Signalas – tai materialus informacijos (duomenų) nešiklis, kuris iš šaltinio perduodamas vartotojui. Gali atstovauti fiziniai signalai arba matematinius modelius.

Signalai gali būti analoginiai arba atskiri.

Analoginis (nepertraukiamas) signalas atsispindi tam tikru fiziniu dydžiu, kuris keičiasi tam tikru laiko intervalu, pavyzdžiui, tembru ar garso intensyvumu.

Pateiksime nuolatinio pranešimo pavyzdį. Moduliuota garso banga perduodama žmogaus kalba; signalo parametras šiuo atveju yra šios bangos sukuriamas slėgis imtuvo vietoje – žmogaus ausyje.

Diskretus (skaitmeninis) signalas susideda iš skaičiuojamo informacijos elementų rinkinio.

Signalo parametras įgauna ribotą skaičių verčių, einančių laiku.

Mažiausių diskretiškojo signalo elementų rinkinys vadinamas abėcėle, o pats diskretinis signalas dar vadinamas pranešimu.

Tokiais signalais perduodamas pranešimas yra diskretus.

Šaltinio perduodama informacija yra diskreti.

Pavyzdys diskretiškas pranešimas Gali būti knygos skaitymo procesas, kuriame informacija pateikiama tekstu, t.y. atskira atskirų piktogramų (raidžių) seka.

Analoginis signalas gali būti konvertuojamas į atskirą. Šis procesas vadinamas diskretizavimu.

Tęstinis pranešimas gali būti pavaizduotas tęstine funkcija, apibrėžta tam tikrame segmente [a, b] (2.1 pav.). Ištisinis pranešimas gali būti paverstas atskiru pranešimu (ši procedūra vadinama atranka).

Norėdami tai padaryti, iš begalinio šios funkcijos reikšmių rinkinio (signalo parametro) pasirenkamas tam tikras skaičius, kuris gali apytiksliai apibūdinti likusias reikšmes. Gauta funkcijų reikšmių seka y 1, y 2, ... y n. yra atskiras tolydžios funkcijos vaizdas, kurio tikslumą galima neribotą laiką pagerinti sumažinant segmentų, dalijančių argumento reikšmių diapazoną, ilgį.

Taigi bet koks pranešimas gali būti pavaizduotas kaip atskiras, kitaip tariant, tam tikros abėcėlės simbolių seka.

Informatikos požiūriu iš esmės svarbi galimybė atrinkti nenutrūkstamą signalą bet kokiu norimu tikslumu (norint padidinti tikslumą, pakanka sumažinti žingsnį). Kompiuteris yra skaitmeninė mašina, tai yra, vidinis informacijos atvaizdavimas jame yra diskretiškas. Įvesties informacijos diskretizacija (jei ji yra nuolatinė) leidžia ją apdoroti kompiuteriu.

Signalo kodavimas

Norėdami automatizuoti darbą su duomenimis, susijusiais su įvairių tipų, labai svarbu suvienodinti jų vaizdavimo formą – tam dažniausiai naudojama kodavimo technika, tai yra vieno tipo duomenų išreiškimas kito tipo duomenimis.

Signalo kodavimas reiškia:

· jo pateikimas tam tikra forma, patogi arba tinkama vėlesniam signalo naudojimui;

· taisyklė, apibūdinanti susiejimą iš vieno simbolių rinkinio į kitą simbolių rinkinį.

Tiek atskiri originalios abėcėlės simboliai, tiek jų deriniai yra koduojami.

Pateikime pavyzdį.

Pateikta trijų skaičių sistemų natūraliųjų skaičių atitikmenų lentelė.

Šią lentelę galima laikyti tam tikra taisykle, apibūdinančia simbolių rinkinio atvaizdavimą iš dešimtainės skaičių sistemos į dvejetainę ir šešioliktainę. Tada pradinė abėcėlė yra dešimtainiai skaitmenys nuo 0 iki 9, o dvejetainės sistemos kodų abėcėlės yra 0 ir 1; skaičiai nuo 0 iki 9 ir simboliai (A, B, C, D, E, F) – šešioliktainei.

Kodavimo tipai priklausomai nuo kodavimo tikslų.

1. Šablono kodavimas naudojamas kiekvieną kartą, kai informacija įvedama į kompiuterį jos vidiniam atvaizdavimui.

Šio tipo kodavimas naudojamas atskiram signalui tam tikroje kompiuterio laikmenoje pavaizduoti.

Dauguma kompiuterių moksle naudojamų kodų modeliams yra tokio pat ilgio ir naudojami dvejetainė sistema kodo vaizdavimui (ir galbūt šešioliktainei kaip tarpinio vaizdavimo priemonė).

Šio tipo kodavimas naudoja:

a) tiesioginiai kodai.

Jie naudojami skaitmeniniams duomenims pateikti kompiuteryje ir naudoti dvejetainę skaičių sistemą. Galima naudoti neskaitiniams duomenims koduoti.

b) ASCII kodai.

Labiausiai paplitęs yra ASCII kodas (American Standard Code for Information Interchange), kuris naudojamas vidiniam simbolinės informacijos atvaizdavimui MS DOS operacinėje sistemoje, Notepad. Operacinė sistema Windows’xx, taip pat tekstiniams failams internete koduoti.

c) kodai, kuriuose atsižvelgiama į simbolių dažnumą.

Kai kuriose kodavimo sistemose kodo reikšmė nustatoma pagal koduojamo simbolio dažnį. Paprastai tokie dažniai yra žinomi natūralių kalbų, pavyzdžiui, anglų ar rusų, abėcėlių raidėms ir jau seniai naudojami dedant klaviatūros klavišus: dažniausiai naudojamos raidės yra ant klaviatūros klavišų. klaviatūros viduryje, rečiausiai naudojamos yra periferijoje, o tai palengvina valdymą.

2. Kriptografinis kodavimas, arba šifravimas, naudojamas tada, kai būtina apsaugoti informaciją nuo neteisėtos prieigos.

3. Informacijos pertekliaus pašalinimui naudojamas efektyvus arba optimalus kodavimas, t.y. mažinant jo apimtį, pavyzdžiui, archyvuose.

Originalios abėcėlės simboliams koduoti naudojami kintamo ilgio dvejetainiai kodai: kuo didesnis simbolio dažnis, tuo trumpesnis jo kodas.
Kodo efektyvumą lemia vidutinis dvejetainių skaitmenų skaičius vienam simboliui užkoduoti.

4. Apsauginis nuo triukšmo, arba atsparus triukšmui, kodavimas naudojamas tam tikram patikimumui užtikrinti tuo atveju, kai signalui daromi trukdžiai, pavyzdžiui, perduodant informaciją ryšio kanalais.

Dvejetainis pastovaus ilgio kodas naudojamas kaip pagrindinis kodas, kuriam taikomas anti-triukšmo kodavimas. Toks šaltinio (bazinis) kodas vadinamas pirminiu, nes yra modifikuojamas.

Duomenys

Terminas "duomenys"

Duomenys reiškia:

1) informacijos pateikimas įforminta (užkoduota) forma, leidžianti ją saugoti, perduoti ar apdoroti naudojant techninėmis priemonėmis;

2) registruoti signalai.

Duomenų laikmenos gali būti:

· popierius yra labiausiai paplitusi laikmena. Duomenys registruojami keičiant jo paviršiaus optines charakteristikas;

· CD-ROM. Naudojamas įrašymo įrenginių optinėms savybėms pakeisti lazerio spindulys ant plastikinių laikiklių su atspindinčia danga;

· magnetinės juostos ir diskai – naudokite magnetinių savybių pokyčius.

Duomenų operacijos

Su duomenimis galite atlikti įvairias operacijas:

· duomenų rinkimas – duomenų kaupimas, siekiant užtikrinti pakankamą informacijos išsamumą sprendimams priimti;

· duomenų formalizavimas – iš skirtingų šaltinių gaunamų duomenų suvedimas į tą pačią formą, kad būtų galima juos palyginti, ty padidinti jų prieinamumo lygį;

· duomenų filtravimas – sprendimų priėmimui nereikalingų „papildomų“ duomenų išfiltravimas; tuo pačiu turėtų mažėti „triukšmo“ lygis, padidėti duomenų patikimumas ir adekvatumas;

· duomenų rūšiavimas – duomenų rūšiavimas pagal duotą charakteristiką, kad būtų patogu naudotis; padidina informacijos prieinamumą;

· duomenų grupavimas – duomenų sujungimas pagal duotą požymį, kad būtų lengviau naudotis; padidina informacijos prieinamumą;

· duomenų archyvavimas – duomenų saugojimo organizavimas patogia ir lengvai prieinama forma; padeda sumažinti ekonomines duomenų saugojimo išlaidas ir pagerina bendrą patikimumą informacijos procesas apskritai;

· duomenų apsauga – priemonių visuma, skirta užkirsti kelią duomenų praradimui, atkūrimui ir pakeitimui;

· duomenų transportavimas – duomenų priėmimas ir perdavimas (pristatymas ir pristatymas) tarp nuotolinių informacinio proceso dalyvių; šiuo atveju kompiuterių mokslo duomenų šaltinis dažniausiai vadinamas serveriu, o vartotojas – klientu;

· duomenų transformavimas – duomenų perkėlimas iš vienos formos į kitą arba iš vienos struktūros į kitą.

Sąvoka „informacija“ (iš lot. informatio- paaiškinimas, pristatymas) ir „pranešimas“ šiuo metu yra neatsiejamai susiję.

Informacija – tai informacija, kuri yra perdavimo, platinimo, transformavimo, saugojimo ar tiesioginio naudojimo objektas. Pranešimas yra informacijos pateikimo forma. Yra žinoma, kad žmogus 80...90% informacijos gauna per regėjimo, o 10...20% per klausos organus. Kiti pojūčiai iš viso suteikia 1...2% informacijos.

Informacija perduodama formoje žinutes. Pranešimas - informacijos raiškos (pateikimo) forma, patogi perduoti per atstumą. Pranešimų pavyzdžiai yra telegramų tekstai, kalba, muzika, televizijos vaizdai, duomenų išvesties iš kompiuterio, komandos sistemoje automatinis valdymas objektai ir kt. Pranešimai perduodami naudojant signalus, kurie yra informacijos nešėjai. Pagrindinis signalų tipas yra elektriniai signalai. Pastaruoju metu optiniai signalai vis labiau plinta, ypač šviesolaidinėse informacijos perdavimo linijose. Signalas- fizinis procesas, rodantis perduotą pranešimą. Pranešimo rodymas užtikrinamas keičiant fizinių skaičių procesą apibūdinantis kiekis. Signalas perduoda (išskleidžia) pranešimą laiku, tai yra, jis visada yra laiko funkcija. Signalai generuojami keičiant tam tikrus fizinės terpės parametrus pagal perduodamą pranešimą.

Ši vertė yra signalo informacinis parametras.Pranešimo informacijos parametras - parametras, kurio pakeitime yra informacijos. Dėl garsas pranešimų, informacinis parametras yra momentinio garso slėgio vertė, skirta stacionarus vaizdai - atspindys, skirtas mobilusis - ekrano sričių ryškumas.

Šiuo atveju sąvokos yra svarbios kokybės Ir greitis informacijos perdavimas.

Informacijos perdavimo kokybė aukštesnė, tuo mažiau informacijos iškraipoma priimančiojoje pusėje. Didėjant informacijos perdavimo greičiui, būtina imtis specialių priemonių, kad būtų išvengta informacijos praradimo ir informacijos perdavimo kokybės pablogėjimo.

Susirašinėjimas žinutėmis per atstumą naudojant medžiagos kiekis laikmena, n/r, popierius ar magnetinė juosta arba fizinis procesas, pavyzdžiui, garsas ar elektromagnetinės bangos, srovė ir pan.

Informacija perduodama ir saugoma naudojant įvairius ženklus (simbolius), kurie leidžia ją pavaizduoti tam tikra forma.

Pranešimai gali būti laiko funkcijos, pavyzdžiui, kalba perduodama pokalbius telefonu, temperatūra arba slėgis telemetrijos duomenų perdavimo metu, našumas televizijos perdavimo metu ir kt. Kitais atvejais pranešimas nėra laiko funkcija (pvz., telegramos tekstas, nejudantis vaizdas ir pan.). Signalas laikui bėgant perduoda žinią. Todėl tai visada yra laiko funkcija, net jei žinutė (pvz., nejudantis vaizdas) nėra. Yra 4 signalų tipai: nuolatinis signalo nepertraukiamas laikas. (2.2 pav., a), nuolatinis diskretinis laikas. (2.2 pav., b), diskretusis nenutrūkstamas laikas. (2.2 pav., c) ir diskrečiąjį diskrečiąjį laiką (2.2 pav., d).

2.2 pav. – Nepertraukiamo nepertraukiamo laiko signalas (a), nepertraukiamo diskretinio laiko signalas (b), diskrečiojo nepertraukiamo laiko signalas (c), diskrečiojo laiko signalas (d).

Nuolatiniai nuolatiniai laiko signalai. sutrumpintai vadinami nuolatiniais (analoginiais) signalais. Jie gali keistis savavališkais momentais, paimdami bet kokią vertę iš ištisinio galimų verčių rinkinio (sinusoido).

Nuolatiniai atskiro laiko signalai. gali imti savavališkas reikšmes, bet keistis tik tam tikrais, iš anksto nustatytais (diskretiniais) momentais t 1, t 2, t 3 … .

Diskretūs nuolatinio laiko signalai skiriasi tuo, kad jie gali keistis savavališkais momentais, tačiau jų reikšmės turi tik leistinas (diskrečiąsias) reikšmes.

Diskretūs laiko signalai(sutrumpintai kaip diskretūs) diskretiškais laiko momentais gali įgyti tik skiriamosios gebos (diskrečiąsias) reikšmes.

Pagal informacijos parametrų pokyčių pobūdį jie išskiriami tęstinis Ir diskretusžinutes.

Analoginis signalas yra nenutrūkstama arba iš dalies nenutrūkstama laiko X(t) funkcija. Momentinės signalo reikšmės yra nagrinėjamo proceso fizinio dydžio analogas.

Diskretus signalas vaizduoja atskirus impulsus, einančius vienas po kito su laiko intervalu Δt, impulso plotis yra toks pat, o lygis (impulso plotas) yra tam tikro fizinio dydžio momentinės vertės analogas, kurį vaizduoja diskretinis signalas.

Skaitmeninis signalas yra atskira skaičių serija, einanti vienas po kito su laiko intervalu Δt, dvejetainių skaitmenų pavidalu ir vaizduojanti tam tikro fizinio dydžio momentinę vertę.

Nuolatinis arba analoginis signalas yra signalas, kuris tam tikrame verčių diapazone gali įgyti bet kokį vertės lygį. Laiko nepertraukiamas signalas yra signalas, nurodytas visoje laiko ašyje.

Pavyzdžiui, kalba yra nepertraukiama žinutė tiek lygiu, tiek laike, o temperatūros jutiklis, kuris kas 5 minutes pateikia savo vertes, yra nepertraukiamo dydžio, bet laiko atžvilgiu atskirų pranešimų šaltinis.

Informacijos kiekio samprata ir galimybė jį išmatuoti yra informacijos teorijos pagrindas. Informacijos teorija atsirado XX a. Informacijos teorijos pradininkai yra Claude'as Shannonas (JAV), A.N. Kolmogorovas (SSRS) R. Hartley (JAV) ir kt. Pasak Claude'o Shannono, informacija yra netikrumas pašalintas. Tie. jame esančio pranešimo x informacinis turinys Naudinga informacija tie. ta pranešimo dalis, kuri sumažina neapibrėžtumą dėl kažko egzistavusio prieš jį gaunant.

Atsižvelgiant į signalus ir signalų tipus, reikia pasakyti, kad šių jungčių kiekis yra skirtingas. Kiekvieną dieną kiekvienas žmogus susiduria su elektroninio prietaiso naudojimu. Be jų niekas neįsivaizduoja šiuolaikinio gyvenimo. Kalbame apie televizoriaus, radijo, kompiuterio ir pan. veikimą. Anksčiau niekas negalvojo apie tai, koks signalas naudojamas daugelyje veikiančių įrenginių. Dabar jau seniai girdimi žodžiai analoginis, skaitmeninis ir diskretiškas.

Ne visi, bet kai kurie iš minėtų signalų yra laikomi gana kokybiškais ir patikimais. Skaitmeninis perdavimas Jis nebuvo naudojamas taip seniai kaip analogas. Taip yra dėl to, kad technologija pradėjo palaikyti Šis tipas tik neseniai tokio tipo signalas buvo atrastas palyginti ne taip seniai. Kiekvienas žmogus nuolat susiduria su diskretiškumu. Kalbant apie signalų apdorojimo tipus, reikia prisiminti, kad šis yra šiek tiek su pertrūkiais.

Jeigu pasigilintume į mokslą, reikėtų pasakyti, kad informacijos perdavimas yra diskretiškas, o tai leidžia perduoti duomenis ir keisti aplinkos laiką. Dėl paskutinės savybės atskiras signalas gali įgyti bet kokią vertę. Šiuo metu šis indikatorius nyksta fone, kai dauguma įrangos buvo pradėtos gaminti ant lustų.

Skaitmeniniai ir kiti signalai yra neatskiriami, komponentai sąveikauja tarpusavyje 100%. Kalbant apie diskretiškumą, yra atvirkščiai. Faktas yra tas, kad čia kiekviena dalis veikia savarankiškai ir yra atsakinga už savo funkcijas atskirai.

Signalas

Pažiūrėkime į ryšio signalų tipus šiek tiek vėliau, tačiau dabar turėtumėte susipažinti su tuo, kas iš esmės yra pats signalas. Tai įprastas kodas, kurį sistemos perduoda oru. Tai yra bendras formulės tipas.

Informacijos ir kai kurių kitų technologijų srityje yra speciali laikmena, leidžianti perduoti pranešimus. Jį galima sukurti, bet jo negalima priimti. Iš esmės kai kurios sistemos gali tai priimti, tačiau tai nėra būtina. Jei signalas laikomas pranešimu, būtina jį „pagauti“.

Tokį duomenų perdavimo kodą galima pavadinti įprasta matematine funkcija. Jame aprašomi bet kokie galimų parametrų pakeitimai. Jei svarstysime radijo inžinerijos teorija, tuomet reikėtų pasakyti, kad tokios galimybės laikomos pagrindinėmis. Reikėtų pažymėti, kad „triukšmo“ sąvoka yra panaši į signalą.

Jis jį iškraipo, gali sutapti su jau perduotu kodu, taip pat yra paties laiko funkcija. Straipsnyje bus aprašyti signalai ir signalų tipai; mes kalbame apie diskrečiuosius, analoginius ir skaitmeninius. Trumpai apsvarstykime visą šios temos teoriją.

Signalų tipai

Yra keletas tipų, taip pat esamų signalų klasifikacijos. Pažiūrėkime į juos.

Pirmasis tipas yra elektrinis signalas, taip pat yra optinis, elektromagnetinis ir akustinis. Yra keletas kitų panašių tipų, tačiau jie nėra populiarūs. Ši klasifikacija vyksta pagal fizinę aplinką.

Pagal signalo nustatymo būdą jie skirstomi į įprastus ir netaisyklingus. Pirmasis tipas turi analitinę funkciją, taip pat deterministinį duomenų perdavimo tipą. Atsitiktiniai signalai gali būti suformuotos pasitelkus kai kurias aukštosios matematikos teorijas, be to, jos gali perimti daug vertybių per visiškai skirtingą laikotarpį.

Signalo perdavimo tipai yra gana skirtingi, reikia pažymėti, kad pagal šią klasifikaciją signalai skirstomi į analoginius, diskrečius ir skaitmeninius. Dažnai šie signalai naudojami elektros prietaisų veikimui užtikrinti. Norėdami suprasti kiekvieną iš variantų, turite prisiminti mokyklos fizikos kursą ir perskaityti šiek tiek teorijos.

Kodėl signalas apdorojamas?

Signalas turi būti apdorotas, kad būtų gauta jame užšifruota informacija. Jei atsižvelgsime į signalo moduliavimo tipus, reikėtų pažymėti, kad amplitudės ir dažnio poslinkio raktų įvedimo požiūriu tai yra gana sudėtingas procesas, kurį reikia visiškai suprasti. Kai informacija gaunama, ji gali būti visiškai panaudota Skirtingi keliai. Kai kuriais atvejais jis suformatuojamas ir siunčiamas toliau.

Taip pat verta atkreipti dėmesį į kitas signalo apdorojimo priežastis. Jį sudaro perduodamų dažnių suspaudimas, tačiau nepažeidžiant visos informacijos. Tada jis vėl suformatuojamas ir perduodamas. Tai daroma esant lėtam greičiui. Jei mes kalbame apie analoginius ir skaitmeninius signalus, tada čia naudojami specialūs metodai. Yra filtravimo, konvoliucijos ir kai kurios kitos funkcijos. Jie reikalingi informacijai atkurti, jei signalas yra pažeistas.

