ในแต่ละวันผู้คนต้องเผชิญกับการใช้งาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์- ชีวิตสมัยใหม่เป็นไปไม่ได้หากไม่มีพวกเขา ท้ายที่สุดแล้ว เรากำลังพูดถึงทีวี วิทยุ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ หม้อหุงข้าวและอื่นๆ ก่อนหน้านี้เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาไม่มีใครคิดว่าจะใช้สัญญาณอะไรในอุปกรณ์ทำงานแต่ละเครื่อง ในปัจจุบัน คำว่า "แอนะล็อก", "ดิจิทัล", "แยกส่วน" มีมานานแล้ว สัญญาณบางประเภทที่ระบุไว้มีคุณภาพสูงและเชื่อถือได้

การส่งสัญญาณแบบดิจิทัลมีการใช้งานช้ากว่าอนาล็อกมาก เนื่องจากสัญญาณดังกล่าวรักษาได้ง่ายกว่ามากและเทคโนโลยีในเวลานั้นยังไม่ได้รับการปรับปรุงมากนัก

ทุกคนต้องเผชิญกับแนวคิดเรื่อง “ความรอบคอบ” ตลอดเวลา หากคุณแปลคำนี้จากภาษาละติน มันจะหมายถึง "ความไม่ต่อเนื่อง" จากการเจาะลึกทางวิทยาศาสตร์ เราสามารถพูดได้ว่าสัญญาณแยกเป็นวิธีการส่งข้อมูล ซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงเวลาของสื่อพาหะ อย่างหลังจะใช้ค่าใด ๆ จากที่เป็นไปได้ทั้งหมด ตอนนี้ความรอบคอบกำลังจางหายไปในเบื้องหลัง หลังจากที่ตัดสินใจสร้างระบบบนชิป เป็นแบบองค์รวมและส่วนประกอบทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ในความไม่รอบคอบ ทุกอย่างจะตรงกันข้าม - แต่ละรายละเอียดเสร็จสมบูรณ์และเชื่อมต่อกับผู้อื่นผ่านสายการสื่อสารพิเศษ

สัญญาณ

สัญญาณคือรหัสพิเศษที่ส่งไปยังอวกาศโดยระบบตั้งแต่หนึ่งระบบขึ้นไป สูตรนี้เป็นสูตรทั่วไป

ในด้านข้อมูลและการสื่อสาร สัญญาณคือตัวพาข้อมูลพิเศษที่ใช้ในการส่งข้อความ สามารถสร้างได้ แต่เงื่อนไขหลังนั้นไม่จำเป็น หากสัญญาณเป็นข้อความแสดงว่า "จับ" ก็ถือว่าจำเป็น

รหัสที่อธิบายถูกระบุโดยฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ เป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ทั้งหมดในพารามิเตอร์ ใน ทฤษฎีวิศวกรรมวิทยุรุ่นนี้ถือว่าพื้นฐาน ในนั้นสัญญาณรบกวนเรียกว่าสัญญาณอะนาล็อก มันแสดงถึงฟังก์ชันของเวลาที่โต้ตอบกับโค้ดที่ส่งอย่างอิสระและบิดเบือนมัน

บทความนี้จะอธิบายประเภทของสัญญาณ: แยก อนาล็อก และดิจิทัล ทฤษฎีพื้นฐานในหัวข้อที่อธิบายไว้ก็ให้ไว้โดยย่อเช่นกัน

ประเภทของสัญญาณ

มีสัญญาณให้เลือกหลายแบบ มาดูกันว่ามีประเภทใดบ้าง

1. ตามสื่อทางกายภาพของตัวพาข้อมูล สัญญาณไฟฟ้า แสง เสียง และแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกแบ่งออก มีอีกหลายสายพันธุ์แต่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก
2. ตามวิธีการตั้งค่า สัญญาณจะแบ่งออกเป็นแบบปกติและแบบไม่สม่ำเสมอ วิธีแรกคือวิธีการกำหนดของการส่งข้อมูลซึ่งระบุโดยฟังก์ชันการวิเคราะห์ การสุ่มถูกกำหนดโดยใช้ทฤษฎีความน่าจะเป็นและยังรับค่าใดๆ ในช่วงเวลาต่างๆ กันอีกด้วย
3. ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันที่อธิบายพารามิเตอร์สัญญาณทั้งหมด วิธีการส่งข้อมูลอาจเป็นแบบแอนะล็อก ไม่ต่อเนื่อง หรือแบบดิจิทัล (วิธีการที่มีการวัดปริมาณในระดับ) ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด

ตอนนี้ผู้อ่านรู้การส่งสัญญาณทุกประเภทแล้ว ไม่ใช่เรื่องยากสำหรับทุกคนที่จะเข้าใจสิ่งสำคัญคือการคิดนิดหน่อยและจดจำหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน

เหตุใดสัญญาณจึงถูกประมวลผล?

สัญญาณได้รับการประมวลผลเพื่อส่งและรับข้อมูลที่เข้ารหัสไว้ เมื่อถอดออกมาก็สามารถใช้งานได้ ในรูปแบบต่างๆ- ในบางสถานการณ์ก็จะถูกฟอร์แมตใหม่

มีอีกเหตุผลหนึ่งในการประมวลผลสัญญาณทั้งหมด ประกอบด้วยการบีบอัดความถี่เล็กน้อย (เพื่อไม่ให้ข้อมูลเสียหาย) หลังจากนี้จะถูกฟอร์แมตและส่งด้วยความเร็วต่ำ

สัญญาณอนาล็อกและดิจิตอลใช้เทคนิคพิเศษ โดยเฉพาะการกรอง การบิดเบี้ยว ความสัมพันธ์ จำเป็นต้องคืนค่าสัญญาณหากได้รับความเสียหายหรือมีเสียงรบกวน

การสร้างและการก่อตัว

บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องใช้ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) เพื่อสร้างสัญญาณ โดยส่วนใหญ่ ทั้งสองอย่างนี้ใช้เฉพาะในสถานการณ์ที่ใช้เทคโนโลยี DSP เท่านั้น ในกรณีอื่นๆ จะใช้เฉพาะ DAC เท่านั้นที่ทำได้

เมื่อสร้างโค้ดแอนะล็อกแบบฟิสิคัลโดยใช้วิธีดิจิทัลต่อไป จะต้องอาศัยข้อมูลที่ได้รับซึ่งส่งจากอุปกรณ์พิเศษ

ช่วงไดนามิก

คำนวณโดยความแตกต่างระหว่างระดับเสียงสูงและต่ำซึ่งแสดงเป็นเดซิเบล ขึ้นอยู่กับงานและลักษณะของการแสดงโดยสมบูรณ์ มันก็เหมือนกับ แทร็กเพลงและเกี่ยวกับการสนทนาธรรมดาระหว่างผู้คน ตัวอย่างเช่น หากเราใช้ผู้ประกาศที่อ่านข่าว ช่วงไดนามิกของเขาจะผันผวนประมาณ 25-30 เดซิเบล และในขณะที่อ่านงานใด ๆ ก็สามารถเพิ่มได้ถึง 50 เดซิเบล

สัญญาณอนาล็อก

สัญญาณแอนะล็อกเป็นวิธีการส่งข้อมูลต่อเนื่องตามเวลา ข้อเสียของมันคือการมีเสียงรบกวนซึ่งบางครั้งก็นำไปสู่การสูญเสียข้อมูลโดยสิ้นเชิง บ่อยครั้งที่สถานการณ์เกิดขึ้นซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุได้ว่าข้อมูลสำคัญอยู่ที่ไหนในโค้ดและที่ใดที่มีการบิดเบือนตามปกติ

ด้วยเหตุนี้การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลจึงได้รับความนิยมอย่างมากและค่อยๆ เข้ามาแทนที่แอนะล็อก

สัญญาณดิจิตอล

สัญญาณดิจิทัลมีความพิเศษ โดยอธิบายโดยฟังก์ชันแยกส่วน แอมพลิจูดสามารถรับค่าที่แน่นอนจากค่าที่ระบุไว้แล้ว ถ้า สัญญาณอะนาล็อกสามารถรับสัญญาณรบกวนได้จำนวนมาก จากนั้นระบบดิจิตอลจะกรองสัญญาณรบกวนที่ได้รับส่วนใหญ่ออกไป

นอกจากนี้การส่งข้อมูลประเภทนี้จะถ่ายโอนข้อมูลโดยไม่ต้องโหลดความหมายที่ไม่จำเป็น สามารถส่งรหัสหลายรหัสพร้อมกันผ่านช่องทางทางกายภาพเดียว

ไม่มีสัญญาณดิจิตอลประเภทใด เนื่องจากมีความโดดเด่นในฐานะวิธีการส่งข้อมูลที่แยกจากกันและเป็นอิสระ มันแสดงถึงกระแสไบนารี ปัจจุบันสัญญาณนี้ถือว่าได้รับความนิยมมากที่สุด นี่เป็นเพราะความสะดวกในการใช้งาน

การประยุกต์ใช้สัญญาณดิจิทัล

สัญญาณไฟฟ้าดิจิทัลแตกต่างจากสัญญาณอื่นอย่างไร ความจริงที่ว่าเขาสามารถดำเนินการสร้างใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ในรีพีตเตอร์ เมื่อสัญญาณที่มีการรบกวนน้อยที่สุดมาถึงอุปกรณ์สื่อสาร อุปกรณ์จะเปลี่ยนรูปแบบเป็นดิจิตอลทันที ซึ่งช่วยให้หอส่งสัญญาณโทรทัศน์สามารถสร้างสัญญาณได้อีกครั้ง แต่ไม่มีผลกระทบจากสัญญาณรบกวน

หากรหัสมาถึงโดยมีความผิดเพี้ยนอย่างมาก น่าเสียดายที่ไม่สามารถกู้คืนได้ หากเราเปรียบเทียบการสื่อสารแบบอะนาล็อก ในสถานการณ์ที่คล้ายกันตัวทวนสัญญาณสามารถดึงข้อมูลบางส่วนออกมาได้ โดยใช้พลังงานไปมาก

กำลังพูดคุย การสื่อสารเคลื่อนที่รูปแบบที่แตกต่างกัน หากมีการบิดเบือนอย่างมากในสายดิจิทัล แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะพูด เนื่องจากไม่สามารถได้ยินคำหรือวลีทั้งหมด ในกรณีนี้ การสื่อสารแบบอะนาล็อกจะมีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากคุณสามารถดำเนินการสนทนาต่อไปได้

เป็นเพราะปัญหาดังกล่าวที่ทำให้ขาประจำสร้างสัญญาณดิจิทัลบ่อยครั้งมากเพื่อลดช่องว่างในสายการสื่อสาร

สัญญาณแยก

ตอนนี้ใครๆ ก็ใช้. โทรศัพท์มือถือหรือ "ตัวเรียกเลขหมาย" บางอย่างบนคอมพิวเตอร์ของคุณ หนึ่งในงานของอุปกรณ์หรือ ซอฟต์แวร์- นี่คือการส่งสัญญาณ ในกรณีนี้คือสตรีมเสียง ในการพกพาคลื่นต่อเนื่อง จำเป็นต้องมีช่องสัญญาณที่มีความจุ ระดับบนสุด- นั่นคือเหตุผลที่ตัดสินใจใช้สัญญาณแยก มันไม่ได้สร้างคลื่นขึ้นมาเอง แต่เป็นมัน มุมมองดิจิตอล- ทำไม เพราะการส่งสัญญาณมาจากเทคโนโลยี (เช่น โทรศัพท์หรือคอมพิวเตอร์) ข้อดีของการถ่ายโอนข้อมูลประเภทนี้มีอะไรบ้าง? ด้วยความช่วยเหลือนี้ จำนวนข้อมูลที่ส่งทั้งหมดจึงลดลง และการจัดระเบียบการส่งเป็นกลุ่มก็ง่ายขึ้นเช่นกัน

