Которые передают аналоговые сигналы в. Цифровые, дискретные и аналоговые сигналы. Чем аналоговый, дискретный и цифровой сигналы отличаются друг от друга
Все сигналы, применяемые в телекоммуникациях, можно разделить на 2 основных вида: аналоговые и цифровые. Оба этих вида активно используются, однако различия между ними огромны и важны. Основным признаком такого разделения служит способ представления информации: аналоговый или цифровой.
Изначально в природе вся информация возникает и воспринимается в аналоговом виде, т.е. непрерывно и определена для любого момента времени. Зрение воспринимает объекты не каждую секунду или минуту, а непрерывно, и, соответственно, изменение какого-либо объекта также будет восприниматься человеком непрерывно. То же можно сказать и про звуки, вкусовые и осязательные ощущения и т.п. Для передачи такой информации удобнее всего использовать аналоговые сигналы, т.е. определенные для каждого момента времени.
Смотреть что такое "Аналоговый сигнал" в других словарях
Аналоговый сигнал является постоянным и непрерывным. Это означает, что значение функции назначается на любой желаемый момент времени и что сигнал может принимать все значения заданного интервала. Для описания дискретных систем времени некоторые сигналы имеют особое значение.
Основным сигналом является последовательность импульсов. Передача информации осуществляется физическим носителем, в котором аналоговый сигнал распространяется в виде волны. В воздухе сигнал представлен непрерывным изменением давления воздуха во времени. Для передачи или хранения разумно передавать сигнал, Например, с микрофоном в электрическую.
Понять что такое аналоговый проще всего, представив себе непрерывную линию на графике, отражающую изменение какой-либо физической величины: температуры или давления. Если сопоставить значениям на графике напряжение, то мы получим аналоговый , амплитуда которого несет информацию о значении измеряемой величины.
Аналоговые сигналы применялись долгое время во всех видах связи: телефонной сети, телевизионного радиовещания, военной связи и т.п. Для борьбы с помехами при передаче данного вида сигнала обычно используется увеличение мощности, т.к. чем выше мешающее воздействие, тем выше должна быть мощность сигнала, чтобы он мог быть принят без искажения. При этом данный метод борьбы будет давать результаты до тех пор, пока усиливаемый не начнет оказывать влияние на другие каналы связи. Кроме того этот способ борьбы очень энергетически не эффективен, потому как очень большая энергия сигнала рассеивается на тепло.
Но это, как правило, не выполняется, сигнал дискретизируется во времени. Мы больше не смотрим на изменение величины в течение непрерывного времени, но нас интересуют только значения сигнала в определенные моменты времени. Времена обычно выбираются с регулярными интервалами. Этот процесс называется сканированием. Конечно, информация теряется.
Основные принципы цифровой электроники
В любом случае сигнал теперь представляет собой ряд значений. Мы заменяем время на индексный набор целых чисел. Для теории обработки сигналов такие сигналы играют важную роль. На практике часто используются цифровые сигналы. Теория дискретных сигналов времени тем не менее ценна, поскольку многие контексты также применимы к временным и дискретным сигналам.
Однако аналоговые сигналы имеют и преимущества. В частности если аналоговый (например, речь) передавать по цифровому каналу, то необходимо будет провести аналого-цифровое преобразование, в результате которого качество сигнала будет снижено. На приемном конце потребуется обратная процедура (цифро-аналоговое преобразование) которое также немного снизит качество сигнала. Если передавать аналоговую информацию по аналоговому каналу, то этого удастся избежать.
Если диапазон значений разбивается на части вместо оси времени, получается дискретный сигнал. Цифровой сигнал является дискретным по времени и значению. На практике это представление очень часто, поскольку обработка таких сигналов очень экономична. Сигналы отображаются здесь как целые числа, числа с фиксированной запятой или числа с плавающей запятой. Целые числа и номера фиксированной точки могут обрабатываться более легко, что приводит к большим ошибкам относительного округления при работе с небольшими числами.
