою вивчення дисципліни “Теорії інформації та кодування ” є засвоєння фундаментальних і прикладних знань з теорії інформації, методів її кодування, передачі і прийому у інформаційних системах різного призначення.
Предмет дисципліни: основні положення теорії інформації, теорії кодування повідомлень, способи і методи представлення повідомлень, сигналів і завад, моделювання каналів і основних процесів у інформаційних системах.
В результаті вивчення необхідно знати:
- теоретичні положення, що є основою дискретного (цифрового) та векторного представлення сигналів;
- основи теорії інформації; методи оцінки інформаційних характеристик джерел повідомлень і каналів передачі інформації;
- основи теорії економного і завадостійкого кодування;
- основні види і характеристики сигналів, які використовуються для передачі повідомлень;
- методи передачі повідомлень і методи обробки сигналів, які використовуються для добування (одержання) інформації, що переноситься сигналами;
- основні характеристики каналів, які використовуються для передачі інформації;
- основні принципи побудови сучасних систем передачі інформації і перспективи їх розвитку.
Теорії інформації та кодування – основа технічної культури сучасного спеціаліста як в технічній сфері так і в інших сферах діяльності.
Дисципліна інтегрує знання, одержані в результаті вивчення математики, теорії імовірності і математичної статистики, фізики, теорії електричних кіл і сигналів, електроніки, створюючи цим основу формування нових знань, необхідних фахівцям, пов’язаним з інформаційно-комунікаційними технологіями та процесами.
Місце дисципліни - забезпечити широкий кругозір і фундаментальні знання для засвоєння теорії і прикладних питань побудови систем добування, виділення, збереження, передачі, обробки і захисту інформації. (Забезпечує розуміння інформаційних процесів і принципів побудови інформаційних систем будь якого призначення). Вона сприяє розумінню ролі інформації і процесів її циркуляції в об’єктах природи, техніки і суспільних відносинах.
Завданнями навчальної дисципліни є формування наступних умінь:
уміти характеризувати основні положення теорії інформації, методи оцінки інформаційних характеристик джерел повідомлень та каналів передачі інформації;
уміти розраховувати основні інформаційні характеристики джерел повідомлень і каналів передачі інформації;
уміти характеризувати основні положення теорії та методи економного і завадостійкого кодування повідомлень;
уміти кодувати інформаційні повідомлення, використовуючи методи побудови завадостійких кодів;
уміти виявляти та виправляти помилки в інформаційних повідомленнях за допомогою циклічних кодів в ході моделювання процесу передачі кодованих повідомлень;
уміти характеризувати основні методи передачі повідомлень, види і характеристики сигналів, що при цьому застосовуються, і способи їх обробки;
уміти розкривати основні принципи побудови систем передачі інформації та перспективи їх розвитку;
уміти розраховувати завадостійкість та ефективність систем і методів передачі інформації.
2. Програма дисципліни.
Модуль 1
Вступ
Мета та предмет дисципліни, її роль і місце у системі підготовки сучасного фахівця. Основні визначення і поняття. Історія розвитку та зв’язок з іншими дисциплінами. Методичні вказівки з вивчення дисципліни.
Тема 1. Сигнали і канали передачі інформації, що застосовуються в інформаційних системах
Основні визначення і поняття. Типова структура системи обміну інформацією і процеси, що в ній відбуваються. Способи представлення та математичні моделі повідомлень, сигналів та завад; їх характеристики. Безперервні і дискретні канали, їх моделі і характеристики. Спотворення і завади в каналах.
Модуль 2
Тема 2. Інформаційні характеристики джерел повідомлень і каналів
Кількість інформації та невизначеність; ентропія як міра невизначеності. Інформаційні характеристики дискретних джерел. Безумовна і умовна ентропія. Надлишковість. Економне кодування. Пропускна здатність дискретних каналів. Інформаційні характеристики безперервних повідомлень і каналів. Узгодження джерел з каналами. Цінність інформації.
Тема 3. Основи теорії кодування
Коди, представлення кодів, поняття про кодування. Різновиди кодів. Кодування для каналу без шумів. Мета і принципи побудови завадостійких (коректувальних) кодів. Класифікація, коректувальні властивості і показники якості завадостійких кодів. Блочні лінійні, циклічні та каскадні коди. Згорточні коди. Алгоритми та пристрої кодування і декодування. Підвищення достовірності передачі інформації на основі коректувального кодування.
Модуль 3
Тема 4. Передача та прийом повідомлень
Передача та прийом дискретних повідомлень: оптимальне розрізнення дискретних сигналів; когерентний прийом та завадостійкість систем з амплітудною, частотною та фазовою модуляціями. Системи з багатократними видами модуляції. Демодуляція та завадостійкість при некогерентному прийомі. Особливості прийому при наявності спотворюючих факторів та завад. Передача безперервних повідомлень; показники якості.
Тема 5. Системи передачі інформації
Різновиди систем передачі інформації. Показники ефективності систем передачі інформації. Шляхи підвищення завадостійкості, скритності та інших показників якості. Багатоканальні та багатостанційні системи. Перспективи розвитку інформаційних систем.
