Signál je materiálny nosič informácií (údajov), ktorý sa prenáša od zdroja k spotrebiteľovi. Môže predstavovať fyzické signály alebo matematické modely.

Signály môžu byť analógové alebo diskrétne.

Analógový (kontinuálny) signál je odrazený nejakou fyzikálnou veličinou, ktorá sa mení v danom časovom intervale, napríklad farbou alebo intenzitou zvuku.

Uveďme príklad súvislej správy. Ľudská reč prenášaná modulovanou zvukovou vlnou; parametrom signálu je v tomto prípade tlak vytvorený touto vlnou v mieste prijímača – ľudského ucha.

Diskrétny (digitálny) signál sa skladá z počítateľného súboru informačných prvkov.

Parameter signálu nadobúda konečný počet hodnôt sekvenčných v čase.

Súbor najmenších prvkov diskrétneho signálu sa nazýva abeceda a samotný diskrétny signál sa nazýva aj správa.

Správa prenášaná pomocou takýchto signálov je diskrétna.

Informácie prenášané zdrojom sú diskrétne.

Príklad diskrétna správa Môže dôjsť k procesu čítania knihy, v ktorej sú informácie prezentované v texte, t.j. diskrétna postupnosť jednotlivých ikon (písmen).

Analógový signál je možné previesť na diskrétny. Tento proces sa nazýva diskretizácia.

Spojitá správa môže byť reprezentovaná spojitou funkciou definovanou na určitom segmente [a, b] (obr. 2.1). Nepretržitú správu možno previesť na diskrétnu správu (tento postup sa nazýva vzorkovanie).

Na tento účel sa z nekonečnej množiny hodnôt tejto funkcie (parameter signálu) vyberie určité číslo, ktoré môže približne charakterizovať zostávajúce hodnoty. Výsledná postupnosť funkčných hodnôt y 1, y 2, ... y n. je diskrétna reprezentácia spojitej funkcie, ktorej presnosť je možné donekonečna zlepšovať skrátením dĺžky segmentov rozdeľujúcich rozsah hodnôt argumentu.

Každá správa môže byť teda reprezentovaná ako diskrétna, inými slovami, ako postupnosť znakov nejakej abecedy.

Schopnosť vzorkovať spojitý signál s akoukoľvek požadovanou presnosťou (na zvýšenie presnosti stačí znížiť krok) je z hľadiska informatiky zásadne dôležitá. Počítač je digitálny stroj, to znamená, že vnútorná reprezentácia informácií v ňom je diskrétna. Diskretizácia vstupnej informácie (ak je kontinuálna) ju robí vhodnou na počítačové spracovanie.

Kódovanie signálu

Na automatizáciu práce s údajmi o rôzne druhy, je veľmi dôležité zjednotiť ich formu reprezentácie - na to sa zvyčajne používa technika kódovania, teda vyjadrenie údajov jedného typu prostredníctvom údajov iného typu.

Kódovanie signálu znamená:

· jeho prezentácia v určitej forme, vhodnej alebo vhodnej na následné použitie signálu;

· pravidlo, ktoré popisuje mapovanie z jednej sady znakov na inú sadu znakov.

Oba jednotlivé znaky pôvodnej abecedy a ich kombinácie podliehajú kódovaniu.

Uveďme si príklad.

Je uvedená tabuľka zhody medzi prirodzenými číslami troch číselných sústav.

Túto tabuľku možno považovať za určité pravidlo, ktoré popisuje mapovanie množiny znakov z desiatkovej číselnej sústavy do dvojkovej a šestnástkovej sústavy. Pôvodná abeceda je potom desatinné číslice od 0 do 9 a kódové abecedy sú 0 a 1 pre binárny systém; čísla od 0 do 9 a symboly (A, B, C, D, E, F) - pre šestnástkovú sústavu.

Typy kódovania v závislosti od účelu kódovania.

1. Kódovanie vzorov sa používa vždy, keď sa do počítača zadávajú informácie na ich internú reprezentáciu.

Tento typ kódovania sa používa na reprezentáciu diskrétneho signálu na určitom počítačovom médiu.

Väčšina kódov používaných v informatike na kódovanie vzorov má rovnakú dĺžku a použitie binárny systém pre kódovú reprezentáciu (a prípadne hexadecimálnu ako prostriedok strednej reprezentácie).

Tento typ kódovania používa:

a) priame kódy.

Používajú sa na reprezentáciu číselných údajov v počítači a používajú systém binárnych čísel. Dá sa použiť na kódovanie nečíselných údajov.

b) ASCII kódy.

Najbežnejší je ASCII kód ​​(American Standard Code for Information Interchange), ktorý sa používa na internú reprezentáciu symbolických informácií v operačnom systéme MS DOS, v programe Poznámkový blok operačný systém Windows’xx, ako aj na kódovanie textových súborov na internete.

c) kódy, ktoré zohľadňujú frekvenciu symbolov.

