Теорема Котельникова-Найквиста.

гласит, что, если аналоговый сигнал х(t) имеет ограниченный спекр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой не менее удвоенной максимальной частоты спектра F_max: f _дискр > =2*F _max

Т.е. для дискретизации аналогового сигнала без потори информации частота отсчетов должна быть как минимум в 2 раза выше верхней граничной частоты спектра.

Часть 1 №3

Передача и восприятие информации .

При передаче данных в электронном виде по физической среде необходимо, как минимум, два узла - передатчик (отправитель или источник информации) и приемник (получатель - информации). Для соединения передатчика и приемника используется канал передачи данных, который состоит из физической среды передачи и соответствующих приемо-передающих устройств, подключенных к источнику и приемнику данных. Задача передатчика состоит в кодировании и передаче информации, а задача приемника - в их приеме и декодировании. Кодирование данных может включать в себя специальные операции - например, сжатие (для устранения избыточности) или шифрование (для предотвращения несанкционированного доступа или перехвата информации).

Структура системы передачи информации.

• Прямая (межузловая) передача (point-to-point, direct): осуществляется по каналу прямой передачи данных, который непосредственно соединяет передатчик с приемником. Передача такого типа часто встречается в небольших локальных сетях, а также при использовании выделенных линий связи.

• Косвенная (mediated) передача: осуществляется посредством одного или нескольких промежуточных узлов. Такая передача используется в том случае, если прямое соединение между приемником и передатчиком отсутствует. В этом случае, все передаваемые данные будут идти по одному и тому же маршруту.

• Коммутируемая (switched) передача: непрямая передача, осуществляемая посредством нескольких промежуточных узлов и (возможно) - по нескольким маршрутам. Для коммутации передаваемых данных и маршрутов могут использоваться различные элементы передаваемых данных - блоки фиксированной длины, пакеты переменной длины или целые сообщения.

• Широковещательная (broadcast) передача: выполняется на все, предназначенные для приёма подобной информации станции или узлы. Примером широковещательной передачи данных может служить система радиовещания.

• Групповая (multicast) передача: выполняется на все узлы, находящиеся в определенном списке адресов. Примерами такой передачи могут служить рассылка сообщений подписчикам электронной конференции или электронная почта специализированных групп, рассылаемая только подписчикам.

• Передача с промежуточным хранением (stored and forwarded): состоит в передаче данных на промежуточный узел, где они хранятся до получения запроса или до истечения определенного промежутка времени.

• Временное мультиплексирование (TDM, time-division multiplexed): применяется в сочетании с другими способами передачи и позволяет организовать параллельную передачу данных от различных источников по одной линии связи. Блоки данных, относящиеся к различным сообщениям, чередуются и направляются в линию через определенные временные промежутки. Методика временного мультиплексирования основана на последовательной передаче небольших участков от каждого входного канала, отправляющего информационную последовательность таким образом, что каждому входному каналу выделяется определенное количество временных интервалов в выходном канале. Если общий выходной канал передачи данных разделен между мутиплексируемыми каналами, то каждый из них получает в свое распоряжение 1/n часть времени общего выходного канала. Методику временного мультиплексирования иногда используют для организации вторичного канала, который работает на границах полосы пропускания основного канала, то есть в областях которые, обычно, не используются для передачи данных. При мультиплексировании с временным разделением отдельные куски

сообщений квантуются, взаимосмещаются во времени и отправляются в определенном порядке

• Частотное мультиплексирование (FDM, frequency-division multiplexed): применяется в сочетании с другими способами передачи и позволяет организовать параллельную передачу данных от различных источников. В отличие от ТDМ общая магистраль разделяется на несколько узкополосных частотных каналов, по каждому из которых пересылается информация соответствующего источника разделенных несколькими частотными диапазонами, Для передачи данных одного канала, ему выделяется несущая частота и индивидуальный диапазон частот внутри широкого канала передачи. При мультиплексировании с частотным разделением каждому каналу выделяется собственная полоса частот, каждая из которых представляет часть общей полосы пропускания. Каждая полоса частот данных отделена от соседних полос защитными полосами.

• Мультиплексирование с разделением длин волн: длина волны и частота электромагнитных и оптических сигналов обратно пропорциональны друг другу. Мультиплексирование с разделением длин волн аналогично частотному с тем отличием, что для одновременной передачи мультиплексируемых сигналов по одному кабелю или оптоволокну используются волны различных длин.

Классификация видов сигналов.

Под аналоговым сигналом понимают сигнал, непрерывный во времени и принимающий значение из какого-то промежутка значений

Дискретный сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени.

В квантовом сигнале область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности.

Под цифровым сигналом понимается сигнал, полученный из аналогового путем квантования по амплитуде и дискретизации по времени.

Детерминированными сигналами называются сигналы, значения которых в любые моменты времени является известными величинами или могут быть заранее вычислены.

Случайным сигналом является такой, значения параметра которого случайны и заранее не известны и могут быть определены с некоторой степенью вероятности.

Сущность временного и спектрального представления сигнала.

Спектральная(частотная) форма представления сигналов использует расположение сигнальных функций на гармонические составляющие. Это представление параметров сигнала в виде 2х графиков: графика спектра амплитуд и графика спектра фаз.

Ширина полосы сигнала – это разность между его самой высокой и самой низкой частотами, при которых амплитуды превышают заданное значение.

Спектр (частотный) сигнала отображает его частотный состав. ширина полосы не дает информации о значениях частот, содержащихся в сигнале. Спектр же сигнала позволяет их увидеть.

Временная форма представления сигнала- это описание изменения его параметров в функции времени. Такая форма описания позволяет определить энергию, мощность и длительность сигнала.

Вторая теорема Шеннона.

Поток информации c=2*f _m*H где f частота Н энтропия.

максимальный поток информации по передающему каналу, или пропускную способность канала: c_max=2*f_m*H_max=f_m*log₂(1 +N_s/N_r)

Полосой пропускания (пропускной способностью) оценивается количество информации, которое может быть передано по каналу. Ширина полосы пропускания измеряется в битах в секунду (бит/с) - для цифровых сигналов или в герцах (Гц) - для аналоговых сигналов, например, звуковых волн. Ширина полосы пропускания для аналоговой системы равна разности вычитания наинизшей передаваемой частоты из наивысшей.

Теорема Шеннона для канала связи с шумом: для канала с помехами всегда можно найти такую систему кодирования, при которой сообщения будут переданы со сколь угодно большой степенью верности, если только скорость передачи сообщения не превышает пропускную способность канала.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: