Ein Signal ist ein materieller Informationsträger (Daten), der von einer Quelle an einen Verbraucher übertragen wird. Kann darstellen physikalische Signale oder mathematische Modelle.

Signale können analog oder diskret sein.

Ein analoges (kontinuierliches) Signal wird durch eine physikalische Größe reflektiert, die sich in einem bestimmten Zeitintervall ändert, beispielsweise die Klangfarbe oder die Klangintensität.

Lassen Sie uns ein Beispiel für eine kontinuierliche Nachricht geben. Menschliche Sprache, übertragen durch eine modulierte Schallwelle; Der Signalparameter ist in diesem Fall der Druck, den diese Welle am Ort des Empfängers – dem menschlichen Ohr – erzeugt.

Ein diskretes (digitales) Signal besteht aus einer zählbaren Menge von Informationselementen.

Der Signalparameter nimmt eine endliche Anzahl zeitlich aufeinanderfolgender Werte an.

Die Menge der kleinsten Elemente eines diskreten Signals wird als Alphabet bezeichnet, und das diskrete Signal selbst wird auch als Nachricht bezeichnet.

Die mit solchen Signalen übertragene Nachricht ist diskret.

Die von der Quelle übermittelten Informationen sind diskret.

Beispiel diskrete Nachricht Beim Lesen eines Buches kann es sich um einen Prozess handeln, dessen Informationen im Text dargestellt werden, d. h. eine diskrete Abfolge einzelner Symbole (Buchstaben).

Das analoge Signal kann in ein diskretes Signal umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird Diskretisierung genannt.

Eine kontinuierliche Nachricht kann durch eine kontinuierliche Funktion dargestellt werden, die auf einem bestimmten Segment [a, b] definiert ist (Abb. 2.1). Eine kontinuierliche Nachricht kann in eine diskrete Nachricht umgewandelt werden (dieser Vorgang wird als Sampling bezeichnet).

Dazu wird aus der unendlichen Wertemenge dieser Funktion (Signalparameter) eine bestimmte Zahl ausgewählt, die die übrigen Werte näherungsweise charakterisieren kann. Die resultierende Folge von Funktionswerten y 1, y 2, ... y n. ist eine diskrete Darstellung einer stetigen Funktion, deren Genauigkeit unbegrenzt verbessert werden kann, indem die Länge der Segmente verringert wird, die den Wertebereich des Arguments unterteilen.

Somit kann jede Nachricht als diskret dargestellt werden, mit anderen Worten als eine Folge von Zeichen eines Alphabets.

Die Fähigkeit, ein kontinuierliches Signal mit beliebiger Genauigkeit abzutasten (zur Erhöhung der Genauigkeit reicht es aus, den Schritt zu reduzieren), ist aus Sicht der Informatik von grundlegender Bedeutung. Ein Computer ist eine digitale Maschine, das heißt, die interne Darstellung der darin enthaltenen Informationen ist diskret. Die Diskretisierung der Eingabeinformationen (sofern sie kontinuierlich sind) macht sie für die Computerverarbeitung geeignet.

Signalkodierung

Um die Arbeit mit Daten im Zusammenhang mit zu automatisieren verschiedene Arten, ist es sehr wichtig, ihre Darstellungsform zu vereinheitlichen – hierfür wird üblicherweise eine Kodierungstechnik verwendet, also die Darstellung von Daten eines Typs durch Daten eines anderen Typs.

Signalkodierung bedeutet:

· seine Präsentation in einer bestimmten Form, die für die spätere Verwendung des Signals praktisch oder geeignet ist;

· eine Regel, die die Zuordnung von einem Zeichensatz zu einem anderen Zeichensatz beschreibt.

Sowohl einzelne Zeichen des Originalalphabets als auch deren Kombinationen unterliegen der Codierung.

Geben wir ein Beispiel.

Es wird eine Entsprechungstabelle zwischen natürlichen Zahlen dreier Zahlensysteme gegeben.

Diese Tabelle kann als eine bestimmte Regel betrachtet werden, die die Abbildung einer Reihe von Zeichen aus dem dezimalen Zahlensystem in das Binär- und Hexadezimalsystem beschreibt. Dann besteht das ursprüngliche Alphabet aus den Dezimalziffern von 0 bis 9, und die Codealphabete sind 0 und 1 für das Binärsystem; Zahlen von 0 bis 9 und Symbole (A, B, C, D, E, F) – für Hexadezimal.

Arten der Kodierung je nach Zweck der Kodierung.

1. Musterkodierung wird immer dann verwendet, wenn Informationen zur internen Darstellung in einen Computer eingegeben werden.

Diese Art der Codierung wird verwendet, um ein diskretes Signal auf einem bestimmten Computermedium darzustellen.

Die meisten Codes, die in der Informatik zur Mustercodierung verwendet werden, haben die gleiche Länge und Verwendung binäres System zur Codedarstellung (und möglicherweise hexadezimal als Mittel zur Zwischendarstellung).

Diese Art der Codierung verwendet:

a) direkte Codes.

Sie werden zur Darstellung numerischer Daten in einem Computer verwendet und verwenden das binäre Zahlensystem. Kann zum Kodieren nicht numerischer Daten verwendet werden.

b) ASCII-Codes.

Am gebräuchlichsten ist der ASCII-Code (American Standard Code for Information Interchange), der für die interne Darstellung symbolischer Informationen im MS-DOS-Betriebssystem in Notepad verwendet wird Betriebssystem Windows’xx sowie zum Kodieren von Textdateien im Internet.

c) Codes, die die Häufigkeit von Symbolen berücksichtigen.

