Теорія інформації та кодування

Метою вивчення дисципліни є вивчення основних способів вимірювання кількості інформації та оцінки інформаційних втрат в каналі зв’язку; різноманітних алгоритмів кодування повідомлень для ефективної та надійної передачі, збереження та подальшого їх опрацювання.
Практичне значення та використання отриманих знань:
Отримані знання можуть використовуватися при виконанні кваліфікаційної роботи бакалавра за вказаною спеціальністю, при проектуванні, розрахунках та експлуатації інформаційних систем передачі та добування інформації, розрахунках потенційної завадостійкості систем і методів передачі інформації, виконанні аналізу програмного забезпечення з метою оцінки на відповідність встановленим вимогам інформаційної та/або кібербезпеки в ІТС, забезпеченні функціонування спеціального програмного забезпечення, щодо захисту даних від руйнуючих програмних впливів, руйнуючих кодів в інформаційних, інформаційно-телекомунікаційних (автоматизованих) системах.
Тематика та види навчальних занять
Лекція 1. «Фізичні принципи побудови одноканальних і багатоканальних радіотехнічних систем передавання інформації».
Лекція 2. «Засоби розділення каналів в сучасних системах передавання інформації».
Лекція 3. «Інформаційні характеристики джерел дискретних повідомлень та каналів зв’язку».
Лекція 4. «Інформаційні характеристики джерел безперервних повідомлень. Принципи ефективного кодування. Арифметичне кодування. Кодування засобом «стопка книг»».
Лекція 5. «Інформаційне узгодження джерела повідомлень з каналом зв’язку. Коди Шеннона-Фано та Гаффмана».
Лекція 6. «Корегуючи коди. Класифікація коригуючих кодів. Кодова відстань. Коригуюча здатність коду. Надмірність коду».
Лекція 7. «Межі коригуючих здатностей лінійних кодів. Коди Хеммінга. Декодування за методом синдрому».
Лекція 8. «Циклічні коди. Поля Галуа».
Лекція 9. «Конструктивний опис циклічних кодів. Коди Боуза-Чоудхури-Хоквингема». Лекція 10. «Мажоритарний метод декодуваня кодів максимальної довжини».
Лекція 11. «Блокові коди та їхні властивості. Ортогональні коди. Коди максимальної довжини».
Лекція 12. «Коди Рида-Маллера. Перетворення Уолша-Адамара». Лекція 13. «Коди Рида-Соломона. Згорткові коди».
Лекція 14. «Алгоритм декодування згорткових кодів Вітербі».
Лекція 15. «Канали зв’язку з замираннями. Код Фінка- Хагельбергера». Лекція 16. «Блочні шифри. Мережі Файстеля».
Лабораторні заняття
Лабораторні роботи виконуються середовищі MatLabMobile.
Лабораторна робота №1. «Моделювання методу кодового ущільнення каналів (CDMA) на основі перетворення Уолша-Адамара».
Мета заняття: закріплення теоретичних відомостей про властивості функцій Уолша та матриць Адамара, набуття практичних навичок щодо моделювання роботи багатокористувацьких систем зв’язку з кодовим ущільненням каналів.
Лабораторна робота №2. «Дослідження ймовірнісних та інформаційних характеристик джерел дискретних повідомлень».

Мета заняття: закріпити теоретичні відомості щодо ймовірнісних та інформаційних характеристик джерел повідомлень, набути практичні навички їх розрахунку.
Лабораторна робота №3. «Дослідження інформаційних характеристик каналів зв'язку».
Мета заняття: закріплення теоретичних відомостей щодо описання дискретних каналів зв'язку. Набуття практичних навичок дослідження інформаційних характеристик каналів зв'язку за допомогою систем математичного моделювання.
Лабораторна робота №4. «Дослідження ефективних кодів Шеннона-Фано та Гаффмана».
Мета заняття: закріплення теоретичних відомостей та набуття практичних навичок використання ефективних кодів Шеннона-Фано та Гаффмана.
Лабораторна робота №5. «Арифметичні методи стиску інформації».
Мета заняття: закріпити теоретичні знання та оволодіти практичними навичками побудови кодеків арифметичних методів стиску інформації.
Лабораторна робота №6. «Стиск інформації на основі методу «стопка книг», уявлення натуральних чисел за допомогою кода Левенштейна».
Мета заняття: закріпити теоретичні знання та оволодіти практичними навичками побудови кодеків стиску інформації на основі методу стопки книг. Надбати навички кодування та декодування натуральних чисел за допомогою кода Левенштейна.
Лабораторна робота №7. «Дослідження коректувальних можливостей лінійних блокових кодів Хеммінга».
Мета заняття: закріпити теоретичні відомості та набути практичні навички дослідження коректувальної здатності лінійних блокових кодів Хеммінга за допомогою методів математичного моделювання.
Лабораторна робота №8. «Дослідження коректувальної здатності лінійних блокових кодів Ріда-Соломона в каналах з пачковими помилками».
Мета заняття: закріпити теоретичні знання та оволодіти практичними навичками моделювання та дослідження коректувальної здатності лінійних блокових кодів Ріда- Соломона в каналах з пачковими помилками.
Лабораторна робота №9. «Дослідження коректувальної здатності згорткових кодів. алгоритм Вітербі».
Мета заняття: закріпити теоретичні знання та оволодіти практичними навичками моделювання та дослідження коректувальної здатності згорткових кодів.
Лабораторна робота №10. «Побудова модифікованого коду Цезара».
Мета заняття: навчитись забезпечувати шифрування та дешифрування інформації за допомогою кодів підстановки.
Лабораторна робота №11. «Побудова скремблера потоку даних із самосинхронізацією».
Мета заняття: навчитись моделювати роботу скремблерів потоків даних із самосинхронізацією.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

Індивідуальна робота
Індивідуальна робота не передбачена.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Поточний контроль полягає у виконанні
1) 11-ти індивідуальних поточних завдань. Індивідуальні поточні завдання виконуються письмово і полягають в розв'язуванні типових задач відповідно до мети та завдань лабораторних робіт. Бездоганне виконання лабораторних робіт з 1-ї по 5-ту оцінюється у 3 бали, робіт з 6-ї по 11-ту у 3 бали.
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у письмової формі Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Завдання екзаменаційних білетів охоплюють теми лекційних та лабораторних занять і містять 2-а теоретичних та 3-и практичних питання с загальною кількістю балів 100. Допуск до екзамену здійснюється у випадку набрання не менш 30 балів накопичувальної оцінки за результатами першого модульного контролю та
15 балів за результатами другого модульного контролю. Накопичувальна оцінка формується за результатами оцінювання всіх навчальних елементів, які заплановані на семестр для виконання здобувачами вищої освіти.