Tín Hiệu Liên Tục Và Rời Rạc. Tín Hiệu đo Khác Với Tín Hiệu Như Thế Nào ...

Tín hiệu liên tục và rời rạc. Tín hiệu đo khác với tín hiệu như thế nào? Đưa ra các ví dụ về tín hiệu đo được sử dụng trong các ngành khác nhau của khoa học và công nghệ

Mỗi người trong chúng ta phải đối mặt với quyết định mỗi ngày. Đây là một trong những thuộc tính vốn có của vật chất. Được dịch theo nghĩa đen từ tiếng Latinh, từ discretus có nghĩa là sự gián đoạn. Ví dụ, tín hiệu rời rạc là một phương pháp truyền thông tin khi môi trường sóng mang thay đổi theo thời gian, lấy bất kỳ giá trị hợp lệ nào trong danh sách hiện có.

Tất nhiên, thuật ngữ "tính rời rạc" được sử dụng theo nghĩa rộng hơn. Đặc biệt, hiện nay tiến bộ trong lĩnh vực vi điện tử là nhằm mục đích tạo ra và phát triển công nghệ SOC - "Hệ thống trên một con chip". Giả định rằng tất cả các thành phần của thiết bị được tích hợp chặt chẽ với nhau trên một chất nền duy nhất. Đối lập với cách tiếp cận này là các mạch rời rạc, khi bản thân các phần tử đã là sản phẩm hoàn chỉnh, được kết nối với nhau bằng các đường truyền thông.

Có lẽ, bây giờ không thể tìm thấy một người không sử dụng điện thoại di động hoặc Skype trên máy tính. Một trong những nhiệm vụ của chúng là truyền một luồng âm thanh (cụ thể là giọng nói). Nhưng vì âm thanh như vậy là một sóng liên tục, nó sẽ yêu cầu một kênh băng thông cao để truyền trực tiếp nó. Để giải quyết vấn đề này, người ta đã đề xuất sử dụng một tín hiệu rời rạc. Nó không phải là một làn sóng, mà là đại diện kỹ thuật số của nó (hãy nhớ rằng, chúng ta đang nói về điện thoại di động và máy tính). Các giá trị dữ liệu được lấy mẫu từ wave theo các khoảng thời gian đều đặn. Đó là, một tín hiệu rời rạc được tạo ra. Ưu điểm của nó là rõ ràng: tổng ít hơn và khả năng tổ chức truyền gói. Máy thu mục tiêu kết hợp tất cả các mẫu thành một khối duy nhất, tạo ra dạng sóng ban đầu. Khoảng cách giữa các mẫu càng lớn thì khả năng biến dạng của sóng gốc càng cao. Sự kín đáo được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực máy tính.

Nói về tín hiệu rời rạc là gì, người ta không thể không sử dụng một phép tương tự tuyệt vời với một cuốn sách in thông thường. Một người đọc nó sẽ nhận được một luồng thông tin liên tục. Đồng thời, dữ liệu chứa trong đó được “mã hóa” dưới dạng chuỗi chữ - từ - câu nhất định. Nó chỉ ra rằng tác giả hình thành một loại tín hiệu rời rạc từ một ý nghĩ không thể phân chia, vì ông thể hiện nó bằng cách chia nó thành các khối, sử dụng một hoặc một phương pháp mã hóa khác (bảng chữ cái, ngôn ngữ). Người đọc trong ví dụ này chỉ có cơ hội nhận ra ý tưởng của tác giả sau khi kết hợp các từ thành một luồng thông tin.

Có thể bạn đang đọc bài viết này từ màn hình máy tính. Nhưng ngay cả màn hình điều khiển cũng có thể là một ví dụ cho thấy sự rời rạc và liên tục được thể hiện. Chúng ta hãy nhớ các mô hình cũ dựa trên CRT. Trong đó, hình ảnh được hình thành bởi một chuỗi các khung hình, phải được "vẽ" vài chục lần mỗi giây. Rõ ràng, thiết bị này sử dụng một cách xây dựng hình ảnh rời rạc.

