ГЛАВА 7. КОДИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ И КАНАЛОВ СВЯЗИ
В предыдущей главе были установлены потенциальные возможности кодирования источников и канатов, которые определялись теоремами кодирования Шеннона. Однако ни формулировки, ни доказательства этих теорем не указывали прямо на способы кодирования и декодирования, которые обеспечивают эти потенциальные возможности. (Исключением было лишь кодирование в непрерывном канале с неограниченной полосой частот, когда постоянная скорость передачи при сколь угодно малой вероятности ошибок могла быть обеспечена при выборе ортогональных сигналов).
Хотя исторически некоторые способы кодирования источников и каналов появились даже раньше теории Шеннона, она явилась мощным стимулом для поиска многих других, более эффективных методов, приближающихся к потенциально возможным. Это обстоятельство вызвало большой поток работ, посвященных тематике конструктивных методов кодирования. В данной главе будут описаны основные подходы к кодированию источников и каналов связи, причём в отличие от математической теории кодирования мы остановимся здесь не столько на деталях доказательств различных свойств кодов, сколько на демонстрации энергетических, скоростных или спектральных выигрышей, которые обеспечивают данные методы по сравнению с "некодированной" передачей сообщений.
Под кодированием в широком смысле понимают отображение сообщения в сигнал для передачи его по каналу.
Под кодированием в узком смысле понимают преобразование сообщений дискретного источника для передачи их по дискретному каналу. Если иное не указано, под словом кодирование далее будет подразумеваться кодирование в узком смысле.
Реализация кодирования на передающей стороне всегда предполагает применение обратной процедуры — декодирования — для восстановления принятого сообщения. Устройства, осуществляющие кодирование и декодирование, называются соответственно кодер и декодер. Вместе их называют кодеком.
7.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ КОДИРОВАНИЯ
Классификация рассматриваемых в данной главе методов кодирования приведена на рис. 7.1. Эта классификация не является исчерпывающей. В нее включены лишь некоторые методы, которые широко используются в современных системах связи. По своему назначению кодирование подразделяется на примитивное, экономное и помехоустойчивое.
Примитивное, или безызбыточное, кодирование применяется для согласования алфавита источника и алфавита канала.
Пример, приведённый в табл. 7.1, показывает, как сообщения дискретного источника с объёмом алфавита 
могут быть преобразованы для передачи по дискретному двоичному каналу. Отличительное свойство примитивного кодирования состоит в том, что избыточность дискретного источника, образованного выходом примитивного кодера, равна избыточности источника на входе кодера.
Рис. 7.1. Классификация методов кодирования
Примитивное кодирование используется также в целях шифрования передаваемой информации и повышения устойчивости работы системы синхронизации. В последнем случае правило кодирования выбирается так, чтобы вероятность появления на выходе кодера длинной последовательности, состояшей только из нулей или только из единиц, была минимальной. Подобный кодер называется также скремблером (от английского слова "scramble" - перемешивать). Особенности систем шифрования и синхронизации изучаются в специальных курсах и здесь не рассматриваются.
Таблица 7.1. (см. скан)
Экономное кодирование, или сжатие данных, применяется для уменьшения времени передачи информации или требуемого объёма памяти при её хранении. Отличительное свойство экономного кодирования состоит в том, что избыточность источника, образованного выходом кодера, меньше, чем избыточность источника на входе кодера. Экономное кодирование применяется в ЭВМ. Так, последние версии операционных систем обязательно содержат в своём составе программы сжатия данных (динамические компрессоры и архиваторы), а новый стандарт 
на модемы для связи между ЭВМ по телефонным сетям общего пользования включает сжатие в число процедур обработки данных.
Помехоустойчивое, или избыточное, кодирование применяется для обнаружения 
исправления ошибок, возникающих при передаче по дискретному каналу. Отличительное свойство помехоустойчивого кодирования состоит в том, что избыточность источника, образованного выходом кодера, больше, чем избыточность источника на входе кодера. Помехоустойчивое кодирование используется в различных системах связи, при хранении и передаче данных
в сетях ЭВМ, в бытовой и профессиональной аудио- и видеотехнике, основанной на цифровой записи.
