1. Предмет теории передачи сигналов

1. Предмет теории передачи сигналов
Теория передачи сигналов — это наука о передаче информации на расстояние.
В настоящее время электрические сигналы применяются для передачи различных сообщений, и обнаружения объектов в пространстве, для автоматического управления промышленными объектами и космическими кораблями, для выполнения физических измерений и наблюдений, для решения математических задач с помощью электронных вычислительных машин и для многих других целей.
Современные проблемы в области теории и техники связи определяются новыми условиями и вытекающими из их новыми, более высокими требованиями. В первую очередь повышаются требования к скорости и достоверности передачи информации. Быстродействие и достоверность являются важнейшими характеристиками современных систем связи.
Процесс передачи информации по каналам связи всегда является вероятностным, поэтому в основе теории передачи сигналов лежат статистические методы исследований. Объектом статистических методов здесь являются не только помехи и шумы, но и сами полезные сигналы.
Курс теории передачи сигналов представляет собой единую научную дисциплину, основу которой составляют теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория информации.
В курсе изучаются общие закономерности передачи информации по каналам связи, определяются потенциальные возможности различных способов передачи и приема сигналов, сравниваются различные системы связи между собой и определяются алгоритмы работы отдельных элементов системы связи.
Задача теории определить, как должен работать тот или иной элемент системы связи и каким требованиям он должен удовлетворять. Вопросы же о том, как рассчитать и построить эти элементы, изучаются в специальных инженерных курсах.
Начало общей теории передачи сообщений было заложено в работе В. А. Котельникова «О пропускной способности «эфира» и проволоки» (1933 г.), в который была сформулирована и доказана теорема отсчетов, и в работе Р. Хартли «Передача информации» (1928 г.), в которой была введена логарифмическая мера информации. Следующим крупным шагом в развитии теории явились фундаментальные работы В. А. Котельникова по теории потенциальной помехоустойчивости (1946 г.) и К. Шеннона по теории информации (1948 г.). В этих работах были сформулированы основные положения и теоремы современной теории передачи сообщений.
Дальнейшее развитие теория получила в трудах А. А. Харкевича, Д. В. Агеева, В. И. Сифорова, Д. Миддлтона и многих других советских и зарубежных ученых. Большое влияние на развитие теории оказали выдающиеся математики А. Н. Колмогоров, Н. Винер, А. Я. Хинчин и другие.
В нашей стране развитию теории и внедрению ее в практику придается большое значение. О высоком уровне советской науки и техники в области связи свидетельствуют такие достижения, как создание сложнейших систем управления космическими кораблями и ракетами, систем дальней и сверхдальней космической связи, систем связи и телевидения с использованием искусственных спутников Земли. В этих системах применяются наиболее совершенные способы передачи, оптимальные методы обработки сигналов ,и помехоустойчивые коды, позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие в канале. Создание подобных систем было бы невозможно без выдающихся успехов современной теории и техники связи.
2. Система связи
Объектом передачи в любой системе связи является сообщение, несущее какую-либо информацию. Сообщение может быть непрерывным (речь, музыка) или дискретным (письменный текст, цифровые данные).

Рис. 1.1. Функциональная схема системы связи
На рис. 1.1 приведена функциональная схема системы связи. Рассмотрим назначение отдельных элементов этой схемы. Источником информации является отправитель сообщения, а потребителем — ее получатель. В одних системах связи источником и потребителем информации может быть человек, в других — различного рода автоматические устройства, вычислительные машины и т. п.
Поступающее от источника сообщение u(t) в передатчике обрабатывается определенным образом, и формируется сигнал s(t), удобный для передачи по линии связи. В телефонии, например, эта операция сводится просто к преобразованию звукового давления в пропорционально изменяющийся электрический ток микрофона. В телеграфии производится кодирование, в результате которого последовательность элементов сообщения (букв, цифр) преобразовывается в последовательность кодовых символов (0, 1; точка, тире).