Информация, сообщения, сигналы

Под информацией понимают совокупность каких-либо сведений о явлениях, объектах и т.п. Сообщения представляют собой материальную форму существования информации и могут иметь различную физическую природу. Сигналами в электрической связи служат процессы (функции времени) электрической природы, посредством которых осуществляется передача сообщений на расстояние. Общее и различное в этих основополагающих понятиях теории связи поясняется таблицей 1.1. В ней также указаны возможные преобразователи сообщений в сигналы, которые называют датчиками сигналов.

Таблица 1.1.

Вид сообщения	Математ. модель	Сигнал u(t)	Датчик сигнала
Текст	ai (k) k = 1, 2, …, n ai Î {aj}, j = 1, 2, ….m	u(t)     t m = 2, n = 6	Клавиатура ЭВМ
Звук	p = p(t)	u(t)     t	Микрофон
Факс Видео	b = b(x, y) b = b(x, y, t)	u(t)     t	ФЭ и УР Видеокамера

 

Текстовые сообщения представляют собой последовательности символов из некоторого конечного множества {a _i } (языка) с известным объемом алфавита m. Преобразование такого рода сообщений в сигнал может осуществляться, например, клавиатурой ЭВМ путем поочередного кодирования отдельных символов сообщения k-разрядными комбинациями из 0 и 1, которым соответствуют два разных уровня напряжения.

Звуковые сообщения представляют собой изменения давления воздушной среды в заданной точке пространства во времени p(t). С помощью микрофона они преобразуются в переменный электрический сигнал u(t), который в определенном смысле является копией сообщения и отличается от него лишь физической размерностью.

Видеосообщения можно рассматривать как распределение яркости на поверхности объекта b(x, y), неподвижное изображение которого требуется передать на расстояние (фототелеграф), или более сложный процесс b(x, y, t) (черно-белое телевидение). Характерной особенностью при передаче видеосообщений является необходимость преобразования описывающих их многомерных функций в одномерный сигнал u(t). Это достигается использованием в датчиках видеосигналов устройств развертки (УР) для поэлементного преобразования яркости отдельных точек объектов в уровень электрического сигнала с помощью фотоэлементов (ФЭ) или иных фотоэлектрических преобразователей.

 

Классификация сигналов

По относительной ширине спектра сигналы делят на низкочастотные (называемые также НЧ, видео, широкополосные сигналы) и высокочастотные (ВЧ, радио, узкополосные, полосовые сигналы).

 

Для НЧ сигналов Δ F/Fср> 1, где

Δ F = Fmax– Fmin– абсолютная ширина спектра сигнала,

Fср= (Fmax+ Fmin)/2 – средняя частота спектра сигнала,

Fmax– максимальная частота в спектре сигнала,

Fmin– минимальная частота в спектре сигнала.

Для ВЧ сигналов Δ F/Fср < < 1.

Как правило, первичные сигналы на выходе датчиков являются низкочастотными. Полезно помнить диапазоны частот, в которых располагаются спектры типичных сигналов в системах связи и вещания:

1) телефонный – 300 ÷ 3400 Гц (стандартный канал тональной частоты),

2) радиовещательный – от 30–50 Гц до 6–15 кГц,

3) телевизионный – 0 ÷ 6 МГц (для вещательного стандарта разложения изображения, принятого в России).

По своей природе различают сигналы детерминированные и случайные. Детерминированные сигналы считаются известными в каждой точке временной оси. В отличие от них значения случайных (стохастических) сигналов в каждый момент времени являются случайной величиной с той или иной вероятностью. Очевидно, что детерминированные сигналы в силу своей полной определенности не могут нести никакой информации. Их удобно использовать в теории для анализа различных функциональных узлов ( ФУ ), а на практике в качестве испытательных сигналов для измерения неизвестных параметров и характеристик отдельных звеньев трактов систем связи.

По форме сигналы можно разделить на четыре вида, приведенные в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2.

	Время t
непрерывное	дискретное
Значения u(t)	Непрерывные	u(t) аналоговый 1     t	u(t)     t
Дискретные	u(t)   t	u(t) цифровой 4   t

 

Сигнал ( 1 ), непрерывный по времени и состояниям, называют аналоговым. Сигнал ( 4 ), дискретный по времени и состояниям, – цифровым. Эти сигналы чаще всего используются в различных узлах систем связи. Соответственно различают аналоговые и цифровые ФУ по форме сигналов на их входах и выходах. Возможны преобразования аналогового сигнала в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и, наоборот, – с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Условные графические обозначения (УГО) этих типовых ФУ приведены на рис. 1.1.

 

 

Сигналы можно рассматривать в качестве объектов транспортировки по каналам связи и характеризовать основными параметрами, такими как

- длительность сигнала Т_с,

- ширина его спектра F_c,

- динамический диапазон , где

и – максимальная и минимальная

мгновенные мощности сигнала.

 

Пользуются также более общей характеристикой – объемом сигнала .На интуитивном уровне очевидно, чем больше объем сигнала, тем он информативнее, но тем и выше требования к качеству канала для его передачи.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: