23-ИСТ-1-1_Какушкина_Ольга_Лаб2_ТИ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Н ИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.АЛЕКСЕЕВА

Институт радиоэлектроники и информационных технологий

Кафедра «Электроника и сети ЭВМ»

ОТЧЁТ

по Лабораторной работе №2

по дисциплине

Теория информаций, данные, знания.

РУКОВОДИТЕЛЬ:

Баранов Д.В

____________________

(подпись) (фамилия, и.,о.)

Какушкина О.В

СТУДЕНТ:

_________________

(подпись) (фамилия, и.,о.)

23-ИСТ-1-1

(шифр группы)

Работа защищена «___» ____________

С оценкой ________________________

Нижний Новгород

2025

Цель работы

Изучение дискретизации непрерывных сообщений и сигналов и исследование апертурного сжатия непрерывных сигналов. Требуется передать непрерывный сигнал по каналу связи от источника к приёмнику оптимальным образом. Каждый момент времени характеризуется значением, которое необходимо передать по каналу связи. Сигнал будет передаваться в дискретизированном виде – дискретно по отсчётам.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Составить блок-схему системы передачи непрерывного сообщения, основанную на преобразовании непрерывного сообщения в дискретную форму и обратно (теорема Котельникова). Провести её функциональный анализ.

2. Составить блок-схему адаптивной дискретизации и провести её функциональный анализ.

3. Провести сравнительный анализ составленных блок-схем на основе информационного критерия.

Ход работы

1. Ступенчатая экстраполяция.

где ГТИ – это генератор тактовых импульсов.

Работа схемы описана следующим алгоритмом:

1. Выбор и запоминание очередного отсчёта в ЗУ по сигналу генератора с частотой 2F и признаку различия более чем на погрешность.

2. Вычитание из текущего значения функции сохранённого в ЗУ.

3. Если разность меньше допустимого отклонения Δ, то разрешить передачу импульса из ЗУ.

4. Если разность больше допустимого отклонения Δ, то запретить передачу импульса из ЗУ и считать новый импульс по совпадению с тактом генератора.

Интервал выбора: . При таком методе из отсчётов отбираются только те, у которых отклонения значений от предыдущего более допустимой погрешности Δ.

2. Составить блок-схему адаптивной дискретизации. Провести её функциональный анализ. Линейная экстраполяция.

где

ДУ – дифференциальное устройство. Имеет большую ошибку.

АЦП – аналого-цифровой преобразователь.

Процесс АЦП:

1. Сигнал ограничивается по частоте фильтром нижних частот.

2. Сигнал дискретизируется, т.е. аналоговый сигнал преобразуется в дискретный во времени с непрерывной амплитудой.

3. Сигнал квантуется, т.е. амплитуда каждого дискретного элемента сигнала округляется в один из допустимых уровней (обычно уровней 2B, где B – число разрядов квантования).

4. Сигнал кодируется, т.е. дискретные уровни амплитуды представляются в виде бинарных слов, каждое из которых имеет длину B бит.

Дискретизация - процесс определения мгновенных значений аналогового сигнала x(t) в дискретные моменты времени

Адаптивная дискретизация, когда период меняется автоматически в зависимости от текущего изменения сигнала

На каждом интервале дискретизации находится некоторая функция yj(t) выбранного типа в предположении, что она наилучшим образом (в смысле выбранного показателя качества) будет отображать

функцию x(t) на этом интервале

3. Провести сравнительный анализ.

Схема работает аналогично предыдущей. Однако текущее значение на предмет увеличения больше, чем на , проверяется в сравнении с касательной к точке отсчёта, а не в сравнении с самим отсчётом. Данный приём уменьшает количество выбираемых отсчётов, но увеличивает количество сигналов на выходе схемы с 1-го до 3-х, т.к. необходимо описать не только сам отсчёт, но и касательную к нему, а также временной промежуток – количество пропущенных отсчётов.

Полиномы более высоких порядков, при использовании их для экстраполяции, дают неоправданное усложнение схемы и увеличение числа передаваемых за отсчёт сигналов.

Описание приёмника (ЦАП):

Для преобразования цифровых сигналов в аналоговые используются цифро–аналоговые преобразователи (ЦАП). ЦАП является компонентом, в частности, звуковой карты, а также видеоадаптера РС.  

В качестве приёмника можно использовать четырёхполюсник с линейной передаточной функцией, так как его импульсная характеристика представляет собой функцию .

Как при линейной, так и при ступенчатой экстраполяциях можно использовать генератор пропущенных отсчётов. При линейной – они вычисляются исходя из производной и t; при ступенчатой экстраполяции – исходя из предыдущего значения. Также можно отметить, что типичным таким четырёхполюсником является RC цепочка с конденсатором на выходе. Такая цепочка, кроме всего, «сглаживает» неровности экстраполяции, фильтруя высокие частоты.

Вывод

При выполнении данной лабораторной работы были изучены типичные приёмы, используемые для передачи непрерывных сообщений. Был приобретён навык структурного проектирования схем дискретизации непрерывных сообщений с целью их восстановления на приёмнике методами линейной и ступенчатой экстраполяций.