Носители информации
В семиотеке (наука о знаках и знаковых системах) рассматривается следующая классификация сигналов в зависимости от способов отображения:
1. Сигналы - индексы (проявление естественных свойств предметов и объектов -улыбка, слезы,......),
2. Сигналы - копии (воспроизводят внешнюю форму отраженных объектов - фото, следы животных, отпечатки пальцев),
3. Условные знаки, сигналы.
Виды носителей сигналов
Если обозначить параметры носителя через a1 , a2 , …, an ,то носитель как функция времени может быть представлен в виде:
UН =g(a1 , …, an ,t).
Модулированный импульс (сигнал) можно описать в виде:
Ux =g[a1 , …, ai +ai (t), …,an ,t],
где ai (t)- переменная составляющая параметра носителя, несущая информацию, или модулирующая функция. Последняя обычно связана с информационной (управляющей) функцией x линейной зависимостью:
ai =K·x,
где K – коэффициент пропорциональности.
Первый тип носителя UН (t) – постоянное состояние, например, постоянное напряжение имеет только один информационный параметр; это в данном случае – значение напряжения, причем модуляция сводится к такому изменению напряжения, чтобы оно в определенном масштабе представило передаваемые данные. При этом может изменяться и полярность напряжения.
Второй тип носителя – колебания, например переменное напряжение содержит три таких параметра: амплитуду U, фазу φ, частоту ω (или период T=2π/ω).
Третий тип носителя – последовательность импульсов – предоставляет собой еще большие возможности. Здесь параметрами модуляции могут быть: амплитуда импульсов U, фаза импульсов φ, частота импульсов f, длительность импульсов или пауз τ, число импульсов n и комбинация импульсов и пауз, определяющая код k. В последнем случае имеет место так называемая кодово-импульсная модуляция.
Детерминированные и случайные сигналы
Для того чтобы сигнал содержал информацию, он должен принципиально быть случайным. При описании сигнал некоторым количеством параметров часть из них может быть детерминированной, то есть известной заранее, а часть случайной, то есть несущей информацию. Часто представляет интерес изучение детерминированных характеристик сигнала, и тогда можно условно говорить о детерминированном сигнале. Так, например, если сигналом служит импульс заранее известной формы и величины, то неизвестным заранее параметром является время его прихода; при этом о самом импульсе можно говорить как о детерминированном сигнале.
При длительном существовании сигнала определенной формы последний также может рассматриваться на определенном интервале как детерминированный.
Случайный сигнал представляет собой модулированный носитель, у которого параметры ai (t) являются случайными функциями времени. Случайный сигнал, у которого лишь небольшое число переменных параметров ai носит случайный характер, иногда называют квазидетерминированным.
Временная и спектральная формы описания сигнала
Временная форма представляется сигнала, т.е. описание его изменения параметров модуляции в функции времени, позволяет легко определить такие важные характеристики, как энергия, мощность и длительность сигнала.
Важнейший характеристикой сигнала является его частотные свойства. Для их исследования используются частотное представление функции в виде спектра, представляющего собой преобразования Фурье временной формы.
При рассмотрении спектров основных видов сигналов главное внимание уделяется определению их ширины, поскольку в основном этом фактор используется для согласования сигнала с аппаратурой обработки информации (каналом): для исключения потери информации ширина спектра не должна превышать полосы пропускания канала.
Невозмущенный гармонический носитель
UН (t)=Uocos(ωot+φo )
, где Uo – амплитуда, φo – начальная фаза вектора UН постоянная составляющая отсутствует.
Спектры сигналов с импульсной модуляцией
Импульсный носитель определяется рядом Фурье
Информационные параметры носителя – амплитуда импульсов Uo , частоты ωo и ширина импульсов входит в выражение для гармоник Ak .