По этой причине, по возможности, имеется достаточный объем ресурсов, если возможно использование чисел с плавающей запятой. Любая физическая система, которая изменяет, обрабатывает или передает сигналы в любой форме, может упоминаться как «система» или «фильтр» в смысле обработки сигнала. Объектом рассмотрения является, во-первых, то, как состояние системы зависит от разных входных сигналов, а во-вторых, как это изменение состояния влияет на наблюдаемые выходные переменные.
Цифровая информация – это набор данных, т.е. она дискретна. Соответственно, цифровой определен только для отдельных моментов времени. Цифровую информацию принято кодировать двоичным кодом, например, "0" и "1". Соответственно и цифровой , как правило, принимает одно из двух возможных значений (реже используется 3 и более значения, например, для увеличения помехозащищенности или информационной емкости элементов сигнала). Таким образом, цифровой , представляет собой последовательность резко сменяющих друг друга значений. Причем, чем более резкий будет переход между уровнями сигнала, тем более точно можно будет декодировать исходный .
Система цифровой обработки сигналов
Очень часто внутреннее состояние системы не имеет значения, и интересна только связь между входом и выходом. Системы с линейными и временными инвариантными свойствами имеют большое значение. На практике системы редко являются линейными и временными. Временно-инвариантные системы имеют постоянное поведение переноса. Передача сигнала не зависит от времени, в которое оно применяется к системе. Один и тот же выходной сигнал генерируется в любое время. Линейные системы называются системами, для которых применяется принцип суперпозиции.
Цифровой имеет достаточно много преимуществ. Во-первых, он более помехоустойчив. Для защиты от ошибок в цифровой поток обычно вводится некоторая избыточность, которая позволяет выявить ошибки, которые могли возникнуть в ходе передачи или даже устранить их. Кроме того, цифровой энергетически эффективен, т.к. вводимая избыточность позволяет использовать меньшую мощность источника при передаче, чем при передаче аналогового сигнала. Также цифровой более эффективно использует выделяемые для передачи ресурсы связи.
Это означает, что ответ на сумму нескольких входных сигналов может быть представлен как сумма ответов на отдельные входные сигналы. Свертка чрезвычайно проста в реализации и имеет набор желательных свойств для обработки сигналов. Сэмплирование - это процесс, с помощью которого непрерывный сигнал преобразуется в дискретный сигнал времени и значения. Для того чтобы преобразовать значение - и время-дискретные сигналы в соответствующем непрерывного сигнала, один необходим инструмент, который служит в качестве преобразователя между этими сигналами.
Как отмечалось ранее, большая часть исходной информации непрерывна во времени и часто возникает ситуация когда такую информацию необходимо передать по цифровому каналу связи. Для того этого проводят процедуру аналого-цифрового преобразования (), которая несколько снижает качество исходного сигнала. На приемном конце необходимо выполнить обратную процедуру: цифро-аналоговое преобразование (ЦАП). Таким образом, передача по цифровому каналу речи, измерительных данных или любой другой аналоговой информации приведет к некоторой потере в качестве. Однако, благодаря высокой производительности цифровых сигнальных процессоров (digital signaling processor, DSP) и появлению широкополосных цифровых каналов вред от процедур сводится к минимуму.
Там информация была доступна как аналоговый сигнал и должна была быть преобразована в цифровые сигналы. Связи этих двух миров. Для того, чтобы полностью восстановить непрерывный сигнал времени для идеального отбора проб с идеальным фильтром реконструкции, частота дискретизации должна быть более чем в два раза выше, чем самые высокие происходит в частоте сигнала. Однако, поскольку нет идеального сканирования или идеальных фильтров для реконструкции, на практике обычно предъявляются более жесткие требования.
Сравнение аналоговой и цифровой обработки сигналов
Номера сигналов основной полосы частот, которые имеют минимальную частоту больше, чем 0 Гц, теорема дискретизации применяется в обобщенной форме, частота дискретизации должна затем быть больше, чем в два раза пропускную способность сигнала, который должен быть.
