سیگنال حامل مادی اطلاعات (داده) است که از منبع به مصرف کننده منتقل می شود. ممکن است نمایندگی کند سیگنال های فیزیکییا مدل های ریاضی

سیگنال ها می توانند آنالوگ یا گسسته باشند.

یک سیگنال آنالوگ (پیوسته) توسط مقداری فیزیکی که در یک بازه زمانی معین تغییر می کند، به عنوان مثال، شدت صدا یا شدت صدا منعکس می شود.

بیایید یک مثال از یک پیام پیوسته ارائه دهیم. گفتار انسان توسط یک موج صوتی مدوله شده منتقل می شود. پارامتر سیگنال در این مورد فشار ایجاد شده توسط این موج در محل گیرنده - گوش انسان است.

یک سیگنال گسسته (دیجیتال) از مجموعه ای از عناصر اطلاعاتی قابل شمارش تشکیل شده است.

پارامتر سیگنال تعداد محدودی از مقادیر متوالی در زمان را می گیرد.

مجموعه کوچکترین عناصر یک سیگنال گسسته الفبا نامیده می شود و خود سیگنال گسسته نیز پیام نامیده می شود.

پیام ارسال شده با استفاده از چنین سیگنال هایی گسسته است.

اطلاعات ارسال شده توسط منبع گسسته است.

مثال پیام گسستهممکن است فرآیندی از خواندن یک کتاب وجود داشته باشد، اطلاعاتی که در آن در متن ارائه شده است، به عنوان مثال. دنباله ای مجزا از نمادها (حروف).

سیگنال آنالوگ را می توان به گسسته تبدیل کرد. این فرآیند گسسته سازی نامیده می شود.

یک پیام پیوسته را می توان با یک تابع پیوسته تعریف شده بر روی یک بخش معین [a, b] نشان داد (شکل 2.1). یک پیام پیوسته را می توان به یک پیام گسسته تبدیل کرد (به این روش نمونه گیری می گویند).

برای انجام این کار، از مجموعه بی نهایت مقادیر این تابع (پارامتر سیگنال)، یک عدد مشخص انتخاب می شود که تقریباً می تواند مقادیر باقی مانده را مشخص کند. توالی حاصل از مقادیر تابع y 1، y 2، ... y n. یک نمایش گسسته از یک تابع پیوسته است که دقت آن را می توان به طور نامحدود با کاهش طول بخش هایی که محدوده مقادیر آرگومان را تقسیم می کنند بهبود بخشید.

بنابراین، هر پیامی را می توان به صورت گسسته، به عبارت دیگر، دنباله ای از حروف الفبای خاص نشان داد.

توانایی نمونه برداری از یک سیگنال پیوسته با هر دقت دلخواه (برای افزایش دقت کافی است پله را کاهش دهید) از نظر علم کامپیوتر اهمیت اساسی دارد. کامپیوتر یک ماشین دیجیتال است، یعنی نمایش داخلی اطلاعات در آن گسسته است. گسسته سازی اطلاعات ورودی (اگر پیوسته باشد) آن را برای پردازش کامپیوتری مناسب می کند.

کدگذاری سیگنال

برای خودکار کردن کار با داده های مربوط به انواع مختلف، بسیار مهم است که شکل نمایش آنها را متحد کنیم - برای این کار معمولاً از تکنیک کدگذاری استفاده می شود ، یعنی بیان داده های یک نوع از طریق داده های نوع دیگر.

رمزگذاری سیگنال به این معنی است:

ارائه آن به شکلی خاص، مناسب یا مناسب برای استفاده بعدی از سیگنال.

· قاعده ای که نگاشت از یک مجموعه کاراکترها به مجموعه دیگری از کاراکترها را توصیف می کند.

هر دو نویسه تکی الفبای اصلی و ترکیب آنها مشمول کدگذاری هستند.

بیایید یک مثال بزنیم.

جدولی از تطابق بین اعداد طبیعی سه سیستم عددی ارائه شده است.

این جدول را می توان به عنوان یک قانون مشخص در نظر گرفت که نگاشت مجموعه ای از کاراکترها از سیستم اعداد اعشاری را به دودویی و هگزا دسیمال توصیف می کند. سپس الفبای اصلی ارقام اعشاری از 0 تا 9 است و الفبای کد 0 و 1 برای سیستم باینری است. اعداد از 0 تا 9 و نمادها (A، B، C، D، E، F) - برای هگزادسیمال.

انواع کدگذاری بسته به اهداف کدنویسی.

1. هر زمان که اطلاعاتی برای نمایش داخلی آن وارد رایانه می شود، از کدگذاری الگو استفاده می شود.

این نوع کدگذاری برای نشان دادن یک سیگنال گسسته در یک رسانه کامپیوتری خاص استفاده می شود.

اکثر کدهایی که در علوم کامپیوتر برای کدنویسی الگو استفاده می شوند، طول و کاربرد یکسانی دارند سیستم دودوییبرای نمایش کد (و احتمالاً هگزادسیمال به عنوان وسیله ای برای نمایش میانی).

این نوع کدگذاری از موارد زیر استفاده می کند:

الف) کدهای مستقیم

آنها برای نمایش داده های عددی در رایانه و استفاده از سیستم اعداد باینری استفاده می شوند. می توان از آن برای رمزگذاری داده های غیر عددی استفاده کرد.

ب) کدهای اسکی.

رایج ترین کد ASCII (کد استاندارد آمریکایی برای تبادل اطلاعات) است که برای نمایش داخلی اطلاعات نمادین در سیستم عامل MS DOS در Notepad استفاده می شود. سیستم عامل Windows’xx و همچنین برای رمزگذاری فایل های متنی در اینترنت.

ج) کدهایی که فراوانی نمادها را در نظر می گیرند.

