Когда необходима обработка сигнала



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ. ИСТОРИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.. 5

Лекция №1. ИНФОРМАЦИЯ, СООБЩЕНИЯ, СИГНАЛЫ... 33

1.1. Общее понятия сигнала. 33

1.2. Классификация сигналов. 34

1.3. Случайные сигналы.. 35

1.4. Виды детерминированных сигналов. 36

1.5. Аналоговые и цифровые сигналы.. 40

Лекция №2. СИСТЕМЫ, КАНАЛЫ И СЕТИ СВЯЗИ.. 45

2.1. Общие понятия. 45

2.2. Классификация каналов связи. 49

2.3. Физическая природа передаваемого сигнала в канале связи. 51

2.4. Помехи и искажения в канале. 53

Лекция №3. Понятие об излучении и распространении радиоволн. 56

3.1. Элементарные представления. 56

Лекция №4. Преобразования сообщения.                        Кодирование и модуляция. 60

4.1. Кодирование. Общие понятия. 60

4.2. Модуляция. Общие понятия. 63

4.3. Демодуляция и декодирование. 68

Лекция №5. Необходимые математические представления о сигнале. 71

Лекция №6. Разложение в ряд Фурье. 89

6.1. Общие описания. 89

6.2.Четная и нечетная функция. 100

6.3. Разложение при периоде не равном 2π. 102

6.4. Разложение в комплексный ряд Фурье. 105

Лекция №7. КОДИРОВАНИЕ.. 123

7.1. Основные понятия. Передача кодовых комбинаций. 123

7.2. Системы счисления и математические операции с двоичными числами. 126

7.3. Классификация кодов. 133

7.4. Непомехозащищенные коды.. 133

Двоичный код на все сочетания. 134

Единично - десятичный код. 134

Двоично-десятичный код. 135

Число-импульсный код. 135

Код Морзе. 135

Код Бодо. 136

Международный телеграфный код. 136

Код Грея. 136

7.5 Помехозащишенные (корректирующие) коды.. 140

Основные понятия. 140

Коды с обнаружением ошибок. 142

Код с постоянным числом единиц и нулей в комбинациях (код с постоянным весом). 142

Распределительный код . 143

Код с проверкой на четность. 143

Код с числом единиц, кратным трем. 144

Код с удвоением элементов (корреляционный код). 145

Инверсный код. 145

Коды с обнаружением ошибок. 147

Коды Хемминга. 147

Циклические коды. 151

Итеративные коды. 168

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 170

 

 


Лекция №1. ИНФОРМАЦИЯ, СООБЩЕНИЯ, СИГНАЛЫ

Общее понятия сигнала

Понятия информациии сообщенияупотребляются довольно часто. Эти близкие по смыслу понятия сложны и дать их точное определение через более простые нелегко. Слово информацияпроисходит от латинского informatio — разъяснение, ознакомление, осведомлённость. Обычно под информацией понима­ют совокупность сведений, данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах. Мы живем в информационном мире. Все, что мы видим, слышим, помним, знаем, переживаем, — всё это различные формы информации. Совокупность сведений, данных становится знанием лишь после их интерпретации с учетом ценности и содержания этих сведений. Следовательно, информацию в широком смысле можно определить как совокупность знаний об окружающем нас мире. В таком понимании информация является важнейшим ресурсом научно-технического и социально-экономического развития общества. В отличие от материального и энергетического ресурсов, информационный ресурс не уменьшается при потреблении, накапливается со временем, сравнительно лег­ко и просто с помощью технических средств обрабатывается, хранится и пере­даётся на значительные расстояния.

Для передачи или хранения информации используют различные знаки (символы), позволяющие выразить (представить) её в некоторой форме. Этими знаками могут быть слова и фразы в человеческой речи, жесты и рисунки, формы колебаний, математические знаки и т.п. Совокупность знаков, отображающих ту или иную информацию, называют сообщением. Так, при телеграфной передаче сообщением является текст телеграммы, представляющий собой последовательность отдельных знаков - букв и цифр. При разговоре по телефону сообщением является непрерывное изменение во времени звукового дав­ления, отображающее не только содержание, но и интонацию, тембр, ритм и иные свойства речи. При передаче движущихся изображений в телевизионных системах сообщение представляет собой изменение во времени яркости элементов изображения.

Передача сообщений (а следовательно, и информации) на расстояние осу­ществляется с помощью какого-либо материального носителя (бумаги, магнитной ленты и т.д.) или физического процесса (звуковых или электромагнитных волн, тока и т.д.). Физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение, называется сигналом.

Когда необходима обработка сигнала

Допустим, устройство, которое вы ежедневно используете, работает неисправно – издает странные звуки. Если вы опытный специалист, то, возможно, по звуку определите причину неисправности. Например, если звук низкий, гудящий, то, вероятно, расшатался подшипник или ослаблен болт. Если же высокий, режущий, то, может быть, не хватает масла или износилась деталь вращательного механизма. В настоящее время разрабатывается техника обработки сигналов для определения момента смены режущего инструмента токарного станка по сигналу издаваемого им звука.

Сигнал – это физическая величина, которая содержит в себе определенную информацию. Такого рода сигналы, как звук, вибрация, температура или сила света, наблюдаемы и могут быть зерегестрированы и преобразованы соответствующими приборами в электрические. Но существуют и такие сигналы, обработка которых в настоящее время затруднительна (например сигналы запаха и вкуса).

Сигналы формируются путём изменения тех или иных параметров физического носителя в соответствии с передаваемым сообщением. Этот процесс (изменения параметров носителя) принято называть модуляцией.

Сообщения могут быть функциями времени, например речь при передаче телефонных разговоров, температура или давление при передаче телеметрических данных, спектакль при передаче по телевидению и т.п. В других случаях сообщение не является функцией времени (например, текст телеграммы, не­подвижное изображение и т.д.).

Классификация сигналов

Виды сигналов:

1. Детерминированные (периодические, квазипериодические, непериодические).

2. Недетерминированные (случайные, стохастические).

Или:

1. Непрерывные.

2. Дискретные.

Случайные сигналы

На рисунке 1.1 представлены различные виды сигналов. Сигналы  отображают какие-нибудь физические состояния или процессы:

а) звук,

б) температура,

в) сейсмические колебания,

г) рельеф поверхности металла.

У данных сигналов имеют разные переменные и разные масштабы.

 

В то же время существуют сигналы, величину которых можно предсказать в любой момент времени (в любой точке). Например, звук камертона. Сколько бы ни было колебаний камертона, возникает чистая звуковая волна одной частоты. Эту волну можно выразить тригонометрической функцией. Поэтому, измерив ее значения в нескольких точках, силу звука можно выразить как функцию времени. Подобные сигналы называют детерминированными.

Если бы передаваемое сообщение было детерминированным, т.е. заранее из­вестным с полной достоверностью, то передача его не имела бы смысла. Такое детерминированное сообщение не содержит информации. Поэтому сообщения следует рассматривать как случайные события (или случайные величины, случайные функции). Другими словами, должно существовать некоторое множество вариантов сообщения (например, множество различных значений температуры, выдаваемых датчиком), из которых реализуется с определённой вероятностью одно. Поэтому и сигнал является случайной функцией. Детерминированный сигнал не может быть носителем информации. Его можно использовать лишь для испытаний системы связи или отдельных её элементов.

Случайный характер сообщений, сигналов, а также помех обусловил важнейшее значение теории вероятностей в построении теории связи. Как будет показано далее, вероятностные свойства сигналов и сообщений, а также среды, в которой передаётся сигнал, позволяют определить количество передаваемой информации и её потери.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 313;