Một tín hiệu rời rạc hoàn toàn trái ngược với một tín hiệu liên tục. Cái sau là một hàm của cường độ so với thời gian (nếu bạn biểu diễn nó trên mặt phẳng Descartes). Như đã chỉ ra, một trong những ví dụ là Nó được đặc trưng bởi tần số và biên độ, nhưng nó không tự nhiên bị gián đoạn ở bất kỳ đâu. Hầu hết các quá trình tự nhiên được mô tả theo cách này. Mặc dù thực tế là, tuy nhiên, có một số cách xử lý tín hiệu liên tục (hoặc tương tự), có thể làm giảm luồng dữ liệu, trong các hệ thống kỹ thuật số hiện đại, đó là cách rời rạc phổ biến. Một phần do thực tế là nó có thể dễ dàng chuyển đổi sang bản gốc, bất kể cấu hình của cái sau. Nhân tiện, cần lưu ý rằng các thuật ngữ "rời rạc" và "kỹ thuật số" trên thực tế tương đương nhau.

Tín hiệu thông tin - quá trình vật lý cho một người hoặc thiết bị kỹ thuật thông tinÝ nghĩa. Nó có thể liên tục (tương tự) hoặc rời rạc

Thuật ngữ "tín hiệu" rất thường được đồng nhất với các khái niệm "dữ liệu" và "thông tin". Thật vậy, những khái niệm này có quan hệ với nhau và không tồn tại cái này mà không tồn tại cái kia, mà thuộc về các phạm trù khác nhau.

Dấu hiệu là một chức năng thông tin mang thông điệp về các thuộc tính vật lý, trạng thái hoặc hành vi của bất kỳ hệ thống vật lý, đối tượng hoặc môi trường nào và mục đích của xử lý tín hiệu có thể được coi là trích xuất một số thông tin thông tin được hiển thị trong các tín hiệu này (ngắn gọn - hữu ích hoặc thông tin mục tiêu) và chuyển đổi thông tin này ở dạng thuận tiện cho việc nhận thức và sử dụng sau này.

Thông tin được truyền đi dưới dạng tín hiệu. Tín hiệu là một quá trình vật lý mang thông tin. Tín hiệu có thể là âm thanh, ánh sáng, dưới dạng thư, v.v.

Tín hiệu là vật mang thông tin được truyền từ nguồn đến người tiêu dùng. Nó có thể rời rạc và liên tục (tương tự)

Tín hiệu tương tự- tín hiệu dữ liệu, trong đó mỗi tham số đại diện được mô tả bằng một hàm thời gian và một tập hợp liên tục các giá trị có thể.

Tín hiệu tương tự được mô tả như là các hàm liên tục của thời gian, vì vậy tín hiệu tương tự đôi khi được gọi là tín hiệu liên tục. Tín hiệu tương tự đối lập với rời rạc (lượng tử hóa, kỹ thuật số).

Ví dụ về không gian liên tục và các đại lượng vật lý tương ứng: (đường thẳng: điện áp; chu vi: vị trí của rôto, bánh xe, bánh răng, kim đồng hồ kim hoặc pha của tín hiệu sóng mang; phân đoạn: vị trí của piston, cần điều khiển, nhiệt kế chất lỏng hoặc tín hiệu điện, biên độ giới hạn không gian đa chiều khác nhau: màu, tín hiệu điều chế cầu phương.)

Các thuộc tính của tín hiệu tương tự phần lớn là đối lập với các thuộc tính của lượng tử hóa hoặc kỹ thuật số các tín hiệu.

Việc không có sự phân biệt rõ ràng với các mức tín hiệu rời rạc khác dẫn đến việc không thể áp dụng khái niệm thông tin vào mô tả của nó ở dạng như được hiểu trong các công nghệ kỹ thuật số. "Lượng thông tin" có trong một mẫu sẽ chỉ bị giới hạn bởi dải động của dụng cụ đo.

Không dư thừa. Từ tính liên tục của không gian giá trị, theo đó bất kỳ nhiễu nào được đưa vào tín hiệu đều không thể phân biệt được với chính tín hiệu và do đó, biên độ ban đầu không thể được khôi phục. Trong thực tế, có thể lọc, ví dụ, bằng các phương pháp tần số, nếu biết bất kỳ thông tin bổ sung nào về các đặc tính của tín hiệu này (cụ thể là dải tần).

Ứng dụng:

Tín hiệu tương tự thường được sử dụng để biểu diễn các đại lượng vật lý thay đổi liên tục. Ví dụ: tín hiệu điện tương tự lấy từ cặp nhiệt điện mang thông tin về sự thay đổi nhiệt độ, tín hiệu từ micrô - về sự thay đổi áp suất nhanh chóng trong sóng âm thanh, v.v.