Kūrimas ir formatavimas

Daug rūšių informaciniai signalai, apie kurį kalbėsime straipsnyje, turi būti sukurtas ir suformatuotas. Norėdami tai padaryti, turite turėti skaitmeninį-analoginį keitiklį, taip pat analoginį-skaitmeninį keitiklį. Paprastai jie abu naudojami toje pačioje situacijoje: tik tuo atveju, kai naudojama tokia technika kaip DSP.

Kitais atvejais tiks tik pirmasis įrenginys. Norint sukurti fizinius analoginius kodus ir performatuoti juos į skaitmeninius metodus, būtina naudoti specialius įrenginius. Taip kiek įmanoma išvengsite žalos informacijai.

Dinaminis diapazonas

Bet kokio tipo analoginio signalo diapazoną lengva apskaičiuoti. Būtina naudoti skirtumą tarp didesnio ir mažesnio garsumo lygių, kuris rodomas decibelais.

Reikėtų pažymėti, kad informacija visiškai priklauso nuo jos vykdymo ypatybių. Be to, kalbame ir apie muziką, ir apie paprastų žmonių pokalbius. Jei paimtume diktorius, kuris skaitys naujienas, tai jo dinaminis diapazonas bus ne didesnis kaip 30 decibelų. Ir jei perskaitysite bet kurį spalvotą darbą, šis skaičius padidės iki 50.

Analoginis signalas

Patenkinto signalo pateikimo tipai yra skirtingi. Reikėtų pažymėti, kad analoginis signalas yra nuolatinis. Jei kalbame apie trūkumus, daugelis atkreipia dėmesį į triukšmo buvimą, kuris, deja, gali sukelti informacijos praradimą.

Gana dažnai susidaro situacija, kai neaišku, kur iš tikrųjų yra kodas svarbi informacija, o kur tiesiog yra iškraipymų. Būtent dėl ​​to analoginis signalas tapo mažiau populiarus, o šiuo metu jį keičia skaitmeninės technologijos.

Skaitmeninis signalas

Pažymėtina, kad toks signalas, kaip ir kitų tipų signalai, yra duomenų srautas, apibūdinamas diskrečiomis charakteristikomis.

Reikėtų pažymėti, kad jo amplitudė gali kartotis. Jei aukščiau aprašyta analoginė versija gali pasiekti galutinį tašką su dideliu triukšmu, skaitmeninė versija to neleidžia. Jis gali savarankiškai pašalinti didžiąją dalį trukdžių, kad būtų išvengta informacijos sugadinimo. Taip pat reikia pažymėti, kad šis tipas perduoda informaciją be jokių semantinių apkrovų.

Taigi vartotojas vienu fiziniu kanalu gali lengvai išsiųsti kelis pranešimus. Pažymėtina, kad skirtingai nuo šiuo metu labiausiai paplitusių garso signalų tipų, taip pat analoginio, skaitmeninis nėra skirstomas į keletą tipų. Jis yra unikalus ir nepriklausomas. Reiškia dvejetainį srautą. Dabar jis yra gana populiarus, jį lengva naudoti, kaip rodo apžvalgos.

Skaitmeninio signalo taikymas

Atsižvelgiant į signalo perdavimo tipus, būtina pasakyti, kur naudojama skaitmeninė parinktis. Kuo jis skiriasi nuo daugelio kitų perdavimo ir naudojimo būdu? Faktas yra tas, kad įėjus į kartotuvą, jis visiškai atkuriamas.

Kai įranga gauna signalą, kuris perdavimo metu gavo triukšmą ir trukdžius, jis nedelsiant suformatuojamas. Dėl šios priežasties televizijos bokštai gali atkurti signalą, išvengdami triukšmo efekto.

Tokiu atveju analoginis ryšys bus daug geresnis, nes gaunant informaciją su dideliu iškraipymu, ją galima išgauti bent iš dalies. Jei kalbame apie skaitmeninę versiją, tai neįmanoma. Jei daugiau nei 50% signalo turi triukšmą, galime manyti, kad informacija visiškai prarasta.

Daugelis žmonių diskutuoja korinio ryšio, ir visiškai kitokius perdavimo formatus bei būdus, jie sakė, kad kartais susikalbėti beveik neįmanoma. Žmonės gali negirdėti žodžių ar frazių. Tai gali atsitikti tik skaitmeninėje linijoje, jei yra triukšmo.

Jei kalbame apie analoginius ryšius, tokiu atveju pokalbį galima tęsti toliau. Dėl tokių problemų kartotuvai visada generuoja naują signalą, kad sumažintų tarpus.

Diskretus signalas

Šiuo metu žmogus naudojasi įvairiais rinkikliais ar kt Elektroniniai prietaisai kurie priima signalus. Signalų tipai yra gana įvairūs, o vienas iš jų yra atskiras. Pažymėtina, kad norint, kad tokie įrenginiai veiktų, būtina perduoti garso signalas. Štai kodėl reikia kanalo, kuris turi pralaidumas daug aukštesnis lygis, nei aprašyta anksčiau.

Su kuo tai susiję? Faktas yra tas, kad norint perduoti kokybišką garsą, būtina naudoti atskirą signalą. Jis sukuria ne garso bangą, o skaitmeninę jo kopiją. Atitinkamai, transmisija gaunama iš pačios technologijos. Tokio perdavimo privalumai yra tai, kad paketinis siuntimas bus vykdomas paketais, o perduodamų duomenų kiekis sumažės.