V niektorých kódovacích systémoch je hodnota kódu určená frekvenciou kódovaného symbolu. Takéto frekvencie sú spravidla známe pre písmená abecedy prirodzených jazykov, napríklad angličtiny alebo ruštiny, a používajú sa už dlho pri umiestňovaní kláves na klávesnici: najčastejšie používané písmená sa nachádzajú na klávesoch v uprostred klávesnice, najzriedkavejšie používané sú na periférii, čo uľahčuje obsluhu.

2. Kryptografické kódovanie alebo šifrovanie sa používa vtedy, keď je potrebné chrániť informácie pred neoprávneným prístupom.

3. Na odstránenie redundancie informácií sa používa efektívne alebo optimálne kódovanie, t.j. zníženie jeho objemu napríklad v archivátoroch.

Na kódovanie symbolov pôvodnej abecedy sa používajú binárne kódy s premenlivou dĺžkou: čím vyššia je frekvencia symbolu, tým kratší je jeho kód.
Účinnosť kódu je určená priemerným počtom binárnych číslic na zakódovanie jedného znaku.

4. Kódovanie s ochranou proti šumu, alebo kódovanie odolné voči šumu, sa používa na zabezpečenie danej spoľahlivosti v prípade rušenia signálu, napríklad pri prenose informácií cez komunikačné kanály.

Binárny kód konštantnej dĺžky sa používa ako základný kód, ktorý je podrobený protihlukovému kódovaniu. Takýto zdrojový (základný) kód sa nazýva primárny, pretože podlieha úpravám.

Údaje

pojem "údaje"

Údaje znamenajú:

1) prezentácia informácií vo formalizovanej (kódovanej) forme, ktorá umožňuje ich uloženie, prenos alebo spracovanie pomocou technické prostriedky;

2) registrované signály.

Dátovými nosičmi môžu byť:

· papier je najbežnejším médiom. Údaje sa zaznamenávajú zmenou optických charakteristík ich povrchu;

· CD-ROM. Používa sa na zmenu optických vlastností v záznamových zariadeniach laserový lúč na plastových nosičoch s reflexnou vrstvou;

· magnetické pásky a disky – využívajú zmeny magnetických vlastností.

Dátové operácie

S údajmi môžete vykonávať rôzne operácie:

· zber údajov – zhromažďovanie údajov s cieľom zabezpečiť dostatočnú úplnosť informácií pre rozhodovanie;

· formalizácia údajov – uvedenie údajov z rôznych zdrojov do rovnakej formy, aby boli navzájom porovnateľné, teda aby sa zvýšila ich dostupnosť;

· filtrovanie údajov – odfiltrovanie „nadbytočných“ údajov, ktoré nie sú potrebné pre rozhodovanie; zároveň by sa mala znížiť úroveň „šumu“ a mala by sa zvýšiť spoľahlivosť a primeranosť údajov;

· triedenie dát – zoradenie dát podľa danej charakteristiky pre jednoduchosť používania; zvyšuje dostupnosť informácií;

· zoskupovanie údajov – spájanie údajov podľa danej charakteristiky s cieľom zjednodušiť používanie; zvyšuje dostupnosť informácií;

· archivácia dát – organizovanie ukladania dát v pohodlnej a ľahko dostupnej forme; slúži na zníženie ekonomických nákladov na ukladanie dát a zlepšuje celkovú spoľahlivosť informačný proces všeobecne;

· ochrana údajov – súbor opatrení zameraných na predchádzanie strate, reprodukcii a úprave údajov;

· prenos dát – príjem a prenos (doručovanie a doručovanie) dát medzi vzdialenými účastníkmi informačného procesu; v tomto prípade sa zdroj údajov v informatike zvyčajne nazýva server a spotrebiteľ sa nazýva klient;

· transformácia údajov – prenos údajov z jedného formulára do druhého alebo z jednej štruktúry do druhej.

Pojem „informácie“ (z lat. informácie- vysvetlenie, prezentácia) a „správa“ sú v súčasnosti neoddeliteľne spojené.

Informácie – ide o informácie, ktoré sú predmetom prenosu, distribúcie, transformácie, uchovávania alebo priameho použitia. Správa je forma prezentácie informácií. Je známe, že človek prijíma 80...90% informácií cez orgány zraku a 10...20% cez orgány sluchu. Ostatné zmysly poskytujú celkovo 1...2% informácií.

Informácie sa prenášajú vo forme správy. Správa - forma vyjadrenia (prezentácie) informácie vhodná na prenos na diaľku. Príkladmi správ sú texty telegramov, reč, hudba, televízne obrázky, výstup údajov z počítača, príkazy v systéme automatické ovládanie predmety a pod. Správy sa prenášajú pomocou signálov, ktoré sú nositeľmi informácií. Hlavným typom signálov sú elektrické signály. V poslednej dobe sú optické signály čoraz rozšírenejšie, najmä v prenosových informačných linkách z optických vlákien. Signál- fyzický proces, ktorý zobrazuje prenášanú správu. Zobrazenie správy je zabezpečené zmenou počet fyzických veličina charakterizujúca proces. Signál prenáša (rozvíja) správu v čase, to znamená, že je vždy funkciou času. Signály sú generované zmenou určitých parametrov fyzického média v súlade s prenášanou správou.