Выбор типа сигнала (аналоговый или цифровой) в каждом конкретном отдельная задача. Обращается внимание на многие факторы, в том числе помехозащищенность и ширина полосы пропускания канала связи, необходимость передачи качества исходного сигнала и т.п. В сотовой связи преимущественно применяются цифровые сигналы. Главный вид информации, передаваемый по сотовым системам связи – это речь. , а также другие необходимые процедуры преобразования исходного сигнала производятся еще в мобильном телефоне и далее по системе связи передаются в цифровом виде.
Сигналы одномерные и многомерные
Для нижней граничной частоты, равной 0. И вообще. Бесконечно большое усилие, упомянутое в этой статье, относится к идеальному фильтру реконструкции, низкому проходу или вообще к полосе пропускания. В общем случае сигналы могут быть разложены на компоненты разных частот. Это используется в различных преобразованиях Фурье.
Различают следующие варианты.
- Ряд периодических сигналов Фурье.
- Преобразование Фурье непериодических сигналов.
- Временно-дискретное преобразование Фурье дискретных сигналов времени.
- Дискретное преобразование Фурье временных дискретных сигналов.
Выбор именно цифрового способа передачи информации в сотовых системах связи обусловлен возможностью его кодирования и шифрования современными методами, возможностью передачи разнородной информации (сигнализации, речи, данных) по одним и тем же каналам за счет временного разделения каналов, а также высокой помехоустойчивостью цифровых сигналов.
Для чего обрабатывается сигнал?
Временно-дискретное преобразование Фурье отображает дискретный сигнал времени в непрерывный частотный спектр. Дискретное преобразование Фурье отображает дискретный спектр частот в дискретный частотный спектр. Временные дискретные сигналы могут быть представлены в виде суммы комплексных экспоненциальных функций.
Альтернативно, представление можно найти как свертку. Сигналы - это физические величины, в которых информация хранится или шифруется. Таким образом, они являются носителями информации и могут быть переведены из одного места в другое. Это также объясняет, почему сигналы воспринимаются как основа современной обработки информации. Мы учимся с помощью сигналов - или информации в них - что происходит в мире. Реализация состояния окружающей среды, информации, номеров и т.д. осуществляется в компонентах, схемах, номерах.
Каждый день люди сталкиваются с использованием электронных приборов. Без них невозможна современная жизнь. Ведь речь идет о телевизоре, радио, компьютере, телефоне, мультиварке и прочем. Раньше, еще несколько лет назад, никто не задумывался о том, какой сигнал используется в каждом работоспособном приборе. Сейчас же слова «аналоговый», «цифровой», «дискретный» уже давно на слуху. Некоторые виды сигналов из перечисленных являются качественными и надежными.
Реализация приводит к двум основным типам сигналов, которые различаются в соответствии с их характеристиками сигнала. Аналоговый сигнал может иметь бесконечное количество значений между двумя предельными значениями. Для каждого информационного значения существует только одно значение сигнала, которое может представлять эту информацию. Но, к сожалению, компонент не работает идеально. Даже малейшие нарушения, такие как колебания температуры и давления, старение и рабочее напряжение, могут приводить к большим отклонениям в измеренных значениях.
Цифровая передача стала использоваться намного позже, чем аналоговая. Это связано с тем, что такой сигнал намного проще обслуживать, да и техника на тот момент не была настолько усовершенствована.
С понятием «дискретность» сталкивается каждый человек постоянно. Если переводить это слово с латинского языка, то означать оно будет «прерывистость». Углубляясь далеко в науку, можно сказать, что дискретный сигнал представляет собой метод который подразумевает изменение во времени среды-переносчика. Последняя принимает любое значение из всех возможных. Сейчас дискретность уходит на второй план, после того, как было принято решение производить системы на чипе. Они являются целостными, а все компоненты тесно взаимодействуют друг с другом. В дискретности же все с точностью наоборот - каждая деталь завершена и связана с другими за счет специальных линий связи.