Subtilybės

Vykdoma Kompiuterinė technologija Jau seniai egzistuoja toks dalykas kaip diskrecija. Dėl tokio signalo galima naudoti visiškai užkoduotą informaciją. Jis nėra tęstinis, bet visi duomenys renkami blokais. Be to, pastarosios yra atskiros dalelės, kurios yra visiškai išbaigtos ir nepriklausomos viena nuo kitos.

Moduliacijos tipai

Apibūdinant signalų tipus ir signalus apskritai, būtina kalbėti ir apie moduliaciją. Kas tai yra? Tai yra kelių vibracijos parametrų keitimo vienu metu procesas, kuris atliekamas pagal tam tikrą dėsnį. Reikėtų pažymėti, kad moduliavimas yra padalintas į skaitmeninį ir impulsinį, taip pat kai kuriuos kitus.

Savo ruožtu daugelis jų yra suskirstyti atskirai į keletą tipų, o jų yra gana daug. Reikėtų pasakyti apie pagrindines šios koncepcijos ypatybes. Pavyzdžiui, dėl signalo moduliavimo tipų galima pasiekti stabilų perdavimą ir minimalius nuostolius, tačiau reikia pažymėti, kad kiekvienam iš jų reikalingas specialus tiesiškumo stiprintuvas.

Beveik nuo pat jos įkūrimo momento žmonių gentys susidūrė su poreikiu ne tik kaupti informaciją, bet ir keistis viena su kita. Tačiau jei tai padaryti nebuvo taip sunku su artimaisiais (kalba ir raštu), tai su tais, kurie buvo dideliais atstumais, šis procesas sukėlė tam tikrų problemų.

Laikui bėgant tai buvo išspręsta išradus signalą. iš pradžių jie buvo gana primityvūs (dūmai, garsas ir pan.), tačiau pamažu žmonija atrado naujus gamtos dėsnius, kurie prisidėjo prie naujų informacijos perdavimo būdų išradimo. Išsiaiškinkime, kokių tipų signalai yra, taip pat apsvarstykite, kurie iš jų dažniausiai naudojami šiuolaikinėje visuomenėje.

Kas yra signalas?

Šis žodis reiškia vienos sistemos užkoduotą informaciją, kuri perduodama specialiu kanalu ir gali būti iškoduota kitos sistemos.

Daugelis mokslininkų mano, kad biologinių organizmų ar net atskirų ląstelių gebėjimas bendrauti tarpusavyje (signalizuoti apie maistinių medžiagų buvimą ar pavojų) tapo pagrindine evoliucijos varomąja jėga.

Bet koks fizinis procesas, kurio parametrai yra pritaikyti perduodamų duomenų tipui, gali veikti kaip signalas. Pavyzdžiui, sistemoje bendravimas telefonu siųstuvas kalbančio abonento žodžius paverčia elektros įtampos signalu, kuris laidais perduodamas į priimantį įrenginį, šalia kurio yra besiklausantis asmuo.

Signalas ir pranešimas

Šios dvi sąvokos savo prasme yra labai artimos – jose yra tam tikri duomenys, perduodami iš siuntėjo gavėjui. Tačiau tarp jų yra pastebimas skirtumas.

Norint pasiekti šį tikslą, pranešimą turi priimti adresatas. Tai yra, jo gyvavimo ciklas susideda iš trijų etapų: informacijos kodavimas – perdavimas – pranešimų dekodavimas.

Signalo atveju jo priėmimas nėra būtina jo egzistavimo sąlyga. Tai yra, jame užšifruota informacija gali būti iškoduota, tačiau ar tai kas nors padarys, nežinoma.

Klasifikacija pagal skirtingus signalų kriterijus: pagrindiniai tipai

Gamtoje yra daugybė signalų tipų skirtingos savybės. Atsižvelgiant į tai, klasifikuojant šiuos reiškinius naudojami įvairūs kriterijai. Taigi, yra trys kategorijos:

• Pagal pristatymo būdą (įprastas/nereguliarus).
• Pagal fizinės prigimties tipą.
• Pagal funkcijos tipą, apibūdinantį parametrus.

Signalai pagal fizinės prigimties tipą

Priklausomai nuo formavimo būdo, signalų tipai yra tokie.

• Elektrinė (duomenų laikmena – laike kintanti srovė arba įtampa elektros grandinėje).
• Magnetinis.
• Elektromagnetinis.
• Šiluminis.
• Jonizuojančiosios spinduliuotės signalai.
• Optinis/lengvas.
• Akustinis (garsinis).

Paskutiniai du signalų tipai taip pat yra paprasčiausi komunikacijos techninių operacijų pavyzdžiai, kurių tikslas – pranešti apie esamos situacijos ypatumus.

Dažniausiai jie naudojami įspėti apie pavojų ar sistemos gedimus.

Dažnai garso ir optinės atmainos naudojamos kaip koordinuojančios, kad automatizuota įranga veiktų sklandžiai. Taigi kai kurių tipų valdymo signalai (komandos) skatina sistemą pradėti veikti.

Pavyzdžiui, priešgaisrinėse signalizacijose, kai jutikliai aptinka dūmų pėdsakus, jie skleidžia aukštą garsą. Tai, savo ruožtu, sistema suvokia kaip valdymo signalą gaisrui gesinti.

Kitas pavyzdys, kaip signalas (signalų tipai pagal fizinės prigimties rūšis išvardyti aukščiau) pavojaus atveju aktyvuoja sistemą, yra žmogaus kūno termoreguliacija. Taigi, jei dėl įvairių veiksnių pakyla kūno temperatūra, ląstelės apie tai „informuoja“ smegenis ir įjungia „kūno aušinimo sistemą“, visiems geriau žinomą kaip prakaitavimas.