Táto hodnota je informačný parameter signálu.Parameter informácie o správe - parameter, ktorého zmena obsahuje informáciu. Pre zvuk správy, informačný parameter je okamžitá hodnota akustického tlaku, pre stacionárne obrazy - odrazivosť, pre mobilné - jas oblastí obrazovky.

V tomto prípade sú dôležité pojmy kvalitu A rýchlosť prenos informácií.

Čím vyššia je kvalita prenosu informácií, tým menšie je skreslenie informácií na strane prijímania. So zvýšením rýchlosti prenosu informácií je potrebné prijať špeciálne opatrenia, aby sa zabránilo strate informácií a zníženiu kvality prenosu informácií.

Správy na diaľku pomocou množstvo materiálu médiá, n/r, papier alebo magnetická páska alebo fyzikálny proces, napríklad zvukové alebo elektromagnetické vlny, prúd atď.

Prenos a ukladanie informácií sa uskutočňuje pomocou rôznych znakov (symbolov), ktoré umožňujú ich reprezentáciu v určitej forme.

Správy môžu byť funkciami času, ako napríklad reč pri prenose telefonické rozhovory, teplota alebo tlak pri telemetrickom prenose dát, výkon pri televíznom prenose a pod. V iných prípadoch správa nie je funkciou času (napr. text telegramu, statický obrázok atď.). Signál odovzdáva správu v priebehu času. Preto je vždy funkciou času, aj keď správa (napr. statický obrázok) nie je. Existujú 4 typy signálov: nepretržitý signál nepretržitý čas. (obr.2.2, a), spojitý diskrétny čas. (obr.2.2, b), diskrétny spojitý čas. (obr.2.2, c) a diskrétny diskrétny čas (obr.2.2, d).

Obrázok 2.2 – Spojitý spojitý časový signál (a), spojitý diskrétny časový signál (b), diskrétny spojitý časový signál (c), diskrétny diskrétny časový signál (d).

Nepretržité spojité časové signály. skrátene ako spojité (analógové) signály. Môžu sa meniť v ľubovoľných okamihoch, pričom majú akúkoľvek hodnotu zo súvislého súboru možných hodnôt (sínusoida).

Nepretržité diskrétne časové signály. môže nadobúdať ľubovoľné hodnoty, ale meniť sa len v určitých, vopred určených (diskrétnych) momentoch t1, t2, t3 … .

Diskrétne signály so spojitým časom sa líšia tým, že sa môžu meniť v ľubovoľných momentoch, ale ich hodnoty nadobúdajú iba povolené (diskrétne) hodnoty.

Diskrétne časové signály(skrátene diskrétne) v diskrétnych časových okamihoch môže nadobúdať iba rozlišovacie (diskrétne) hodnoty.

Na základe charakteru zmien informačných parametrov sa rozlišujú nepretržitý A diskrétne správy.

Analógové signál je spojitá alebo čiastočne spojitá funkcia času X(t). Okamžité hodnoty signálu sú analógom fyzikálnych veličín posudzovaného procesu.

Diskrétne signál predstavuje diskrétne impulzy nasledujúce za sebou s časovým intervalom Δt, šírka impulzu je rovnaká a úroveň (oblasť impulzu) je analógom okamžitej hodnoty nejakej fyzikálnej veličiny, ktorú diskrétny signál predstavuje.

digitálny signál je diskrétny rad čísel za sebou s časovým intervalom Δt, vo forme binárnych číslic a predstavujúci okamžitú hodnotu nejakej fyzikálnej veličiny.

Nepretržitý alebo analógový signál je signál, ktorý môže nadobudnúť akúkoľvek úroveň hodnoty v určitom rozsahu hodnôt. Časovo spojitý signál je signál špecifikovaný pozdĺž celej časovej osi.

Napríklad reč je správa nepretržitá v úrovni aj v čase a snímač teploty, ktorý vytvára svoje hodnoty každých 5 minút, slúži ako zdroj správ, ktoré sú kontinuálne čo do rozsahu, ale diskrétne v čase.

Koncept množstva informácií a možnosti ich merania je základom teórie informácie. Informačná teória vznikla v 20. storočí. Priekopníkmi teórie informácie sú Claude Shannon (USA), A.N. Kolmogorov (ZSSR) R. Hartley (USA) atď. Podľa Clauda Shannona sú informácie odstránené. Tie. informačný obsah správy x v nej obsiahnutej užitočná informácia tie. tá časť správy, ktorá znižuje neistotu niečoho existujúceho pred prijatím.

Vzhľadom na signály a typy signálov je potrebné povedať, že existuje rôzne množstvo týchto spojení. Každý deň sa každý človek stretáva s používaním elektronického zariadenia. Nikto si bez nich nevie predstaviť moderný život. Hovoríme o prevádzke televízora, rádia, počítača a pod. Predtým sa nikto nezamýšľal nad tým, aký signál sa používa v mnohých prevádzkových zariadeniach. Teraz sú už dlho počuť slová analógový, digitálny a diskrétny.