Tín hiệu rời rạcđược cấu tạo bởi một tập hợp có thể đếm được (nghĩa là một tập hợp mà các phần tử của nó có thể được đếm) của các phần tử (họ nói - các phần tử thông tin). Ví dụ: tín hiệu "cục gạch" là rời rạc. Nó bao gồm hai yếu tố sau (đây là đặc điểm cú pháp của tín hiệu này): một hình tròn màu đỏ và một hình chữ nhật màu trắng bên trong một hình tròn, nằm theo chiều ngang ở trung tâm. Nó ở dạng một tín hiệu rời rạc mà thông tin mà người đọc đang nắm vững được trình bày. Các yếu tố sau có thể được phân biệt: phần (ví dụ: “Thông tin”), phần phụ (ví dụ: “Thuộc tính”), đoạn văn, câu, cụm từ riêng lẻ, từ và ký tự riêng lẻ (chữ cái, số, dấu câu, v.v.). Ví dụ này cho thấy rằng, tùy thuộc vào ngữ dụng của tín hiệu, các yếu tố thông tin khác nhau có thể được phân biệt. Thật vậy, đối với một người nghiên cứu khoa học máy tính trong văn bản này, các yếu tố thông tin lớn hơn, chẳng hạn như các phần, tiểu mục và các đoạn văn riêng lẻ, rất quan trọng. Chúng giúp anh ta dễ dàng điều hướng cấu trúc của tài liệu, đồng hóa nó tốt hơn và chuẩn bị cho kỳ thi. Đối với những người chuẩn bị tài liệu phương pháp luận này, ngoài các yếu tố thông tin được chỉ ra, các yếu tố nhỏ hơn cũng rất quan trọng, ví dụ, các câu riêng lẻ với sự trợ giúp của một hoặc một suy nghĩ khác được thể hiện và thực hiện một hoặc một phương pháp khác để tiếp cận tài liệu. . Tập hợp các phần tử nhỏ nhất của tín hiệu rời rạc được gọi là bảng chữ cái, và bản thân tín hiệu rời rạc cũng được gọi là thông điệp.

Lấy mẫu là việc chuyển đổi tín hiệu liên tục sang tín hiệu rời rạc (kỹ thuật số).

Sự khác biệt giữa trình bày thông tin rời rạc và liên tục có thể nhìn thấy rõ ràng trên ví dụ về đồng hồ. Trong một chiếc đồng hồ điện tử có mặt số kỹ thuật số, thông tin được trình bày một cách riêng biệt - bằng các con số, mỗi con số rõ ràng khác nhau. Trong đồng hồ cơ có mặt số kim, thông tin được hiển thị liên tục - theo vị trí của hai kim và hai vị trí khác nhau của kim không phải lúc nào cũng phân biệt rõ ràng (đặc biệt nếu không có vạch phút trên mặt số).

Tín hiệu liên tục- được phản ánh bởi một số đại lượng vật lý thay đổi trong một khoảng thời gian nhất định, ví dụ, âm sắc hoặc cường độ âm thanh. Dưới dạng tín hiệu liên tục, thông tin thực được trình bày cho những sinh viên-người tiêu dùng tham dự các bài giảng về khoa học máy tính và thông qua sóng âm thanh (nói cách khác là giọng nói của giảng viên), có tính chất liên tục, cảm nhận được tài liệu.

Như chúng ta sẽ thấy ở phần sau, một tín hiệu rời rạc có lợi hơn cho các phép biến đổi, do đó nó có lợi thế hơn một tín hiệu liên tục. Đồng thời, tín hiệu liên tục chiếm ưu thế trong các hệ thống kỹ thuật và trong các quy trình thực. Điều này buộc phải phát triển các phương pháp chuyển đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu rời rạc. \

Để chuyển đổi một tín hiệu liên tục thành một tín hiệu rời rạc, một thủ tục được sử dụng, được gọi là lượng tử hóa.

Tín hiệu số là tín hiệu dữ liệu trong đó mỗi tham số biểu diễn được mô tả bằng một hàm thời gian rời rạc và một tập hợp hữu hạn các giá trị có thể có.

Tín hiệu kỹ thuật số rời rạc khó truyền trên khoảng cách xa hơn tín hiệu tương tự, do đó nó được điều chế trước ở phía phát và giải điều chế ở phía thu thông tin. Việc sử dụng các thuật toán để kiểm tra và khôi phục thông tin số trong các hệ thống số có thể làm tăng đáng kể độ tin cậy của việc truyền thông tin.

Bình luận. Cần lưu ý rằng tín hiệu kỹ thuật số thực là tín hiệu tương tự về bản chất vật lý của nó. Do nhiễu và sự thay đổi các thông số của đường truyền, nó có sự dao động về biên độ, pha / tần số (jitter), phân cực. Nhưng tín hiệu tương tự này (xung và rời rạc) được ưu đãi với các đặc tính của một số. Kết quả là, để xử lý nó, có thể sử dụng các phương pháp số (xử lý máy tính).