แนวคิดเรื่อง "การสุ่มตัวอย่าง" ถูกนำมาใช้ในการทำงานมาอย่างยาวนาน เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์- ด้วยสัญญาณนี้ ข้อมูลจะถูกส่งแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งมีการเข้ารหัสอย่างสมบูรณ์ อักขระพิเศษและตัวอักษรและข้อมูลที่รวบรวมไว้ในบล็อกพิเศษ พวกมันแยกจากกันและเป็นอนุภาคที่สมบูรณ์ วิธีการเข้ารหัสนี้ถูกผลักไสให้อยู่ในพื้นหลังมานานแล้ว แต่ก็ไม่ได้หายไปทั้งหมด สามารถใช้เพื่อส่งข้อมูลชิ้นเล็กๆ ได้อย่างง่ายดาย

การเปรียบเทียบสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อก

เมื่อซื้ออุปกรณ์แทบไม่มีใครคิดว่าสัญญาณประเภทใดที่ใช้ในอุปกรณ์นี้หรืออุปกรณ์นั้นและยิ่งไปกว่านั้นเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมและธรรมชาติของพวกเขา แต่บางครั้งคุณยังต้องเข้าใจแนวคิด

เป็นที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีอะนาล็อกกำลังสูญเสียความต้องการ เนื่องจากการใช้งานนั้นไม่มีเหตุผล ตอบแทนมาครับ การสื่อสารแบบดิจิทัล- เราต้องเข้าใจสิ่งที่เรากำลังพูดถึงและสิ่งที่มนุษยชาติปฏิเสธ

กล่าวโดยสรุป สัญญาณแอนะล็อกเป็นวิธีการส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการอธิบายข้อมูลในฟังก์ชันต่อเนื่องของเวลา ในความเป็นจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอมพลิจูดของการแกว่งสามารถเท่ากับค่าใดๆ ภายในขีดจำกัดที่กำหนด

การประมวลผลสัญญาณดิจิตอลอธิบายโดยฟังก์ชันเวลาที่ไม่ต่อเนื่อง กล่าวอีกนัยหนึ่ง แอมพลิจูดของการแกว่งของวิธีนี้เท่ากับค่าที่ระบุอย่างเคร่งครัด

จากทฤษฎีไปสู่การปฏิบัติต้องบอกว่าสัญญาณแอนะล็อกมีลักษณะเฉพาะจากการรบกวน ไม่มีปัญหาดังกล่าวกับดิจิทัล เพราะมัน "ปรับ" สิ่งเหล่านี้ได้สำเร็จ ด้วยเทคโนโลยีใหม่ วิธีการถ่ายโอนข้อมูลนี้สามารถกู้คืนข้อมูลต้นฉบับทั้งหมดได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากนักวิทยาศาสตร์

เมื่อพูดถึงโทรทัศน์เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจแล้วว่าการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อกมีอายุยืนยาวเกินกว่าจะมีประโยชน์ ผู้บริโภคส่วนใหญ่เปลี่ยนมาใช้สัญญาณดิจิทัล ข้อเสียอย่างหลังคือหากอุปกรณ์ใดสามารถรับการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อกได้ก็จะมีมากกว่านั้น วิธีการที่ทันสมัย- เฉพาะอุปกรณ์พิเศษเท่านั้น แม้ว่าความต้องการวิธีการที่ล้าสมัยจะลดลงไปนานแล้ว แต่สัญญาณประเภทนี้ก็ยังไม่สามารถหายไปจากชีวิตประจำวันได้อย่างสมบูรณ์

วัตถุประสงค์ของอุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ ดังที่ทราบกันดีก็คือ การรับ แปลง ส่ง และจัดเก็บข้อมูลที่นำเสนอในรูปแบบ สัญญาณไฟฟ้า- สัญญาณที่ถูกต้องใน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์จึงถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: อนาล็อกและดิจิตอล

สัญญาณอนาล็อก- สัญญาณที่มีความต่อเนื่องในระดับและทันเวลา กล่าวคือ สัญญาณดังกล่าวมีอยู่ตลอดเวลาและสามารถรับระดับใดก็ได้จากช่วงที่กำหนด

สัญญาณเชิงปริมาณ- สัญญาณที่สามารถรับเฉพาะค่าเชิงปริมาณบางค่าที่สอดคล้องกับระดับเชิงปริมาณเท่านั้น ระยะห่างระหว่างสองระดับที่อยู่ติดกันคือขั้นตอนการหาปริมาณ

สัญญาณตัวอย่าง- สัญญาณที่มีค่าระบุเฉพาะช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่าช่วงเวลาสุ่มตัวอย่าง ระยะห่างระหว่างอินสแตนซ์การสุ่มตัวอย่างที่อยู่ติดกันคือขั้นตอนการสุ่มตัวอย่าง สำหรับค่าคงที่ ทฤษฎีบทของ Kotelnikov สามารถใช้ได้: , โดยที่ค่าสูงสุดคือ ความถี่ตัดสเปกตรัมสัญญาณ

สัญญาณดิจิตอล- สัญญาณเชิงปริมาณในระดับและแยกส่วนตามเวลา ค่าเชิงปริมาณของสัญญาณดิจิทัลมักจะถูกเข้ารหัสด้วยโค้ดบางส่วน โดยแต่ละตัวอย่างที่เลือกในระหว่างกระบวนการสุ่มตัวอย่างจะถูกแทนที่ด้วยคำรหัสที่เกี่ยวข้อง ซึ่งสัญลักษณ์นั้นมีสองความหมาย - 0 และ 1 (รูปที่ 2.1)

โดยทั่วไปอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อกได้แก่ อุปกรณ์สื่อสาร วิทยุกระจายเสียง และอุปกรณ์โทรทัศน์ ข้อกำหนดทั่วไปข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์อะนาล็อก - การบิดเบือนน้อยที่สุด ความปรารถนาที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้นำไปสู่ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น ไดอะแกรมไฟฟ้าและการออกแบบอุปกรณ์ ปัญหาอีกประการหนึ่งของแอนะล็อกอิเล็กทรอนิกส์คือการบรรลุภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนที่จำเป็น เนื่องจากสัญญาณรบกวนในช่องสัญญาณการสื่อสารแบบแอนะล็อกโดยพื้นฐานแล้วไม่สามารถลดได้

สัญญาณดิจิตอลจะถูกสร้างขึ้น วงจรอิเล็กทรอนิกส์, ทรานซิสเตอร์ที่ปิดอยู่ (กระแสใกล้ศูนย์) หรือเปิดโดยสมบูรณ์ (แรงดันไฟฟ้าใกล้ศูนย์) ดังนั้นจึงมีการกระจายพลังงานเพียงเล็กน้อยและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ดิจิทัลจะสูงกว่าอุปกรณ์อะนาล็อก

อุปกรณ์ดิจิตอลทนทานต่อเสียงรบกวนได้ดีกว่าอุปกรณ์อะนาล็อก เนื่องจากการรบกวนจากภายนอกเล็กน้อยไม่ทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดพลาด ข้อผิดพลาดจะปรากฏขึ้นเฉพาะเมื่อมีการรบกวนซึ่งระดับสัญญาณต่ำถูกมองว่าสูงหรือในทางกลับกัน สามารถใช้กับอุปกรณ์ดิจิทัลได้ รหัสพิเศษให้คุณแก้ไขข้อผิดพลาดได้ อุปกรณ์อะนาล็อกไม่มีตัวเลือกนี้

อุปกรณ์ดิจิทัลไม่ไวต่อการแพร่กระจาย (ภายในขอบเขตที่ยอมรับได้) ของพารามิเตอร์และคุณลักษณะของทรานซิสเตอร์และส่วนประกอบวงจรอื่นๆ อุปกรณ์ดิจิทัลที่ปราศจากข้อผิดพลาดไม่จำเป็นต้องมีการกำหนดค่าและสามารถทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์ ทั้งหมดนี้มีความสำคัญมากในการผลิตอุปกรณ์จำนวนมากโดยใช้เทคโนโลยีแบบรวม ความคุ้มค่าในการผลิตและการทำงานของวงจรรวมดิจิทัลได้นำไปสู่ความจริงที่ว่าในอุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ไม่เพียง แต่สัญญาณดิจิทัลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัญญาณอะนาล็อกด้วยซึ่งต้องได้รับการประมวลผลแบบดิจิทัล ตัวกรองดิจิทัล ตัวควบคุม ตัวคูณ ฯลฯ เป็นเรื่องปกติ ก่อนการประมวลผลแบบดิจิทัล สัญญาณแอนะล็อกจะถูกแปลงเป็นดิจิทัลโดยใช้ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) การแปลงแบบผกผัน - การคืนค่าสัญญาณอะนาล็อกจากสัญญาณดิจิทัล - ดำเนินการโดยใช้ตัวแปลงดิจิทัลเป็นอะนาล็อก (DAC)

เนื่องจากปัญหาต่างๆ มากมายได้รับการแก้ไขโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล การทำงานของอุปกรณ์จึงเกิดขึ้นในระบบตัวเลขที่ทำงานด้วยตัวเลขเพียงสองหลัก: ศูนย์ (0) และหนึ่ง (1)

การทำงานของอุปกรณ์ดิจิทัลมักจะเป็น โอเวอร์คล็อกเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาความถี่สูงเพียงพอ ในช่วงหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา จะมีการใช้ไมโครปฏิบัติการที่ง่ายที่สุด - การอ่าน การขยับ คำสั่งเชิงตรรกะ ฯลฯ ข้อมูลจะถูกนำเสนอในรูปแบบของคำดิจิทัล มีการใช้สองวิธีในการส่งคำ - แบบขนานและแบบอนุกรม การเข้ารหัสแบบอนุกรมจะใช้เมื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ดิจิทัล (เช่น ใน เครือข่ายคอมพิวเตอร์, การเชื่อมต่อโมเด็ม) การประมวลผลข้อมูลในอุปกรณ์ดิจิทัลดำเนินการโดยใช้การเข้ารหัสข้อมูลแบบขนาน ซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุด

ฐานองค์ประกอบสำหรับการสร้างอุปกรณ์ดิจิทัลประกอบด้วยวงจรรวม (IC) ซึ่งแต่ละวงจรมีการใช้งานโดยใช้องค์ประกอบลอจิคัลจำนวนหนึ่งซึ่งเป็นอุปกรณ์ดิจิทัลที่ง่ายที่สุดที่ดำเนินการเชิงตรรกะเบื้องต้น

มาจำแนกสัญญาณกันดีกว่า สัญญาณแบ่งออกเป็น:

กำหนด;

สุ่ม

สัญญาณที่กำหนดคือสัญญาณที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำตลอดเวลา ในทางตรงกันข้าม พารามิเตอร์บางตัวของสัญญาณสุ่มไม่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้

พูดอย่างเคร่งครัดเนื่องจากการส่งข้อความเฉพาะโดยแหล่งข้อความ (เช่นเซ็นเซอร์) เป็นการสุ่มจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายการเปลี่ยนแปลงค่าของพารามิเตอร์สัญญาณได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นสัญญาณจึงเป็นแบบสุ่มโดยพื้นฐาน สัญญาณที่กำหนดมีค่าอิสระที่จำกัดมากเพียงเพื่อวัตถุประสงค์ในการตั้งค่าและปรับเปลี่ยนข้อมูลและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ โดยมีบทบาทเป็นมาตรฐานเท่านั้น

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของพารามิเตอร์ สัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็น:

ไม่ต่อเนื่อง;

ต่อเนื่อง;

ไม่ต่อเนื่องกัน

สัญญาณจะถือว่าไม่ต่อเนื่องสำหรับพารามิเตอร์ที่กำหนดหากจำนวนค่าที่พารามิเตอร์นี้สามารถรับได้มีขอบเขต (นับได้) มิฉะนั้นสัญญาณจะถือว่าต่อเนื่องตามพารามิเตอร์นี้ สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องในพารามิเตอร์หนึ่งและต่อเนื่องในอีกพารามิเตอร์หนึ่งเรียกว่าไม่ต่อเนื่องต่อเนื่อง

ตามนี้สัญญาณประเภทต่อไปนี้จะมีความโดดเด่น (รูปที่ 1.4):

ก) ต่อเนื่องในระดับและเวลา (แอนะล็อก) - เป็นสัญญาณที่เอาต์พุตของไมโครโฟน เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ความดัน ฯลฯ

b) ต่อเนื่องในระดับ แต่ไม่ต่อเนื่องในเวลา สัญญาณดังกล่าวได้มาจากการสุ่มตัวอย่างสัญญาณอะนาล็อกตามเวลา

ข้าว. 1.4. ประเภทของสัญญาณ

การสุ่มตัวอย่างหมายถึงการแปลงฟังก์ชันเวลาต่อเนื่อง (โดยเฉพาะสัญญาณต่อเนื่อง) เป็นฟังก์ชันเวลาแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งแสดงลำดับของปริมาณที่เรียกว่าพิกัด ตัวอย่าง หรือตัวอย่าง (ค่าตัวอย่าง)

วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือวิธีการแยกส่วนซึ่งบทบาทของพิกัดจะเล่นโดยค่าทันทีของฟังก์ชันต่อเนื่อง (สัญญาณ) ซึ่งถ่ายในบางช่วงเวลา S(t i) โดยที่ i=1,…,n ช่วงเวลาระหว่างช่วงเวลาเหล่านี้เรียกว่าช่วงเวลาตัวอย่าง การสุ่มตัวอย่างประเภทนี้มักเรียกว่าการมอดูเลตแอมพลิจูดพัลส์ (PAM)

c) ไม่ต่อเนื่องในระดับต่อเนื่องในเวลา สัญญาณดังกล่าวได้มาจากสัญญาณต่อเนื่องอันเป็นผลมาจากการหาปริมาณระดับ

โดยการหาปริมาณระดับ (หรือเพียงแค่การหาปริมาณ) เราหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณบางส่วนด้วยมาตราส่วนค่าต่อเนื่อง (เช่น แอมพลิจูดของสัญญาณ) ให้เป็นปริมาณที่มีมาตราส่วนค่าที่ไม่ต่อเนื่องกัน

สเกลค่าที่ต่อเนื่องนี้แบ่งออกเป็นช่วง 2m+1 ที่เรียกว่าขั้นตอนการหาปริมาณ จากชุดของค่าทันทีที่เป็นของขั้นตอนการหาปริมาณ j-th อนุญาตให้ใช้ค่า S j ได้เพียงค่าเดียวเท่านั้น ซึ่งเรียกว่าระดับการหาปริมาณ j-th การหาปริมาณลงมาเพื่อแทนที่ค่าใดๆ ที่เกิดขึ้นทันทีของสัญญาณต่อเนื่องด้วยชุดระดับการหาปริมาณที่มีขอบเขตจำกัด (โดยปกติจะใกล้เคียงที่สุด):

S เจ , โดยที่ j=-m,-m+1,…,-1,0,1,…,m.

ชุดของค่า S j ก่อให้เกิดระดับการแยกปริมาณแบบแยกส่วน หากมาตราส่วนนี้มีความสม่ำเสมอนั่นคือ ความแตกต่าง ΔS j = S j - S j-1 เป็นค่าคงที่ การหาปริมาณเรียกว่าสม่ำเสมอ ไม่เช่นนั้นจะไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากความเรียบง่ายของการนำไปใช้ทางเทคนิค การหาปริมาณแบบสม่ำเสมอจึงกลายเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

d) ไม่ต่อเนื่องในระดับและเวลา สัญญาณดังกล่าวได้มาจากการสุ่มตัวอย่างและการหาปริมาณพร้อมกัน สัญญาณเหล่านี้สามารถแสดงในรูปแบบดิจิทัลได้อย่างง่ายดาย (ตัวอย่างดิจิทัล) เช่น ในรูปแบบตัวเลขที่มีจำนวนหลักจำกัด โดยแทนที่แต่ละพัลส์ด้วยตัวเลขแสดงจำนวนระดับการหาปริมาณที่พัลส์ไปถึง ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ สัญญาณเหล่านี้จึงมักเรียกว่าดิจิทัล

แรงผลักดันในการนำเสนอสัญญาณต่อเนื่องในรูปแบบแยก (ดิจิทัล) คือความจำเป็นในการจำแนกสัญญาณเสียงพูดในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง แรงจูงใจที่ยิ่งใหญ่กว่าในการแปลงสัญญาณต่อเนื่องแบบดิจิทัลคือการสร้างคอมพิวเตอร์ซึ่งใช้เป็นแหล่งหรือรับสัญญาณในระบบการส่งข้อมูลจำนวนมาก

ให้เรายกตัวอย่างการแปลงสัญญาณต่อเนื่องแบบดิจิทัล ตัวอย่างเช่น ในระบบโทรศัพท์ดิจิทัล (มาตรฐาน G.711) สัญญาณแอนะล็อกจะถูกแทนที่ด้วยลำดับตัวอย่างที่มีความถี่ 2F = 8000 Hz, T d = 125 μs (เนื่องจากช่วงความถี่ของสัญญาณโทรศัพท์คือ 300 -3400 Hz และความถี่การสุ่มตัวอย่างตามทฤษฎีบท Nyquist -Kotelnikov จะต้องมีความถี่สูงสุดอย่างน้อยสองเท่าของสัญญาณที่แปลง F) ถัดไป แต่ละพัลส์จะถูกแทนที่ด้วยตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล 8 บิต (ตัวแปลง ADC-แอนะล็อกเป็นดิจิทัล) ด้วยรหัสไบนารี่ที่คำนึงถึงเครื่องหมายและแอมพลิจูดของกลุ่มตัวอย่าง (256 ระดับการหาปริมาณ) กระบวนการหาปริมาณนี้เรียกว่าการปรับรหัสพัลส์ (PCM หรือ Pulse Code Modulation) สิ่งนี้ใช้กฎการหาปริมาณแบบไม่เชิงเส้นที่เรียกว่า "A=87.6" ซึ่งคำนึงถึงธรรมชาติของการรับรู้สัญญาณเสียงพูดของมนุษย์ได้ดีกว่า ความเร็วในการส่งข้อความโทรศัพท์หนึ่งข้อความจะเป็น 8×8000=64 Kbps ระบบส่งข้อความโทรศัพท์ 30 ช่อง (ระบบระดับแรกของลำดับชั้นของมาตรฐาน CCITT - PDH-E1) พร้อมการแบ่งเวลาของช่องสัญญาณทำงานที่ความเร็ว 2,048 Kbit/s แล้ว

เมื่อบันทึกเพลงแบบดิจิทัลบนซีดี (คอมแพคดิสก์) ที่มีเสียงสเตอริโอสูงสุด 74 นาที จะใช้ความถี่สุ่มตัวอย่างที่ 2Fγ44.1 kHz (เนื่องจากขีดจำกัดการได้ยินของหูมนุษย์คือ 20 kHz บวกระยะขอบ 10% ) และการหาปริมาณเชิงเส้น 16 บิตของแต่ละตัวอย่าง (65536 ระดับ สัญญาณเสียงสำหรับคำพูด 7-8 หลักก็เพียงพอแล้ว)

การใช้สัญญาณแยก (ดิจิทัล) จะช่วยลดโอกาสในการรับข้อมูลที่บิดเบี้ยวได้อย่างมาก เนื่องจาก:

ในกรณีนี้ มีวิธีการเข้ารหัสที่มีประสิทธิภาพซึ่งให้การตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาด (ดูหัวข้อ 6)

สามารถหลีกเลี่ยงผลกระทบของการสะสมของการบิดเบือนที่มีอยู่ในสัญญาณต่อเนื่องระหว่างการส่งและการประมวลผลได้ เนื่องจากสัญญาณเชิงปริมาณสามารถคืนสู่ระดับเดิมได้อย่างง่ายดายเมื่อใดก็ตามที่ปริมาณของการบิดเบือนที่สะสมเข้าใกล้ครึ่งหนึ่งของขั้นตอนการหาปริมาณ

นอกจากนี้ ในกรณีนี้ การประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลสามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์

สัญญาณอนาล็อก แยก และดิจิตอล

หนึ่งในแนวโน้มการพัฒนา ระบบที่ทันสมัยการสื่อสารคือการใช้การประมวลผลสัญญาณอนาล็อกและดิจิตอลแบบแยกส่วน (DAO และ DSP) อย่างแพร่หลาย

สัญญาณแอนะล็อก Z’(t) ซึ่งแต่เดิมใช้ในวิศวกรรมวิทยุ สามารถแสดงเป็นกราฟต่อเนื่องได้ (รูปที่ 2.10a) สัญญาณแอนะล็อกประกอบด้วยสัญญาณ AM, FM, FM, สัญญาณเซ็นเซอร์วัดระยะไกล ฯลฯ อุปกรณ์ในการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อกเรียกว่าอุปกรณ์ประมวลผลแอนะล็อก อุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยตัวแปลงความถี่ แอมพลิฟายเออร์ต่างๆ ตัวกรอง LC เป็นต้น

ตามกฎแล้วการรับสัญญาณแอนะล็อกที่เหมาะสมที่สุดนั้นเกี่ยวข้องกับอัลกอริธึมการกรองเชิงเส้นที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้สัญญาณคล้ายสัญญาณรบกวนที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ การสร้างตัวกรองที่ตรงกันจะยากกว่า เมื่อใช้ตัวกรองที่ตรงกันตามเส้นหน่วงเวลาแตะหลายจุด (แม่เหล็กเข้มงวด ควอตซ์ ฯลฯ) จะได้รับการลดทอนขนาดใหญ่ ขนาด และความไม่เสถียรของการหน่วงเวลา ตัวกรองที่ใช้คลื่นเสียงบนพื้นผิว (SAW) มีแนวโน้มที่ดี แต่ระยะเวลาสั้นๆ ของสัญญาณที่ประมวลผลในตัวตัวกรอง และความซับซ้อนในการปรับพารามิเตอร์ตัวกรองจะจำกัดขอบเขตการใช้งาน

ในยุค 40 RES แบบอะนาล็อกถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์สำหรับการประมวลผลกระบวนการอินพุตแบบอะนาล็อกแบบแยกส่วน อุปกรณ์เหล่านี้ให้สัญญาณการประมวลผลแบบแอนะล็อกแบบแยกส่วน (DAO) และมีความสามารถที่ยอดเยี่ยม นี่คือสัญญาณที่ใช้ซึ่งไม่ต่อเนื่องตามเวลาและต่อเนื่องในสถานะ สัญญาณดังกล่าว Z'(kT) เป็นลำดับของพัลส์ที่มีแอมพลิจูดเท่ากับค่าของสัญญาณอะนาล็อก Z'(t) ที่เวลาไม่ต่อเนื่อง t=kT โดยที่ k=0,1,2,... เป็นจำนวนเต็ม การเปลี่ยนจากสัญญาณต่อเนื่อง Z'(t) ไปเป็นลำดับของพัลส์ Z'(kT) เรียกว่าการสุ่มตัวอย่างเวลา

รูปที่ 2.10 สัญญาณอนาล็อก แยก และดิจิตอล

รูปที่ 2.11 การสุ่มตัวอย่างสัญญาณอนาล็อก

สัญญาณแอนะล็อกสามารถสุ่มตัวอย่างได้ทันเวลาโดยลำดับความบังเอิญ "AND" (รูปที่ 2.11) ที่อินพุตของสัญญาณแอนะล็อก Z'(t) ทำงาน การเรียงซ้อนโดยบังเอิญถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้านาฬิกา UT(t) - พัลส์สั้นของระยะเวลา ti ตามด้วยช่วง T>>ti

ช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง T ถูกเลือกตามทฤษฎีบทของ Kotelnikov T=1/2Fmax โดยที่ Fmax คือความถี่สูงสุดในสเปกตรัมของสัญญาณอะนาล็อก ความถี่ fd = 1/T เรียกว่าความถี่สุ่มตัวอย่าง และชุดของค่าสัญญาณที่ 0, T, 2T,... เรียกว่าสัญญาณที่มีการมอดูเลตแอมพลิจูดพัลส์ (PAM)

จนถึงสิ้นยุค 50 สัญญาณ AIM ถูกใช้เมื่อแปลงสัญญาณเสียงพูดเท่านั้น สำหรับการส่งสัญญาณผ่านช่องทางการสื่อสารรีเลย์วิทยุ สัญญาณ AIM จะถูกแปลงเป็นสัญญาณที่มีการมอดูเลตเฟสพัลส์ (PPM) ในกรณีนี้ แอมพลิจูดของพัลส์จะคงที่ และข้อมูลเกี่ยวกับข้อความคำพูดจะอยู่ในค่าเบี่ยงเบน (เฟส) Dt ของพัลส์ที่สัมพันธ์กับตำแหน่งเฉลี่ย การใช้พัลส์สั้นของสัญญาณหนึ่งและวางพัลส์ของสัญญาณอื่นระหว่างกัน การสื่อสารหลายช่องสัญญาณจะได้รับ (แต่ไม่เกิน 60 ช่องสัญญาณ)