In einigen Kodierungssystemen wird der Wert des Codes durch die Häufigkeit des kodierten Symbols bestimmt. Solche Häufigkeiten sind in der Regel für die Buchstaben des Alphabets natürlicher Sprachen, beispielsweise Englisch oder Russisch, bekannt und werden seit langem bei der Platzierung von Tastaturtasten verwendet: Die am häufigsten verwendeten Buchstaben befinden sich auf den Tasten in der In der Mitte der Tastatur befinden sich die am seltensten verwendeten Tasten an der Peripherie, was die Bedienung für den Menschen erleichtert.

2. Kryptografische Kodierung oder Verschlüsselung wird verwendet, wenn es notwendig ist, Informationen vor unbefugtem Zugriff zu schützen.

3. Eine effiziente oder optimale Codierung wird verwendet, um Informationsredundanz zu beseitigen, d. h. Reduzierung des Volumens, beispielsweise in Archivern.

Zur Kodierung von Symbolen des Originalalphabets werden Binärcodes variabler Länge verwendet: Je höher die Häufigkeit des Symbols, desto kürzer sein Code.
Die Effizienz des Codes wird durch die durchschnittliche Anzahl der Binärziffern zur Kodierung eines Zeichens bestimmt.

4. Eine rauschschützende oder rauschresistente Kodierung wird verwendet, um eine bestimmte Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wenn das Signal gestört wird, beispielsweise bei der Übertragung von Informationen über Kommunikationskanäle.

Als Basiscode wird ein Binärcode konstanter Länge verwendet, der einer Anti-Noise-Codierung unterzogen wird. Ein solcher Quellcode (Basiscode) wird als Primärcode bezeichnet, da er Änderungen unterliegt.

Daten

Der Begriff „Daten“

Daten bedeuten:

1) Darstellung von Informationen in formalisierter (kodierter) Form, die deren Speicherung, Übertragung oder Verarbeitung ermöglicht technische Mittel;

2) registrierte Signale.

Datenträger können sein:

· Papier ist das am häufigsten verwendete Medium. Daten werden durch Veränderung der optischen Eigenschaften ihrer Oberfläche aufgezeichnet;

· CD-ROM. Wird verwendet, um optische Eigenschaften in Aufnahmegeräten zu ändern Laserstrahl auf Kunststoffträgern mit reflektierender Beschichtung;

· Magnetbänder und -platten – nutzen Sie Änderungen der magnetischen Eigenschaften.

Datenoperationen

Sie können verschiedene Operationen mit Daten durchführen:

· Datenerhebung – Ansammlung von Daten, um eine ausreichende Vollständigkeit der Informationen für die Entscheidungsfindung sicherzustellen;

· Formalisierung von Daten – Zusammenführung von Daten aus verschiedenen Quellen in die gleiche Form, um sie miteinander vergleichbar zu machen, d. h. um ihren Grad der Zugänglichkeit zu erhöhen;

· Datenfilterung – Herausfiltern „zusätzlicher“ Daten, die für die Entscheidungsfindung nicht erforderlich sind; gleichzeitig soll der „Rauschenpegel“ sinken und die Zuverlässigkeit und Angemessenheit der Daten steigen;

· Datensortierung – Sortieren von Daten nach einem bestimmten Merkmal für eine einfachere Verwendung; erhöht die Verfügbarkeit von Informationen;

· Datengruppierung – Kombinieren von Daten nach einem bestimmten Merkmal, um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern; erhöht die Verfügbarkeit von Informationen;

· Datenarchivierung – Organisation der Datenspeicherung in einer bequemen und leicht zugänglichen Form; dient dazu, die wirtschaftlichen Kosten der Datenspeicherung zu senken und die Gesamtzuverlässigkeit zu verbessern Informationsprozess im Allgemeinen;

· Datenschutz – eine Reihe von Maßnahmen, die darauf abzielen, den Verlust, die Reproduktion und die Änderung von Daten zu verhindern;

· Datentransport – Empfang und Übertragung (Lieferung und Bereitstellung) von Daten zwischen entfernten Teilnehmern des Informationsprozesses; In diesem Fall wird die Datenquelle in der Informatik üblicherweise als Server und der Verbraucher als Client bezeichnet.

· Datentransformation – Übertragung von Daten von einem Formular in ein anderes oder von einer Struktur in eine andere.

Der Begriff „Information“ (von lat. Informationen(Erklärung, Präsentation) und „Botschaft“ sind derzeit untrennbar miteinander verbunden.

Information – Dabei handelt es sich um Informationen, die Gegenstand der Übermittlung, Verbreitung, Umwandlung, Speicherung oder unmittelbaren Nutzung sind. Eine Nachricht ist eine Form der Übermittlung von Informationen. Es ist bekannt, dass ein Mensch 80...90 % der Informationen über die Sehorgane und 10...20 % über die Hörorgane erhält. Andere Sinne liefern insgesamt 1...2 % der Informationen.

Informationen werden im Formular übermittelt Mitteilungen. Nachricht - eine Form des Ausdrucks (Präsentation) von Informationen, die für die Übertragung über eine Entfernung geeignet ist. Beispiele für Nachrichten sind Telegrammtexte, Sprache, Musik, Fernsehbilder, Datenausgaben eines Computers, Befehle im System automatische Kontrolle Gegenstände usw. Nachrichten werden mithilfe von Signalen übermittelt, die Informationsträger sind. Die Hauptsignalart sind elektrische Signale. In jüngster Zeit haben optische Signale insbesondere in faseroptischen Informationsübertragungsleitungen eine zunehmende Verbreitung gefunden. Signal- ein physischer Prozess, der die übertragene Nachricht anzeigt. Die Anzeige der Meldung wird durch Änderung sichergestellt Anzahl der physischen Größe, die den Prozess charakterisiert. Ein Signal übermittelt (entfaltet) eine Nachricht in der Zeit, das heißt, es ist immer eine Funktion der Zeit. Signale werden erzeugt, indem bestimmte Parameter des physischen Mediums entsprechend der übertragenen Nachricht geändert werden.

