Teoria informacji i kodowania
Kanał cyfrowy
dr Robert Borowiec
Politechnika Wrocławska
Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
pokój 909, C-5
tel. [phone]
e-mail: [e-mail]
www: https://kursy.pwr.wroc.pl/
Slajd 2/13
Cyfrowy system transmisyjny
m cx Cx
y
ródło
Kompresja Szyfrator Koder Modulator
biarne
Zakłócenia
m* cy Cy
Wyjście
Deszyfrator
Dekompresja Dekoder Demodulator
binarne
Kanał
telekomunikacyjny
© Robert Borowiec
Slajd 3/13
Pojęcia podstawowe
y
ródło binarne  dowolne urządzenie (np.:komputer, modem,
przetwornik A/C) generujące równomiernie strumień bitów z
prędkością R, zwaną przepływnością binarną:
1
[ðbit s]ð
R =ð
T
Bity na wyjściu z
ródła pojawiają się w odstępach czasu T, tzw.
jednostkowego odstępu wymiany
© Robert Borowiec
Slajd 4/13
Pojęcia podstawowe
Kompresja danych - stosowana jest po to, aby zmniejszyć ilość
przesyłanych danych bez uszczerbku dla zawartej w nich
informacji. Rozróżniamy dwa podstawowe sposoby kompresji:
qð iloÅ›ciowa (bezstratna)
qð jakoÅ›ciowa
Kompresja ilościowa - wykorzystuje redundancję z
ródła
informacji.
Kompresja jakościowa - wykorzystuje ułomność zmysłów
człowieka (zgadzamy się na niezauważalną utratę ilości
informacji).
© Robert Borowiec
Slajd 5/13
Powszechnie stosowane metody
kompresji
" Przykłady kompresji stratnej
 JPEG - kompresja obrazów statycznych
 MPEG 1 (kompresja obrazów ruchomych w rozdzielczości VHS do
zapisu na CD opisana trzema warstwami)
" MP1-system (synchronizacja, znaczniki czasowe, itp.)
" MP2-obraz
" MP3-dz
więk
 MPEG 2  kompresja obrazów ruchomych i Audio
 MPEG 4 - kompresja treści multimedialnych
We wszystkich powyższych kompresjach stratnych wykorzystywane
jest kodowanie Huffmana - typ kompresji bezstratnej o zmiennej
długości symboli.
© Robert Borowiec
Slajd 6/13
Pojęcia podstawowe
Kodowanie kanałowe -stosowane jest po to, aby zapewnić
przy określonym stosunku Eb/No (energii bitu do energii
szumu) odpowiednią jakość transmisji. Kodowanie jest
procesem wprowadzania informacji nadmiarowej, którą potem
dekoder wykorzystuje do oceny odebranych informacji.
Układ koder-dekoder ma, więc za zadanie zmniejszenie
wpływu szumu na jakość transmisji. Wprowadzenie informacji
nadmiarowej (bitów kontrolnych) implikuje wzrost prędkości
strumienia bitów, a więc i szerokości pasma sygnału.
© Robert Borowiec
Slajd 7/13
Pojęcia podstawowe
Szyfrowanie -stosowane jest po to, aby zapewnić:
ðð poufność informacji (prywatność),
ðð autentyczność informacji (integralność).
Szyfrator ma za zadanie tak zmienić informację, aby była ona
niezrozumiała dla osoby nieuprawnionej do odczytania
wiadomości. Odtworzenie jawnej treści informacji następuje
dopiero w deszyfratorze, którego zadaniem jest również
stwierdzenie czy wiadomość jest autentyczna.
Szyfrowanie nie zwiększa ilości bitów w informacji.
© Robert Borowiec
Slajd 8/13
Pojęcia podstawowe
Modulacja  nadanie sygnałowi elektrycznemu cech
charakterystycznych w celu przesłania informacji.
Modulator odwzorowuje zbiór symboli (słów binarnych)
na zbiór sygnałów odpowiednich do przesłania w medium
transmisyjnym.
Demodulator przeprowadza demodulacjÄ™ i detekcjÄ™
odebranych sygnałów. Podejmuje decyzję, który symbol
(słowo binarne) zostało nadane.
© Robert Borowiec
Slajd 9/13
Dyskretne kanały bez pamięci
W kanale sygnałowym bez pamięci wyjście detektora w określonym
przedziale czasu zależy jedynie od sygnału wysłanego w tym przedziale i
nie zależy od sygnałów wysyłanych uprzednio
p - jest
p
prawdopodobieństwem
warunkowym p(i/j)
1-p
0 1-p odbioru symbolu j w
1
założeniu, że wysłano
przez kanał symbol i.
p
Najprostszy dyskretny kanał bez pamięci otrzymujemy stosując binarne
symbole wejściowe i wyjściowe. Przy kodowaniu binarnym na wejściu
modulatora pojawiajÄ… siÄ™ symbole binarne  0 i  1 .
© Robert Borowiec
Slajd 10/13
Poprawa jakości transmisji
Korekcja błędów w przód FEC
y
ródło Koder Kanał Dekoder Odbiorca
dyskretne kanałowy dyskretny kanałowy informacji
Automatyczne żądanie powtórzenia ED
y
ródło Koder Kanał Detektor Odbiorca
dyskretne kanałowy dyskretny błędów informacji
Żądanie powtórzenia
© Robert Borowiec
Slajd 11/13
Podział kodów
W ujęciu historycznym kody dzieli się na:
 blokowe
 splotowe
Kodowanie blokowe polega na wprowadzeniu na wejście
kodera bloków informacji binarnej o długości k bitów i
dodaniu do nich n-k bitów nadmiarowych (parzystości).
Przy kodowaniu splotowym informacja bitowa z wejścia
jest przetwarzana w sposób ciągły. Koder dokonuje
dyskretnego splotu strumienia informacji bitowej z
odpowiedziÄ… impulsowÄ… kodera.
© Robert Borowiec
Slajd 12/13
Kodowanie w życiu codziennym
" Język jakim się posługujemy to w istocie kod o
zmiennej długości
" Polski alfabet -32 litery
 a ą b c ć d e ę f g h i j k l ł m n ń o ó p r s ś t u
w y z z
ż
" Ilość słów:
" Jednoliterowych = 32 = 32
" Dwuliterowych = 322 = 1.024
" Trzyliterowych = 323 = 32.768
" Czteroliterowych = 324 = 1.048.576
© Robert Borowiec
Slajd 13/13
KONIEC
Dziękuję za uwagę
© Robert Borowiec