ปัจจุบัน DAO กำลังได้รับการพัฒนาอย่างเข้มข้นโดยใช้ "โซ่ดับเพลิง" (FC) และอุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCD)

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 ระบบที่มีการมอดูเลตรหัสพัลส์ (PCM) ซึ่งใช้สัญญาณในรูปแบบดิจิทัลเริ่มปรากฏบนเครือข่ายการสื่อสารในประเทศต่างๆ และสหภาพโซเวียต

กระบวนการ PCM เป็นการแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นตัวเลข และประกอบด้วยการดำเนินการสามอย่าง: การสุ่มตัวอย่างเวลาในช่วงเวลา T (รูปที่ 2.10, b), การหาปริมาณระดับ (รูปที่ 2.10, c) และการเข้ารหัส (รูปที่ 2.10, e) การดำเนินการสุ่มตัวอย่างเวลามีการกล่าวถึงข้างต้น การดำเนินการหาปริมาณระดับประกอบด้วยความจริงที่ว่าลำดับของพัลส์ซึ่งแอมพลิจูดซึ่งสอดคล้องกับค่าของสัญญาณอะนาล็อก 3 ในช่วงเวลาที่ไม่ต่อเนื่องจะถูกแทนที่ด้วยลำดับของพัลส์ซึ่งแอมพลิจูดสามารถรับได้ในจำนวนที่ จำกัด เท่านั้น ของค่าคงที่ การดำเนินการนี้ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการหาปริมาณ (รูปที่ 2.10d)

สัญญาณ ZKV’(kT) คือ สัญญาณไม่ต่อเนื่องทั้งตามเวลาและของรัฐ ทราบค่าที่เป็นไปได้ u0, u1, …, uN-1 ของสัญญาณ Z'(kT) ที่ฝั่งรับดังนั้นจึงไม่ส่งค่า uk ที่สัญญาณที่ได้รับในช่วง T แต่เพียง ระดับของมันหมายเลข k ที่ฝั่งรับ ตามหมายเลข k ที่ได้รับ ค่า uk จะถูกกู้คืน ในกรณีนี้คือลำดับของตัวเลขใน ระบบไบนารี่การคำนวณ – คำรหัส.

กระบวนการเข้ารหัสประกอบด้วยการแปลงสัญญาณเชิงปริมาณ Z'(kT) ให้เป็นลำดับของคำรหัส (x(kT)) ในรูป รูปที่ 2.10d แสดงคำรหัสในรูปแบบของลำดับการผสมรหัสไบนารี่โดยใช้สามบิต

การดำเนินการ PCM ที่พิจารณาจะใช้ใน RPU ที่มี DSP ในขณะที่ PCM จำเป็นไม่เพียงแต่สำหรับสัญญาณอะนาล็อกเท่านั้น แต่ยังจำเป็นสำหรับสัญญาณดิจิทัลด้วย

ให้เราแสดงความต้องการ PCM เมื่อรับสัญญาณดิจิตอลผ่านสถานีวิทยุ ดังนั้น เมื่อส่งสัญญาณในช่วงเดคามิเตอร์ องค์ประกอบ xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxa ของสัญญาณดิจิตอล xi(kT) (i=0.1) สะท้อนถึงองค์ประกอบรหัสที่ n ซึ่งเป็นสัญญาณที่คาดหวังที่อินพุตของ RPU ร่วมกับสัญญาณรบกวนเสริม ξ(t) สามารถ จะแสดงในรูปแบบ:

z / i (t)= µx(kT) + ξ(t) , (2.2)

ที่ (0 ≤ t ≥ TE)

โดยที่ μ คือสัมประสิทธิ์การส่งผ่านช่องสัญญาณ TE คือระยะเวลาขององค์ประกอบสัญญาณ จาก (2.2) เห็นได้ชัดว่าสัญญาณรบกวนที่อินพุต RPU ก่อให้เกิดชุดสัญญาณที่แสดงถึงการสั่นแบบอะนาล็อก

ตัวอย่างของวงจรดิจิตอลได้แก่ ประตูลอจิก, รีจิสเตอร์, ฟลิปฟล็อป, เคาน์เตอร์, อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ฯลฯ ขึ้นอยู่กับจำนวนโหนดบน IC และ LSI RPU ที่มี DSP จะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1. หน่วยควบคุมวิทยุแบบอะนาล็อกเป็นดิจิทัล ซึ่งมีส่วนประกอบแต่ละส่วนใช้งานบน IC: เครื่องสังเคราะห์ความถี่ ตัวกรอง เครื่องดีโมดูเลเตอร์ AGC ฯลฯ

2. เครื่องรับวิทยุดิจิตอล (DRD) ซึ่งสัญญาณจะถูกประมวลผลหลังจากตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC)

ในรูป รูปที่ 2.12 แสดงส่วนประกอบหลัก (ช่องข้อมูล) ของช่วงเดคามิเตอร์ DRP:: ส่วนอะนาล็อกของเส้นทางการรับ (ADP), ADC (ประกอบด้วยตัวอย่าง, ควอไลเซอร์ และตัวเข้ารหัส), ส่วนดิจิทัลของเส้นทางการรับ (DCPT) ตัวแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นอนาล็อก (DAC) และความถี่ตัวกรองความถี่ต่ำ (ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน) เส้นคู่บ่งบอกถึงการส่งสัญญาณดิจิตอล (รหัส) และเส้นเดี่ยวบ่งบอกถึงการส่งสัญญาณอะนาล็อกและ AIM

รูปที่ 2.12 องค์ประกอบของ CRPU หลัก (ช่องข้อมูล) ของช่วงเดคาเมตร

AFC สร้างการเลือกความถี่เบื้องต้น การขยายสัญญาณที่สำคัญ และการแปลงความถี่ของสัญญาณ Z'(T) ADC แปลงสัญญาณแอนะล็อก Z'(T) ให้เป็นสัญญาณดิจิทัล x(kT) (รูปที่ 2.10,e)

ตามกฎแล้วใน CCPT การแปลงความถี่เพิ่มเติมการเลือก (ในตัวกรองดิจิทัล - การเลือกหลัก) และการแยกสัญญาณดิจิทัลของอะนาล็อกและ ข้อความแยกกัน(ความถี่ เฟสสัมพัทธ์ และโทรเลขแอมพลิจูด) ที่เอาต์พุตของ CCPT เราจะได้สัญญาณดิจิทัล y(kT) (รูปที่ 2.10, e) สัญญาณนี้ได้รับการประมวลผลตามอัลกอริธึมที่กำหนด จากเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ส่วนกลางไปที่ DAC หรือไปยังอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลของคอมพิวเตอร์ (เมื่อรับข้อมูล)

ใน DAC และฟิลเตอร์โลว์พาสที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม สัญญาณดิจิทัล y(kT) จะถูกแปลงเป็นสัญญาณ y(t) ก่อน ซึ่งต่อเนื่องในเวลาและไม่ต่อเนื่องในสถานะ จากนั้นเป็น yФ(t) ซึ่งมีความต่อเนื่องใน เวลาและสถานะ (รูปที่ 2.10g , ชม.)

ในบรรดาวิธีการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลหลายวิธีในศูนย์ประมวลผลสัญญาณดิจิทัล วิธีที่สำคัญที่สุดคือการกรองและดีโมดูเลชันแบบดิจิทัล พิจารณาอัลกอริธึมและโครงสร้างของตัวกรองดิจิทัล (DF) และตัวถอดรหัสดิจิทัล (CD)

ตัวกรองดิจิตอลเป็นระบบแยก ( อุปกรณ์ทางกายภาพหรือโปรแกรมคอมพิวเตอร์) ในนั้น ลำดับของตัวอย่างตัวเลข (x(kT)) ของสัญญาณอินพุตจะถูกแปลงเป็นลำดับ (y(kT)) ของสัญญาณเอาท์พุต

อัลกอริธึม DF หลักได้แก่ สมการผลต่างเชิงเส้น สมการโควลูชันแบบไม่ต่อเนื่อง ฟังก์ชันถ่ายโอนตัวดำเนินการในระนาบ z และการตอบสนองความถี่

สมการที่อธิบายลำดับของตัวเลข (พัลส์) ที่อินพุตและเอาต์พุตของตัวกรองดิจิทัล (ระบบแยกส่วนที่มีความล่าช้า) เรียกว่าสมการผลต่างเชิงเส้น

สมการผลต่างเชิงเส้นของฟังก์ชันดิจิทัลแบบเรียกซ้ำมีรูปแบบ:

, (2.3)

โดยที่ x[(k-m)T] และ y[(k-n)T] คือค่าของลำดับอินพุตและเอาต์พุตของตัวอย่างตัวเลข ณ เวลา (k-m)T และ (k-n)T ตามลำดับ m และ n – จำนวนตัวอย่างตัวเลขอินพุตและเอาต์พุตก่อนหน้าที่สรุปล่าช้า ตามลำดับ

a0, a1, …, am และ b1, b2, …, bn เป็นสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนักจริง

ใน (3) เทอมแรกคือสมการผลต่างเชิงเส้นของฟังก์ชันดิจิทัลแบบไม่เรียกซ้ำ สมการการบิดแบบไม่ต่อเนื่องของฟังก์ชันดิจิทัลได้มาจากฟังก์ชันดิจิทัลที่ไม่เกิดซ้ำเชิงเส้นโดยแทนที่ al ในนั้นด้วย h(lT):

, (2.4)

โดยที่ h(lT) คือการตอบสนองแบบอิมพัลส์ของตัวกรองดิจิทัล ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อพัลส์เดี่ยว

ฟังก์ชันถ่ายโอนโอเปอเรเตอร์คืออัตราส่วนของฟังก์ชันที่แปลงลาปลาซที่เอาต์พุตและอินพุตของตัวกรองดิจิทัล:

, (2.5)

ฟังก์ชันนี้ได้มาจากสมการผลต่างโดยตรงโดยใช้การแปลงลาปลาซแบบไม่ต่อเนื่องและทฤษฎีบทการกระจัด

โดยการแปลงลาปลาซแบบไม่ต่อเนื่อง เช่น ลำดับ (x(kT)) เราหมายถึงการได้รับอิมเมจ L ของแบบฟอร์ม

, (2.6)

โดยที่ p=s+jw คือตัวดำเนินการ Laplace ที่ซับซ้อน

สามารถกำหนดทฤษฎีบทการกระจัด (กะ) ที่สัมพันธ์กับฟังก์ชันแยกส่วนได้: การกระจัดของตัวแปรอิสระของต้นฉบับในเวลา ±mT สอดคล้องกับการคูณของอิมเมจ L ด้วย ตัวอย่างเช่น,

เมื่อคำนึงถึงคุณสมบัติความเป็นเส้นตรงของการแปลงลาปลาซแบบไม่ต่อเนื่องและทฤษฎีบทการกระจัด ลำดับเอาต์พุตของตัวเลขของฟังก์ชันดิจิทัลแบบไม่เรียกซ้ำจะอยู่ในรูปแบบ

, (2.8)

จากนั้นฟังก์ชันถ่ายโอนตัวดำเนินการของตัวกรองดิจิทัลแบบไม่เรียกซ้ำ:

, (2.9)

รูปที่ 2.13

ในทำนองเดียวกัน โดยคำนึงถึงสูตรบัญชี (2.3) เราได้รับฟังก์ชันการถ่ายโอนโอเปอเรเตอร์ของตัวกรองดิจิทัลแบบเรียกซ้ำ:

, (2.10)

สูตรของฟังก์ชันถ่ายโอนตัวดำเนินการมีรูปแบบที่ซับซ้อน ดังนั้นความยากลำบากอย่างมากจึงเกิดขึ้นในการศึกษาสนามและขั้ว (รากของรูปที่ 2.13 ของพหุนามตัวเศษและรากของพหุนามตัวส่วน) ซึ่งในระนาบ p มีโครงสร้างเป็นคาบของความถี่

การวิเคราะห์และการสังเคราะห์ฟังก์ชันดิจิทัลทำได้ง่ายขึ้นโดยการใช้การแปลงรูป z เมื่อย้ายไปยังตัวแปรเชิงซ้อน z ใหม่ที่เกี่ยวข้องกับ p ด้วยความสัมพันธ์ z=epT หรือ z-1=e-рT ในที่นี้ ระนาบเชิงซ้อน p=s+jw ถูกแมปกับระนาบเชิงซ้อนอื่น z=x+jy สำหรับสิ่งนี้ มันจำเป็นที่ es+jw=x+jy ในรูป รูปที่ 2.13 แสดงระนาบเชิงซ้อน p และ z

ด้วยการแทนที่ตัวแปร e-pT=z-1 ใน (2.9) และ (2.10) เราจะได้ฟังก์ชันการถ่ายโอนในระนาบ z ตามลำดับ สำหรับตัวกรองดิจิทัลแบบไม่เรียกซ้ำและแบบเรียกซ้ำ:

, (2.11)

, (2.12)

ฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวกรองดิจิทัลแบบไม่เรียกซ้ำมีเพียงศูนย์เท่านั้น จึงมีความเสถียรอย่างยิ่ง ตัวกรองดิจิทัลแบบเรียกซ้ำจะมีเสถียรภาพหากขั้วอยู่ภายในวงกลมหน่วยของระนาบ z

ฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวกรองดิจิทัลในรูปของพหุนามในกำลังลบของตัวแปร z ช่วยให้สามารถวาดแผนภาพบล็อกของตัวกรองดิจิทัลได้โดยตรงจากรูปแบบของฟังก์ชัน HC(z) ตัวแปร z-1 เรียกว่าตัวดำเนินการหน่วงหน่วย และในบล็อกไดอะแกรม ตัวแปรนี้คือองค์ประกอบหน่วงเวลา ดังนั้น กำลังสูงสุดของตัวเศษและส่วนของฟังก์ชันถ่ายโอน HC(z)rec จะกำหนดจำนวนองค์ประกอบการหน่วงเวลาในส่วนที่ไม่เกิดซ้ำและส่วนที่เกิดซ้ำของตัวกรองดิจิทัล ตามลำดับ

การตอบสนองความถี่ของตัวกรองดิจิทัลจะได้โดยตรงจากฟังก์ชันถ่ายโอนในระนาบ z โดยการแทนที่ z ด้วย ejl (หรือ z-1 ด้วย e-jl) และดำเนินการแปลงที่จำเป็น ดังนั้น การตอบสนองความถี่จึงสามารถเขียนได้ดังนี้

, (2.13)

โดยที่ CC(l) คือการตอบสนองความถี่แอมพลิจูด (AFC) และ φ(l) คือคุณลักษณะความถี่เฟสของตัวกรองดิจิทัล l=2 f’ - ความถี่ดิจิตอล f ’=f/fД – ความถี่สัมพัทธ์; ฉ – ความถี่วงจร

ลักษณะของ CC(jl) CC เป็นฟังก์ชันคาบ ความถี่ดิจิตอล l ด้วยคาบ 2 (หรือความสามัคคีในความถี่สัมพัทธ์) โดยแท้จริงแล้ว ejl±jn2 = ejl ±jn2 = ejl เพราะ ตามสูตรของออยเลอร์ ejn2 =cosn2 +jsinn2 = 1

รูปที่ 2.14 บล็อกไดอะแกรมของวงจรออสซิลเลเตอร์

ในวิศวกรรมวิทยุ ในระหว่างการประมวลผลสัญญาณอะนาล็อก ตัวกรองความถี่ที่ง่ายที่สุดคือวงจร LC oscillatory ขอให้เราแสดงให้เห็นว่าในการประมวลผลแบบดิจิทัล ตัวกรองความถี่ที่ง่ายที่สุดคือลิงก์วนซ้ำลำดับที่สอง ซึ่งเป็นฟังก์ชันการถ่ายโอนในระนาบ z ซึ่ง

, (2.14)

ก แผนภาพบล็อกมีแบบฟอร์มตามรูป 2.14. ในที่นี้ ตัวดำเนินการ Z-1 เป็นองค์ประกอบการหน่วงเวลาแยกสำหรับหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกาของตัวกรองดิจิทัล เส้นที่มีลูกศรระบุการคูณด้วย a0, b2 และ b1 ส่วน "บล็อก +" หมายถึงตัวบวก

เพื่อให้การวิเคราะห์ง่ายขึ้น ในนิพจน์ (2.14) เราใช้ a0=1 โดยแทนค่าดังกล่าวด้วยกำลังบวกของ z เราจะได้

, (2.15)

ฟังก์ชันการถ่ายโอนของเครื่องสะท้อนเสียงดิจิทัล เช่น วงจร LC แบบออสซิลเลทอรี ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของวงจรเท่านั้น บทบาท L,C,Rเติมเต็มสัมประสิทธิ์ b1 และ b2

จาก (2.15) เห็นได้ชัดว่าฟังก์ชันการถ่ายโอนของลิงก์แบบเรียกซ้ำลำดับที่สองมีศูนย์ของการคูณที่สองในระนาบ z (ที่จุด z=0) และขั้วสองขั้ว

และ

สมการ การตอบสนองความถี่เราได้รับลิงก์แบบเรียกซ้ำลำดับที่สองจาก (2.14) โดยแทนที่ z-1 ด้วย e-jl (ด้วย a0=1):

, (2.16)

การตอบสนองความถี่แอมพลิจูดเท่ากับโมดูลัส (2.16):

หลังจากดำเนินการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานแล้ว การตอบสนองความถี่ของลิงก์แบบเรียกซ้ำลำดับที่สองจะอยู่ในรูปแบบ:

รูปที่ 2.15 กราฟของลิงก์แบบเรียกซ้ำลำดับที่สอง

ในรูป 2.15 แสดงกราฟตาม (2.18) สำหรับ b1=0 จากกราฟจะเห็นได้ชัดเจนว่าการเชื่อมโยงแบบเรียกซ้ำของลำดับที่สองเป็นระบบการเลือกตั้งแบบวงแคบ กล่าวคือ เครื่องสะท้อนเสียงแบบดิจิตอล ที่แสดงไว้ที่นี่เป็นเพียงส่วนการทำงานของช่วงความถี่ของเครื่องสะท้อนเสียง f ’<0,5. Далее характери-стики повторяются с интервалом fД

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าความถี่เรโซแนนซ์ f0’ จะใช้ค่าต่อไปนี้:

f0’=fД/4 ที่ b1=0;

ฉ0' 0;

f0’>fД/4 ที่ b1<0.

ค่าของ b1 และ b2 จะเปลี่ยนทั้งความถี่เรโซแนนซ์และปัจจัยด้านคุณภาพของตัวสะท้อน ถ้าเลือก b1 จากเงื่อนไข

โดยที่ b1 และ b2 จะส่งผลต่อปัจจัยด้านคุณภาพเท่านั้น (f0'=const) การปรับความถี่รีโซเนเตอร์สามารถทำได้โดยการเปลี่ยน fD

ดีมอดูเลเตอร์แบบดิจิตอล

เครื่องถอดรหัสแบบดิจิทัลในทฤษฎีการสื่อสารทั่วไปถือเป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ประมวลผลสัญญาณและเสียงรบกวนผสมกัน

เรามากำหนดอัลกอริธึม CD สำหรับการประมวลผลสัญญาณ AM และ FM แบบอะนาล็อกด้วยอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนสูง ในการดำเนินการนี้ ขอให้เรานำเสนอซองจดหมายที่ซับซ้อน Z / (t) ของส่วนผสมอนาล็อกย่านความถี่แคบของสัญญาณและสัญญาณรบกวน Z'(t) ที่เอาต์พุตของ AFC ในรูปแบบเลขชี้กำลังและพีชคณิต:

และ

, (2.20)

คือซองจดหมายและเฟสรวมของส่วนผสม และ ZC(t) และ ZS(t) คือส่วนประกอบของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส

จาก (2.20) เป็นที่ชัดเจนว่าซองสัญญาณ Z(t) มีข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับกฎการมอดูเลต ดังนั้น อัลกอริธึมดิจิทัลสำหรับการประมวลผลสัญญาณ AM แบบอะนาล็อกในซีดีโดยใช้ส่วนประกอบการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส XC(kT) และ XS(kT) ของสัญญาณดิจิทัล x(kT) จึงมีรูปแบบ:

เป็นที่ทราบกันดีว่าความถี่ของสัญญาณนั้นเป็นอนุพันธ์อันดับหนึ่งของเฟสของมันนั่นคือ

, (2.22)

จากนั้นจาก (2.20) และ (2.22) จะได้ดังนี้:

, (2.23)

รูปที่ 2.16 บล็อกไดอะแกรมของ CCPT

การใช้ส่วนประกอบการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส XC(kT) b XS(kT) ของสัญญาณดิจิตอล x(kT) ใน (2.23) และแทนที่อนุพันธ์ด้วยความแตกต่างแรก เราได้รับอัลกอริธึมดิจิทัลสำหรับการประมวลผลสัญญาณ FM แบบอะนาล็อกในดิสก์ดิจิทัลดิจิทัล:

ในรูป รูปที่ 2.16 แสดงบล็อกไดอะแกรมที่แตกต่างกันของ CCPT เมื่อรับสัญญาณ AM และ FM แบบอะนาล็อก ซึ่งประกอบด้วยตัวแปลงพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส (QC) และซีดี

ใน CP องค์ประกอบการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสของสัญญาณดิจิทัลที่ซับซ้อนถูกสร้างขึ้นโดยการคูณสัญญาณ x(kT) ด้วยสองลำดับ (cos(2πf 1 kT)) และ (sin(2πf 1 kT)) โดยที่ f1 คือความถี่กลางของ การแสดงความถี่ต่ำสุดของสเปกตรัมสัญญาณ z'(t ) ที่เอาต์พุตของตัวคูณ ฟิลเตอร์ดิจิทัลโลว์พาส (DLPF) จะให้การปราบปรามฮาร์โมนิกด้วยความถี่ 2f1 และเน้นตัวอย่างดิจิทัลของส่วนประกอบพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส ที่นี่ DFLP ถูกใช้เป็นตัวกรองดิจิทัลหัวกะทิหลัก บล็อกไดอะแกรมของซีดีสอดคล้องกับอัลกอริทึม (2.21) และ (2.24)

อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลที่พิจารณาแล้วสามารถนำมาใช้ในฮาร์ดแวร์ (โดยใช้คอมพิวเตอร์เฉพาะทางบนไอซีดิจิทัล อุปกรณ์ที่มีการเชื่อมต่อการชาร์จ หรืออุปกรณ์บนคลื่นเสียงพื้นผิว) และในรูปแบบของโปรแกรมคอมพิวเตอร์

เมื่อใช้อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณในซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์จะดำเนินการทางคณิตศาสตร์กับค่าสัมประสิทธิ์ al, bl และตัวแปร x(kT), y(kT) ที่เก็บไว้ในนั้น

ก่อนหน้านี้ ข้อเสียของวิธีการคำนวณได้แก่ ความเร็วที่จำกัด การมีอยู่ของข้อผิดพลาดเฉพาะ ความจำเป็นในการเลือกใหม่ ความซับซ้อนและต้นทุนสูง ในปัจจุบัน ข้อจำกัดเหล่านี้กำลังเอาชนะไปได้สำเร็จ

ข้อดีของอุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณดิจิทัลเหนืออะนาล็อกคืออัลกอริธึมขั้นสูงที่เกี่ยวข้องกับการฝึกอบรมและการปรับตัวของสัญญาณ ความง่ายในการควบคุมลักษณะ ความเสถียรของเวลาและอุณหภูมิที่สูงของพารามิเตอร์ ความแม่นยำสูง และความสามารถในการประมวลผลสัญญาณหลายตัวพร้อมกันและเป็นอิสระ

