Базовые положения передачи – приема информации, обработки сигналов

Схема информационного обмена

Канал/

каналы

(среда распространения сигнала)

Передатчик

Приемник

сигнал

Сигнал *

Сообщение */

Сообщения*

Сообщение/

сообщения

Помехи, шумы

Для передачи сообщений используют различные технические средства.

Передача сообщений осуществляется по разным средам (провода, оптические кабели, радио).

Электросвязь – передача с использованием электрических сигналов.

Сигнал

Материальный носитель информации, используемый для передачисообщенийвсистеме связи(втеории информации и связи).

Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

По физической природе носителя информации:

• электрические; электромагнитные;

• оптические;

• акустические и др.;

По способу задания сигнала:

• регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;

• нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей.

Представление сигнала

Способ записи функции, которая описывает переносчик и сообщение, а также способ записи мешающих шумов называют математической моделью сигнала.

Понятие «сигнал», использование математической модели позволяет абстрагироватьсяот конкретнойфизической величины, например, тока, напряжения, акустической волны.

Два основных способа представления сигнала:

• во временной области

• в частотной области

В первом случае сигнал представляется функцией времени, характеризующей изменение его параметра (параметров) во времени.

Пример: S (t) = exp (-at²)

Представление в частотной области. Частотный спектр.

Любой сколь угодно сложный по своей форме сигнал можно представить в виде суммы более простых сигналов, и, в частности, в виде суммы простейших гармонических колебаний, совокупность которых называется частотным спектромсигнала.

Для перехода к частотному способу представления используется преобразование Фурье:

.

Функция называется спектральной функцией или спектральной плотностью. Является комплексной величиной:

Спектр амплитуд и спектр фаз.

Пример:

Параметры сигналов

• Мощностьсигнала

• Энергия сигнала

• Динамический диапазонесть отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к наименьшей:

• Длительность сигнала Т

• Ширина спектра сигнала F — полоса частот, в пределах которой сосредоточена основная энергия сигнала

Между шириной спектра и длительностью сигнала существует обратно пропорциональная зависимость: тем меньше длительность сигнала, тем шире спектр сигнала.

Помехи, шумы

Передача и прием сообщений связана с воздействием на сигнал различного вида воздействий.

Виды воздействий – помехи, шумы.

а - сигнал в отсутствии шума, помех

6 - смесь сигнала и шума, помех

Шум — беспорядочные колебанияразличной физической природы, отличающиеся сложностью временной испектральнойструктуры. Первоначально слово шум относилось исключительно кзвуковымколебаниям, однако в современной науке оно было распространено и на другие виды колебаний.

Электромагнитная помеха — нежелательное физическое явление или воздействие электрических, магнитных или электромагнитных полей, электрических токов или напряжений внешнего или внутреннего источника, которое нарушает нормальную работу технических средств, или вызывает ухудшение технических характеристик и параметров этих средств.

Естественные помехи

• космические шумы,реликтовое излучение

• радиоизлучение Земли и объектов Солнечной системы

• атмосферные помехи Земли

Искусственные помехи

• индустриальные или промышленные помехи — излучение промышленных установок, бытовых электроприборов и т. д.

• контактные помехи — помехи, возникающие при переходных процессах

• станционные помехи — от других радиоэлектронных средств: радиостанций, радиоэлектронных средств и т. д.

Спектр шумов и помех

Помехи, шумы как и сигналы характеризуется спектром, интенсивностью (мощностью)

Большое значение имеет знание величины, называемой «Отношение сигнал/шум= отношение мощности полезного сигнала к мощностишума»

Канал связи — система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (данных) от источника к получателю.

По типу среды распространения каналы связи:

проводные,акустические,оптические,инфракрасныеирадиоканалы.

Каналы принято также квалифицировать на основе характеристик входного и выходного сигналов (аналоговые, цифровые)

Каналы могут быть

• линейными и нелинейными,

• временными и пространственно-временными

• узкополосными, широкополосными и т.д.

Возможна классификация каналов связи по диапазону радиочастот (ДВ, УКВ, КВ,….), длине волны (в оптических системах)

Важнейшие характеристики каналов:

• Полоса пропускания

• Уровень помех, шумов

• Пропускная способность.