Nie všetky, ale niektoré z vyššie uvedených signálov sa považujú za celkom kvalitné a spoľahlivé. Digitálny prenos Nebol používaný tak dávno ako analóg. Je to spôsobené tým, že technológia začala podporovať tento typ len nedávno bol tento typ signálu objavený relatívne nie tak dávno. Každý človek sa neustále stretáva s diskrétnosťou. Keď už hovoríme o typoch spracovania signálu, je potrebné pripomenúť, že tento je trochu prerušovaný.

Ak sa ponoríme hlbšie do vedy, treba povedať, že prenos informácií je diskrétny, čo umožňuje prenášať dáta a meniť čas prostredia. Vďaka poslednej vlastnosti môže diskrétny signál nadobudnúť akúkoľvek hodnotu. V súčasnosti tento ukazovateľ ustupuje do pozadia po tom, čo sa väčšina zariadení začala vyrábať na čipoch.

Digitálne a iné signály sú integrálne, komponenty navzájom 100% interagujú. V diskrétnosti je opak pravdou. Faktom je, že tu každá časť pracuje samostatne a je zodpovedná za svoje funkcie samostatne.

Signál

Pozrime sa na typy komunikačných signálov trochu neskôr, ale teraz by ste sa mali zoznámiť s tým, čo je v zásade samotný signál. Ide o bežný kód, ktorý systémy prenášajú vzduchom. Toto je všeobecný typ formulácie.

V oblasti informácií a niektorých ďalších technológií existuje špeciálne médium, ktoré umožňuje prenos správ. Môže byť vytvorený, ale nemôže byť prijatý. V zásade to niektoré systémy môžu akceptovať, ale nie je to potrebné. Ak je signál považovaný za správu, je potrebné ho „chytiť“.

Takýto kód prenosu údajov možno nazvať bežnou matematickou funkciou. Popisuje akúkoľvek zmenu dostupných parametrov. Ak uvažujeme rádiotechnická teória, potom treba povedať, že takéto možnosti sa považujú za základné. Treba poznamenať, že pojem „šum“ je podobný signálu.

Skresľuje ho, môže sa prekrývať s už prenášaným kódom a predstavuje aj funkciu samotného času. Článok popíše signály a typy signálov nižšie; hovoríme o diskrétnom, analógovom a digitálnom. Pozrime sa stručne na celú teóriu na túto tému.

Typy signálov

Existuje niekoľko typov, ako aj klasifikácie existujúcich signálov. Pozrime sa na ne.

Prvým typom je elektrický signál, existujú aj optické, elektromagnetické a akustické. Existuje niekoľko ďalších podobných typov, ale nie sú populárne. Táto klasifikácia sa vyskytuje podľa fyzického prostredia.

Podľa spôsobu nastavenia signálu sa delia na pravidelné a nepravidelné. Prvý typ má analytickú funkciu, ako aj deterministický typ prenosu dát. Náhodné signály môžu byť vytvorené pomocou niektorých teórií z vyššej matematiky, navyše sú schopné nadobudnúť mnoho hodnôt v úplne odlišných časových obdobiach.

Typy prenosu signálu sú značne odlišné, treba poznamenať, že signály podľa tejto klasifikácie sú rozdelené na analógové, diskrétne a digitálne. Tieto signály sa často používajú na zabezpečenie prevádzky elektrických spotrebičov. Aby ste pochopili každú z možností, musíte si zapamätať školský kurz fyziky a prečítať si trochu teórie.

Prečo sa signál spracováva?

Signál musí byť spracovaný, aby sa získali informácie, ktoré sú v ňom zašifrované. Ak vezmeme do úvahy typy modulácie signálu, treba poznamenať, že z hľadiska kľúčovania amplitúdy a frekvenčného posunu ide o pomerne zložitý proces, ktorý treba plne pochopiť. Po prijatí informácií je možné ich úplne použiť rôzne cesty. V niektorých situáciách sa naformátuje a odošle ďalej.

Za zmienku stoja aj ďalšie dôvody, prečo dochádza k spracovaniu signálu. Spočíva v kompresii frekvencií, ktoré sú prenášané, ale bez poškodenia všetkých informácií. Potom sa znova naformátuje a odošle. Toto sa vykonáva pri nízkych rýchlostiach. Ak hovoríme o analógových a digitálnych signáloch, potom sa tu používajú špeciálne metódy. Existuje filtrovanie, konvolúcia a niektoré ďalšie funkcie. Sú potrebné na obnovenie informácií, ak je signál poškodený.

Vytváranie a formátovanie

Veľa typov informačné signály, o ktorom si povieme v článku, je potrebné vytvoriť a následne naformátovať. Aby ste to dosiahli, musíte mať digitálno-analógový prevodník, ako aj analógovo-digitálny prevodník. Spravidla sa oba používajú v rovnakej situácii: iba v prípade použitia techniky, ako je DSP.