สัญญาณที่ง่ายและซับซ้อน ฐานสัญญาณ

คุณลักษณะ (พารามิเตอร์) ของระบบการสื่อสารได้รับการปรับปรุงเมื่อประเภทของสัญญาณและวิธีการรับและประมวลผล (การแยก) ได้รับการควบคุม แต่ละครั้งมีความจำเป็นต้องกระจายทรัพยากรความถี่ที่จำกัดอย่างมีศักยภาพระหว่างสถานีวิทยุที่ใช้งานอยู่ ควบคู่ไปกับประเด็นนี้ ได้มีการแก้ไขปัญหาการลดแบนด์วิธการปล่อยสัญญาณ อย่างไรก็ตาม มีปัญหาในการรับสัญญาณที่ไม่สามารถแก้ไขได้โดยการกระจายทรัพยากรความถี่เพียงอย่างเดียว เฉพาะการใช้วิธีทางสถิติในการประมวลผลสัญญาณ - การวิเคราะห์สหสัมพันธ์เท่านั้นที่ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้

สัญญาณธรรมดามีฐานสัญญาณ

บี=TS*∆FSγ1, (2.25)

โดยที่ TS คือระยะเวลาของสัญญาณ ∆FS – ความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณอย่างง่าย

ระบบการสื่อสารที่ทำงานด้วยสัญญาณธรรมดาเรียกว่าแถบความถี่แคบ สำหรับสัญญาณที่ซับซ้อน (คอมโพสิต คล้ายสัญญาณรบกวน) การมอดูเลตเพิ่มเติม (การจัดการ) ในความถี่หรือเฟสจะเกิดขึ้นในระหว่างระยะเวลาของสัญญาณ TS ดังนั้น ความสัมพันธ์ต่อไปนี้ใช้กับฐานของสัญญาณที่ซับซ้อน:

BSS=TS*∆FSS>>1, (2.26)

โดยที่ ∆FSS คือความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณเชิงซ้อน

บางครั้งอาจกล่าวได้ว่าสำหรับสัญญาณธรรมดา ∆FS = 1/ TS คือสเปกตรัมของข้อความ สำหรับสัญญาณที่ซับซ้อน สเปกตรัมของสัญญาณจะขยายเป็น ∆FSS / ∆FS เท่า ซึ่งส่งผลให้เกิดความซ้ำซ้อนในสเปกตรัมสัญญาณ ซึ่งกำหนดคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของสัญญาณที่ซับซ้อน ถ้าในระบบสื่อสารที่มีสัญญาณซับซ้อน อัตราการส่งข้อมูลจะเพิ่มขึ้นเพื่อให้ได้ระยะเวลาของสัญญาณที่ซับซ้อน TS = 1/ ∆FSS สัญญาณอย่างง่ายและระบบสื่อสารย่านความถี่แคบจะถูกสร้างขึ้นอีกครั้ง คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของระบบสื่อสารหายไป

วิธีการขยายสเปกตรัมสัญญาณ

สัญญาณแยกและดิจิตอลที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นสัญญาณการแบ่งเวลา

มาทำความคุ้นเคยกับสัญญาณดิจิทัลบรอดแบนด์และวิธีการเข้าถึงหลายรายการด้วยการแบ่งรหัส (ในรูปแบบ) ของช่องสัญญาณ

สัญญาณบรอดแบนด์ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในการสื่อสารทางทหารและดาวเทียมเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ ที่นี่มีการใช้ภูมิคุ้มกันสูงต่อการรบกวนและความลับ ระบบการสื่อสารที่มีสัญญาณบรอดแบนด์สามารถทำงานได้เมื่อการสกัดกั้นสัญญาณที่มีพลังเป็นไปไม่ได้และการดักฟังโดยไม่มีตัวอย่างสัญญาณและไม่มีอุปกรณ์พิเศษนั้นเป็นไปไม่ได้แม้ว่าจะได้รับสัญญาณก็ตาม

แชนนอนเสนอให้ใช้ส่วนของสัญญาณรบกวนความร้อนสีขาวเป็นตัวพาข้อมูลและวิธีการส่งสัญญาณบรอดแบนด์ เขาได้นำเสนอแนวคิด แบนด์วิธช่องทางการสื่อสาร แสดงให้เห็นถึงการเชื่อมโยงระหว่างความเป็นไปได้ของการส่งข้อมูลโดยปราศจากข้อผิดพลาดด้วยอัตราส่วนที่กำหนดและย่านความถี่ที่ถูกครอบครองโดยสัญญาณ

ระบบสื่อสารระบบแรกที่มีสัญญาณที่ซับซ้อนจากส่วนของสัญญาณรบกวนความร้อนสีขาวถูกเสนอโดย Costas ในสหภาพโซเวียต การใช้สัญญาณบรอดแบนด์เมื่อมีการใช้วิธีการแบ่งรหัสหลายช่องทางถูกเสนอโดย L. E. Varakin

หากต้องการแสดงสัญญาณที่ซับซ้อนใดๆ ชั่วคราว คุณสามารถเขียนความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

โดยที่ UI (t) และ (t) เป็นซองจดหมายและระยะเริ่มต้นซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ

ฟังก์ชั่นเปรียบเทียบกับcosω 0 t; - ความถี่พาหะ

ที่ การแสดงความถี่สัญญาณ รูปแบบสเปกตรัมทั่วไปมีรูปแบบ

, (2.28)

ฟังก์ชันพิกัดอยู่ที่ไหน - ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว

ฟังก์ชันพิกัดต้องเป็นไปตามเงื่อนไขตั้งฉาก

, (2.29)

และสัมประสิทธิ์การขยายตัว

(2.30)

สำหรับสัญญาณที่ซับซ้อนแบบขนาน ฟังก์ชันพิกัดถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรก ฟังก์ชันตรีโกณมิติหลายความถี่

, (2.31)

เมื่อทุกคน ตัวเลือกที่ iสัญญาณที่ซับซ้อนมีรูปแบบ

ซี ฉัน (เสื้อ) = ที . (2.32)

จากนั้นจึงยอมรับ

อากิ = และ = - arktg(β ki / ki), (2.33)

Ki , βki – สัมประสิทธิ์การขยายตัวไปสู่อนุกรมฟูริเยร์ตรีโกณมิติของสัญญาณ i-th

ผม = 1,2,3,…,ม. ; m คือฐานของโค้ดที่เราได้รับ

ซี ฉัน (เสื้อ) = ที . (2.34)

ในที่นี้ส่วนประกอบของสัญญาณจะใช้ความถี่ตั้งแต่ ki1 /2π = ki1 /TS ถึง ki2 /2π = ki2 /TS; ki1 = นาที (ki1) และ ki2 = สูงสุด (ki2); ki1 และ ki2 คือจำนวนของส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุด ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการก่อตัวของตัวแปรสัญญาณ i-th Ni = ki2 - ki1 + 1 - จำนวนส่วนประกอบฮาร์มอนิกของสัญญาณ i-th ที่ซับซ้อน

ย่านความถี่ที่ถูกครอบครองโดยสัญญาณ

∆FSS = (ki2 - ki1 + 1)ω 0 / 2π = (ki2 - ki1 + 1)/ TS . (2.35)

ส่วนหลักของสเปกตรัมพลังงานของสัญญาณนั้นกระจุกตัวอยู่ในนั้น

จากความสัมพันธ์ (35) เป็นไปตามฐานของสัญญาณนี้

BSS = TS ∙ ∆FSS = (ki2 - ki1 + 1) = Ni , (2.36)

เท่ากับจำนวนส่วนประกอบฮาร์มอนิกของสัญญาณ Ni ซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยตัวแปรสัญญาณ i-th

รูปที่ 2.17

ข)

รูปที่ 2.18 แผนภาพสเปกตรัมการแพร่กระจายสัญญาณพร้อมแผนภาพลำดับคาบ

ตั้งแต่ปี 1996-1997 เพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้า Qualcomm เริ่มใช้เซตย่อย (φ k (t)) ของฟังก์ชัน Walsh ที่สมบูรณ์ซึ่งจัดมุมฉากในช่วงเวลาเพื่อสร้างสัญญาณที่ซับซ้อนแบบขนานตาม (28) ในกรณีนี้มีการใช้วิธีการเข้าถึงหลายรหัสด้วยการแบ่งรหัส - มาตรฐาน CDMA (Code Division Multiple Access)

รูปที่ 2.19 วงจรตัวรับสหสัมพันธ์

คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของสัญญาณไวด์แบนด์ (คอมโพสิต)

รูปที่ 2.20

เมื่อสื่อสารกับสถานีเคลื่อนที่ (MS) การแพร่กระจายสัญญาณแบบหลายเส้นทาง (หลายเส้นทาง) จะเกิดขึ้น ดังนั้นจึงอาจเกิดการรบกวนของสัญญาณได้ ซึ่งนำไปสู่การปรากฏของการจุ่มลึก (สัญญาณซีดจาง) ในการกระจายเชิงพื้นที่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นในสภาพเมือง ณ จุดรับสัญญาณจะสามารถสะท้อนสัญญาณจากอาคารสูง เนินเขา ฯลฯ เท่านั้น หากไม่มีทัศนวิสัยโดยตรง ดังนั้นสัญญาณสองตัวที่มีความถี่ 937.5 MHz (l = 32 ซม.) ซึ่งมาถึงด้วยการเปลี่ยนเวลา 0.5 ns โดยมีความแตกต่างของเส้นทาง 16 ซม. จะถูกเพิ่มในแอนติเฟส

ระดับสัญญาณที่อินพุตของเครื่องรับจะเปลี่ยนจากยานพาหนะที่วิ่งผ่านสถานีด้วย

ระบบสื่อสารย่านความถี่แคบไม่สามารถทำงานได้ในสภาวะแบบหลายเส้นทาง ดังนั้น หากที่อินพุตของระบบดังกล่าว มีลำแสงสามลำของสัญญาณหนึ่งผืน Si(t) – Si1(t), Si2(t), Si3(t) ซึ่งทับซ้อนกันในเวลาเนื่องจากความแตกต่างใน ความยาวของเส้นทางการส่งสัญญาณ จากนั้นแยกออกจากกันที่เอาต์พุตของตัวกรอง bandpass (Yi1(t), Yi2(t), Yi3(t)) เป็นไปไม่ได้

ระบบการสื่อสารที่มีสัญญาณที่ซับซ้อนจะรับมือกับลักษณะหลายเส้นทางของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ ดังนั้น โดยการเลือกแถบ ∆FSS เพื่อให้ระยะเวลาของพัลส์พับที่เอาท์พุตของตัวตรวจจับความสัมพันธ์หรือตัวกรองที่ตรงกันน้อยกว่าเวลาหน่วงของคานข้างเคียง เราสามารถรับลำแสงได้หนึ่งลำแสง หรือโดยให้การหน่วงเวลาพัลส์ที่เหมาะสม (Gi( t)) เพิ่มพลังงาน ซึ่งจะเพิ่มอัตราส่วนซิกัล/เสียง ระบบการสื่อสารของ American Rake ก็เหมือนกับคราดที่รวบรวมรังสีที่ได้รับซึ่งสะท้อนจากดวงจันทร์และสรุปรวมเข้าด้วยกัน

หลักการสะสมสัญญาณสามารถปรับปรุงภูมิคุ้มกันทางเสียงและคุณสมบัติสัญญาณอื่นๆ ได้อย่างมาก แนวคิดของการสะสมสัญญาณนั้นเกิดจากการทำซ้ำสัญญาณอย่างง่าย

องค์ประกอบแรกสำหรับจุดประสงค์นี้คือระบบเลือกความถี่ (ตัวกรอง)

การวิเคราะห์สหสัมพันธ์ช่วยให้คุณสามารถกำหนดความสัมพันธ์ทางสถิติ (การพึ่งพา) ระหว่างสัญญาณที่ได้รับและสัญญาณอ้างอิงที่อยู่ด้านรับ เทย์เลอร์นำเสนอแนวคิดเรื่องฟังก์ชันสหสัมพันธ์ในปี 1920 ฟังก์ชันสหสัมพันธ์คือค่าเฉลี่ยทางสถิติอันดับสองของเวลา หรือค่าเฉลี่ยสเปกตรัม หรือค่าเฉลี่ยความน่าจะเป็น

ถ้าฟังก์ชันเวลา (ลำดับต่อเนื่อง) x(t) และ y(t) มีค่าเฉลี่ยเลขคณิต

มีการแบ่งช่องเวลา

พร้อมการแบ่งรหัสช่อง

ฟังก์ชันคาบมีรูปแบบ:

ฉ(t) = ฉ(t+kT), (2.40)

โดยที่ T-คาบ, k-จำนวนเต็มใดๆ (k= , 2, …) ช่วงเวลามีอยู่ตลอดแกนเวลา (-< t <+ ). При этом на любом отрезке времени равном T будет полное описа­ние сигнала.