Dieser Wert ist Informationsparameter des Signals.Nachrichteninformationsparameter - ein Parameter, dessen Änderung Informationen enthält. Für Klang Nachrichten ist der Informationsparameter der momentane Schalldruckwert, z stationär Bilder - Reflexionsgrad, z Handy, Mobiltelefon - Helligkeit von Bildschirmbereichen.

In diesem Fall sind die Konzepte wichtig Qualität Und GeschwindigkeitÜbermittlung von Informationen.

Die Qualität der Informationsübertragung ist umso höher, je geringer die Verzerrung der Informationen auf der Empfangsseite ist. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Informationsübertragung müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um Informationsverluste und eine Verschlechterung der Qualität der Informationsübertragung zu verhindern.

Nachrichten aus der Ferne mit Materialmenge Medien, N/R, Papier oder Magnetband oder ein physikalischer Vorgang, zum Beispiel Schall oder elektromagnetische Wellen, Strom usw.

Die Übermittlung und Speicherung von Informationen erfolgt über verschiedene Zeichen (Symbole), die eine Darstellung in irgendeiner Form ermöglichen.

Nachrichten können Funktionen der Zeit sein, beispielsweise Sprache bei der Übertragung Telefongespräche, Temperatur oder Druck bei der Telemetriedatenübertragung, Leistung bei der Fernsehübertragung usw. In anderen Fällen ist die Nachricht keine Funktion der Zeit (z. B. Telegrammtext, Standbild usw.). Signal vermittelt im Laufe der Zeit eine Botschaft. Daher ist es immer eine Funktion der Zeit, auch wenn die Nachricht (z. B. ein Standbild) dies nicht ist. Es gibt 4 Arten von Signalen: kontinuierliches Signal, kontinuierliche Zeit. (Abb.2.2, a), kontinuierliche diskrete Zeit. (Abb.2.2, b), diskrete kontinuierliche Zeit. (Abb.2.2, c) und diskrete diskrete Zeit (Abb.2.2, d).

Abbildung 2.2 – Kontinuierliches kontinuierliches Zeitsignal (a), kontinuierliches diskretes Zeitsignal (b), diskretes kontinuierliches Zeitsignal (c), diskretes diskretes Zeitsignal (d).

Kontinuierliche kontinuierliche Zeitsignale. abgekürzt als kontinuierliche (analoge) Signale. Sie können sich zu beliebigen Zeitpunkten ändern und einen beliebigen Wert aus einer kontinuierlichen Menge möglicher Werte (Sinuskurve) annehmen.

Kontinuierliche diskrete Zeitsignale. kann beliebige Werte annehmen, sich aber nur zu bestimmten, vorgegebenen (diskreten) Zeitpunkten ändern t 1, t 2, t 3 … .

Diskrete kontinuierliche Zeitsignale unterscheiden sich darin, dass sie sich zu beliebigen Zeitpunkten ändern können, ihre Werte jedoch nur zulässige (diskrete) Werte annehmen.

Diskrete Zeitsignale(abgekürzt als diskret) kann zu diskreten Zeitpunkten nur Auflösungswerte (diskrete Werte) annehmen.

Basierend auf der Art der Änderungen der Informationsparameter werden sie unterschieden kontinuierlich Und diskret Mitteilungen.

Analog das Signal ist eine kontinuierliche oder teilweise kontinuierliche Funktion der Zeit X(t). Momentane Signalwerte sind ein Analogon zur physikalischen Größe des betrachteten Prozesses.

Diskret Das Signal stellt diskrete Impulse dar, die im Zeitintervall Δt aufeinander folgen, die Impulsbreite ist gleich und der Pegel (Impulsfläche) ist ein Analogon des Momentanwerts einer physikalischen Größe, die das diskrete Signal darstellt.

Digital Das Signal ist eine diskrete Reihe von Zahlen, die im Zeitintervall Δt aufeinanderfolgen, in Form von Binärziffern vorliegen und den Momentanwert einer physikalischen Größe darstellen.

Ein kontinuierliches oder analoges Signal ist ein Signal, das innerhalb eines bestimmten Wertebereichs einen beliebigen Wert annehmen kann. Ein zeitkontinuierliches Signal ist ein entlang der gesamten Zeitachse spezifiziertes Signal.

Sprache ist beispielsweise eine sowohl im Pegel als auch in der Zeit kontinuierliche Nachricht, und ein Temperatursensor, der alle 5 Minuten seine Werte erzeugt, dient als Quelle für Nachrichten, deren Größe kontinuierlich, aber zeitlich diskret ist.

Das Konzept der Informationsmenge und der Möglichkeit ihrer Messung ist die Grundlage der Informationstheorie. Die Informationstheorie entstand im 20. Jahrhundert. Die Pioniere der Informationstheorie sind Claude Shannon (USA), A.N. Kolmogorov (UdSSR) R. Hartley (USA) usw. Laut Claude Shannon sind die Informationen unsicher. Diese. Informationsgehalt der darin enthaltenen Nachricht x nützliche Informationen diese. der Teil einer Nachricht, der die Unsicherheit über etwas verringert, das vor dem Empfang existierte.

