Сообщения и их виды

Величины, характеризующие тот или иной контролируемый процесс, как правило имеют случайный характер, т.е. не могут быть известными. Если случайная величина может принимать конечное число значений, то ее наз. дискретной по множеству. Если же случайная величина может принимать бесконечное число своих значений, то ее называют непрерывной по множеству. В общем случае получаемое сообщение представляет собой функцию времени. По виду получающейся функции все сообщения можно классифицировать следующим образом:

1. Непр. по множеству и времени (просто непрерывные). В этом случае ф-я х(t), характеризующая передаваемые сообщения, имеет непрерывное множество значений и изменяется непрерывно во времени. Такого рода сообщения характерны для телеизмерений.

2. Непр. по времени и дискретные по множеству. В этом случае ф-я x(t) может принимать только вполне определенные заранее заданные значения и может изменять их в произвольный момент времени.

3. Непр. по мн-ву и дискретные по времени. В этом случае ф-я x(t) может принимать любые зн-я из области сущ-я , но только в фиксированный момент времени.

4. Дискретный по мн-ву и времени. Ф-я может принимать только фиксир. зн-я в фиксир. мом. времени.

Квантование сигналов, назначение и виды

Передача информации в информационных управляющих системах может осуществляться как с помощью непрерывных, так и дискретных сигналов.

Использование дискретных сигналов в некоторых случаях оказывается более предпочтительным, так как дискретные сигналы меньше подвержены искажениям при передаче, эти искажения легче обнаруживаются. А самое главное-дискретные сигналы более удобны для использования и обработки цифровыми устройствами информационных систем.

С другой стороны, большинство первичных сигналов, снимаемых с датчиков, являются непрерывными, в связи с этим возникает проблема эффективного преобразования непрерывных сигналов в дискретные и наоборот.

Процесс (процедура) преобразования непрерывной физической величины в дискретную, называется квантованием.

Виды квантования:

1) Квантование по уровню. При этом непрерывная функция, описывающая первичный сигнал, заменяется ее отдельными значениями, отстоящим к друг от друга на некоторый конечный интервал (уровень). Соответственно, мгновенные значения функции заменяются ее ближайшими дискретными значениями, называемыми уровнями квантования; интервал между двумя соседними значениями уровней, называется шагом квантования q. Шаг квантования может быть как постоянным (равномерное квантование), так и переменным (неравномерное квантование). Точность преобразования непрерывного дискретного сигнала зависит от величины шага квантования. Эта точность оценивается расхождением между истинным значением функции и квантованным. Величина этого расхождения называется ошибкой (шумом квантования).

При передаче сигнала по каналу связи на этот сигнал могут воздействовать те или иные помехи, искажающие этот первичный сигнал. Если при этом известно максимальное значение этой помехи , то можно выбрать шаг квантованияи вторично проквантовав сигнал на приемной стороне, можно очистить принятый сигнал от влияния помех, поскольку.

Таким образом, повторное квантование позволяет восстановить искаженный помехой сигнал. Однако надо иметь в виду, что при этом ошибка квантования сохраняется. Положительным моментом при этом является то, что ошибка квантования заранее известна. Таким образом, удается избежать накопления помех и качество передачи сообщений возрастает.

2) Квантование по времени (дискретизация). В этом случае непрерывная функция заменяется ее отдельными значениями в фиксированные моменты времени. Отчеты значений первичного сигнала производятся через некоторый промежуток, этот интервал называется шагом квантования. Чем меньше выбран интервал, тем более точно на приемной стороне может быть восстановлена передаваемая функция. С другой стороны, при слишком мелком шаге дискретизацииснижается скорость передачи данных, а также повышается требования к полосе пропускания канала связи:

, ( ,, ↔-по аналогии с принципом неопределённости Гейзенберга в квант. механике).

При слишком крупном шаге квантования существенно уменьшается точность воспроизведения функции на приеме.

3) Квантование по уровню и времени. В ряде случаев, оказывается, целесообразно использовать смешанный вид квантования по уровню и времени. В этом случае сигнал предварительно квантуется по уровню, а отсчеты получившегося квантования сообщения производят через заданный промежуток времени. При этом: