
- •Вопрос 1 - Измерение информации
- •Вопрос 2 - Согласование характеристик сигнала и канала.
- •Вопрос 3 - Эффективное кодирование (алгоритмы сжатия данных)
- •Вопрос 4 - Помехоустойчивое кодирование (идея построения помехоустойчивых кодов, коды Хэмминга, циклические коды)
- •Вопрос 5 - Дискретизация и квантование сигналов. Выбор шага дискретизации сигнала по времени, шага квантования по уровню
- •Вопрос 6 - Переключательные (булевы) переменные и функции. Булева алгебра
- •Вопрос 7 - Способы задания булевых функций
- •Вопрос 8 - Минимизация булевых функций
- •Вопрос 9 - Аппарат булевых функций - язык описания функционирования комбинационных схем.
- •Вопрос 10 - Анализ и синтез комбинационных схем
- •Вопрос 11 - Основные понятия и определения из теории автоматов. Абстрактный конечный автомат
- •Вопрос 12 - Методы задания автоматов
- •Вопрос 13 - Структурный синтез автоматов
- •Вопрос 14 - Абстрактный синтез автоматов. Автоматы Мили и Мура
- •Вопрос 15 - Понятие интегральной схемы, понятие серии интегральных схем, виды интегральных схем по степени интеграции, по принципу схемотехнического построения, по быстродействию.
- •Вопрос 16 - Системы элементов, их характеристики. Особенности базовых элементов ттлш, n -моп, кмоп
- •Вопрос 17 - Элементы интегральных схем с открытым коллектором и тремя состояниями выхода, их назначение
- •Вопрос 18 - Триггеры
- •Вопрос 19 - Регистры
- •Параллельные регистры
- •Последовательные сдвигающие регистры
- •Реверсивный регистр
- •Вопрос 20 - Счетчики. Методы повышения быстродействия счетчиков
- •Двоичные счетчики
- •Счетчики с ускоренным переносом
- •А) Счетчик с параллельным переносом
- •Б) Счетчик с комбинированным переносом
- •Вопрос 21 - Мультиплексоры и демультиплексоры. Синтез многовходовых мультиплексоров
- •Демультиплексоры
- •Вопрос 22 - Дешифраторы. Синтез многоразрядных дешифраторов
- •Вопрос 23 - Двоичные и приоритетные шифраторы. Указатели старшей единицы
- •Вопрос 24 - Параллельные многоразрядные сумматоры
- •Сумматоры с групповой системой переноса.
- •Вопрос 25 - Преобразователи кодов
- •Вопрос 26 - Запоминающий элемент интегральных схем динамической памяти и его работа
- •Вопрос 27. Виды мс статической и динамической памяти и их потребит. Особенности.
- •Характеристики мс памяти(на всякий случай)
- •Вопрос 28. Мс энергонезависимой памяти (rom, prom, eprom, eeprom, fram, mram) и их потребительские свойства.
Вопрос 5 - Дискретизация и квантование сигналов. Выбор шага дискретизации сигнала по времени, шага квантования по уровню
В данном разделе
мы будем рассматривать источники
непрерывных сообщений, которые в каждый
момент времени могут случайным образом
принять одно из бесконечного множества
возможных состояний. Под непрерывным
сообщением будем
понимать некоторую непрерывную случайную
величину, однозначно соответствующую
состоянию
источника. Возможны два подхода к
организации передачи непрерывных
сообщений по каналам связи:
1) преобразование непрерывных сообщений в дискретные и передача их по дискретным каналам;
2) передача по непрерывным каналам.
В данном разделе будут рассмотрены проблемы, возникающие при реализации каждого из них. Очевидно, что в первом случае неизученными остаются лишь вопросы, связанные с преобразованием непрерывных сообщений в дискретные. Остановимся на них более подробно.