Betrachtet man Signale und Signalarten, muss man sagen, dass es unterschiedlich viele dieser Verbindungen gibt. Jeden Tag begegnet jeder Mensch der Nutzung eines elektronischen Geräts. Niemand kann sich ein modernes Leben ohne sie vorstellen. Wir sprechen über die Bedienung eines Fernsehers, Radios, Computers usw. Bisher dachte niemand darüber nach, welches Signal in vielen Betriebsgeräten verwendet wird. Mittlerweile hat man die Worte analog, digital und diskret schon längst gehört.

Nicht alle, aber einige der oben genannten Signale gelten als recht hochwertig und zuverlässig. Digitale Übertragung Es wurde noch nicht so lange wie analog verwendet. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Technologie zu unterstützen begann dieser Typ Diese Art von Signal wurde erst vor relativ kurzer Zeit entdeckt. Jeder Mensch ist ständig mit Diskretion konfrontiert. Was die Arten der Signalverarbeitung angeht, muss man bedenken, dass diese etwas unregelmäßig sind.

Wenn wir tiefer in die Wissenschaft eintauchen, sollten wir sagen, dass diskret die Übertragung von Informationen ist, die es uns ermöglicht, Daten zu übertragen und die Zeit der Umgebung zu ändern. Dank der letzten Eigenschaft kann ein diskretes Signal einen beliebigen Wert annehmen. Derzeit tritt dieser Indikator in den Hintergrund, nachdem die meisten Geräte auf Chips hergestellt wurden.

Digitale und andere Signale sind integraler Bestandteil, Komponenten interagieren zu 100 % miteinander. Bei der Diskretion ist das Gegenteil der Fall. Tatsache ist, dass hier jeder Teil unabhängig arbeitet und für seine Funktionen separat verantwortlich ist.

Signal

Schauen wir uns etwas später die Arten von Kommunikationssignalen an, aber jetzt sollten Sie sich im Prinzip mit dem Signal selbst vertraut machen. Dies ist ein allgemeiner Code, der von Systemen über die Luft übertragen wird. Hierbei handelt es sich um eine allgemeine Formulierung.

Im Bereich der Information und einiger anderer Technologien gibt es ein spezielles Medium, das die Übermittlung von Nachrichten ermöglicht. Es kann erstellt, aber nicht akzeptiert werden. Prinzipiell wird dies von einigen Systemen akzeptiert, dies ist jedoch nicht erforderlich. Wenn das Signal als Nachricht betrachtet wird, muss es „abgefangen“ werden.

Ein solcher Datenübertragungscode kann als reguläre mathematische Funktion bezeichnet werden. Es beschreibt jede Änderung der verfügbaren Parameter. Wenn wir darüber nachdenken Theorie der Funktechnik, dann sollte gesagt werden, dass solche Optionen als grundlegend gelten. Es ist zu beachten, dass der Begriff „Rauschen“ einem Signal ähnelt.

Es verzerrt ihn, kann sich mit bereits übertragenem Code überschneiden und stellt auch eine Funktion der Zeit selbst dar. Der Artikel beschreibt im Folgenden Signale und Signaltypen; wir sprechen von diskreten, analogen und digitalen Signalen. Betrachten wir kurz die gesamte Theorie zu diesem Thema.

Arten von Signalen

Es gibt verschiedene Typen und Klassifizierungen vorhandener Signale. Schauen wir sie uns an.

Die erste Art ist ein elektrisches Signal, es gibt auch optische, elektromagnetische und akustische. Es gibt mehrere andere ähnliche Typen, die jedoch nicht beliebt sind. Diese Klassifizierung erfolgt entsprechend der physischen Umgebung.

Je nach Art der Signaleinstellung werden sie in regelmäßig und unregelmäßig unterteilt. Der erste Typ hat eine analytische Funktion sowie eine deterministische Art der Datenübertragung. Zufällige Signale können mit Hilfe einiger Theorien aus der höheren Mathematik gebildet werden, außerdem sind sie in der Lage, in völlig unterschiedlichen Zeiträumen viele Werte anzunehmen.

Die Arten der Signalübertragung sind sehr unterschiedlich; es ist zu beachten, dass Signale gemäß dieser Klassifizierung in analoge, diskrete und digitale Signale unterteilt werden. Oft werden diese Signale verwendet, um den Betrieb von Elektrogeräten sicherzustellen. Um jede der Optionen zu verstehen, müssen Sie sich an den Schulphysikkurs erinnern und ein wenig Theorie lesen.

Warum wird das Signal verarbeitet?

Das Signal muss verarbeitet werden, um die darin verschlüsselten Informationen zu erhalten. Wenn wir die Arten der Signalmodulation betrachten, ist zu beachten, dass es sich im Hinblick auf Amplituden- und Frequenzumtastung um einen recht komplexen Prozess handelt, der vollständig verstanden werden muss. Sobald die Informationen vorliegen, können sie vollständig genutzt werden verschiedene Wege. In manchen Situationen wird es formatiert und weitergesendet.

Erwähnenswert sind auch andere Gründe für die Signalverarbeitung. Es besteht darin, die übertragenen Frequenzen zu komprimieren, ohne jedoch alle Informationen zu beschädigen. Anschließend wird es erneut formatiert und übertragen. Dies geschieht bei langsamen Geschwindigkeiten. Wenn wir über analoge und digitale Signale sprechen, kommen hier spezielle Methoden zum Einsatz. Es gibt Filterung, Faltung und einige andere Funktionen. Sie werden benötigt, um Informationen wiederherzustellen, wenn das Signal beschädigt ist.