در برخی از سیستم های رمزگذاری، مقدار کد با فرکانس نماد در حال کدگذاری تعیین می شود. به عنوان یک قاعده، چنین فرکانس هایی برای حروف الفبای زبان های طبیعی، به عنوان مثال، انگلیسی یا روسی شناخته می شوند، و برای مدت طولانی در هنگام قرار دادن کلیدهای صفحه کلید مورد استفاده قرار می گیرند: بیشترین حروف مورد استفاده روی کلیدها در در وسط صفحه کلید، مواردی که به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند در حاشیه قرار دارند که باعث سهولت کار برای شخص می شود.

2. کدگذاری رمزنگاری یا رمزگذاری زمانی استفاده می شود که برای محافظت از اطلاعات در برابر دسترسی غیرمجاز ضروری باشد.

3. کدگذاری کارآمد یا بهینه برای از بین بردن افزونگی اطلاعات استفاده می شود، i.e. کاهش حجم آن، به عنوان مثال، در بایگانی.

برای رمزگذاری نمادهای الفبای اصلی، از کدهای باینری با طول متغیر استفاده می شود: هر چه فرکانس نماد بیشتر باشد، کد آن کوتاه تر است.
کارایی کد با میانگین تعداد ارقام باینری برای رمزگذاری یک کاراکتر تعیین می شود.

4. کدگذاری محافظ در برابر نویز یا مقاوم در برابر نویز برای اطمینان از قابلیت اطمینان معین در مواردی که تداخل روی سیگنال اعمال می شود، به عنوان مثال، هنگام انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی استفاده می شود.

یک کد باینری با طول ثابت به عنوان کد پایه استفاده می شود که در معرض کدگذاری ضد نویز قرار می گیرد. این کد منبع (پایه) اولیه نامیده می شود زیرا در معرض تغییر است.

داده ها

اصطلاح "داده"

داده یعنی:

1) ارائه اطلاعات به صورت رسمی (رمزگذاری شده) که امکان ذخیره، انتقال یا پردازش آنها را فراهم می کند. وسایل فنی;

2) سیگنال های ثبت شده

حامل های داده می توانند:

· کاغذ رایج ترین رسانه است. داده ها با تغییر ویژگی های نوری سطح آن ثبت می شود.

· سی دی رام. برای تغییر ویژگی های نوری در دستگاه های ضبط استفاده می شود پرتو لیزرروی حامل های پلاستیکی با پوشش بازتابنده؛

· نوارها و دیسک های مغناطیسی - از تغییرات در خواص مغناطیسی استفاده کنید.

عملیات داده

شما می توانید عملیات مختلفی را با داده ها انجام دهید:

· جمع آوری داده ها - جمع آوری داده ها به منظور اطمینان از کامل بودن اطلاعات کافی برای تصمیم گیری.

· رسمی‌سازی داده‌ها - آوردن داده‌هایی که از منابع مختلف به یک شکل می‌آیند تا آنها را با یکدیگر مقایسه کند، یعنی سطح دسترسی آنها را افزایش دهد.

· فیلتر کردن داده ها - فیلتر کردن داده های «اضافی» که برای تصمیم گیری ضروری نیستند. در عین حال، سطح "نویز" باید کاهش یابد و قابلیت اطمینان و کفایت داده ها باید افزایش یابد.

· مرتب‌سازی داده‌ها - مرتب کردن داده‌ها بر اساس یک مشخصه برای سهولت استفاده. در دسترس بودن اطلاعات را افزایش می دهد.

· گروه بندی داده ها - ترکیب داده ها بر اساس یک مشخصه به منظور بهبود سهولت استفاده. در دسترس بودن اطلاعات را افزایش می دهد.

· آرشیو داده ها - سازماندهی ذخیره سازی داده ها به شکلی راحت و آسان. به کاهش هزینه های اقتصادی ذخیره سازی داده ها و بهبود قابلیت اطمینان کلی کمک می کند فرآیند اطلاعاتبطور کلی؛

· حفاظت از داده ها - مجموعه ای از اقدامات با هدف جلوگیری از از دست دادن، تولید مثل و اصلاح داده ها.

· انتقال داده - دریافت و انتقال (تحویل و عرضه) داده ها بین شرکت کنندگان از راه دور در فرآیند اطلاعات. در این حالت منبع داده در علوم کامپیوتر معمولاً سرور و مصرف کننده مشتری نامیده می شود.

· تبدیل داده – انتقال داده از یک فرم به شکل دیگر یا از یک ساختار به ساختار دیگر.

مفهوم "اطلاعات" (از لات. اطلاعات- توضیح، ارائه) و "پیام" در حال حاضر به طور جدانشدنی به هم مرتبط هستند.

اطلاعات - این اطلاعاتی است که هدف انتقال، توزیع، تبدیل، ذخیره سازی یا استفاده مستقیم است. پیام نوعی ارائه اطلاعات است. مشخص است که فرد 80...90 درصد اطلاعات را از طریق اندام های بینایی و 10...20 درصد را از طریق اندام های شنوایی دریافت می کند. حواس دیگر در مجموع 1...2 درصد اطلاعات را ارائه می دهند.

اطلاعات در فرم منتقل می شود پیام ها. پیام - شکلی از بیان (ارائه) اطلاعات مناسب برای انتقال از راه دور. نمونه هایی از پیام ها عبارتند از متون تلگرام، گفتار، موسیقی، تصاویر تلویزیونی، خروجی داده از رایانه، دستورات در سیستم کنترل خودکاراشیاء و غیره پیام ها با استفاده از سیگنال هایی که حامل اطلاعات هستند، منتقل می شوند. نوع اصلی سیگنال ها سیگنال های الکتریکی هستند. اخیراً سیگنال های نوری به طور فزاینده ای گسترش یافته اند، به ویژه در خطوط انتقال اطلاعات فیبر نوری. علامت- یک فرآیند فیزیکی که پیام ارسال شده را نمایش می دهد. نمایش پیام با تغییر تضمین می شود تعداد فیزیکیکمیت مشخص کننده فرآیند یک سیگنال پیامی را در زمان ارسال می کند (باز می کند)، یعنی همیشه تابع زمان است. سیگنال ها با تغییر پارامترهای خاصی از محیط فیزیکی مطابق با پیام ارسال شده تولید می شوند.

