Методы кодирования информации с целью устранения избыточности текста.

Содержание

Введение 3

1 Теоретические основы задачи кодирования 5

1.1 Постановка задачи кодирования 5

1.2. Первая теорема Шеннона 10

1.3 Вторая теорема Шеннона 15

1.4 Помехоустойчивые коды 16

1.4.1 Классификация помехоустойчивых кодов 16

1.4.2 Основные параметры и построение помехоустойчивых кодов 25

1.4.3 Код Шеннона 33

2 Программная реализация исследуемых алгоритмов. 36

2.1 Пример построения кода Шеннона 36

2.2 Описание входных и выходных данных 37

3. Программа, с помощью которой проводилось исследование 38

3.1. Программный код 38

Заключение 44

Использованная литература 46

Введение

В настоящее время по каналам связи передаются данные со столь высокими требованиями к достоверности передаваемой информации, что удовлетворить эти требования традиционным методами - совершенствованием антенно-фидерных устройств, увеличением излучаемой мощности, снижением собственного шума приемника - оказывается экономически невыгодным или просто невозможным.

Хотя существующие на данный момент системы передачи данных отвечают всем основным стандартам и требованиям, они все же не являются совершенными. Причин тому влияние помех в канале связи. При передаче сообщений по каналам связи могут возникать помехи, способные привести к искажению принимаемых знаков. Естественный язык обладает большой избыточностью (в европейских языках – до 7%), чем объясняется большая помехоустойчивость сообщений, составленных из знаков алфавитов таких языков. Примером, иллюстрирующим устойчивость русского языка к помехам, может служить предложение «в словох всо глосноо зомононо боквой о». Здесь 26% символов «поражены», однако это не приводит к потере смысла. Таким образом, в данном случае избыточность является полезным свойством. Избыточность могла бы быть использована и при передаче кодированных сообщений в технических системах. Например, каждый фрагмент текста («предложение») передается трижды, и верным считается та пара фрагментов, которая полностью совпала. Однако, больная избыточность приводит к большим временным затратам при передаче информации и требует большого объема памяти при ее хранении. Впервые теоретическое исследование эффективного кодирования предпринял К. Шеннон.

Одним из средств решения подобных несоответствий в системах передачи цифровой информации, является применение помехоустойчивых кодов, лежащих в основе устройств кодирования/декодирования. Высокоэффективным средством решения данной проблемы является применение помехоустойчивого кодирования, основанного на введении искусственной избыточности в передаваемое сообщение. Помехоустойчивое кодирование передаваемой информации позволяет в приемной части системы обнаруживать и исправлять ошибки.

Актуальность: Работа подавляющего числа современных систем связи основана на передаче сообщений в цифровом виде. Сбой при приеме любого элемента цифровых данных способен вызвать значительное искажение всего сообщения в целом, что, в свою очередь, может привести к полной потере информации, содержащейся в нем. В современных информационных системах важнейшей задачей является обеспечение информационной безопасности, связанной с методами криптографии и кодирования, теоретические основы которой заложил Шеннон в своих трудах. В данной работе будут рассмотрены основы задачи кодирования, а также практическое применение помехоустойчивых кодов.

Объект: процесс формирования цифровых сигналов

Предмет: кодирование информации

Цель исследования: разработать алгоритм на основе анализа задачи кодирования.

Задачи:

1) Проанализировать теоретические основы задачи кодирования.

2) Рассмотреть основные виды помехоустойчивых кодов.

3) Практическая реализация помехоустойчивого кодирования.