Erstellung und Formatierung

Viele Arten Informationssignale, worüber wir im Artikel sprechen werden, muss erstellt und dann formatiert werden. Dazu benötigen Sie einen Digital-Analog-Wandler sowie einen Analog-Digital-Wandler. In der Regel werden beide in der gleichen Situation eingesetzt: nur bei Verwendung einer Technik wie DSP.

In anderen Fällen reicht nur das erste Gerät aus. Um physische analoge Codes zu erstellen und diese dann in digitale Methoden umzuformatieren, ist der Einsatz spezieller Geräte erforderlich. Dadurch werden Informationsschäden weitestgehend vermieden.

Dynamikbereich

Der Bereich jedes analogen Signaltyps lässt sich leicht berechnen. Es ist notwendig, den Unterschied zwischen höheren und niedrigeren Lautstärkepegeln zu verwenden, der in Dezibel angezeigt wird.

Es ist zu beachten, dass die Informationen ausschließlich von den Merkmalen ihrer Ausführung abhängen. Darüber hinaus sprechen wir sowohl über Musik als auch über die Gespräche gewöhnlicher Menschen. Wenn wir einen Ansager nehmen, der die Nachrichten vorliest, beträgt sein Dynamikbereich nicht mehr als 30 Dezibel. Und wenn Sie ein Werk in Farbe lesen, erhöht sich diese Zahl auf 50.

Analogsignal

Die Arten der Darstellung des erfüllten Signals sind unterschiedlich. Es ist zu beachten, dass das analoge Signal kontinuierlich ist. Wenn wir über die Nachteile sprechen, bemerken viele das Vorhandensein von Rauschen, das leider zu Informationsverlust führen kann.

Sehr oft kommt es vor, dass unklar ist, wo im Code tatsächlich etwas steht wichtige Informationen, und wo es einfach Verzerrungen gibt. Aus diesem Grund hat das analoge Signal an Popularität verloren und wird derzeit durch digitale Technologie ersetzt.

Digitalsignal

Es ist zu beachten, dass es sich bei einem solchen Signal, wie bei anderen Signaltypen auch, um einen Datenstrom handelt, der durch diskrete Merkmale beschrieben wird.

Es ist zu beachten, dass seine Amplitude wiederholt werden kann. Wenn die oben beschriebene analoge Version in der Lage ist, mit großem Rauschen am Endpunkt anzukommen, ist dies bei der digitalen Version nicht möglich. Es ist in der Lage, die meisten Störungen selbstständig zu beseitigen, um Informationsschäden zu vermeiden. Es ist auch zu beachten, dass dieser Typ Informationen ohne semantische Belastungen übermittelt.

Somit kann ein Benutzer problemlos mehrere Nachrichten über einen physischen Kanal senden. Es ist zu beachten, dass das digitale Signal im Gegensatz zu den derzeit am häufigsten vorkommenden Arten von Tonsignalen sowie analogen Signalen nicht in mehrere Arten unterteilt ist. Er ist einzigartig und unabhängig. Stellt einen binären Stream dar. Mittlerweile erfreut es sich großer Beliebtheit und ist einfach zu bedienen, wie die Bewertungen belegen.

Anwendung eines digitalen Signals

Unter Berücksichtigung der Arten der Signalübertragung muss angegeben werden, wo die digitale Möglichkeit zum Einsatz kommt. Wie unterscheidet es sich von vielen anderen in der Übertragung und Nutzung? Tatsache ist, dass beim Betreten des Repeaters dieser vollständig regeneriert wird.

Wenn das Gerät ein Signal empfängt, das während der Übertragung Rauschen und Störungen aufweist, wird es sofort formatiert. Dadurch können Fernsehtürme das Signal regenerieren und so den Einsatz von Rauscheffekten vermeiden.

In diesem Fall ist die analoge Kommunikation viel besser, da beim Empfang von Informationen mit großer Verzerrung diese zumindest teilweise extrahiert werden können. Wenn wir über die digitale Version sprechen, ist dies unmöglich. Wenn mehr als 50 % des Signals Rauschen aufweisen, können wir davon ausgehen, dass die Informationen vollständig verloren gehen.

Viele Leute diskutieren Mobilfunkkommunikation, und völlig unterschiedliche Formate und Übertragungsmethoden, sagten sie, dass es manchmal fast unmöglich sei, zu sprechen. Menschen hören möglicherweise keine Wörter oder Sätze. Dies kann auf einer digitalen Leitung nur passieren, wenn Rauschen vorhanden ist.

Wenn wir über analoge Kommunikation sprechen, kann das Gespräch in diesem Fall weitergeführt werden. Aufgrund dieser Probleme erzeugen Repeater immer ein neues Signal, um Lücken zu verringern.

Diskretes Signal

Im Moment verwendet eine Person verschiedene Dialer oder andere elektronische Geräte die Signale empfangen. Die Arten von Signalen sind sehr unterschiedlich und eines davon ist diskret. Es ist zu beachten, dass für die Funktion solcher Geräte eine Übertragung erforderlich ist Tonsignal. Deshalb braucht es einen Kanal, der das hat Durchsatz viel höheres Niveau als zuvor beschrieben.

Womit hängt das zusammen? Tatsache ist, dass zur Übertragung von hochwertigem Ton ein diskretes Signal verwendet werden muss. Es entsteht keine Schallwelle, sondern eine digitale Kopie davon. Die Übertragung erfolgt dementsprechend durch die Technik selbst. Die Vorteile einer solchen Übertragung bestehen darin, dass der Stapelversand stapelweise erfolgt und die Menge der übertragenen Daten reduziert wird.

Feinheiten

Bei der Arbeit Computertechnologie So etwas wie Diskretisierung gibt es schon lange. Aufgrund eines solchen Signals ist es möglich, vollständig verschlüsselte Informationen zu nutzen. Es ist nicht kontinuierlich, aber die Daten werden alle in Blöcken gesammelt. Darüber hinaus handelt es sich bei Letzteren um separate, völlig vollständige und voneinander unabhängige Teilchen.

Modulationsarten

Bei der Beschreibung der Signaltypen und Signale im Allgemeinen ist es auch notwendig, über die Modulation zu sprechen. Was ist das? Hierbei handelt es sich um den Vorgang der gleichzeitigen Änderung mehrerer Schwingungsparameter, der nach einem bestimmten Gesetz erfolgt. Es ist zu beachten, dass die Modulation in Digital- und Pulsmodulation sowie einige andere unterteilt ist.

Viele von ihnen sind wiederum in verschiedene Typen unterteilt, und es gibt ziemlich viele davon. Es sollte über die Hauptmerkmale dieses Konzepts gesprochen werden. Aufgrund der Arten der Signalmodulation ist es beispielsweise möglich, eine stabile Übertragung und minimale Verluste zu erreichen, es ist jedoch zu beachten, dass jede davon einen speziellen Linearitätsverstärker erfordert.

Fast von Anfang an standen menschliche Stämme vor der Notwendigkeit, Informationen nicht nur zu sammeln, sondern diese auch untereinander auszutauschen. Wenn es jedoch nicht so schwierig wäre, dies mit denen zu tun, die einem nahe stehen (Sprache und Schrift), dann mit denen, die weit entfernt sind, dieser Prozess verursachte einige Probleme.

Im Laufe der Zeit wurden diese Probleme durch die Erfindung des Signals gelöst. Anfangs waren sie recht primitiv (Rauch, Geräusche usw.), aber nach und nach entdeckte die Menschheit neue Naturgesetze, die zur Erfindung neuer Wege der Informationsübertragung beitrugen. Lassen Sie uns herausfinden, welche Arten von Signalen es gibt und welche davon in der modernen Gesellschaft am häufigsten verwendet werden.

Was ist ein Signal?

Dieses Wort bezieht sich auf von einem System kodierte Informationen, die über einen speziellen Kanal übertragen werden und von einem anderen System dekodiert werden können.

Viele Wissenschaftler glauben, dass die Fähigkeit biologischer Organismen oder sogar einzelner Zellen, miteinander zu kommunizieren (das Vorhandensein von Nährstoffen oder Gefahren zu signalisieren), zur Hauptantriebskraft der Evolution geworden ist.

Als Signal kann jeder physikalische Vorgang wirken, dessen Parameter an die Art der übertragenen Daten angepasst sind. Zum Beispiel im System Telefonkommunikation Der Sender wandelt die Worte des sprechenden Teilnehmers in ein elektrisches Spannungssignal um, das über Drähte an das Empfangsgerät übertragen wird, in dessen Nähe sich die zuhörende Person befindet.

Signal und Botschaft

Diese beiden Konzepte haben eine sehr ähnliche Bedeutung – sie enthalten bestimmte Daten, die vom Absender an den Empfänger übermittelt werden. Es gibt jedoch einen deutlichen Unterschied zwischen ihnen.

Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Nachricht vom Adressaten akzeptiert werden. Das heißt, sein Lebenszyklus besteht aus drei Phasen: Informationskodierung – Übertragung – Nachrichtendekodierung.

Im Falle eines Signals ist seine Akzeptanz keine notwendige Voraussetzung für seine Existenz. Das heißt, die darin verschlüsselten Informationen können entschlüsselt werden, aber ob dies von jemandem durchgeführt wird, ist unbekannt.

Klassifizierung nach verschiedenen Signalkriterien: Haupttypen

In der Natur gibt es viele Arten von Signalen verschiedene Funktionen. Dabei werden verschiedene Kriterien für die Klassifizierung dieser Phänomene herangezogen. Somit gibt es drei Kategorien:

• Nach Versandart (regelmäßig/unregelmäßig).
• Nach Art der physischen Natur.
• Nach Funktionstyp, der die Parameter beschreibt.

Signale nach Art der physikalischen Natur

Abhängig von der Art der Bildung gibt es folgende Signaltypen.

• Elektrisch (Datenträger – zeitlich veränderlicher Strom oder Spannung in einem Stromkreis).
• Magnetisch.
• Elektromagnetisch.
• Thermal.
• Signale ionisierender Strahlung.
• Optisch/Licht.
• Akustisch (Ton).

Die letzten beiden Arten von Signalen sind auch die einfachsten Beispiele für kommunikationstechnische Operationen, deren Zweck darin besteht, über die Besonderheiten der aktuellen Situation zu informieren.

Am häufigsten werden sie verwendet, um vor Gefahren oder Systemstörungen zu warnen.

Häufig werden akustische und optische Varianten als koordinierende Varianten für den reibungslosen Betrieb automatisierter Anlagen eingesetzt. Daher stimulieren bestimmte Arten von Steuersignalen (Befehlen) das System zum Handeln.

Wenn Sensoren beispielsweise bei Feuermeldern Rauchspuren erkennen, geben sie einen hohen Ton ab. Dies wiederum wird vom System als Steuersignal zum Löschen des Feuers wahrgenommen.

Ein weiteres Beispiel dafür, wie ein Signal (Signaltypen nach Art der physikalischen Natur sind oben aufgeführt) das System im Gefahrenfall aktiviert, ist die Thermoregulation des menschlichen Körpers. Wenn also aufgrund verschiedener Faktoren die Körpertemperatur ansteigt, „informieren“ die Zellen das Gehirn darüber und es schaltet das „Körperkühlsystem“ ein, besser bekannt als Schwitzen.

Nach Funktionstyp

Von diesen Parameter Es werden verschiedene Kategorien unterschieden.

• Analog (kontinuierlich).
• Quantum.
• Diskret (Impuls).
• Digitalsignal.

Alle diese Arten von Signalen sind elektrischer Natur. Dies liegt daran, dass sie nicht nur einfacher zu verarbeiten sind, sondern sich auch problemlos über große Entfernungen übertragen lassen.

Was ist ein analoges Signal und seine Typen?

Mit dieser Bezeichnung werden Signale natürlichen Ursprungs bezeichnet, die sich im Laufe der Zeit kontinuierlich verändern (kontinuierlich) und über einen bestimmten Zeitraum unterschiedliche Werte annehmen können.

Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sie sich hervorragend für die Datenübertragung im Telefon-, Rundfunk- und Fernsehbereich.

Tatsächlich werden alle anderen Arten von Signalen (digitale, Quanten- und diskrete) von Natur aus analog umgewandelt.

Abhängig von kontinuierlichen Räumen und entsprechenden physikalischen Größen, verschiedene Typen analoge Signale.

• Gerade.
• Liniensegment.
• Kreis.
• Räume, die von Mehrdimensionalität geprägt sind.

Quantisiertes Signal

Wie bereits im vorherigen Absatz erwähnt, ist dies immer noch dasselbe analoge Ansicht Der Unterschied besteht jedoch darin, dass es einer Quantisierung unterzogen wurde. Gleichzeitig ließe sich sein gesamter Wertebereich in Stufen einteilen. Ihre Menge wird in Zahlen einer bestimmten Bittiefe dargestellt.

Typischerweise wird dieses Verfahren in der Praxis bei der Komprimierung von Audio- oder optischen Signalen eingesetzt. Je mehr Quantisierungsstufen vorhanden sind, desto genauer wird die Transformation von Analog zu Quanten.

Bei der betreffenden Sorte handelt es sich auch um künstlich entstandene Sorten.

In vielen Klassifizierungen von Signaltypen wird dieses Signal nicht unterschieden. Es existiert jedoch.

Diskreter Blick

Auch dieses Signal ist künstlich und hat eine endliche Anzahl an Pegeln (Werten). In der Regel sind es zwei oder drei davon.

In der Praxis lässt sich der Unterschied zwischen diskreten und analogen Signalübertragungsverfahren durch den Vergleich der Audioaufzeichnung verdeutlichen Schallplatte und CD. Auf der ersten Seite werden Informationen in Form einer fortlaufenden Audiospur präsentiert. Aber zum zweiten – in Form von lasergebrannten Punkten mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen.

Diese Art der Datenübertragung erfolgt durch die Umwandlung eines kontinuierlichen analogen Signals in eine Reihe diskreter Werte in Form von Binärcodes.

Dieser Vorgang wird Diskretisierung genannt. Abhängig von der Anzahl der Zeichen in den Codekombinationen (einheitlich/ungleichmäßig) wird sie in zwei Typen unterteilt.

Digitale Signale

Heutzutage ersetzt diese Art der Informationsübertragung zunehmend die analoge. Wie die beiden vorherigen ist es auch künstlich. In der Praxis wird es als Folge digitaler Werte dargestellt.

Im Gegensatz zum analogen Verfahren werden Daten viel schneller und in besserer Qualität übertragen und gleichzeitig von Störgeräuschen befreit. Gleichzeitig ist dies die Schwäche des digitalen Signals (die anderen Signaltypen finden Sie in den vorherigen drei Absätzen). Tatsache ist, dass auf diese Weise gefilterte Informationen „verrauschte“ Datenpartikel verlieren.

In der Praxis bedeutet dies, dass ganze Teile aus dem übertragenen Bild verschwinden. Und wenn es um Klang geht – um Wörter oder sogar um ganze Sätze.

Tatsächlich kann jedes analoge Signal in ein digitales umgewandelt werden. Dazu durchläuft es zwei Prozesse gleichzeitig: Sampling und Quantisierung. Da es sich um eine separate Methode zur Informationsübertragung handelt, ist ein digitales Signal nicht in Typen unterteilt.

Seine Popularität hat dazu beigetragen, dass in den letzten Jahren Fernsehgeräte der neuen Generation speziell für die digitale und nicht für die analoge Übertragung von Bild und Ton entwickelt wurden. Sie können jedoch über Adapter an normale TV-Kabel angeschlossen werden.

Signalmodulation

Alle oben genannten Methoden der Datenübertragung sind mit einem Phänomen namens Modulation (bei digitalen Signalen Manipulation) verbunden. Warum wird es benötigt?

Wie bekannt ist, neigen elektromagnetische Wellen (mit deren Hilfe verschiedene Arten von Signalen übertragen werden) zur Dämpfung, was ihre Übertragungsreichweite erheblich verringert. Um dies zu verhindern, werden niederfrequente Schwingungen in den Bereich langer, hochfrequenter Wellen verlagert. Dieses Phänomen wird Modulation (Manipulation) genannt.

Es erhöht nicht nur die Datenübertragungsentfernung, sondern verbessert auch die Störfestigkeit von Signalen. Es wird auch möglich, mehrere unabhängige Kanäle zur Informationsübertragung gleichzeitig zu organisieren.

Der Prozess selbst ist wie folgt. Ein Modulator genanntes Gerät empfängt gleichzeitig zwei Signale: niederfrequent (überträgt bestimmte Informationen) und hochfrequent (informationsfrei, aber über große Entfernungen übertragbar). In diesem Gerät werden sie zu einem einzigen, das gleichzeitig die Vorteile beider vereint.

Die Art der Ausgangssignale hängt von den geänderten Parametern der Hochfrequenzschwingung des Eingangsträgers ab.

Wenn es harmonisch ist, nennt man diesen Modulationsprozess analog.

Wenn periodisch - gepulst.

Wenn das Trägersignal einfach ist D.C.- Diese Sorte wird als rauschartig bezeichnet.

Die ersten beiden Arten der Signalmodulation werden wiederum in Unterarten unterteilt.

Analoge Modulation funktioniert so.

• Amplitude (AM) – Änderung der Amplitude des Trägersignals.
• Phase (PM) – die Phase ändert sich.
• Frequenz – nur die Frequenz ist betroffen.

Arten der Modulation von gepulsten (diskreten) Signalen.

• Amplitudenimpuls (AIM).
• Pulsfrequenz (PFM).
• Pulsbreite (PWM).
• Phasenimpuls (PPM).

Wenn wir uns mit den existierenden Methoden der Datenübertragung befassen, können wir zu dem Schluss kommen, dass sie alle unabhängig von ihrer Art eine wichtige Rolle im Leben eines Menschen spielen, ihm helfen, sich umfassend zu entwickeln und ihn vor möglichen Gefahren zu schützen.

Was analoge und digitale Signale betrifft (mit deren Hilfe Informationen übertragen werden). moderne Welt) Dann wird höchstwahrscheinlich in den nächsten zwanzig Jahren in den entwickelten Ländern der erste fast vollständig durch den zweiten ersetzt.

Es gibt vier Arten von Signalen s(t): kontinuierliche kontinuierliche Zeit, kontinuierliche diskrete Zeit, diskrete kontinuierliche Zeit und diskrete diskrete Zeit.

Zeitkontinuierliche Signale werden kurz zeitkontinuierliche (analoge) Signale genannt. Sie können sich zu beliebigen Zeitpunkten ändern und einen beliebigen kontinuierlichen Satz möglicher Werte annehmen (Abb. 1.3). Zu diesen Signalen gehört die bekannte Sinuskurve.

Reis. 1.3 Dauersignal

Reis. 1.4 Kontinuierliches diskretes Zeitsignal

Kontinuierliche zeitdiskrete Signale können beliebige Werte annehmen, sich jedoch nur zu bestimmten, vorgegebenen (diskreten) Zeitpunkten ändern (Abb. 1.4).

Diskrete zeitkontinuierliche Signale unterscheiden sich dadurch, dass sie sich zu beliebigen Zeitpunkten ändern können, ihre Werte jedoch nur zulässige (diskrete) Werte annehmen (Abb. 1.5).

Diskrete Zeitsignale (abgekürzt diskret) (Abb. 1.6) zu diskreten Zeitpunkten können nur zulässige (nicht-krete) Werte annehmen.

Die am Ausgang des diskreten Message-to-Signal-Wandlers erzeugten Signale sind in der Regel hinsichtlich des Informationsparameters diskret, d. h. sie werden durch eine diskrete Zeitfunktion und eine endliche Menge möglicher Werte beschrieben. In der Datenübertragungstechnik werden solche Signale als digitale Datensignale (DDS) bezeichnet. Der Datensignalparameter, dessen Änderung eine Änderung der Nachricht widerspiegelt, wird als Repräsentation (Information) bezeichnet. In Abb. Abbildung 1.7 zeigt einen DSD, dessen darstellender Parameter die Amplitude ist und dessen Menge möglicher Werte gleich zwei ist. Teil eines digitalen Datensignals, der sich von den anderen Teilen durch den Wert eines seiner Werte unterscheidet diejenigen repräsentieren. Parameter wird als DAC-Element bezeichnet.

Der feste Wert des Zustands des darstellenden Parameters des Signals wird als signifikante Position bezeichnet. Der Moment, in dem sich die signifikante Position des Signals ändert, wird als signifikant (SM) bezeichnet.

Reis. 1.5 Diskretes Signal kontinuierliche Zeit

Reis. 1.6 Diskretes Signal

Reis. 1.7 Digitales Datensignal

Das Zeitintervall zwischen zwei benachbarten signifikanten Momenten des Signals wird als signifikant (SI) bezeichnet.

Das minimale Zeitintervall, das den signifikanten Zeitintervallen des Signals entspricht, wird als Einheit ( Intervalle a-b, b-c und andere in Abb. 1 7). Ein Signalelement mit einer Dauer gleich einem Einheitszeitintervall wird als Einheitselement (e e) bezeichnet.

Der Begriff Einheitselement ist einer der Hauptbegriffe in der Datenübertragungstechnik. In der Telegraphie entspricht es dem Begriff Elementarpaket

Es gibt isochrone und anisochrone Datensignale. Bei einem isochronen Signal entspricht jedes signifikante Zeitintervall einem Einheitsintervall oder einer ganzen Zahl. Anisochrone Signale sind Signale, deren Elemente eine beliebige Dauer haben können, jedoch nicht kürzer als. Ein weiteres Merkmal anisochroner Signale besteht darin, dass sie zeitlich in einem beliebigen Abstand voneinander getrennt sein können