V ostatných prípadoch bude vyhovovať iba prvé zariadenie. Na vytvorenie fyzických analógových kódov a ich preformátovanie do digitálnych metód je potrebné použiť špeciálne zariadenia. Tým sa v maximálnej možnej miere zabráni poškodeniu informácií.

Dynamický rozsah

Dosah akéhokoľvek typu analógového signálu sa dá ľahko vypočítať. Je potrebné využiť rozdiel medzi vyššou a nižšou úrovňou hlasitosti, ktorý sa zobrazuje v decibeloch.

Treba poznamenať, že informácie úplne závisia od charakteristík ich vykonávania. Navyše, hovoríme o hudbe aj o rozhovoroch obyčajných ľudí. Ak si vezmeme hlásateľa, ktorý bude čítať správy, tak jeho dynamický rozsah nebude väčší ako 30 decibelov. A ak čítate akúkoľvek prácu vo farbe, potom sa toto číslo zvýši na 50.

Analógový signál

Typy prezentácie uspokojeného signálu sú rôzne. Je potrebné poznamenať, že analógový signál je nepretržitý. Ak hovoríme o nevýhodách, mnohí si všimnú prítomnosť šumu, ktorý môže, bohužiaľ, viesť k strate informácií.

Pomerne často nastáva situácia, keď nie je jasné, kde sa v kóde skutočne nachádza dôležitá informácia a tam, kde sú jednoducho skreslenia. Z tohto dôvodu sa analógový signál stal menej populárnym av súčasnosti ho nahrádza digitálna technológia.

Digitálny signál

Treba poznamenať, že takýto signál, podobne ako iné typy signálov, je dátový tok, ktorý je popísaný diskrétnymi charakteristikami.

Treba poznamenať, že jeho amplitúda sa môže opakovať. Ak je vyššie opísaná analógová verzia schopná doraziť do koncového bodu s obrovským množstvom šumu, digitálna verzia to neumožňuje. Je schopný samostatne eliminovať väčšinu rušenia, aby nedošlo k poškodeniu informácií. Treba tiež poznamenať, že tento typ prenáša informácie bez akéhokoľvek sémantického zaťaženia.

Užívateľ tak môže jednoducho posielať viacero správ cez jeden fyzický kanál. Treba poznamenať, že na rozdiel od typov zvukového signálu, ktoré sú v súčasnosti najbežnejšie, ako aj analógového, digitálny nie je rozdelený do niekoľkých typov. Je jedinečný a nezávislý. Predstavuje binárny prúd. Teraz je dosť populárny, ľahko sa používa, o čom svedčia recenzie.

Aplikácia digitálneho signálu

Vzhľadom na typy prenosu signálu je potrebné povedať, kde sa používa digitálna možnosť. Ako sa líši od mnohých iných v prenose a používaní? Faktom je, že pri vstupe do opakovača sa úplne regeneruje.

Keď zariadenie prijme signál, ktorý počas prenosu prijal šum a rušenie, okamžite sa naformátuje. Vďaka tomu môžu televízne veže regenerovať signál a vyhnúť sa tak použitiu efektu šumu.

V tomto prípade bude analógová komunikácia oveľa lepšia, pretože pri prijímaní informácií s veľkým množstvom skreslenia je možné ich aspoň čiastočne extrahovať. Ak hovoríme o digitálnej verzii, potom je to nemožné. Ak viac ako 50% signálu obsahuje šum, potom môžeme predpokladať, že informácie sú úplne stratené.

Veľa ľudí diskutuje celulárna komunikácia, a úplne iné formáty a spôsoby prenosu, hovorili, že niekedy je takmer nemožné rozprávať. Ľudia nemusia počuť slová alebo frázy. To sa môže stať iba na digitálnej linke, ak je tam šum.

Ak hovoríme o analógovej komunikácii, potom v tomto prípade môže konverzácia pokračovať ďalej. Kvôli takýmto problémom opakovače vždy generujú nový signál, aby sa zmenšili medzery.

Diskrétny signál

Momentálne človek používa rôzne dialery alebo iné elektronické zariadenia ktoré prijímajú signály. Typy signálov sú dosť rôznorodé a jeden z nich je diskrétny. Treba poznamenať, že na to, aby takéto zariadenia fungovali, je potrebné vysielať zvukový signál. Preto je potrebný kanál, ktorý má priepustnosť oveľa vyššiu úroveň, ako bolo predtým opísané.

S čím to súvisí? Faktom je, že na prenos kvalitného zvuku je potrebné použiť diskrétny signál. Nevytvára vlnu zvuku, ale jeho digitálnu kópiu. V súlade s tým prenos pochádza zo samotnej technológie. Výhodou takéhoto prenosu je, že dávkové odosielanie sa bude vykonávať dávkovo a zníži sa množstvo prenášaných dát.

