Любой канал ведет себя как фильтр !

Фильтры. Фильтрация.

Устройство (объект) по-разному пропускающий сигналы разных частот (коэффициент передачи различен на разных частотах).

Назначение фильтра - выделить колебания, сигналы в нужной полосе частот, не пропускать те частотные составляющие, которых не нужны или которых нет в сигнале.

Спектр сигнала на входе

Частота

Коэффициент пропускания

(частотная характеристика канала, фильтра)

K _канала (j ω) = К (ω) * arg (К (jω))

К (ω ) – амплитудно-частотная характеристика

• = arg (К (j ω )) - фазо-частотная характеристика

_{Пример амплитудно-частотной характеристики канала}

Амплитудно-частотная характеристика показывает, какое влияние оказывает канал на затухание разных частотных составляющих сигнала, проходящего через канал (фильтр)

Полоса пропускания (прозрачности) — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства имеет определенные допуски неравномерности.

Фазо - частотная характеристика характеризует влияние канала на изменение фаз частотных составляющих сигнала, который проходит через канал.

Разные частотные составляющие сигнала получают разную

задержку при прохождении по каналу.

Сдвиг по фазе = (время задержки частотной составляющей) * (значение частоты частотной составляющей)

Связь спектра сигнала на выходе канала и частотной характеристики канала (фильтра).

S _{сигнала вых.} (jω) = S_{сигнала вх.} (jω)*K _канала(j ω)

_{Прохождение сигнала по каналу связи связано с изменением соотношения амплитуд и фаз спектральных составляющих сигнала}

Условия абсолютно неискаженной передачи (сохранения формы) сигнала

1. Амплитудный спектр сигнала не должен изменяться.

2. Время прохождения всех частотных составляющих сигнала по каналу связи должно быть одинаковым (ФЧХ должна быть линейной функцией).

Пропускная способность канала. Скорость передачи

Пропускная способность — метрическая характеристика, показывающаясоотношениепредельного количества проходящих единицинформациив единицу времени через канал, систему.

Пропускная способность — один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть, канал связи в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.

Измеряться в бит/сек, кбит/сек, Мбит/сек

Потенциальная пропускная способность канала

Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его потенциальной пропускной способностью.

Теорема Шенона - Хартли

Утверждает, что пропускная способность канала , означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи данных, которые можно передать с данной средней мощностью сигналачерез аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощностиравна:

где

—пропускная способность канала, бит/с;

—полоса пропускания канала, Гц;

—полная мощность сигнала в полосе пропускания канала, ВтилиВ²;

—полная мощность шума в полосе пропускания, ВтилиВ²;

Схема информационного обмена

Канал/

каналы

(среда распространения сигнала)

Передатчик

Приемник

сигнал

Сигнал *

Сообщение */

Сообщения*

Сообщение/

сообщения

Помехи, шумы

Процессы в информационных системах и системах связи

На передающей стороне:

1. Преобразование сообщения в первичный электрический сигнал

2. Сигнальное кодирование (первичный сигнал в цифровой код)

3. Помехоустойчивое кодирование.

4. Мультиплексирование (объединение потоков)

5. Канальное кодирование (согласование сигнала со средой передачи)

6. Модуляция (перенос в полосу спектра линии/канала связи)

7. Посылка сигнала в линию (канал) связи

Прохождение сигнала по линии связи, воздействие помех, шумов

На приемной стороне:

8. Обнаружение, выделение сигнала (фильтрация сигнала на фоне других сигналов и помех, шумов)

9. Демодуляция (перенос сигнала в исходную частотную полосу)

10. Восстановление цифрового сигнала (регенерация)

11. Обнаружение и исправление ошибок

12. Демультиплексирование (разделение цифровых потоков)

13. Декодирование (восстановление первичного сигнала)

14. Выделение сигнальной информации (для направления сообщения, сигнала туда куда нужно)

15. Коммутация (направление сообщения потребителю)

16. Воспроизведение информации

Преобразование сообщения в первичный электрический сигнал

Звук, видео, записи на материальных носителях

Средства:

Микрофоны, видеокамеры, сканеры,……

Задача – применить решения и технологии, обеспечивающие требуемое качество преобразование.

Воспроизведение информации

Громкоговорители, электронно-лучевые трубки, жидкокристаллические дисплеи, проекторы, печатающие устройства…………

Кодирование источника

Цель - преобразование первичного электрического сигнала в цифровой код, устранение избыточности в передаваемом сообщении.

Достоинства цифровых методов приема – передачи информации обусловлены переходом к представлению сообщений, сигналов набором символов (предоставлению сигналов ограниченным числом состояний – амплитуды, частоты, фазы).

Следствие – возможность регенерации сигналов, применения средств вычислительной техники.

Аналого - цифровое преобразование (ИКМ).

Преобразование сигнала в цифровую форму заключается в измерении мгновенных значений его амплитуды через равные промежутки времени и представлении полученных значений, называемых отсчетами, в виде последовательности чисел.

Эта процедура называется аналого-цифровым преобразованием, а устройство для её реализации - аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Группы символов, соответствующие одному отчету, отделяются от другой группы специальными маркерами

Каждый отсчет представляется набором из n двоичных символов (0 или 1)

Число уровней квантования N и число символов n в группе (кодовом слове) связаны следующим соотношением:

N = 2 ⁿ

Чем больше число символов в кодовом слове, тем точнее может быть передано сообщение.

Скорость следования отсчетов в секунду называется частотой дискретизации, а расстояние между двумя соседними отсчетами - периодом дискретизации.

Частота следования двоичных символов на выходе АЦП =