این مقدار است پارامتر اطلاعات سیگنالپارامتر اطلاعات پیام - پارامتری که تغییر آن حاوی اطلاعات است. برای صداپیام ها، پارامتر اطلاعات مقدار فشار صدای لحظه ای است، برای ثابتتصاویر - بازتاب، برای سیار -روشنایی نواحی صفحه نمایش

در این مورد، مفاهیم مهم هستند کیفیتو سرعتانتقال اطلاعات

کیفیت انتقال اطلاعات بالاتر است، تحریف اطلاعات در سمت گیرنده کمتر است. با افزایش سرعت انتقال اطلاعات، لازم است اقدامات ویژه ای برای جلوگیری از هدر رفتن اطلاعات و کاهش کیفیت انتقال اطلاعات انجام شود.

پیام رسانیدر فاصله با استفاده از مقدار موادرسانه، n/r، کاغذ یا نوار مغناطیسی یا یک فرآیند فیزیکی، به عنوان مثال، امواج صوتی یا الکترومغناطیسی، جریان و غیره.

انتقال و ذخیره سازی اطلاعات با استفاده از علائم مختلف (نمادها) انجام می شود که به آنها اجازه می دهد به شکلی نمایش داده شوند.

پیام ها می توانند تابع زمان باشند، مانند گفتار در حال انتقال مکالمات تلفنیدما یا فشار در حین انتقال داده های تله متری، عملکرد در حین انتقال تلویزیون و غیره. در موارد دیگر، پیام تابع زمان نیست (مثلاً متن تلگرام، تصویر ثابت و غیره). علامتدر طول زمان پیامی را منتقل می کند. بنابراین، همیشه تابع زمان است، حتی اگر پیام (مثلاً یک تصویر ثابت) نباشد. 4 نوع سیگنال وجود دارد: سیگنال پیوسته زمان پیوسته. (شکل 2.2، الف)، زمان گسسته پیوسته. (شکل 2.2، ب)، زمان پیوسته گسسته. (شکل 2.2، ج) و زمان گسسته گسسته (شکل 2.2، د).

شکل 2.2 - سیگنال زمان پیوسته پیوسته (الف)، سیگنال زمان گسسته پیوسته (ب)، سیگنال زمان پیوسته گسسته (ج)، سیگنال زمان گسسته گسسته (d).

سیگنال های زمان پیوسته پیوستهبه اختصار سیگنال های پیوسته (آنالوگ). آنها می توانند در لحظات دلخواه تغییر کنند و هر مقدار را از مجموعه ای پیوسته از مقادیر ممکن (سینوسوئید) بگیرند.

سیگنال های زمان گسسته پیوستهمی تواند مقادیر دلخواه را بگیرد، اما فقط در لحظات معین و از پیش تعیین شده (گسسته) تغییر می کند t 1، t 2، t 3 … .

سیگنال های زمان پیوسته گسستهاز این جهت متفاوت هستند که می توانند در لحظات دلخواه تغییر کنند، اما مقادیر آنها فقط مقادیر مجاز (گسسته) را می گیرند.

سیگنال های زمان گسسته(به اختصار گسسته) در لحظات گسسته از زمان فقط می تواند مقادیر تفکیک (گسسته) را بگیرد.

بر اساس ماهیت تغییرات در پارامترهای اطلاعاتی، آنها متمایز می شوند مداومو گسستهپیام ها.

آنالوگسیگنال یک تابع پیوسته یا جزئی پیوسته از زمان X(t) است. مقادیر سیگنال لحظه ای آنالوگ کمیت فیزیکی فرآیند مورد بررسی است.

گسستهسیگنال نشان دهنده پالس های گسسته به دنبال یکدیگر با فاصله زمانی Δt است، عرض پالس یکسان است، و سطح (منطقه پالس) آنالوگ مقدار لحظه ای مقدار فیزیکی است که سیگنال گسسته نشان می دهد.

دیجیتالسیگنال یک سری مجزا از اعداد است که به دنبال یکدیگر با فاصله زمانی Δt، به شکل ارقام باینری و نشان دهنده مقدار لحظه ای مقداری فیزیکی هستند.

سیگنال پیوسته یا آنالوگ سیگنالی است که می تواند هر سطحی از مقدار را در محدوده مشخصی از مقادیر دریافت کند. سیگنال پیوسته زمان سیگنالی است که در امتداد کل محور زمان مشخص می شود.

به عنوان مثال، گفتار یک پیام پیوسته هم از نظر سطح و هم در زمان است و یک سنسور دما که مقادیر خود را هر 5 دقیقه یک بار تولید می کند، به عنوان منبع پیام هایی است که از نظر بزرگی پیوسته اما در زمان گسسته هستند.

مفهوم مقدار اطلاعات و امکان اندازه گیری آن اساس نظریه اطلاعات است. نظریه اطلاعات در قرن بیستم ظهور کرد. پیشگامان نظریه اطلاعات عبارتند از Claude Shannon (ایالات متحده آمریکا)، A.N. Kolmogorov (اتحادیه جماهیر شوروی) R. Hartley (ایالات متحده آمریکا)، و غیره به گفته کلود شانون، اطلاعات عدم قطعیت حذف شده است. آن ها محتوای اطلاعات پیام x موجود در آن اطلاعات مفیدآن ها بخشی از پیام که عدم قطعیت چیزی را که قبل از دریافت آن وجود داشت کاهش می دهد.

با توجه به سیگنال ها و انواع سیگنال ها باید گفت که این اتصالات مقادیر متفاوتی دارند. هر روز هر فردی با استفاده از یک وسیله الکترونیکی مواجه می شود. هیچ کس نمی تواند زندگی مدرن را بدون آنها تصور کند. ما در مورد عملکرد تلویزیون، رادیو، کامپیوتر و غیره صحبت می کنیم. پیش از این، هیچ کس فکر نمی کرد که چه سیگنالی در بسیاری از دستگاه های عملیاتی استفاده می شود. اکنون واژه های آنالوگ، دیجیتال و گسسته مدت هاست شنیده می شود.

نه همه، اما برخی از سیگنال های فوق با کیفیت و قابل اعتماد در نظر گرفته می شوند. انتقال دیجیتالمدتها پیش به عنوان آنالوگ استفاده نشده است. این به دلیل این واقعیت است که فناوری شروع به پشتیبانی کرد این نوعاخیراً، این نوع سیگنال نسبتاً نه چندان دور پیش کشف شد. هر فردی همیشه با گسست مواجه می شود. صحبت از انواع پردازش سیگنال، لازم به یادآوری است که این یکی کمی متناوب است.

اگر عمیق تر به علم بپردازیم، باید گفت که انتقال اطلاعات به صورت گسسته است که امکان انتقال داده ها و تغییر زمان محیط را فراهم می کند. به لطف آخرین ویژگی، یک سیگنال گسسته می تواند هر مقداری را دریافت کند. در حال حاضر، پس از شروع تولید بیشتر تجهیزات بر روی تراشه، این نشانگر در پس زمینه محو می شود.

سیگنال های دیجیتال و سایر سیگنال ها یکپارچه هستند، اجزاء با یکدیگر 100٪ تعامل دارند. در گسسته، برعکس است. واقعیت این است که در اینجا هر قسمت به طور مستقل کار می کند و وظایف خود را جداگانه بر عهده دارد.

علامت

بیایید کمی بعد به انواع سیگنال های ارتباطی نگاه کنیم، اما اکنون باید در اصل با اینکه خود سیگنال چیست آشنا شوید. این یک کد رایج است که از طریق هوا توسط سیستم ها منتقل می شود. این یک نوع فرمول عمومی است.

در زمینه اطلاعات و برخی فناوری های دیگر، رسانه خاصی وجود دارد که امکان انتقال پیام را فراهم می کند. می توان آن را ایجاد کرد، اما نمی توان آن را پذیرفت. در اصل، برخی از سیستم ها ممکن است آن را بپذیرند، اما این مورد نیاز نیست. اگر سیگنال به عنوان یک پیام در نظر گرفته شود، باید آن را "گرفت".

چنین کد انتقال داده ای را می توان یک تابع ریاضی معمولی نامید. هر گونه تغییر در پارامترهای موجود را توضیح می دهد. اگر در نظر بگیریم نظریه مهندسی رادیو، پس باید گفت که چنین گزینه هایی اساسی در نظر گرفته می شوند. لازم به ذکر است که مفهوم "نویز" شبیه سیگنال است.

آن را تحریف می کند، می تواند با کدهایی که قبلاً ارسال شده همپوشانی داشته باشد، و همچنین تابعی از زمان خود را نشان می دهد. در مقاله زیر سیگنال ها و انواع سیگنال ها توضیح داده می شود؛ ما در مورد گسسته، آنالوگ و دیجیتال صحبت می کنیم. بیایید به طور خلاصه کل نظریه در مورد موضوع را در نظر بگیریم.

انواع سیگنال ها

انواع مختلفی و همچنین طبقه بندی سیگنال های موجود وجود دارد. بیایید به آنها نگاه کنیم.

نوع اول یک سیگنال الکتریکی است، همچنین نوری، الکترومغناطیسی و صوتی وجود دارد. چندین نوع مشابه دیگر نیز وجود دارد، اما محبوب نیستند. این طبقه بندی با توجه به محیط فیزیکی رخ می دهد.

با توجه به روش تنظیم سیگنال، آنها را به منظم و نامنظم تقسیم می کنند. نوع اول دارای یک عملکرد تحلیلی و همچنین یک نوع قطعی از انتقال داده است. سیگنال های تصادفیمی توان با کمک برخی نظریه ها از ریاضیات عالی شکل گرفت، علاوه بر این، آنها می توانند مقادیر زیادی را در دوره های زمانی کاملاً متفاوت به دست آورند.

انواع انتقال سیگنال کاملا متفاوت است؛ لازم به ذکر است که سیگنال ها بر اساس این طبقه بندی به آنالوگ، گسسته و دیجیتال تقسیم می شوند. اغلب از این سیگنال ها برای اطمینان از عملکرد وسایل برقی استفاده می شود. برای درک هر یک از گزینه ها، باید درس فیزیک مدرسه را به خاطر بسپارید و کمی تئوری بخوانید.

چرا سیگنال پردازش می شود؟

سیگنال باید پردازش شود تا اطلاعاتی که در آن رمزگذاری شده است به دست آید. اگر انواع مدولاسیون سیگنال را در نظر بگیریم، باید توجه داشت که از نظر کلید زدن دامنه و تغییر فرکانس، این یک فرآیند نسبتاً پیچیده است که باید به طور کامل درک شود. پس از دریافت اطلاعات، می توان از آن به طور کامل استفاده کرد راه های مختلف. در برخی شرایط، فرمت شده و بیشتر ارسال می شود.

همچنین شایان ذکر است دلایل دیگری که چرا پردازش سیگنال رخ می دهد. این شامل فشرده سازی فرکانس هایی است که منتقل می شوند، اما بدون آسیب رساندن به تمام اطلاعات. سپس دوباره فرمت شده و منتقل می شود. این کار با سرعت کم انجام می شود. اگر در مورد سیگنال های آنالوگ و دیجیتال صحبت کنیم، در اینجا از روش های خاصی استفاده می شود. فیلتر کردن، پیچیدگی و برخی عملکردهای دیگر وجود دارد. آنها برای بازیابی اطلاعات در صورت آسیب دیدن سیگنال مورد نیاز هستند.

ایجاد و قالب بندی

بسیاری از انواع سیگنال های اطلاعاتی، که در مقاله در مورد آن صحبت خواهیم کرد، باید ایجاد و سپس فرمت شود. برای این کار باید مبدل دیجیتال به آنالوگ و همچنین مبدل آنالوگ به دیجیتال داشته باشید. به عنوان یک قاعده، هر دو در یک موقعیت استفاده می شوند: فقط در مورد استفاده از تکنیکی مانند DSP.

در موارد دیگر، تنها دستگاه اول این کار را انجام می دهد. برای ایجاد کدهای فیزیکی آنالوگ و سپس فرمت مجدد آنها به روش های دیجیتال، استفاده از دستگاه های خاص ضروری است. این کار تا حد امکان از آسیب دیدن اطلاعات جلوگیری می کند.

محدوده دینامیکی

برد هر نوع سیگنال آنالوگ به راحتی قابل محاسبه است. لازم است از تفاوت سطح صدا بالاتر و پایین تر استفاده شود که در دسی بل نشان داده شده است.

لازم به ذکر است که اطلاعات کاملاً به ویژگی های اجرای آن بستگی دارد. علاوه بر این، ما هم در مورد موسیقی صحبت می کنیم و هم در مورد صحبت های مردم عادی. اگر گوینده ای را انتخاب کنیم که اخبار را بخواند، دامنه دینامیکی او بیش از 30 دسی بل نخواهد بود. و اگر هر اثری را رنگی بخوانید، این رقم به 50 افزایش می یابد.

سیگنال آنالوگ

انواع ارائه سیگنال راضی متفاوت است. لازم به ذکر است که سیگنال آنالوگ پیوسته است. اگر در مورد معایب صحبت کنیم، بسیاری از وجود نویز یاد می کنند که متأسفانه می تواند منجر به از دست دادن اطلاعات شود.

اغلب اوقات موقعیتی پیش می آید که مشخص نیست واقعاً کجای کد وجود دارد اطلاعات مهم، و جایی که صرفاً تحریف وجود دارد. به همین دلیل است که سیگنال آنالوگ کمتر محبوب شده است و در حال حاضر با فناوری دیجیتال جایگزین شده است.

سیگنال دیجیتال

لازم به ذکر است که چنین سیگنالی مانند سایر انواع سیگنال ها یک جریان داده است که با ویژگی های گسسته توصیف می شود.

لازم به ذکر است که دامنه آن قابل تکرار است. اگر نسخه آنالوگ توضیح داده شده در بالا قادر به رسیدن به نقطه پایانی با مقدار زیادی نویز باشد، نسخه دیجیتال این اجازه را نمی دهد. این می تواند به طور مستقل بیشتر تداخل را از بین ببرد تا از آسیب به اطلاعات جلوگیری کند. همچنین لازم به ذکر است که این نوع اطلاعات را بدون هیچ گونه بار معنایی منتقل می کند.

بنابراین، کاربر به راحتی می تواند چندین پیام را از طریق یک کانال فیزیکی ارسال کند. لازم به ذکر است که برخلاف انواع سیگنال صوتی که در حال حاضر رایج ترین هستند و همچنین آنالوگ، دیجیتال به چند نوع تقسیم نمی شود. او منحصر به فرد و مستقل است. یک جریان باینری را نشان می دهد. اکنون بسیار محبوب است، همانطور که بررسی ها نشان می دهد استفاده از آن آسان است.

کاربرد سیگنال دیجیتال

با توجه به انواع انتقال سیگنال، باید گفت که در کجا از گزینه دیجیتال استفاده می شود. چه تفاوتی با بسیاری دیگر در انتقال و استفاده دارد؟ واقعیت این است که با ورود به ریپیتر کاملا بازسازی می شود.

هنگامی که تجهیزات سیگنالی دریافت می کند که در حین انتقال نویز و تداخل دریافت کرده است، بلافاصله فرمت می شود. به لطف این، برج های تلویزیون می توانند سیگنال را بازسازی کنند و از استفاده از اثر نویز جلوگیری کنند.

در این صورت، ارتباط آنالوگ بسیار بهتر خواهد بود، زیرا هنگام دریافت اطلاعات با مقدار زیادی اعوجاج، می توان حداقل تا حدی آن را استخراج کرد. اگر در مورد نسخه دیجیتال صحبت کنیم، این غیرممکن است. اگر بیش از 50 درصد سیگنال دارای نویز باشد، می توانیم فرض کنیم که اطلاعات به طور کامل از بین رفته است.

خیلی ها بحث می کنند ارتباط سلولی، و فرمت ها و روش های انتقال کاملاً متفاوت، گفتند که گاهی اوقات صحبت کردن تقریباً غیرممکن است. مردم ممکن است کلمات یا عبارات را نشنوند. این فقط در صورت وجود نویز در یک خط دیجیتال می تواند اتفاق بیفتد.

اگر در مورد ارتباطات آنالوگ صحبت کنیم، در این صورت می توان گفتگو را بیشتر ادامه داد. به دلیل چنین مشکلاتی، تکرار کننده ها همیشه سیگنال جدیدی تولید می کنند تا شکاف ها را کاهش دهند.

سیگنال گسسته

در حال حاضر، فرد از شماره گیرهای مختلف یا موارد دیگر استفاده می کند لوازم برقیکه سیگنال ها را دریافت می کنند. انواع سیگنال ها بسیار متنوع هستند و یکی از آنها گسسته است. لازم به ذکر است که برای کارکرد این گونه دستگاه ها باید انتقال داده شود سیگنال صوتی. به همین دلیل به کانالی نیاز است که داشته باشد توان عملیاتیسطح بسیار بالاتر از آنچه قبلا توضیح داده شد.

این به چه چیزی مرتبط است؟ واقعیت این است که برای انتقال صدای با کیفیت، لازم است از یک سیگنال گسسته استفاده شود. موجی از صدا ایجاد نمی کند، بلکه یک کپی دیجیتالی از آن ایجاد می کند. بر این اساس، انتقال از خود فناوری حاصل می شود. مزایای چنین انتقالی این است که ارسال دسته ای به صورت دسته ای انجام می شود و میزان داده های ارسالی کاهش می یابد.

ظرافت ها

در حال پیش رفت فناوری رایانهمدتهاست چیزی به نام گسسته سازی وجود داشته است. با توجه به چنین سیگنالی، می توان از اطلاعاتی استفاده کرد که کاملاً کدگذاری شده باشند. پیوسته نیست، اما داده ها همه در بلوک ها جمع آوری می شوند. علاوه بر این، دومی ذرات جداگانه ای هستند که کاملاً کامل و مستقل از یکدیگر هستند.

انواع مدولاسیون

ضمن تشریح انواع سیگنال ها و سیگنال ها به طور کلی، لازم است در مورد مدولاسیون نیز صحبت شود. آن چیست؟ این فرآیند تغییر چندین پارامتر ارتعاش به طور همزمان است که طبق قانون خاصی انجام می شود. لازم به ذکر است که مدولاسیون به دیجیتال و پالس و همچنین برخی دیگر تقسیم می شود.

به نوبه خود، بسیاری از آنها به طور جداگانه به چندین نوع تقسیم می شوند و تعداد زیادی از آنها وجود دارد. در مورد ویژگی های اصلی این مفهوم باید گفت. به عنوان مثال، با توجه به انواع مدولاسیون سیگنال، می توان به انتقال پایدار و حداقل تلفات دست یافت، اما باید توجه داشت که هر یک از آنها نیاز به تقویت کننده خطی خاصی دارند.

تقریباً از همان لحظه پیدایش، اقوام بشری با نیاز نه تنها به جمع آوری اطلاعات، بلکه همچنین مبادله آن با یکدیگر مواجه بودند. با این حال، اگر انجام این کار با نزدیکان شما (زبان و نوشتار) چندان دشوار نبود، پس با کسانی که در مسافت های طولانی بودند، این فرآیندمشکلاتی ایجاد کرد

با گذشت زمان، اینها با اختراع سیگنال حل شدند. در ابتدا آنها کاملاً ابتدایی بودند (دود، صدا و غیره)، اما به تدریج بشریت قوانین جدیدی از طبیعت را کشف کرد که به اختراع راه های جدیدی برای انتقال اطلاعات کمک کرد. بیایید دریابیم که چه نوع سیگنال هایی وجود دارد، و همچنین در نظر بگیریم که کدام یک از آنها بیشتر در جامعه مدرن استفاده می شود.

سیگنال چیست؟

این کلمه به اطلاعات رمزگذاری شده توسط یک سیستم اشاره دارد که از طریق یک کانال خاص منتقل می شود و توسط سیستم دیگری قابل رمزگشایی است.

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که توانایی موجودات بیولوژیکی یا حتی سلول های منفرد برای برقراری ارتباط با یکدیگر (که نشانه وجود مواد مغذی یا خطر است) به نیروی محرکه اصلی تکامل تبدیل شده است.

هر فرآیند فیزیکی که پارامترهای آن با نوع داده های ارسالی تطبیق داده می شود، می تواند به عنوان یک سیگنال عمل کند. مثلا در سیستم ارتباط تلفنیفرستنده کلمات مشترک سخنگو را به یک سیگنال ولتاژ الکتریکی تبدیل می کند که از طریق سیم به دستگاه گیرنده که در نزدیکی آن شخص شنونده قرار دارد منتقل می شود.

سیگنال و پیام

این دو مفهوم از نظر معنی بسیار نزدیک هستند - آنها حاوی داده های خاصی هستند که از فرستنده به گیرنده منتقل می شوند. با این حال، تفاوت محسوسی بین آنها وجود دارد.

برای رسیدن به این هدف، پیام باید توسط مخاطب پذیرفته شود. یعنی چرخه عمر آن از سه مرحله تشکیل شده است: رمزگذاری اطلاعات - انتقال - رمزگشایی پیام.

در مورد سیگنال، پذیرش آن شرط لازم برای وجود آن نیست. یعنی اطلاعات رمزگذاری شده در آن قابل رمزگشایی است، اما اینکه آیا این کار توسط شخصی انجام خواهد شد یا خیر، مشخص نیست.

طبقه بندی بر اساس معیارهای مختلف سیگنال: انواع اصلی

در طبیعت انواع مختلفی از سیگنال ها وجود دارد که دارای ویژگی های مختلف. در این راستا از معیارهای مختلفی برای طبقه بندی این پدیده ها استفاده می شود. بنابراین، سه دسته وجود دارد:

• با روش تحویل (به طور منظم / نامنظم).
• بر اساس نوع طبیعت فیزیکی.
• بر اساس نوع تابعی که پارامترها را توصیف می کند.

سیگنال ها بر اساس نوع طبیعت فیزیکی

بسته به روش تشکیل، انواع سیگنال ها به شرح زیر است.

• الکتریکی (حامل داده - جریان یا ولتاژ متغیر با زمان در یک مدار الکتریکی).
• مغناطیسی.
• الکترومغناطیسی.
• حرارتی.
• سیگنال های تشعشعات یونیزان
• نوری/نور.
• آکوستیک (صدا).

دو نوع سیگنال آخر نیز ساده ترین نمونه عملیات فنی ارتباطی هستند که هدف آنها اطلاع رسانی در مورد ویژگی های وضعیت فعلی است.

اغلب آنها برای هشدار در مورد خطر یا نقص سیستم استفاده می شوند.

اغلب، انواع صدا و نوری به عنوان هماهنگ کننده برای عملکرد صاف تجهیزات خودکار استفاده می شود. بنابراین برخی از انواع سیگنال های کنترلی (فرمان ها) برای شروع فعالیت سیستم تحریک کننده هستند.

به عنوان مثال، در اعلام حریق، هنگامی که حسگرها آثار دود را تشخیص می دهند، صدایی با صدای بلند منتشر می کنند. این به نوبه خود توسط سیستم به عنوان یک سیگنال کنترلی برای خاموش کردن آتش درک می شود.