Рассмотрим вначале
непрерывное сообщение, представляющее
собой процесс
с
дискретным временем, т.е. совокупность
отсчетов непрерывной случайной величины
Х. Одна из возможных реализаций такого
процесса представлена на рисунке 3.1.
Истинные значения сигнала в каждый
момент времени показаны точками.
Предположим, что все возможные (или по
крайней мере наиболее вероятные) значения
отсчетов процесса сосредоточены в
диапазоне от xmin
до xmax.
Разобьем весь этот диапазон на конечное
число
(3.1.а)
интервалов
и
границы этих интервалов хк-1,
хк,
хк+1
и т.д. будем считать разрешенными
значениями уровней отсчетов процесса.
При этом число разрешенных уровней
Ny=N-1.
(3.1.б) Процедура округления истинного
значения отсчета до значения ближайшего
разрешенного уровня называется
квантованием
или дискретизацией по значению (уровню)
(округленные значения сигнала на рисунке
показаны кружочками). Очевидно, что
после осуществления операции квантования
непрерывная случайная величина Х
превращается в дискретную, т.е. имеющую
конечное число возможных значений, а
непрерывное
сообщение
- в последовательность элементарных
дискретных сообщений источника с объемом
алфавита Nу.
Из определения операции квантования
следует, что ей присуща неизбежная
потеря информации, обусловленная
наличием погрешности квантования
.
Анализ этой погрешности проведем далее,
здесь же отметим, что ее значение (а,
следовательно, и количество теряемой
из-за нее информации) является
контролируемым и может быть сделано
необходимо малым путем выбора достаточного
количества Nу
разрешенных уровней шкалы квантования
(вследствие соответствующего уменьшения
шага квантования
).
Таким образом,
непрерывные сообщения, описываемые
процессом с дискретным временем, с
помощью квантования отсчетов процесса
с контролируемой точностью могут быть
преобразованы в дискретные. Рассмотрим
теперь другой тип непрерывных сообщений,
описываемый процессами с непрерывным
временем. Реализация такого процесса
x(t) показана на рисунке 3.2. Очевидно, что
если осуществить его дискретизацию
, т.е. замену
всей совокупности значений процесса
отдельными его мгновенными значениями,
выбранными в определенные "разрешенные"
моменты времени
,
то он превращается в уже рассмотренный
процесс с дискретным временем X(t).
На первый взгляд дискретизация приводит
к необратимым существенным потерям
информации, обусловленным <отбрасыванием>
большей части мгновенных значений
процесса. Однако, как будет видно из
дальнейших рассуждений, дело обстоит
не совсем так (почти совсем ни так). Ввиду
особой важности процедуры дискретизации
для процессов передачи и преобразования
непрерывных сообщений рассмотрим ее
более подробно.
функция
дискретизация по времени Т=fкв=1/T
квантование по уровням. количество уровней 2N-1
Вопрос выбора частоты квантования связан с процессом представления сигнала. Выбор fкв осуществляется по теореме Котельникова.
Теорема Котельникова: Непрерывная функция f(t) спектр которой отличен от нуля H(-F,F) полностью определяется своими значениями, отсчитанными в дискретных точках через интервал Т равный 1/2F(Т=1/2F) fкв=2F
f(t)=(f(KТ))*(sin2ПF(t-KТ))/2ПF(t-KТ)
где 2ПF(t-KТ)- функция отсчетов
Решение реальных задач связано с сигналами одновременно ограниченными и по частоте и по времени. Теоретически эти условия являются несовместимыми. Практически эти определения определяют таким образом, чтобы основная часть энергии сигнала была заключена в пределах длительности этого сигнала и выбранной ширины его спектра.
При таком подходе для сигнала длительности Т и сигналов fсреза число независимых отсчетов необходимых для полного задания сигнала равно N=2fc*T. В этом случае сигнал представляется следующим образом
f(t)=(f(KТ))*(sin2Пfc (t-KТ))/2Пfc (t-KТ)
fкв =2fc*К
Шаг квантования по уровню N=E{log2100/k}