Jemnosti

Prebieha počítačová technológia Niečo ako diskretizácia už dávno existuje. Vďaka takémuto signálu je možné použiť informácie, ktoré sú úplne zakódované. Nie je to nepretržité, ale všetky údaje sa zhromažďujú v blokoch. Navyše sú to oddelené častice, ktoré sú úplne úplné a navzájom nezávislé.

Typy modulácie

Pri popise typov signálov a signálov vo všeobecnosti je potrebné hovoriť aj o modulácii. Čo to je? Ide o proces zmeny niekoľkých parametrov vibrácií naraz, ktoré sa vykonávajú podľa určitého zákona. Treba poznamenať, že modulácia je rozdelená na digitálnu a impulznú, ako aj niektoré ďalšie.

Mnohé z nich sú zase rozdelené samostatne na niekoľko typov a je ich pomerne veľa. Malo by sa povedať o hlavných charakteristikách tohto konceptu. Napríklad vďaka typom modulácie signálu je možné dosiahnuť stabilný prenos a minimálnu stratu, ale treba poznamenať, že každý z nich vyžaduje špeciálny zosilňovač linearity.

Takmer od samého začiatku svojho vzniku čelili ľudské kmene potrebe nielen zhromažďovať informácie, ale aj vymieňať si ich medzi sebou. Ak to však nebolo také ťažké urobiť s vašimi blízkymi (jazyk a písanie), potom s tými, ktorí boli na veľké vzdialenosti, tento proces spôsobilo nejaké problémy.

Tie boli časom vyriešené vynálezom signálu. spočiatku boli dosť primitívne (dym, zvuk a pod.), no postupne ľudstvo objavilo nové zákony prírody, čo prispelo k vynájdeniu nových spôsobov prenosu informácií. Poďme zistiť, aké typy signálov existujú, a tiež zvážiť, ktoré z nich sa najčastejšie používajú v modernej spoločnosti.

čo je signál?

Toto slovo sa vzťahuje na informácie zakódované jedným systémom, ktoré sa prenášajú cez špeciálny kanál a môžu byť dekódované iným systémom.

Mnohí vedci sa domnievajú, že schopnosť biologických organizmov, či dokonca jednotlivých buniek medzi sebou komunikovať (signalizovať prítomnosť živín alebo nebezpečenstvo), sa stala hlavnou hybnou silou evolúcie.

Ako signál môže pôsobiť každý fyzický proces, ktorého parametre sú prispôsobené typu prenášaných dát. Napríklad v systéme telefonickú komunikáciu vysielač premieňa slová hovoriaceho účastníka na elektrický napäťový signál, ktorý sa prenáša cez vodiče do prijímacieho zariadenia, v blízkosti ktorého sa nachádza počúvajúca osoba.

Signál a správa

Tieto dva pojmy sú si významovo veľmi blízke – obsahujú určité údaje prenášané od odosielateľa k príjemcovi. Je však medzi nimi citeľný rozdiel.

Na dosiahnutie tohto cieľa musí byť správa prijatá adresátom. To znamená, že jeho životný cyklus pozostáva z troch fáz: kódovanie informácií - prenos - dekódovanie správy.

V prípade signálu nie je jeho prijatie nevyhnutnou podmienkou jeho existencie. To znamená, že informácie v ňom zašifrované môžu byť dekódované, ale či to niekto urobí, nie je známe.

Klasifikácia signálov podľa rôznych kritérií: hlavné typy

V prírode existuje veľa druhov signálov, ktoré majú rôzne vlastnosti. V tejto súvislosti sa na ich klasifikáciu používajú rôzne kritériá pre tieto javy. Existujú teda tri kategórie:

• Spôsobom doručenia (pravidelné/nepravidelné).
• Podľa typu fyzickej povahy.
• Podľa typu funkcie popisujúcej parametre.

Signály podľa typu fyzickej povahy

V závislosti od spôsobu tvorby sú typy signálov nasledovné.

• Elektrické (datový nosič - časovo premenný prúd alebo napätie v elektrickom obvode).
• Magnetický.
• Elektromagnetické.
• Termálne.
• Signály ionizujúceho žiarenia.
• Optické/svetlo.
• Akustický (zvuk).

Posledné dva typy signálov sú zároveň najjednoduchšími príkladmi komunikačných technických operácií, ktorých účelom je upozorniť na zvláštnosti aktuálnej situácie.

Najčastejšie sa používajú na varovanie pred nebezpečenstvom alebo poruchami systému.

Zvukové a optické varianty sa často používajú ako koordinačné pre hladkú prevádzku automatizovaných zariadení. Takže niektoré typy riadiacich signálov (príkazov) stimulujú systém, aby začal konať.

Napríklad pri požiarnych hlásičoch, keď senzory zistia stopy dymu, vydávajú vysoký zvuk. To zase systém vníma ako riadiaci signál na uhasenie požiaru.