Sự rời rạc trong bản dịch từ tiếng Latinh có nghĩa là sự gián đoạn. Khái niệm này được sử dụng trong các ngành khoa học khác nhau, cụ thể là điện tử, vật lý, sinh học, toán học, v.v. Trong điện tử, có khái niệm về tín hiệu rời rạc, tín hiệu này cung cấp cho việc truyền thông tin trong các điều kiện thay đổi các giá trị có thể có của môi trường truyền. Ngoài ra, tính gián đoạn được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhạy cảm hơn, ví dụ, trong vi điện tử. Đặc biệt, khi phát triển các mạch rời rạc, vốn là các phần tử của đường truyền thông tin.

Tính rời rạc được áp dụng như thế nào trong điện tử

Các công nghệ truyền thông hiện đại hiện có, bao gồm các chương trình máy tính được phát triển cho việc này, đảm bảo việc truyền tải giọng nói, đó là một luồng âm thanh. Đồng thời, các nhà phát triển thiết bị và phần mềm đó phải đối mặt với thực tế là luồng thoại là một sóng liên tục, việc truyền tải chỉ có thể thực hiện được trên một kênh có băng thông lớn. Việc sử dụng nó là quá tốn kém, cả về nguồn lực và tài chính. Vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng các nguyên tắc rời rạc.

Một tín hiệu rời rạc, thay vì một sóng liên tục tiêu chuẩn, là một biểu thức kỹ thuật số đặc biệt có thể mô tả nó. Với tần số cài đặt, các thông số sóng được chuyển thành thông tin số và gửi đi để tiếp nhận. Trên thực tế, nó hóa ra cung cấp thông tin liên lạc với mức sử dụng tối thiểu tài nguyên và năng lượng.

Tính rời rạc cho phép bạn giảm đáng kể tổng lưu lượng dữ liệu, tạo thành một gói truyền tải từ nó. Đồng thời, do thực tế là việc lấy mẫu sóng với khoảng thời gian giữa công việc và thời gian tạm dừng được quan sát, xác suất biến dạng được loại trừ. Một đảm bảo được tạo ra rằng phần đã gửi của dữ liệu gói sẽ được chuyển đến đích dự kiến ​​của nó, và phần tiếp theo sẽ được truyền sau phần đó. Trong trường hợp của sóng thông thường, khả năng bị giao thoa cao hơn nhiều.

Ví dụ về sự rời rạc đơn giản nhất

Sách giáo khoa Vật lý thường sử dụng sự tương tự của một cuốn sách đã in để giải thích khái niệm về tính rời rạc khi áp dụng cho một tín hiệu. Vì vậy, khi đọc nó, một luồng liên tục của thông tin đã nêu sẽ được cảm nhận. Trong trường hợp này, trên thực tế, tất cả thông tin chứa trong nó là một đoạn mã bao gồm một tập hợp các chữ cái, khoảng trắng và dấu chấm câu. Ban đầu, cách giao tiếp của một người là giọng nói, nhưng thông qua chữ viết, người ta có thể ghi lại âm thanh bằng cách sử dụng mã chữ cái. Hơn nữa, nếu chúng ta xem xét về dung lượng tính bằng kilobyte hoặc megabyte, thì âm lượng của văn bản in ra sẽ chiếm ít dung lượng hơn so với bản ghi âm của nó.

Quay trở lại ví dụ với cuốn sách, hóa ra tác giả của nó tạo ra một tín hiệu rời rạc nhất định, chia luồng âm thanh thành các khối và trình bày chúng theo một cách mã hóa nhất định, tức là bằng ngôn ngữ viết. Bản thân người đọc, người mở cuốn sách, thông qua kiến ​​thức về mã hóa và suy nghĩ của mình, kết hợp các chữ cái rời rạc thành một dòng thông tin liên tục. Ví dụ này rất thành công giúp giải thích bằng ngôn ngữ đơn giản tại sao lại cần sự rời rạc và tại sao nó lại liên quan mật thiết đến các tín hiệu được sử dụng trong điện tử.

Phim hoạt hình vẽ tay cũ là một ví dụ đơn giản về sự rời rạc về mặt hình ảnh. Khung của họ bao gồm hàng chục bức ảnh, nối tiếp nhau với những khoảng dừng nhỏ. Mỗi hình ảnh tiếp theo thay đổi một chút, vì vậy mắt người có thể thấy các nhân vật trên màn hình đang chuyển động. Đó là nhờ sự rời rạc mà nói chung có thể tạo thành một hình ảnh chuyển động.

Ví dụ với các phim hoạt hình được vẽ chỉ hiển thị một phần của thuộc tính rời rạc. Một công nghệ tương tự được sử dụng để sản xuất video. Điều đáng ghi nhớ là các đoạn phim hay phim cũ, khi trên một cuộn băng dài có nhiều hình ảnh nhỏ, khi thay đổi sẽ tạo ra hiệu ứng chuyển động trên màn hình. Mặc dù các công nghệ hiện đại đã rời xa các phương tiện vận chuyển vật chất của những người như vậy, nhưng nguyên tắc rời rạc vẫn được sử dụng, mặc dù đã được sửa đổi.

Tín hiệu rời rạc

Khái niệm này cho phép bạn hiển thị ngược lại với hiện tượng của một tín hiệu liên tục. Khi sử dụng liên tục, một trong những biểu hiện là sóng âm có biên độ và tần số nhất định, được phát liên tục không ngừng nghỉ. Mặc dù có một số phương pháp khá hiệu quả để xử lý tín hiệu tương tự liên tục, có thể làm giảm khối lượng dòng thông tin, nhưng chúng không quá hiệu quả. Việc sử dụng quy trình xử lý rời rạc có thể làm cho thiết bị ít đồ sộ hơn và loại bỏ các giao tiếp đắt tiền. Trong điện tử, khái niệm tín hiệu rời rạc và tín hiệu số thực tế giống nhau.

Những ưu điểm không thể chối cãi của tín hiệu rời rạc bao gồm:

• Khả năng tránh bị bóp méo thông tin.
• Cung cấp khả năng chống ồn cao, có thể do sử dụng mã hóa thông tin.
• Khả năng lưu trữ dữ liệu để tiết kiệm tài nguyên phương tiện.
• Cung cấp khả năng phát thông tin từ nhiều nguồn khác nhau thông qua một kênh duy nhất.
• Sự hiện diện của một mô tả toán học đơn giản hóa.

Không tránh khỏi sự rời rạc và thiếu sót. Khi sử dụng nó, cần phải sử dụng các công nghệ cao, và do đó các bộ phận quan trọng của cơ cấu điện tử mất khả năng thực hiện các công việc sửa chữa thủ công. Trong trường hợp sự cố nghiêm trọng, cần phải thay thế từng bộ phận riêng lẻ. Ngoài ra, việc mất một phần thông tin, được chứa trong một tín hiệu rời rạc, có thể xảy ra.

Cách thực hiện tính rời rạc khi làm việc với tín hiệu

Như đã giải thích, tín hiệu rời rạc là một chuỗi các giá trị được mã hóa kỹ thuật số. Có nhiều phương pháp mã hóa khác nhau, nhưng tín hiệu kỹ thuật số nhị phân được coi là một trong những phương pháp phổ biến nhất. Chúng được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử vì chúng dễ mã hóa và giải mã.

Tín hiệu số rời rạc có hai giá trị "1" và "0". Một điện áp xung được tạo ra để truyền dữ liệu. Sau khi tạo xung, thiết bị nhận cảm nhận một phần của tín hiệu là "1" và phần tạm dừng tiếp theo sau đó là "0". Thiết bị giải mã ước tính tần số của các xung được cung cấp và thực hiện khôi phục chúng về dữ liệu ban đầu. Nếu bạn nhìn vào đồ thị của một tín hiệu rời rạc, bạn có thể thấy rằng sự chuyển đổi giữa các giá trị 0 và giá trị lớn nhất xảy ra ngay lập tức. Biểu đồ bao gồm các góc hình chữ nhật, khi đường thẳng giữa các giá trị trên cùng và dưới cùng không có sự chuyển đổi trơn tru. Do đó, thiết bị nhận đọc thông tin rõ ràng, do đó loại bỏ nhiễu, vì ngay cả một xung nhận được yếu cũng sẽ được đọc là cực đại, nghĩa là "1" và tạm dừng là "0".

Mặc dù sự rời rạc có thể làm giảm đáng kể sự hình thành nhiễu, nhưng không thể loại trừ sự vắng mặt hoàn toàn của chúng. Nếu có mức độ nhiễu cao trong luồng kỹ thuật số, thì không thể khôi phục dữ liệu từ các tín hiệu đã nhận. Trong trường hợp tín hiệu tương tự liên tục, có thể áp dụng nhiều bộ lọc khác nhau để loại bỏ biến dạng và khôi phục thông tin. Đó là lý do tại sao nguyên tắc rời rạc không phải lúc nào cũng được áp dụng.

