3. Каналы связи и их характеристики.

Каналы связи бывают:

-Проводные

-симметричный кабель

-каэксиальный

-оптоволоконный

-Беспроводные(радио каналы)

-Акустические каналы.

Проводные.

В настоящее время для создания среды распространения в проводных линиях связи используются три типа кабелей.

-симметричный

-каэксиальный

-оптоволоконный.

Симметричный кабель представляет собой два изолированных провода спиралевидно сплетённых друг с другом. Бывают экранированные и неэкранированные. Кабели такого типа обеспечивают надёжную передачу данных при сравнительно низких скоростях и небольших расстояниях.

Каэксиальный кабель содержит два проводника один из которых служит для передачи сигналов, а второй для заземления. Роль заземления всегда играет внешний цилиндрический проводник. Пространство между проводниками заполнено изоляционным материалом. Этот кабель способен передавать широкополосные сигналы, то есть одновременно много сигналов, каждый на своей несущей частоте, что обеспечивает высокую скорость передачи данных. Каэксиальный кабели отличаются высокой помехоустойчивостью. Кабели подобного типа могут обеспечить передачу данных на расстояние от одного, до 2,5 км.

Оптоволоконный кабель представляет собой световод на кремниевой или пластмассовой основе, который защищён материалом с низком коэффициентом преломления. Обеспечивает высокую скорость передачи, отсутствие помех при передаче, отсутствие ограничений на расстояния передачи и полосу пропускания.

Беспроводные.

В системах радиосвязи электромагнитная энергия передаётся в среду распространения антенной, которая служит излучателем. Физические размеры и структура антенны зависят прежде всего от рабочей частоты.

Чтобы получить эффективное излучение электромагнитной энергии, размеры антенны должны быть больше чем 0.1 длины волны.

Способы распространения электромагнитных волн в атмосфере можно разделить на три категории:

-поверхностной волной

-пространственной волной

-прямой волной

Акустические канал.

Электромагнитные волны не распространяются на большие расстояния под водой, за исключением крайне низких частот. Однако передача таких сигналов предельно дорога из-за больших и мощных передач. Акустические сигналы распространяются на расстояния порядка десятков и даже сотен км. Подводный акустический канал ведёт себя как многопутевой канал, благодаря отражениям. Глубинная скорость примерно равна 1500(м/с).

4. Классификация сигналов.

Любой сигнал принято представлять в виде какой-либо модели (аналитическое, графическое, векторное).

Зная математические модели сигналов, можно сравнивать эти сигналы между собой, устанавливать их тождества и различия, проводить классификацию.

Сигналы могут классифицироваться как одномерные и многомерные. Примером одномерного сигнала может служить напряжение на зажимах какой-либо электрической цепи.

Примером многомерного сигнала может служить система напряжений на зажимах многополюсников.

Другой принцип классификации радио сигналов основан на возможности или невозможности такого представления их мгновенных значений в любой момент времени.

Если математическая модель сигнала позволяет представить его значение в любой момент времени, то такой сигнал называется детерминированным (гармоническое колебание).

Если математическая модель сигнала не позволяет осуществить такого предсказания, то сигнал называется случайным.

Еще один класс радиотехнических сигналов представляет собой импульсы, то есть колебания, существующие в пределах конечного отрезка времени. При этом различают видео импульсы и радио импульсы.

φ0)

Если сигнал представляет собой функцию, принимающую только определённые, дискретные значения, то его называют дискретным.

Если же сигнал может принимать различные значения, то – непрерывным или аналоговым.

Аналоговый.

Дискретный(по времени).

Непрерывный по времени, но дискретный по состоянию.

Квантованный по уровню.

Цифровой сигнал(квантованный по уровню).

Любое сообщение не должно быть детерминированным, так как если бы передаваемое сообщение было детерминированным (заранее известным), то сообщение не содержало бы информации, поэтому сообщение следует рассматривать как случайные процессы.

(ДОБАВИЛА САМА ИЗ ВИКИ)

Классификация сигналов

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;

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы.:

• непрерывные (аналоговые), описываемые непрерывной функцией;

• дискретные, описываемые функцией отсчетов, взятых в определенные моменты времени;

• квантованные по уровню;

• дискретные сигналы, квантованные по уровню (цифровые).

Аналоговый сигнал (АС)

Большинство сигналов имеют аналоговую природу, то есть изменяются непрерывно во времени и могут принимать любые значения на некотором интервале. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени.

Пример АС — гармонический сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).

Аналоговые сигналы используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Ввести такой сигнал в компьютер и обработать его невозможно, так как на любом интервале времени он имеет бесконечное множество значений, а для точного (без погрешности) представления его значения требуются числа бесконечной разрядности. Поэтому необходимо преобразовать аналоговый сигнал так, чтобы можно было представить его последовательностью чисел заданной разрядности.

Дискретный сигнал

Дискретизация аналогового сигнала состоит в том, что сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени. Эти значения называются отсчётами. Δt называется интервалом дискретизации.

Квантованный сигнал

При квантовании вся область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности. Расстояния между этими уровнями называется шагом квантования Δ. Число этих уровней равно N (от 0 до N-1). Каждому уровню присваивается некоторое число. Отсчеты сигнала сравниваются с уровнями квантования и в качестве сигнала выбирается число, соответствующее некоторому уровню квантования. Каждый уровень квантования кодируется двоичным числом с n разрядами. Число уровней квантования N и число разрядов n двоичный чисел, кодирующих эти уровни, связаны соотношением n ≥ log2(N).

Цифровой сигнал

Для того чтобы представить аналоговый сигнал последовательностью чисел конечной разрядности, его следует сначала превратить в дискретный сигнал, а затем подвергнуть квантованию. В результате сигнал будет представлен таким образом, что на каждом заданном промежутке времени известно приближённое (квантованное) значение сигнала, которое можно записать целым числом. Если записать эти целые числа в двоичной системе, получится последовательность нулей и единиц, которая и будет являться цифровым сигналом.