Pagal funkcijos tipą

Autorius šis parametras išskiriamos skirtingos kategorijos.

• Analoginis (nepertraukiamas).
• Kvantinė.
• Diskretus (pulsas).
• Skaitmeninis signalas.

Visi šie signalų tipai yra elektriniai. Taip yra dėl to, kad juos ne tik lengviau apdoroti, bet ir jie lengvai perduodami dideliais atstumais.

Kas yra analoginis signalas ir jo tipai

Šis pavadinimas suteikiamas natūralios kilmės signalams, kurie laikui bėgant nuolat kinta (nepertraukiamai) ir per tam tikrą intervalą gali įgyti skirtingas vertes.

Dėl savo savybių jie idealiai tinka duomenims perduoti telefoninio ryšio, radijo transliacijų ir televizijos srityse.

Tiesą sakant, visi kiti signalų tipai (skaitmeniniai, kvantiniai ir diskretieji) pagal savo pobūdį yra konvertuojami į analoginius.

Priklausomai nuo ištisinių erdvių ir atitinkamų fizinių dydžių, skirtingi tipai analoginiai signalai.

• Tiesiai.
• Linijos segmentas.
• Apskritimas.
• Erdvės, kurioms būdingas daugiamatiškumas.

Kvantuotas signalas

Kaip jau minėta ankstesnėje pastraipoje, tai vis dar yra ta pati analoginis vaizdas Tačiau jo skirtumas yra tas, kad jis buvo kvantuotas. Tuo pačiu metu visas jo verčių diapazonas gali būti suskirstytas į lygius. Jų kiekis pavaizduotas tam tikro bitų gylio skaičiais.

Paprastai šis procesas praktiškai naudojamas glaudinant garso ar optinius signalus. Kuo daugiau kvantavimo lygių, tuo tikslesnė transformacija iš analoginio į kvantinį.

Nagrinėjama veislė taip pat reiškia tuos, kurie atsirado dirbtinai.

Daugelyje signalų tipų klasifikacijų šis signalas nėra išskiriamas. Tačiau ji egzistuoja.

Diskretus vaizdas

Šis signalas taip pat yra dirbtinis ir turi ribotą lygių (reikšmių) skaičių. Paprastai jų būna du ar trys.

Praktiškai skirtumą tarp diskretinio ir analoginio signalo perdavimo metodų galima iliustruoti palyginus garso įrašymą vinilinė plokštelė ir CD. Pirmajame informacija pateikiama nuolatinio garso takelio pavidalu. Bet antroje - lazeriu sudegintų taškų, turinčių skirtingą atspindį, pavidalu.

Šio tipo duomenų perdavimas vyksta konvertuojant nuolatinį analoginį signalą į diskrečių reikšmių rinkinį dvejetainių kodų pavidalu.

Šis procesas vadinamas diskretizavimu. Priklausomai nuo simbolių skaičiaus kodų deriniuose (vienodas/nelygus), jis skirstomas į du tipus.

Skaitmeniniai signalai

Šiandien šis informacijos perdavimo būdas nuolat pakeičia analoginį. Kaip ir ankstesni du, jis taip pat yra dirbtinis. Praktiškai ji vaizduojama kaip skaitmeninių reikšmių seka.

Skirtingai nuo analoginio, šis duomenis perduoda daug greičiau ir kokybiškiau, tuo pačiu pašalindamas juos nuo triukšmo trukdžių. Tuo pačiu metu tai yra skaitmeninio signalo silpnumas (kitų tipų signalai yra ankstesnėse trijose pastraipose). Faktas yra tas, kad tokiu būdu filtruojama informacija praranda „triukšmingas“ duomenų daleles.

Praktiškai tai reiškia, kad iš perduodamo vaizdo dingsta ištisi gabalai. O jei kalbame apie garsą – žodžius ar net ištisus sakinius.

Tiesą sakant, bet koks analoginis signalas gali būti moduliuojamas į skaitmeninį. Norėdami tai padaryti, vienu metu vyksta du procesai: mėginių ėmimas ir kvantavimas. Kadangi skaitmeninis signalas yra atskiras informacijos perdavimo būdas, jis nėra skirstomas į tipus.

Jos populiarumas prisidėjo prie to, kad pastaraisiais metais naujos kartos televizoriai buvo kuriami būtent skaitmeniniam, o ne analoginiam vaizdo ir garso perdavimui. Tačiau juos galima prijungti prie įprastų TV laidų naudojant adapterius.

Signalo moduliavimas

Visi aukščiau išvardinti duomenų perdavimo būdai yra susiję su reiškiniu, vadinamu moduliacija (skaitmeniniams signalams – manipuliacija). Kodėl to reikia?

Kaip žinoma, elektromagnetinės bangos (kurių pagalba perduodami įvairių tipų signalai) yra linkusios susilpnėti, o tai žymiai sumažina jų perdavimo diapazoną. Kad taip neatsitiktų, žemo dažnio virpesiai perkeliami į ilgų aukšto dažnio bangų sritį. Šis reiškinys vadinamas moduliacija (manipuliacija).

Jis ne tik padidina duomenų perdavimo atstumą, bet ir pagerina signalų atsparumą triukšmui. Taip pat atsiranda galimybė vienu metu organizuoti kelis nepriklausomus informacijos perdavimo kanalus.