Ďalším príkladom toho, ako signál (typy signálov podľa typu fyzickej povahy sú uvedené vyššie) aktivuje systém v prípade nebezpečenstva, je termoregulácia ľudského tela. Ak sa teda vplyvom rôznych faktorov zvýši telesná teplota, bunky o tom „informujú“ mozog a ten zapne „systém ochladzovania tela“, každému známejší ako potenie.

Podľa typu funkcie

Autor: tento parameter rozlišujú sa rôzne kategórie.

• Analógové (kontinuálne).
• Kvantové.
• Diskrétne (impulzné).
• Digitálny signál.

Všetky tieto typy signálov sú elektrické. Je to spôsobené tým, že sú nielen ľahšie spracovateľné, ale ľahko sa prenášajú aj na veľké vzdialenosti.

Čo je analógový signál a jeho typy

Tento názov je daný signálom prírodného pôvodu, ktoré sa v čase neustále menia (kontinuálne) a sú schopné v určitom intervale nadobúdať rôzne hodnoty.

Svojimi vlastnosťami sú ideálne na prenos dát v telefónnej komunikácii, rozhlasovom vysielaní a televízii.

V skutočnosti sú všetky ostatné typy signálov (digitálne, kvantové a diskrétne) svojou povahou konvertované analógové.

V závislosti od spojitých priestorov a zodpovedajúcich fyzikálnych veličín, odlišné typy analógové signály.

• Rovno.
• Úsečka.
• Kruh.
• Priestory charakterizované viacrozmernosťou.

Kvantovaný signál

Ako už bolo spomenuté v predchádzajúcom odseku, je to stále to isté analógový pohľad, jeho rozdiel je však v tom, že prešiel kvantovaním. Zároveň by sa celý jeho rozsah hodnôt dal rozdeliť na úrovne. Ich množstvo je vyjadrené v číslach danej bitovej hĺbky.

Typicky sa tento proces používa v praxi pri kompresii zvukových alebo optických signálov. Čím viac úrovní kvantizácie, tým presnejšia bude transformácia z analógovej na kvantovú.

Predmetná odroda sa vzťahuje aj na tie, ktoré vznikli umelo.

V mnohých klasifikáciách typov signálov sa tento signál nerozlišuje. Avšak existuje.

Diskrétny pohľad

Tento signál je tiež umelý a má konečný počet úrovní (hodnôt). Spravidla sú dve alebo tri.

V praxi možno rozdiel medzi metódami prenosu diskrétneho a analógového signálu ilustrovať porovnaním zvukového záznamu vinylová platňa a CD. Na prvom sú informácie prezentované vo forme súvislej zvukovej stopy. Ale na druhej - vo forme laserom vypálených bodov s rôznou odrazivosťou.

Tento typ prenosu údajov sa uskutočňuje konverziou súvislého analógového signálu na súbor diskrétnych hodnôt vo forme binárnych kódov.

Tento proces sa nazýva diskretizácia. V závislosti od počtu znakov v kombináciách kódov (jednotné/nerovnomerné) sa delí na dva typy.

Digitálne signály

Dnes tento spôsob prenosu informácií neustále nahrádza analógový. Rovnako ako predchádzajúce dva je tiež umelý. V praxi je reprezentovaný ako postupnosť digitálnych hodnôt.

Na rozdiel od analógového prenáša dáta oveľa rýchlejšie a v lepšej kvalite a zároveň ich odstraňuje od rušenia šumom. Zároveň je to slabina digitálneho signálu (ostatné typy signálov sú v predchádzajúcich troch odsekoch). Faktom je, že takto filtrované informácie strácajú „hlučné“ dátové častice.

V praxi to znamená, že z prenášaného obrazu miznú celé kusy. A ak sme pri zvuku - slová alebo dokonca celé vety.

V skutočnosti môže byť akýkoľvek analógový signál modulovaný na digitálny. Na tento účel podstupuje dva procesy súčasne: vzorkovanie a kvantovanie. Keďže ide o samostatný spôsob prenosu informácií, digitálny signál nie je rozdelený na typy.

Jeho popularita prispela k tomu, že v posledných rokoch boli televízory novej generácie vytvorené špeciálne pre digitálny, a nie analógový prenos obrazu a zvuku. Pomocou adaptérov sa však dajú pripojiť k bežným televíznym káblom.

Modulácia signálu

Všetky vyššie uvedené spôsoby prenosu dát sú spojené s javom nazývaným modulácia (pre digitálne signály - manipulácia). Prečo je to potrebné?

Ako je známe, elektromagnetické vlny (pomocou ktorých sa prenášajú rôzne typy signálov) sú náchylné na útlm, a to výrazne znižuje ich prenosový dosah. Aby sa tomu zabránilo, nízkofrekvenčné vibrácie sa prenášajú do oblasti dlhých vysokofrekvenčných vĺn. Tento jav sa nazýva modulácia (manipulácia).

Okrem zvýšenia prenosovej vzdialenosti dát zlepšuje odolnosť signálov voči šumu. Je tiež možné súčasne organizovať niekoľko nezávislých kanálov na prenos informácií.