مثال دیگری از اینکه چگونه یک سیگنال (انواع سیگنال ها بر اساس نوع طبیعت فیزیکی در بالا ذکر شده است) سیستم را در مواقع خطر فعال می کند تنظیم حرارتی بدن انسان است. بنابراین، اگر به دلیل عوامل مختلف دمای بدن افزایش یابد، سلول ها به مغز در این مورد "اطلاع می دهند" و "سیستم خنک کننده بدن" را روشن می کند که برای همه به عنوان عرق کردن شناخته می شود.

بر اساس نوع تابع

توسط این پارامتردسته های مختلف متمایز می شوند.

• آنالوگ (پیوسته).
• کوانتومی
• گسسته (نبض).
• سیگنال دیجیتال

همه این نوع سیگنال ها الکتریکی هستند. این به این دلیل است که پردازش آنها نه تنها آسان تر است، بلکه به راحتی در فواصل طولانی نیز منتقل می شوند.

سیگنال آنالوگ چیست و انواع آن

این نام به سیگنال هایی با منشاء طبیعی داده می شود که به طور مداوم در طول زمان تغییر می کنند (پیوسته) و قادر به گرفتن مقادیر مختلف در یک بازه زمانی مشخص هستند.

با توجه به خواص آنها، آنها برای انتقال داده در ارتباطات تلفنی، پخش رادیویی و تلویزیون ایده آل هستند.

در واقع، همه انواع دیگر سیگنال ها (دیجیتال، کوانتومی و گسسته) به دلیل ماهیت خود تبدیل به آنالوگ هستند.

بسته به فضاهای پیوسته و کمیت های فیزیکی مربوطه، انواع متفاوتسیگنال های آنالوگ

• سر راست.
• بخش خط.
• دایره.
• فضاهایی که با چند بعدی مشخص می شوند.

سیگنال کوانتیزه

همانطور که قبلاً در پاراگراف قبلی ذکر شد، این هنوز هم همان است نمای آنالوگبا این حال، تفاوت آن در این است که تحت کوانتیزه شدن قرار گرفته است. در همان زمان، کل محدوده مقادیر آن را می توان به سطوح تقسیم کرد. کمیت آنها با اعداد با عمق بیت معین نشان داده می شود.

به طور معمول، این فرآیند در عمل هنگام فشرده سازی سیگنال های صوتی یا نوری استفاده می شود. هر چه سطوح کوانتیزاسیون بیشتر باشد، تبدیل از آنالوگ به کوانتومی دقیق تر می شود.

تنوع مورد بحث همچنین به مواردی اشاره دارد که به طور مصنوعی بوجود آمده اند.

در بسیاری از طبقه بندی های انواع سیگنال، این سیگنال متمایز نمی شود. با این حال، وجود دارد.

نمای گسسته

این سیگنال نیز مصنوعی است و تعداد سطوح (مقدار) محدودی دارد. به عنوان یک قاعده، دو یا سه مورد از آنها وجود دارد.

در عمل، تفاوت بین روش های انتقال سیگنال گسسته و آنالوگ را می توان با مقایسه ضبط صدا در صفحه وینیلو سی دی. در اول، اطلاعات در قالب یک آهنگ صوتی پیوسته ارائه می شود. اما در مورد دوم - به شکل نقاط لیزر سوخته با بازتاب متفاوت.

این نوع انتقال داده با تبدیل یک سیگنال آنالوگ پیوسته به مجموعه ای از مقادیر گسسته در قالب کدهای باینری اتفاق می افتد.

این فرآیند گسسته سازی نامیده می شود. بسته به تعداد کاراکترهای ترکیب کد (یکنواخت/ناهموار) به دو نوع تقسیم می شود.

سیگنال های دیجیتال

امروزه این روش انتقال اطلاعات به طور مداوم جایگزین آنالوگ شده است. مانند دو مورد قبلی، آن نیز مصنوعی است. در عمل، به عنوان دنباله ای از مقادیر دیجیتال نشان داده می شود.

برخلاف آنالوگ، این داده ها را بسیار سریعتر و با کیفیت بهتر انتقال می دهد و همزمان آن را از تداخل نویز پاک می کند. در عین حال، این نقطه ضعف سیگنال دیجیتال است (انواع دیگر سیگنال ها در سه پاراگراف قبلی هستند). واقعیت این است که اطلاعاتی که به این روش فیلتر می شوند، ذرات داده "نویز" را از دست می دهند.

در عمل، این بدان معنی است که کل قطعات از تصویر ارسال شده ناپدید می شوند. و اگر در مورد صدا صحبت می کنیم - کلمات یا حتی جملات کامل.

در واقع، هر سیگنال آنالوگ را می توان به دیجیتال مدوله کرد. برای انجام این کار، دو فرآیند به طور همزمان انجام می شود: نمونه برداری و کمی سازی. به عنوان یک روش جداگانه برای انتقال اطلاعات، سیگنال دیجیتال به انواع تقسیم نمی شود.

محبوبیت آن به این واقعیت کمک کرده است که در سال های اخیر تلویزیون های نسل جدید به طور خاص برای انتقال دیجیتال و نه آنالوگ تصویر و صدا ساخته شده اند. با این حال، می توان آنها را با استفاده از آداپتورها به کابل های معمولی تلویزیون متصل کرد.

مدولاسیون سیگنال

تمام روش های فوق در انتقال داده ها با پدیده ای به نام مدولاسیون (برای سیگنال های دیجیتال - دستکاری) همراه است. چرا نیاز است؟

همانطور که مشخص است، امواج الکترومغناطیسی (که با کمک آنها انواع مختلفی از سیگنال ها مخابره می شود) مستعد تضعیف هستند و این به طور قابل توجهی محدوده انتقال آنها را کاهش می دهد. برای جلوگیری از این اتفاق، ارتعاشات فرکانس پایین به ناحیه امواج بلند و با فرکانس بالا منتقل می شوند. این پدیده مدولاسیون (دستکاری) نامیده می شود.

علاوه بر افزایش فاصله انتقال داده، ایمنی سیگنال ها در برابر نویز را بهبود می بخشد. همچنین سازماندهی همزمان چندین کانال مستقل برای انتقال اطلاعات امکان پذیر می شود.

فرآیند خود به شرح زیر است. دستگاهی به نام مدولاتور دو سیگنال را به طور همزمان دریافت می کند: فرکانس پایین (اطلاعات خاصی را حمل می کند) و فرکانس بالا (بدون اطلاعات، اما قادر به انتقال در فواصل طولانی). در این دستگاه آنها به یک تبدیل می شوند که به طور همزمان مزایای هر دو را با هم ترکیب می کند.

انواع سیگنال های خروجی به پارامتر تغییر یافته نوسان فرکانس بالا حامل ورودی بستگی دارد.

اگر هارمونیک باشد، این فرآیند مدولاسیون آنالوگ نامیده می شود.

اگر دوره ای - پالس.

اگر سیگنال حامل به سادگی باشد دی سی- به این تنوع شبیه نویز می گویند.

دو نوع اول مدولاسیون سیگنال به نوبه خود به انواع فرعی تقسیم می شوند.

مدولاسیون آنالوگ به این صورت عمل می کند.

• دامنه (AM) - تغییر در دامنه سیگنال حامل.
• فاز (PM) - فاز تغییر می کند.
• فرکانس - فقط فرکانس تحت تأثیر قرار می گیرد.

انواع مدولاسیون سیگنال های پالسی (گسسته).

• دامنه پالس (AIM).
• فرکانس پالس (PFM).
• عرض پالس (PWM).
• فاز- تکانه (PPM).

با در نظر گرفتن اینکه چه روش هایی برای انتقال داده ها وجود دارد، می توان نتیجه گرفت که صرف نظر از نوع آنها، همه آنها نقش مهمی در زندگی یک فرد ایفا می کنند و به او کمک می کنند تا به طور همه جانبه توسعه یابد و از او در برابر خطرات احتمالی محافظت کند.

در مورد سیگنال های آنالوگ و دیجیتال (که با کمک آنها اطلاعات به آنها منتقل می شود دنیای مدرنسپس، به احتمال زیاد، در بیست سال آینده در کشورهای توسعه یافته، اولی تقریباً به طور کامل با دومی جایگزین خواهد شد.

چهار نوع سیگنال s(t) وجود دارد: زمان پیوسته پیوسته، زمان گسسته پیوسته، زمان پیوسته گسسته و زمان گسسته گسسته.

سیگنال های زمان پیوسته به اختصار سیگنال های زمان پیوسته (آنالوگ) نامیده می شوند. آنها می توانند در لحظات دلخواه تغییر کنند و هر یک از مجموعه ای از مقادیر ممکن را به طور پیوسته بگیرند (شکل 1.3). چنین سیگنال هایی شامل سینوسی معروف است.

برنج. 1.3 سیگنال پیوسته

برنج. 1.4 سیگنال زمان گسسته پیوسته

سیگنال‌های زمان گسسته پیوسته می‌توانند مقادیر دلخواه را بگیرند، اما فقط در لحظات معین و از پیش تعیین‌شده (گسسته) تغییر می‌کنند (شکل 1.4).

سیگنال‌های زمان پیوسته گسسته از این جهت متفاوت هستند که می‌توانند در لحظات دلخواه تغییر کنند، اما مقادیر آنها فقط مقادیر مجاز (گسسته) را می‌گیرد (شکل 1.5).

سیگنال های زمان گسسته (مخفف گسسته) (شکل 1.6) در زمان های گسسته فقط می توانند مقادیر مجاز (غیر کرتی) را دریافت کنند.

سیگنال های تولید شده در خروجی مبدل پیام به سیگنال گسسته، به عنوان یک قاعده، از نظر پارامتر اطلاعات گسسته هستند، به عنوان مثال، آنها توسط یک تابع زمان گسسته و مجموعه ای محدود از مقادیر ممکن توصیف می شوند. در فناوری انتقال داده، به این گونه سیگنال ها، سیگنال های داده دیجیتال (DDS) می گویند. پارامتر سیگنال داده که تغییر آن نشان دهنده تغییر در پیام است، نمایش (اطلاعات) نامیده می شود. در شکل شکل 1.7 یک DSD را نشان می دهد که پارامتر نمایش دهنده آن دامنه است و مجموعه مقادیر ممکن پارامتر نمایش دهنده برابر با 2 است. بخشی از سیگنال داده دیجیتال که با سایر قسمت ها در مقدار یکی از آن متفاوت است. به نمایندگی از آنهایی پارامترها عنصر DAC نامیده می شود.

مقدار ثابت حالت پارامتر نمایش دهنده سیگنال، موقعیت معنی دار نامیده می شود. لحظه ای که در آن موقعیت قابل توجه سیگنال تغییر می کند معنی دار (SM) نامیده می شود.

برنج. 1.5 سیگنال گسستهزمان مداوم

برنج. 1.6 سیگنال گسسته

برنج. 1.7 سیگنال داده دیجیتال

فاصله زمانی بین دو لحظه مهم مجاور سیگنال را معنی دار (SI) می گویند.

حداقل فاصله زمانی که برابر با فواصل زمانی قابل توجه سیگنال است، واحد ( فواصل a-b، b-c و دیگران در شکل 1 7). عنصر سیگنالی که مدت زمان آن برابر با فاصله زمانی واحد باشد، عنصر واحد (e e) نامیده می شود.

اصطلاح عنصر واحد یکی از اصلی ترین موارد در فناوری انتقال داده است. در تلگراف با اصطلاح بسته ابتدایی مطابقت دارد

سیگنال های داده ای هم زمان و ناهمزمان وجود دارد.برای یک سیگنال هم زمان، هر بازه زمانی قابل توجهی برابر با یک بازه واحد یا یک عدد صحیح است. سیگنال های ناهمسان سیگنال هایی هستند که عناصر آنها می توانند هر مدتی داشته باشند اما نه کمتر از. ویژگی دیگر سیگنال های ناهمسان این است که می توان آنها را به موقع در فاصله دلخواه از یکدیگر جدا کرد.