Kỹ thuật thực hiện các nguyên tắc rời rạc

Tín hiệu rời rạc được sử dụng để ghi trên các phương tiện nổi tiếng như CD, DVD, v.v. Chúng được đọc bởi trình phát kỹ thuật số, điện thoại di động, modem và hầu như bất kỳ thiết bị kỹ thuật nào mà mọi người sử dụng hàng ngày. Tất cả các công nghệ đa phương tiện đều bao gồm các thiết bị nén, mã hóa và giải mã, cho phép làm việc với các tín hiệu rời rạc.

Ngay cả những khu vực ban đầu sử dụng công nghệ truyền dữ liệu liên tục cũng đang bắt đầu từ bỏ phương pháp này và đưa ra các quyết định tùy ý. Tất cả các thiết bị âm thanh hiện đại đều hoạt động theo cách này. Việc phát sóng truyền hình tương tự cũng đang dần bị loại bỏ. Người ta quan sát thấy sự vắng mặt của sự chuyển đổi rõ nét từ công nghệ này sang công nghệ thứ hai do tín hiệu rời rạc có thể được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu tương tự. Điều này đảm bảo sự tương thích nhất định của các hệ thống khác nhau.

Nếu chúng ta xem xét thêm các ví dụ về thiết bị áp dụng các nguyên tắc rời rạc, thì các ví dụ đó bao gồm:

• Thẻ âm thanh.
• Nhạc cụ điện tử.
• Hoa tiêu.
• Máy ảnh kĩ thuật số.

Phạm vi của nguyên tắc rời rạc rất rộng. Về mặt này, thiết bị nơi nó được giới thiệu đang tiến bộ đáng kể, trong khi sự tiện lợi của việc sử dụng thiết bị đó tăng lên gấp nhiều lần.

Chúng tôi đã xem xét các định nghĩa khác nhau về khái niệm "thông tin" và đi đến kết luận rằng thông tin có thể được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào cách tiếp cận được lựa chọn. Nhưng chúng ta có thể nói về một thứ rõ ràng: thông tin - kiến ​​thức, dữ liệu, thông tin, đặc điểm, phản ánh, v.v. - thể loại vô hình ... Nhưng chúng ta đang sống trong thế giới vật chất. Vì vậy, để tồn tại và phân bố trong thế giới của chúng ta, thông tin phải gắn liền với cơ sở vật chất nào đó. Không có nó, thông tin không thể được truyền đi và lưu trữ.

Sau đó, đối tượng vật chất (hoặc môi trường) mà thông tin này hoặc thông tin đó được trình bày sẽ được hãng thông tin và sự thay đổi trong một số đặc điểm của hỗ trợ mà chúng tôi sẽ gọi dấu hiệu .Ví dụ, chúng ta hãy tưởng tượng một bóng đèn cháy đồng đều, nó không truyền bất kỳ thông tin nào. Nhưng, nếu chúng ta bật và tắt bóng đèn (tức là thay đổi độ sáng của nó), thì với sự trợ giúp của đèn nháy và tạm dừng xen kẽ, chúng ta sẽ có thể truyền một số thông điệp (ví dụ: thông qua mã Morse). Tương tự, một tiếng vo ve đồng đều không giúp chúng ta có thể truyền tải bất kỳ thông tin nào, tuy nhiên, nếu chúng ta thay đổi cao độ và âm lượng của âm thanh, chúng ta sẽ có thể hình thành một loại thông điệp nào đó (chúng ta thực hiện với sự trợ giúp của lời nói).

Trong trường hợp này, tín hiệu có thể có hai loại: tiếp diễn (hoặc tương tự ) và rời rạc .Các định nghĩa sau đây được đưa ra trong hướng dẫn.

Tiếp diễn tín hiệu nhận nhiều giá trị khác nhau từ một phạm vi nhất định. Không có khoảng cách giữa các giá trị mà nó cần.Rời rạc tín hiệu nhận một số giá trị hữu hạn. Tất cả các giá trị của một tín hiệu rời rạc có thể được đánh số bằng số nguyên.

Hãy để chúng tôi làm rõ những định nghĩa này một chút. Tín hiệu được gọi là tiếp diễn(hoặc tương tự), nếu tham số của nó có thể lấy không tí nào giá trị trong một khoảng thời gian nhất định.