Samotný proces je nasledovný. Zariadenie nazývané modulátor prijíma dva signály súčasne: nízkofrekvenčný (prenáša určité informácie) a vysokofrekvenčný (bez informácií, ale je možné ho prenášať na veľké vzdialenosti). V tomto zariadení sú premenené na jedno, ktoré súčasne spája výhody oboch.

Typy výstupných signálov závisia od zmeneného parametra vstupnej nosnej vysokofrekvenčnej oscilácie.

Ak je harmonický, tento proces modulácie sa nazýva analógový.

Ak je periodická - pulzná.

Ak je nosný signál jednoduchý D.C.- táto odroda sa nazýva hluková.

Prvé dva typy modulácie signálu sa zase delia na podtypy.

Analógová modulácia funguje takto.

• Amplitúda (AM) - zmena amplitúdy nosného signálu.
• Fáza (PM) - fáza sa mení.
• Frekvencia - ovplyvňuje sa iba frekvencia.

Typy modulácie impulzných (diskrétnych) signálov.

• Amplitúdový impulz (AIM).
• Pulzná frekvencia (PFM).
• Šírka impulzu (PWM).
• Fázový impulz (PPM).

Po zvážení toho, aké spôsoby prenosu údajov existujú, môžeme konštatovať, že bez ohľadu na ich typ, všetky zohrávajú dôležitú úlohu v živote človeka, pomáhajú mu komplexne sa rozvíjať a chránia ho pred možnými nebezpečenstvami.

Pokiaľ ide o analógové a digitálne signály (pomocou ktorých sa prenášajú informácie modernom svete) potom s najväčšou pravdepodobnosťou v najbližších dvadsiatich rokoch vo vyspelých krajinách prvý takmer úplne nahradí druhý.

Existujú štyri typy signálov s(t): spojitý spojitý čas, spojitý diskrétny čas, diskrétny spojitý čas a diskrétny diskrétny čas.

Signály so spojitým časom sa skrátene nazývajú signály so spojitým časom (analógové). Môžu sa meniť v ľubovoľných okamihoch, pričom nadobúdajú ľubovoľnú zo súvislého súboru možných hodnôt (obr. 1.3). Medzi takéto signály patrí aj známa sínusoida.

Ryža. 1.3 Nepretržitý signál

Ryža. 1.4 Nepretržitý diskrétny časový signál

Spojité signály v diskrétnom čase môžu nadobúdať ľubovoľné hodnoty, ale menia sa len v určitých, vopred určených (diskrétnych) momentoch (obr. 1.4).

Diskrétne signály so spojitým časom sa líšia tým, že sa môžu meniť v ľubovoľných okamihoch, ale ich hodnoty nadobúdajú iba povolené (diskrétne) hodnoty (obr. 1.5).

Diskrétne časové signály (skrátene diskrétne) (obr. 1.6) v diskrétnych časoch môžu nadobudnúť iba povolené (nie konkrétne) hodnoty.

Signály generované na výstupe diskrétneho prevodníka správy na signál sú spravidla z hľadiska informačného parametra diskrétne, t.j. sú opísané funkciou diskrétneho času a konečnou množinou možných hodnôt. V technológii prenosu údajov sa takéto signály nazývajú digitálne dátové signály (DDS). Parameter dátového signálu, ktorého zmena odráža zmenu v správe, sa nazýva reprezentujúca (informácia). Na obr. Obrázok 1.7 zobrazuje DSD, ktorého reprezentujúcim parametrom je amplitúda a množina možných hodnôt reprezentujúceho parametra je rovná dvom. Časť digitálneho dátového signálu, ktorá sa líši od ostatných častí hodnotou jednej z jeho zastupujúcich. parametre sa nazývajú prvok DAC.

Pevná hodnota stavu reprezentujúceho parametra signálu sa nazýva významná poloha. Okamih, v ktorom sa významná poloha signálu zmení, sa nazýva významný (SM).

Ryža. 1.5 Diskrétny signál nepretržitý čas

Ryža. 1.6 Diskrétny signál

Ryža. 1.7 Digitálny dátový signál

Časový interval medzi dvoma susednými významnými momentmi signálu sa nazýva významný (SI).

Minimálny časový interval, ktorý sa rovná významným časovým intervalom signálu, sa nazýva jednotka ( intervaly a-b, b-c a ďalšie na obr. 1 7). Signálny prvok s trvaním rovnajúcim sa jednotkovému časovému intervalu sa nazýva jednotkový prvok (e e)

Pojem jednotkový prvok je jedným z hlavných v technológii prenosu údajov. V telegrafii zodpovedá pojmu elementárna parcela

Existujú izochrónne a anizochrónne dátové signály. Pre izochrónny signál sa akýkoľvek významný časový interval rovná jednotkovému intervalu alebo celému číslu. Anizochrónne signály sú signály, ktorých prvky môžu mať ľubovoľné trvanie, nie však kratšie. Ďalšou vlastnosťou anizochrónnych signálov je, že môžu byť od seba časovo oddelené v ľubovoľnej vzdialenosti.