11. Дискретизация сигналов и требования к ним. Теорема Котельникова м ее практическое значение

Для использования преимуществ цифровых устройств в системах передачи и обработки информации возникает необходимость в преобразовании непрерывных сигналов в дискретные. С этой целью наиболее часто используется методы дискретизации, т.е. квантование по времени, при постоянном шаге дискретизации. Методы равномерной дискретизации получили наиболее широкое применение, поскольку неравномерная дискретизация является крайне неудобной и мало пригодной для технических целей. Поскольку не позволяет осуществлять синхронизацию отдельных устройств СПД и затрудняет процесс восстановления сигнала по приемной стороне.

В случае использования равномерной дискретизации возникает вопрос о выборе оптимального (предельного) шага дискретизации.

В 1933 г. академиком Котельниковом была доказана теорема, играющая важную роль в теории информации.

Теоремы: любая непрерывная функция , частный спектр, который ограничивается сверху некоторым значением частоты, может быть полностью и без ошибочно восстановлена по ее дискретным значениям (отчеты), взятым через интервал времени.

(*)

Вкаждой функции отчетов представляет собой с точки зрения теорем сигналов реализацию идеального фильтра низкой частоты, имеющий граничную частотуна единичное импульсное воздействие.

Из теоремы (*) следует, что заданным мгновенным значением функции можно восстановить непрерывное сообщение, пропуская импульсные значения отчетов через идеальный П-образный фильтр низкой частоты, имеющий полосу от 0 до.

Процесс восстановления непрерывного сообщения по заданным выборкам (отчетам) называется сглаживанием или интерполяцией функций, используемых для расположения данной функции , может представлять собой, в общем случае, не обязательно, набор функций отчетовКотельникова.

В качестве таких базисных функций могут использоваться функции Уолима, Хаара и др. Конкретный выбор этих функций определяется условиями задачи, возникающих при прохождении сигналов через информационную систему.

12. Виды переносчиков сигналов и их характеристики. Способы формирования сигналов.

Для передачи и последующей обработки первичное сообщение нанести на подходящий материальный носитель, чаще всего для этого используются процессы электромагнитной природы информации, имеющие непрерывный (гармонический) или же дискретный характер в виде последовательности импульсов.

Процесс нанесения информации на переносчик заключается или сводится к изменению характеристик используемого процесса в соответствии с первичным сообщением.

Параметры, которые используются для нанесения информации, называются информационными.

Процесс управления информационными параметрами переносчика, называется модуляцией.

Обратная операция, заключающаяся в восстановлении исходного сообщения, называется демодуляцией.

Физическая реализация этих операций осуществляется с помощью функциональных преобразователей сигналов, называемых модуляторами и демодуляторами. Обычно эти устройства, рамках используемой информационной системы, образует взаимосвязанную пару, т.е. модель, работающую совместно с генератором сигналов переносчиков.

В зависимости от вида и числа используемых информационных параметров, процесса-переносчика, могут применяться различные виды модуляции.

В зависимости от числа возможных информационных параметров и характера их поведения во времени, переносчики информации можно поделить на три типа:

1. Стационарные – это переносчики, которые характеризуются наличием в отсутствии модуляции постоянства во времени своего исходного состояния.

Такие переносчики имеют фактически один информационный параметр, а именно уровень.

2. Гармонические процессы (колебания или волны) к которым относятся процессы, происходящие в отсутствии модуляции по гармоническому закону.

У таких носителей в качестве информационных параметров могут использоваться амплитуда, частота и фаза. В соответствии с этим различают амплитудную модуляцию и частотную модуляцию.

АМ

ЧМ

3. Импульсные последовательности.

При использовании переносчиков третьего типа возникает возможность наиболее широкого ассортимента использования методов модуляции: АИМ, ЧИМ, ФИМ, ШИМ, а также их комбинации.