Tín hiệu được gọi là rời rạc nếu tham số của nó có thể lấy trận chung kết số lượng giá trị trong một khoảng thời gian nhất định.

Biểu đồ của những tín hiệu này như sau

Các ví dụ tiếp diễn tín hiệu có thể là âm nhạc, lời nói, hình ảnh, số đọc nhiệt kế (chiều cao của cột thủy ngân có thể là bất kỳ và là một chuỗi giá trị liên tục).

Các ví dụ rời rạc tín hiệu có thể là số đọc của đồng hồ cơ hoặc đồng hồ điện tử, văn bản trong sách, số đọc của thiết bị đo kỹ thuật số, v.v.

Hãy quay lại với các ví dụ đã thảo luận ở đầu bài - bóng đèn nhấp nháy và lời nói của con người. Tín hiệu nào trong số các tín hiệu này là liên tục và tín hiệu nào là rời rạc? Trả lời trong các ý kiến ​​và tranh luận câu trả lời của bạn. Thông tin liên tục có thể chuyển hóa thành thông tin rời rạc không? Nếu có, vui lòng cung cấp ví dụ.

Khái niệm về giao diện của tổng đài điện thoại số tự động

CSK nên cung cấp một giao diện (chung) với các đường dây thuê bao tương tự và kỹ thuật số (AL) và các hệ thống truyền dẫn.

Chung Ranh giới giữa hai khối chức năng được gọi, được xác định bởi các đặc tính chức năng, đặc điểm chung của một kết nối vật lý, đặc điểm của tín hiệu và các đặc điểm khác tùy thuộc vào từng chi tiết cụ thể.

Mối nối cung cấp định nghĩa một lần về các tham số kết nối giữa hai thiết bị. Các thông số này liên quan đến loại, số lượng và chức năng của các lưới liên kết, cũng như loại, hình dạng và chuỗi tín hiệu được truyền dọc theo các lưới này.

Định nghĩa chính xác về các loại, số lượng, hình dạng và trình tự của các kết nối và mối quan hệ giữa hai khối chức năng tại điểm giao nhau giữa chúng được xác định đặc điểm kỹ thuật chung.

Các kết nối tổng đài kỹ thuật số có thể được chia thành các loại sau

Doanh thuê bao tương tự;

Giao diện thuê bao kỹ thuật số;

Kết nối thuê bao ISDN;

Kết nối mạng (kỹ thuật số và tương tự).

Kết nối vòng

Cấu trúc vòng tìm thấy các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực truyền thông. Trước hết, đây là những hệ thống truyền dẫn hình vòng với trung kế thời gian, về bản chất chúng có cấu hình là các đường một chiều mắc nối tiếp, tạo thành một mạch kín hoặc một vòng. Đồng thời, hai chức năng chính được thực hiện trong mỗi nút của mạng:

1) mỗi nút hoạt động như một bộ tái tạo để khôi phục tín hiệu kỹ thuật số đến và truyền lại tín hiệu đó;

tại các nút của mạng, cấu trúc của chu kỳ phân nhóm tạm thời được công nhận và truyền thông được thực hiện dọc theo vòng bằng các phương tiện

2) loại bỏ và chèn tín hiệu kỹ thuật số trong các khoảng thời gian nhất định được gán cho mỗi nút.

Khả năng phân bổ lại các khe thời gian giữa các cặp nút tùy ý trong hệ thống vòng trung kế thời gian có nghĩa là vòng là một hệ thống chuyển mạch và truyền tải phân tán. Ý tưởng về truyền và chuyển mạch đồng thời trong cấu trúc vòng đã được mở rộng sang các trường chuyển mạch kỹ thuật số.

Trong sơ đồ như vậy, một kết nối song công đầy đủ có thể được thiết lập giữa hai nút bất kỳ bằng cách sử dụng một kênh duy nhất. Theo nghĩa này, mạch vòng thực hiện biến đổi không-thời gian của các tọa độ tín hiệu và có thể được coi là một trong những lựa chọn để xây dựng giai đoạn S / T.

Tín hiệu tương tự, rời rạc, kỹ thuật số

Trong các hệ thống viễn thông, thông tin được truyền bằng cách sử dụng các tín hiệu. Liên minh Viễn thông Quốc tế đưa ra định nghĩa sau dấu hiệu:

Tín hiệu từ hệ thống viễn thông là một tập hợp các sóng điện từ truyền qua kênh truyền một chiều và được thiết kế để tác động đến thiết bị thu.

