Конспект лекции 10. Кодирование информации. Биты и боды.

Что такое сигнал?

Сигнал - это изменение физической величины в течение какого-либо времени. Человек приноровился использовать изменения для того, чтобы с помощью них кодировать информацию.

Каждое такое изменение называется состоянием сигнала.

Что может изменяться у электрического сигнала? - амплитуда, частота и фаза.

Фаза - это момент, с которого начинается сигнал.

На следующем графике изображено кодирование двоичной информации с использованием каждого из этих параметров.

Нужно учесть, что мы рассматриваем цифровой сигнал. Цифровой сигнал - это сигнал, который можно представить в виде последовательности дискретных (цифровых) значений.

А можно ли закодировать четыре значения? - можно! И тогда, на каждый сигнал будет приходиться один из вариантов сочетания нуля и единицы. Если нам дано 4 варианта сигнала, которыми нам нужно закодировать сигнал, то количество разрядов, необходимых для представления в двоичном виде будет log₂4 = 2.

Можно закодировать и больше значений.

Передача дискретной информации в телекоммуникационных сетях осуществляется тактировано, то есть изменение сигнала происходит через фиксированный интервал времени, называемый тактом.

Приемник (компьютер, который получает информацию) считает, что вначале каждого такта на его вход поступает новая информация. При этом независимо от того, повторяет ли сигнал состояние предыдущего такта или же он имеет состояние, отличное от предыдущего, приёмник получает новую информацию от передатчика. Например, если такт равен 0.3 с, а сигнал имеет два состояния и единица кодируется амплитудой 5 вольт, то присутствие на входе приёмника сигнала 5 вольт в течение 3 секунд означает получение информации, представленной двоичным числом 1111111111₂.

Биты и боды

Нам более понятнее измерять скорость передачи данных в битах. Но для кодирования сигнала выделяют ещё одно понятие - боды.

Бод - это единица, которая показывает количество изменений периодического сигнала.

Опять возьмём пример с 4-мя состояниями сигнала. На одно изменение приходится два бита, ведь именно с помощью двух бит можно закодировать четыре состояния (см. график на рисунке 3). Тогда за три такта можно передать 3 бода (3 изменения).

Попробуем перевести 3 бода в биты. Из примера мы знаем, что сигнал имеет 4-ре состояния. Соответственно, один бод передаёт одно из 4-х состояний. Четыре состояния можно закодировать и в биты, тогда одно из четырёх состояний равно log₂4 = 2 бит, тогда 1 бод = 2 бит. Остаётся только умножить 3 на 2, получим 6 бит за 3 такта.

Можно заметить аналогию, что количество бит зависит от количества состояний сигнала.

Попробуйте ответить на вопрос: в каком случае количество бит за ед. времени будет совпадать с количеством бит за ед.времени?