รูปที่ 2.10, a, b, c แสดงสัญญาณฮาร์มอนิกคาบ u1(t) และสเปกตรัมของแอมพลิจูดและเฟส

รูปที่ 2.11, a, b, c แสดงกราฟของสัญญาณคาบ u2(t) - ลำดับของพัลส์สี่เหลี่ยมและสเปกตรัมของแอมพลิจูดและเฟส

ดังนั้น สัญญาณใดๆ ก็สามารถแสดงในรูปแบบของอนุกรมฟูริเยร์ในช่วงเวลาหนึ่งได้ จากนั้นเราจะแสดงการแยกสัญญาณผ่านพารามิเตอร์สัญญาณ เช่น ผ่านแอมพลิจูด ความถี่ และการเปลี่ยนเฟส:

ก) สัญญาณที่มีอนุกรมที่มีแอมพลิจูดตามอำเภอใจ ความถี่ที่ไม่ทับซ้อนกัน และเฟสตามอำเภอใจจะถูกคั่นด้วยความถี่

b) สัญญาณที่มีอนุกรมที่มีแอมพลิจูดตามอำเภอใจทับซ้อนกันในความถี่ แต่สัญญาณที่เลื่อนในเฟสระหว่างส่วนประกอบที่สอดคล้องกันของอนุกรมจะถูกแยกออกจากกันในเฟส (การเปลี่ยนเฟสที่นี่เป็นสัดส่วนกับความถี่)

ความจุสูงของระบบสื่อสารสัญญาณคอมโพสิตจะแสดงไว้ด้านล่าง

c) สัญญาณที่มีอนุกรมที่มีแอมพลิจูดตามอำเภอใจ โดยมีส่วนประกอบซ้อนทับกันในความถี่ (ความถี่อาจตรงกัน) และเฟสตามอำเภอใจจะถูกแยกออกจากกันด้วยรูปร่าง

การแยกรูปร่างเป็นการแยกรหัสเมื่อด้านส่งและรับมีสัญญาณที่ซับซ้อน (รูปแบบ) ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษจากสัญญาณธรรมดา

เมื่อรับสัญญาณที่ซับซ้อน จะต้องผ่านการประมวลผลความสัมพันธ์ก่อน จากนั้นจึงตามมา

กำลังประมวลผลสัญญาณอย่างง่าย

การแบ่งทรัพยากรความถี่ที่มีการเข้าถึงหลายรายการ

ในปัจจุบัน สัญญาณสามารถส่งได้ในทุกสภาพแวดล้อม (ในสภาพแวดล้อม ในสายไฟ ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ฯลฯ) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสเปกตรัมความถี่ และในเวลาเดียวกัน สายส่งจะสร้างช่องสัญญาณกลุ่มสำหรับการส่งสัญญาณผ่านสายสื่อสารหนึ่งสาย ในด้านรับ กระบวนการย้อนกลับเกิดขึ้น - การแยกช่องสัญญาณ มาดูวิธีการใช้แยกช่องกัน:

รูปที่ 2.21 FDMA การเข้าถึงหลายส่วนความถี่

รูปที่ 2.22 TDMA การเข้าถึงหลายครั้งแบบแบ่งเวลา

รูปที่ 2.23 การแบ่งรหัสหลายการเข้าถึง CDMA

การเข้ารหัสในเครือข่าย Wi-Fi

การเข้ารหัสข้อมูลในเครือข่ายไร้สายได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากลักษณะของเครือข่ายดังกล่าว ข้อมูลจะถูกส่งแบบไร้สายโดยใช้คลื่นวิทยุ โดยทั่วไปจะใช้เสาอากาศรอบทิศทาง ดังนั้นทุกคนจึงได้ยินข้อมูล ไม่เพียงแต่บุคคลที่ตั้งใจเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเพื่อนบ้านที่อาศัยอยู่หลังกำแพงหรือ "ผู้สนใจ" ที่อยู่กับแล็ปท็อปใต้หน้าต่างด้วย แน่นอนว่าระยะทางที่เครือข่ายไร้สายทำงาน (โดยไม่มีเครื่องขยายสัญญาณหรือเสาอากาศกำหนดทิศทาง) นั้นมีน้อย - ประมาณ 100 เมตรในสภาวะที่เหมาะสม กำแพง ต้นไม้ และสิ่งกีดขวางอื่นๆ ทำให้สัญญาณลดลงอย่างมาก แต่ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหาได้

เริ่มแรกจะใช้เฉพาะ SSID (ชื่อเครือข่าย) เท่านั้นในการป้องกัน แต่โดยทั่วไปแล้ววิธีการนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นการป้องกันแบบขยายใหญ่ - SSID ถูกส่งเป็นข้อความที่ชัดเจนและไม่มีใครหยุดผู้โจมตีจากการดักฟังข้อมูลนั้นแล้วแทนที่อันที่ต้องการในการตั้งค่าของเขา ไม่ต้องพูดถึงว่า (สิ่งนี้ใช้กับจุดเข้าใช้งาน) สามารถเปิดใช้งานโหมดการออกอากาศสำหรับ SSID ได้เช่น โดยจะบังคับออกอากาศให้ทุกคนฟัง

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเข้ารหัสข้อมูล มาตรฐานแรกดังกล่าวคือ WEP – Wired Equivalent Privacy การเข้ารหัสดำเนินการโดยใช้คีย์ 40 หรือ 104 บิต (การเข้ารหัสสตรีมโดยใช้อัลกอริทึม RC4 บนคีย์แบบคงที่) และตัวคีย์เองคือชุดอักขระ ASCII ที่มีความยาว 5 อักขระ (สำหรับคีย์ 40 บิต) หรือ 13 ตัว (สำหรับคีย์ 104 บิต) ชุดของอักขระเหล่านี้จะถูกแปลเป็นลำดับเลขฐานสิบหกซึ่งเป็นกุญแจสำคัญ ไดรเวอร์จากผู้ผลิตหลายรายอนุญาตให้คุณป้อนค่าเลขฐานสิบหก (ความยาวเท่ากัน) ได้โดยตรงแทนชุดอักขระ ASCII โปรดทราบว่าอัลกอริทึมสำหรับการแปลงลำดับอักขระ ASCII เป็นค่าคีย์ฐานสิบหกอาจแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตแต่ละราย ดังนั้น หากเครือข่ายของคุณใช้อุปกรณ์ไร้สายที่แตกต่างกัน และคุณไม่สามารถกำหนดค่าการเข้ารหัส WEP โดยใช้วลีคีย์ ASCII ได้ ให้ลองป้อนคีย์ในรูปแบบเลขฐานสิบหกแทน

แต่แล้วคำกล่าวของผู้ผลิตเกี่ยวกับการรองรับการเข้ารหัส 64 และ 128 บิตล่ะ? ถูกต้อง การตลาดมีบทบาทที่นี่ - 64 มากกว่า 40 และ 128 คือ 104 ในความเป็นจริง การเข้ารหัสข้อมูลเกิดขึ้นโดยใช้ความยาวคีย์ 40 หรือ 104 แต่นอกเหนือจากวลี ASCII (องค์ประกอบคงที่ของคีย์) นอกจากนี้ยังมีสิ่งที่เรียกว่า Initialization Vector - IV – เวกเตอร์การเริ่มต้น มันทำหน้าที่ในการสุ่มคีย์ที่เหลือ เวกเตอร์จะถูกเลือกแบบสุ่มและเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกระหว่างการทำงาน โดยหลักการแล้ว นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่สมเหตุสมผล เนื่องจากจะช่วยให้คุณสามารถแนะนำส่วนประกอบแบบสุ่มเข้าไปในคีย์ได้ ความยาวของเวกเตอร์คือ 24 บิต ดังนั้นความยาวคีย์ทั้งหมดจึงกลายเป็น 64 (40+24) หรือ 128 (104+24) บิต

ทุกอย่างจะเรียบร้อยดี แต่อัลกอริทึมการเข้ารหัสที่ใช้ (RC4) ยังไม่แข็งแกร่งนัก หากคุณต้องการจริงๆ คุณสามารถค้นหากุญแจได้โดยใช้กำลังดุร้ายได้ในเวลาอันสั้น แต่ถึงกระนั้น ช่องโหว่หลักของ WEP นั้นสัมพันธ์กับเวกเตอร์การเริ่มต้นอย่างแม่นยำ IV มีความยาวเพียง 24 บิต สิ่งนี้ทำให้เรามีชุดค่าผสมประมาณ 16 ล้านชุด - เวกเตอร์ที่แตกต่างกัน 16 ล้านชุด แม้ว่าตัวเลข “16 ล้านคน” จะฟังดูน่าประทับใจ แต่ทุกสิ่งในโลกนี้ก็มีความสัมพันธ์กัน ในการทำงานจริง ตัวเลือกคีย์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะถูกใช้ในช่วงเวลาตั้งแต่สิบนาทีถึงหลายชั่วโมง (สำหรับคีย์ 40 บิต) หลังจากนี้ เวกเตอร์จะเริ่มทำซ้ำ ผู้โจมตีจำเป็นต้องรวบรวมแพ็กเก็ตในจำนวนที่เพียงพอเพียงฟังการรับส่งข้อมูลเครือข่ายไร้สายและค้นหาการซ้ำซ้อนเหล่านี้ หลังจากนี้จึงเลือกแบบคงที่

ชนเผ่ามนุษย์ต้องเผชิญกับความต้องการไม่เพียงแต่ในการสะสมข้อมูลเท่านั้น แต่ยังต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันอีกด้วย อย่างไรก็ตามหากการทำเช่นนี้กับคนใกล้ตัวคุณ (ภาษาและการเขียน) ไม่ใช่เรื่องยากดังนั้นกับผู้ที่อยู่ห่างไกลกระบวนการนี้ก็ทำให้เกิดปัญหาบางอย่าง

เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งเหล่านี้ได้รับการแก้ไขโดยการประดิษฐ์สัญญาณ ในตอนแรกพวกมันค่อนข้างดึกดำบรรพ์ (ควันเสียง ฯลฯ ) แต่มนุษยชาติก็ค่อยๆค้นพบกฎแห่งธรรมชาติใหม่ซึ่งมีส่วนในการประดิษฐ์วิธีใหม่ในการส่งข้อมูล เรามาดูกันว่ามีสัญญาณประเภทใดบ้างและพิจารณาว่าสัญญาณประเภทใดที่ใช้บ่อยที่สุดในสังคมยุคใหม่

สัญญาณคืออะไร?