Pats procesas yra toks. Įrenginys, vadinamas moduliatoriumi, vienu metu priima du signalus: žemo dažnio (neša tam tikrą informaciją) ir aukšto dažnio (be informacijos, bet gali būti perduodamas dideliais atstumais). Šiame įrenginyje jie transformuojami į vieną, kuris vienu metu sujungia abiejų privalumus.

Išėjimo signalų tipai priklauso nuo pasikeitusio įvesties nešlio aukšto dažnio virpesių parametro.

Jei jis harmoningas, šis moduliavimo procesas vadinamas analoginiu.

Jei periodinis – pulsinis.

Jei nešiklio signalas yra tiesiog D.C.- ši veislė vadinama triukšminga.

Pirmieji du signalo moduliavimo tipai savo ruožtu skirstomi į potipius.

Analoginis moduliavimas veikia taip.

• Amplitudė (AM) – nešančiojo signalo amplitudės pokytis.
• Fazė (PM) – fazė keičiasi.
• Dažnis – turi įtakos tik dažniui.

Impulsinių (diskrečiųjų) signalų moduliavimo rūšys.

• Amplitudė-impulsas (AIM).
• Impulsų dažnis (PFM).
• Impulso plotis (PWM).
• Fazinis impulsas (PPM).

Įvertinus, kokie duomenų perdavimo būdai egzistuoja, galime daryti išvadą, kad, nepaisant jų tipo, jie visi atlieka svarbų vaidmenį žmogaus gyvenime, padeda jam visapusiškai vystytis ir saugo nuo galimų pavojų.

Kalbant apie analoginius ir skaitmeninius signalus (kurių pagalba perduodama informacija į modernus pasaulis), tada greičiausiai per ateinančius dvidešimt metų išsivysčiusiose šalyse pirmasis bus beveik visiškai pakeistas antruoju.

Yra keturių tipų signalai s(t): nuolatinis nenutrūkstamasis laikas, nenutrūkstamasis diskrečiasis laikas, diskrečiasis nenutrūkstamasis laikas ir diskrečiasis diskrečiasis laikas.

Nepertraukiamo laiko signalai trumpai vadinami nepertraukiamo laiko (analoginiais) signalais. Jie gali keistis savavališkais momentais, įgaudami bet kurią iš nuolatinio galimų verčių rinkinio (1.3 pav.). Tokie signalai apima gerai žinomą sinusoidą.

Ryžiai. 1.3 Nuolatinis signalas

Ryžiai. 1.4 Nuolatinis diskretinio laiko signalas

Nuolatiniai diskretiniai signalai gali turėti savavališkas reikšmes, bet keistis tik tam tikrais, iš anksto nustatytais (diskretiniais) momentais (1.4 pav.).

Diskretieji nuolatinio laiko signalai skiriasi tuo, kad gali keistis savavališkais momentais, tačiau jų reikšmės įgauna tik leistinas (diskrečiąsias) reikšmes (1.5 pav.).

Diskretūs laiko signalai (sutrumpintai diskretūs) (1.6 pav.) diskrečiu laiku gali įgyti tik leistinas (nekretąsias) reikšmes.

Signalai, generuojami diskrečiųjų pranešimų-signalų keitiklio išėjime, paprastai yra diskretūs informacijos parametro požiūriu, t. Duomenų perdavimo technologijoje tokie signalai vadinami skaitmeniniais duomenų signalais (DDS). Duomenų signalo parametras, kurio pasikeitimas atspindi pranešimo pasikeitimą, vadinamas reprezentavimu (informacija). Fig. 1.7 paveiksle pavaizduotas DSD, kurio reprezentacinis parametras yra amplitudė, o atvaizduojančio parametro galimų reikšmių rinkinys yra lygus dviem Skaitmeninio duomenų signalo dalis, kuri skiriasi nuo kitų dalių vienos iš savo reikšmių. atstovaujantys vieniems. parametrai vadinami DAC elementu.

Fiksuota signalą reprezentuojančio parametro būsenos reikšmė vadinama reikšmingąja padėtimi. Momentas, kai pasikeičia reikšmingoji signalo padėtis, vadinamas reikšmingu (SM).

Ryžiai. 1.5 Diskretus signalas nuolatinis laikas

Ryžiai. 1.6 Diskretus signalas

Ryžiai. 1.7 Skaitmeninis duomenų signalas

Laiko intervalas tarp dviejų gretimų reikšmingų signalo momentų vadinamas reikšmingu (SI)

Minimalus laiko intervalas, lygus reikšmingiems signalo laiko intervalams, vadinamas vienetu ( intervalai a-b, b-c ir kiti 1 pav. 7). Signalo elementas, kurio trukmė lygi vienetiniam laiko intervalui, vadinamas vienetiniu elementu (e e)

Vienetinio elemento terminas yra vienas pagrindinių duomenų perdavimo technologijoje. Telegrafijoje jis atitinka terminą elementarus siuntinys

Egzistuoja izochroniniai ir anizochroniniai duomenų signalai.Izochroniniam signalui bet koks reikšmingas laiko intervalas yra lygus vienetiniam intervalui arba sveikajam skaičiui. Anizochroniniai signalai – tai signalai, kurių elementai gali turėti bet kokią trukmę, bet ne mažesnę kaip Dar viena anizochroninių signalų savybė yra ta, kad jie gali būti atskirti vienas nuo kito laike savavališku atstumu.