1) tín hiệu tương tự- tín hiệu trong đó mỗi tham số đại diện được cung cấp bởi một hàm thời gian liên tục với một tập hợp các giá trị có thể có liên tục

2) mức tín hiệu rời rạc - một tín hiệu có giá trị của các tham số đại diện được cho bởi một hàm thời gian liên tục với một tập hợp hữu hạn các giá trị có thể. Quá trình lấy mẫu tín hiệu theo mức được gọi là lượng tử hóa;

3) tín hiệu rời rạc thời gian - tín hiệu trong đó mỗi tham số đại diện được cung cấp bởi một hàm thời gian rời rạc với một tập hợp các giá trị có thể có liên tục

4) tín hiệu kĩ thuật số - một tín hiệu có giá trị của các tham số đại diện được cung cấp bởi một hàm thời gian rời rạc với một tập hợp hữu hạn các giá trị có thể

Điều chế là sự biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu khác bằng cách thay đổi các thông số của tín hiệu sóng mang phù hợp với tín hiệu đã được chuyển đổi. Tín hiệu sóng hài, tàu xung tuần hoàn, v.v. được sử dụng làm tín hiệu sóng mang.

Ví dụ, khi truyền tín hiệu kỹ thuật số thông qua mã nhị phân, một thành phần không đổi của tín hiệu có thể xuất hiện do mức độ phổ biến của các thành phần này trong tất cả các từ mã.

Sự vắng mặt của một thành phần không đổi trong dòng cho phép sử dụng so khớp máy biến áp trong các thiết bị tuyến tính, cũng như để cung cấp nguồn điện từ xa của máy tái tạo với dòng điện một chiều. Để loại bỏ thành phần DC không mong muốn của tín hiệu kỹ thuật số, các tín hiệu nhị phân được chuyển đổi bằng cách sử dụng các mã đặc biệt trước khi được gửi đến đường truyền. Đối với hệ thống truyền dẫn kỹ thuật số chính (DSP), mã HDB3 được sử dụng.

Việc mã hóa tín hiệu nhị phân thành tín hiệu gần như bậc ba đã được sửa đổi sử dụng mã HDB3 được thực hiện theo các quy tắc sau (Hình 1.5).

Lúa gạo. 1.5. Mã HDB3 nhị phân và tương ứng

Điều chế xung mã

Việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sơ cấp liên tục thành mã kỹ thuật số được gọi là điều chế xung mã(PCM). Các hoạt động chính trong PCM là các hoạt động lấy mẫu trong thời gian, lượng tử hóa (lấy mẫu ở mức tín hiệu thời gian rời rạc) và mã hóa.

Lấy mẫu thời gian của một tín hiệu tương tựđược gọi là phép biến đổi trong đó tham số đại diện của tín hiệu tương tự được thiết lập bởi một tập hợp các giá trị của nó tại các thời điểm rời rạc, hay nói cách khác, trong đó từ một tín hiệu tương tự liên tục c (t)(Hình 1.6, a) nhận các giá trị mẫu với"(Hình 1.6, b). Các giá trị của tham số tín hiệu đại diện thu được do kết quả của thao tác lấy mẫu thời gian được gọi là mẫu.

Phổ biến nhất là các hệ thống truyền dẫn kỹ thuật số, trong đó việc lấy mẫu đồng nhất của một tín hiệu tương tự được sử dụng (các mẫu của tín hiệu này được thực hiện đều đặn). Với lấy mẫu đồng nhất, các khái niệm sau được sử dụng: khoảng thời gian lấy mẫu Tại(khoảng thời gian giữa hai mẫu gần nhau của một tín hiệu rời rạc) và tỷ lệ lấy mẫu Fd(nghịch đảo của khoảng lấy mẫu). Kích thước của khoảng lấy mẫu được chọn phù hợp với định lý Kotelnikov.

Theo định lý Kotelnikov, tín hiệu tương tự có phổ giới hạn và khoảng quan sát vô hạn có thể được khôi phục mà không có lỗi từ tín hiệu rời rạc thu được bằng cách lấy mẫu tín hiệu tương tự ban đầu nếu tần số lấy mẫu gấp đôi tần số lớn nhất của phổ của tín hiệu tương tự:

Định lý Kotelnikov

Định lý Kotelnikov (trong tài liệu tiếng Anh - định lý Nyquist-Shannon) phát biểu rằng nếu tín hiệu tương tự x (t) có phổ giới hạn, thì nó có thể được tái tạo rõ ràng và không mất mát từ các mẫu rời rạc được lấy với tần số lớn hơn hai lần tần số cực đại của quang phổ Fmax ...