คำนี้หมายถึงข้อมูลที่เข้ารหัสโดยระบบหนึ่ง ซึ่งถูกส่งผ่านช่องทางพิเศษและสามารถถอดรหัสโดยระบบอื่นได้

นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าความสามารถของสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยา หรือแม้แต่แต่ละเซลล์ ในการสื่อสารระหว่างกัน (ส่งสัญญาณว่ามีสารอาหารหรืออันตราย) ได้กลายเป็นแรงผลักดันหลักของวิวัฒนาการ

กระบวนการทางกายภาพใดๆ ที่มีการปรับพารามิเตอร์ให้เข้ากับประเภทของข้อมูลที่ส่งสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณได้ ตัวอย่างเช่น ในระบบสื่อสารทางโทรศัพท์ เครื่องส่งจะแปลงคำพูดของผู้สมัครสมาชิกที่พูดเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะถูกส่งผ่านสายไฟไปยังอุปกรณ์รับสัญญาณ ใกล้กับที่ผู้ฟังตั้งอยู่

สัญญาณและข้อความ

แนวคิดทั้งสองนี้มีความหมายใกล้เคียงกันมาก - ประกอบด้วยข้อมูลบางอย่างที่ส่งจากผู้ส่งไปยังผู้รับ อย่างไรก็ตามมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนระหว่างพวกเขา

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ผู้รับจะต้องยอมรับข้อความ นั่นคือวงจรชีวิตของมันประกอบด้วยสามขั้นตอน: การเข้ารหัสข้อมูล - การส่งข้อมูล - การถอดรหัสข้อความ

ในกรณีของสัญญาณ การยอมรับไม่ใช่เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของสัญญาณ นั่นคือข้อมูลที่เข้ารหัสสามารถถอดรหัสได้ แต่ไม่รู้ว่าใครจะทำสิ่งนี้หรือไม่

การจำแนกประเภทตามเกณฑ์ต่างๆ ของสัญญาณ: ประเภทหลัก

โดยธรรมชาติแล้ว มีสัญญาณหลายประเภทที่มีลักษณะแตกต่างกัน ในเรื่องนี้มีการใช้เกณฑ์ต่างๆ สำหรับปรากฏการณ์เหล่านี้ในการจำแนกประเภท ดังนั้นจึงมีสามประเภท:

• โดยวิธีการจัดส่ง (ปกติ/ไม่สม่ำเสมอ)
• ตามประเภทของลักษณะทางกายภาพ
• ตามประเภทของฟังก์ชันที่อธิบายพารามิเตอร์

สัญญาณตามลักษณะทางกายภาพ

ประเภทของสัญญาณมีดังนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการสร้าง

• ไฟฟ้า (ตัวพาข้อมูล - กระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลาในวงจรไฟฟ้า)
• แม่เหล็ก
• แม่เหล็กไฟฟ้า
• ความร้อน
• สัญญาณของการแผ่รังสีไอออไนซ์
• แสง/แสง
• อะคูสติก (เสียง)

สัญญาณสองประเภทสุดท้ายเป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของการดำเนินการด้านเทคนิคการสื่อสาร โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อแจ้งเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของสถานการณ์ปัจจุบัน

ส่วนใหญ่มักจะใช้เพื่อเตือนถึงอันตรายหรือระบบทำงานผิดปกติ

บ่อยครั้งที่มีการใช้เสียงและแสงที่หลากหลายเพื่อประสานการทำงานของอุปกรณ์อัตโนมัติอย่างราบรื่น ดังนั้นสัญญาณควบคุม (คำสั่ง) บางประเภทจึงกระตุ้นให้ระบบเริ่มทำงาน

ตัวอย่างเช่น ในสัญญาณเตือนไฟไหม้ เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับร่องรอยควัน ก็จะส่งเสียงแหลมสูง ในทางกลับกัน ระบบจะรับรู้สิ่งนี้ว่าเป็นสัญญาณควบคุมในการดับไฟ

อีกตัวอย่างหนึ่งของวิธีที่สัญญาณ (ประเภทของสัญญาณตามประเภทลักษณะทางกายภาพที่ระบุไว้ข้างต้น) เปิดใช้งานระบบในกรณีที่เป็นอันตรายคือการควบคุมอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ ดังนั้น หากอุณหภูมิของร่างกายสูงขึ้นเนื่องจากปัจจัยหลายประการ เซลล์จะ "แจ้ง" สมองเกี่ยวกับเรื่องนี้ และจะเปิด "ระบบระบายความร้อนของร่างกาย" ซึ่งทุกคนรู้จักกันดีในชื่อเหงื่อออก

ตามประเภทของฟังก์ชัน

มีหมวดหมู่ที่แตกต่างกันสำหรับพารามิเตอร์นี้

• อนาล็อก (ต่อเนื่อง)
• ควอนตัม
• ไม่ต่อเนื่อง (พัลส์)
• สัญญาณดิจิตอล

สัญญาณทุกประเภทเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้า เนื่องจากไม่เพียงแต่ง่ายต่อการประมวลผลเท่านั้น แต่ยังส่งผ่านระยะทางไกลได้อย่างง่ายดายอีกด้วย

สัญญาณแอนะล็อกคืออะไรและประเภทของสัญญาณ

ชื่อนี้ตั้งให้กับสัญญาณของแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป (ต่อเนื่อง) และสามารถรับค่าที่แตกต่างกันในช่วงเวลาหนึ่งได้

เนื่องจากมีคุณสมบัติ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งข้อมูลในการสื่อสารทางโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง และโทรทัศน์

ในความเป็นจริง สัญญาณประเภทอื่นๆ ทั้งหมด (ดิจิทัล ควอนตัม และแยก) จะถูกแปลงเป็นอนาล็อกตามธรรมชาติ

ขึ้นอยู่กับช่องว่างที่ต่อเนื่องและปริมาณทางกายภาพที่สอดคล้องกัน สัญญาณอะนาล็อกประเภทต่างๆ จะมีความแตกต่างกัน

• ตรง.
• เซ็กเมนต์
• วงกลม.
• พื้นที่โดดเด่นด้วยความหลากหลายมิติ

สัญญาณเชิงปริมาณ

ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วในย่อหน้าก่อนหน้านี้ นี่ยังคงเป็นอะนาล็อกประเภทเดียวกัน แต่ความแตกต่างคือมีการวัดปริมาณแล้ว ในเวลาเดียวกัน ช่วงของค่าทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นระดับได้ ปริมาณจะแสดงเป็นตัวเลขของความลึกบิตที่กำหนด

โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการนี้จะใช้ในทางปฏิบัติเมื่อทำการบีบอัดสัญญาณเสียงหรือแสง ยิ่งระดับการหาปริมาณมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงจากแอนะล็อกไปเป็นควอนตัมก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น

ความหลากหลายที่เป็นปัญหายังหมายถึงสิ่งที่เกิดขึ้นโดยไม่ตั้งใจด้วย

ในการจำแนกประเภทสัญญาณหลายประเภท สัญญาณนี้ไม่ได้แยกความแตกต่าง อย่างไรก็ตาม มันก็มีอยู่จริง

มุมมองที่ไม่ต่อเนื่อง

สัญญาณนี้เป็นสัญญาณประดิษฐ์และมีจำนวนระดับ (ค่า) ที่จำกัด ตามกฎแล้วมีสองหรือสามรายการ

ในทางปฏิบัติ ความแตกต่างระหว่างวิธีการส่งสัญญาณแบบแยกและแบบอะนาล็อกสามารถแสดงให้เห็นได้โดยการเปรียบเทียบการบันทึกเสียงบนแผ่นเสียงไวนิลและคอมแพคดิสก์ ประการแรกข้อมูลจะถูกนำเสนอในรูปแบบของแทร็กเสียงต่อเนื่อง แต่ประการที่สอง - ในรูปแบบของจุดที่ถูกเผาด้วยเลเซอร์ซึ่งมีการสะท้อนแสงต่างกัน

การส่งข้อมูลประเภทนี้เกิดขึ้นโดยการแปลงสัญญาณอะนาล็อกต่อเนื่องเป็นชุดค่าที่ไม่ต่อเนื่องในรูปแบบของรหัสไบนารี่

กระบวนการนี้เรียกว่าการแยกส่วน ขึ้นอยู่กับจำนวนอักขระในชุดโค้ด (สม่ำเสมอ/ไม่สม่ำเสมอ) แบ่งออกเป็นสองประเภท

สัญญาณดิจิตอล

ปัจจุบันวิธีการส่งข้อมูลนี้กำลังเข้ามาแทนที่แอนะล็อกอย่างต่อเนื่อง เช่นเดียวกับสองอันก่อนหน้านี้มันก็เป็นของเทียมเช่นกัน ในทางปฏิบัติจะแสดงเป็นลำดับของค่าดิจิทัล

ต่างจากอะนาล็อกตรงที่ส่งข้อมูลเร็วกว่ามากและมีคุณภาพดีกว่า ในขณะเดียวกันก็กำจัดสัญญาณรบกวนด้วย ในขณะเดียวกันนี่คือจุดอ่อนของสัญญาณดิจิทัล (สัญญาณประเภทอื่นอยู่ในสามย่อหน้าก่อนหน้า) ความจริงก็คือข้อมูลที่กรองด้วยวิธีนี้จะสูญเสียอนุภาคข้อมูลที่ “รบกวน” ไป

ในทางปฏิบัติหมายความว่าชิ้นส่วนทั้งหมดหายไปจากภาพที่ส่ง และถ้าเรากำลังพูดถึงเสียง-คำหรือแม้แต่ทั้งประโยค

ในความเป็นจริง สัญญาณแอนะล็อกใดๆ ก็ตามสามารถมอดูเลตเป็นดิจิทัลได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะต้องผ่านกระบวนการ 2 กระบวนการพร้อมกัน ได้แก่ การสุ่มตัวอย่างและการหาปริมาณ เนื่องจากเป็นวิธีการส่งข้อมูลที่แยกต่างหาก สัญญาณดิจิทัลจึงไม่แบ่งออกเป็นประเภท

ความนิยมดังกล่าวมีส่วนทำให้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทีวีเจเนอเรชันใหม่ได้ถูกสร้างขึ้นสำหรับระบบดิจิทัลโดยเฉพาะ ไม่ใช่การส่งภาพและเสียงแบบอะนาล็อก อย่างไรก็ตามสามารถเชื่อมต่อกับสายเคเบิลทีวีปกติได้โดยใช้อะแดปเตอร์

การปรับสัญญาณ

วิธีการส่งข้อมูลข้างต้นทั้งหมดเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการมอดูเลต (สำหรับสัญญาณดิจิทัล - การจัดการ) เหตุใดจึงจำเป็น?

ดังที่ทราบกันดีว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ด้วยความช่วยเหลือในการส่งสัญญาณประเภทต่าง ๆ ) มีแนวโน้มที่จะถูกลดทอนลงและสิ่งนี้จะลดระยะการส่งสัญญาณลงอย่างมาก เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำจะถูกถ่ายโอนไปยังบริเวณที่เป็นคลื่นความถี่สูงยาว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการปรับ (การจัดการ)

นอกจากจะเพิ่มระยะการส่งข้อมูลแล้ว ยังเพิ่มภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนอีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถจัดช่องทางอิสระหลายช่องสำหรับการส่งข้อมูลพร้อมกันได้

กระบวนการเองมีดังนี้ อุปกรณ์ที่เรียกว่าโมดูเลเตอร์จะรับสัญญาณสองสัญญาณพร้อมกัน: ความถี่ต่ำ (นำข้อมูลบางอย่าง) และความถี่สูง (ไม่มีข้อมูล แต่สามารถส่งสัญญาณในระยะทางไกลได้) ในอุปกรณ์นี้พวกมันจะถูกแปลงเป็นหนึ่งเดียวซึ่งรวมข้อดีของทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน

ประเภทของสัญญาณเอาท์พุตขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงของการสั่นความถี่สูงของพาหะอินพุต

หากเป็นฮาร์มอนิก กระบวนการมอดูเลตนี้เรียกว่าแอนะล็อก

ถ้าเป็นระยะ - ชีพจร

หากสัญญาณพาหะเป็นเพียงกระแสตรง ประเภทนี้เรียกว่าสัญญาณรบกวน

ในทางกลับกัน การปรับสัญญาณสองประเภทแรกจะแบ่งออกเป็นประเภทย่อย

การมอดูเลตแบบอะนาล็อกทำงานเช่นนี้

• แอมพลิจูด (AM) - การเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดของสัญญาณพาหะ
• เฟส (PM) - เฟสเปลี่ยนไป
• ความถี่ - เฉพาะความถี่เท่านั้นที่ได้รับผลกระทบ

ประเภทของการมอดูเลตสัญญาณพัลส์ (แยก)

• แอมพลิจูดพัลส์ (AIM)
• ความถี่พัลส์ (PFM)
• ความกว้างพัลส์ (PWM)
• เฟสอิมพัลส์ (PPM)

เมื่อพิจารณาถึงวิธีการส่งข้อมูลที่มีอยู่แล้ว เราสามารถสรุปได้ว่าไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม ล้วนมีบทบาทสำคัญในชีวิตของบุคคล ช่วยให้เขาพัฒนาอย่างครอบคลุมและปกป้องเขาจากอันตรายที่อาจเกิดขึ้น

สำหรับสัญญาณอะนาล็อกและดิจิตอล (ด้วยความช่วยเหลือในการส่งข้อมูลในโลกสมัยใหม่) ส่วนใหญ่แล้วในอีกยี่สิบปีข้างหน้าในประเทศที่พัฒนาแล้วสัญญาณแรกจะถูกแทนที่ด้วยสัญญาณที่สองเกือบทั้งหมด