Методы и технологии обработки сигналов
Эти отклонения - ошибки - могут быть сложными или вообще не могут быть исправлены. Цифровой сигнал может иметь только конечное число значений между двумя предельными значениями. Информационные значения должны быть присвоены значению сигнала. Здесь формируются уровни. Цифровые сигналы менее восприимчивы к помехам. Фальсификация измеренного значения возникает только тогда, когда между этапами цифрового сигнала не может быть проведено дополнительное различие. Цифровые сигналы чрезвычайно устойчивы к помехам и надежны даже при интенсивном дублировании и сложной обработке сигнала.
Сигнал
Сигнал представляет собой специальный код, который передается в пространство одной или несколькими системами. Эта формулировка является общей.
В сфере информации и связи сигналом назван специальный носитель каких-либо данных, который используется для передачи сообщений. Он может быть создан, но не принят, последнее условие не обязательно. Если же сигнал является сообщением, то его «ловля» считается необходимой.
Они регенерируются с каждой стадией обработки и могут быть скопированы так часто, как требуется без какого-либо повреждения, и сохраняются в течение любого периода времени. Помехоустойчивость может быть увеличена за счет уменьшения количества этапов с увеличением ступени.
Двухступенчатый цифровой сигнал называется двоичным сигналом или коротким двоичным сигналом. Он может иметь только два состояния: Вкл. Или Выкл. Высокий или Низкий, 1 или 0. Современные компьютеры работают на основе двоичных сигналов: это цифровые компьютеры.
Бинарные сигналы имеют много преимуществ.
- Их технически легко производить.
- Они имеют чрезвычайно высокий иммунитет к помехам.
Описываемый код задается математической функцией. Она характеризует все возможные изменения параметров. В радиотехнической теории эта модель считается базовой. В ней же аналогом сигнала был назван шум. Он представляет собой функцию времени, которая свободно взаимодействует с переданным кодом и искажает его.
В статье охарактеризованы виды аналоговый и цифровой. Также коротко дана основная теория по описываемой теме.
Большой областью применения в области коммуникационных технологий является передача сигналов. Речь идет о том, как передавать многие данные без потерь по пути передачи. При передаче разных сигналов по одному и тому же пути передачи необходима обработка сигнала до передачи сигнала. С этой целью методы модуляции используются для преобразования информации и данных в электрические сигналы таким образом, чтобы они были пригодны для передачи.
Регулировка частоты Многократное использование среды передачи Повышенная устойчивость к помехам. Метод модуляции описывает, как данные должны отображаться так, чтобы их можно было передавать по кабелю или по воздуху. Каждый электрический сигнал имеет три характеристики: амплитуду, частоту и фазу. В модуляции один или несколько из этих параметров сигнала модулируются или модулируются информационным сигналом. Информационный сигнал, который также упоминается как сигнал модуляции, накладывается на сигнал несущей.
Виды сигналов
Существует несколько типов классификации имеющихся сигналов. Рассмотрим, какие бывают виды.
- По физической среде носителя данных разделяют электрический сигнал, оптический, акустический и электромагнитный. Имеется еще несколько видов, однако они малоизвестны.
- По способу задания сигналы делятся на регулярные и нерегулярные. Первые представляют собой детерминированные методы передачи данных, которые задаются аналитической функцией. Случайные же формулируются за счет теории вероятности, а также они принимают любые значения в различные промежутки времени.
- В зависимости от функций, которые описывают все параметры сигнала, методы передачи данных могут быть аналоговыми, дискретными, цифровыми (способ, который является квантованным по уровню). Они используются для обеспечения работы многих электрических приборов.
Теперь читателю известны все виды передачи сигналов. Разобраться в них не составит труда любому человеку, главное - немного подумать и вспомнить школьный курс физики.
Форма волны изменяется. Простые методы модуляции изменяют параметр сигнала только один раз на шаг передачи. В случае цифровых информационных сигналов сигнал осциллирует в простейшем случае только между двумя состояниями. Для каждого этапа передачи бит передается бит. Более сложные методы модуляции изменяют характеристики сигнала несколько раз за каждый шаг. Более одного бита передается на символ. Другие методы модуляции объединяют несколько методов модуляции. Это позволяет переносить больше данных на один шаг передачи.
Следствием этого является то, что по мере увеличения плотности модуляции чувствительность модулированного сигнала возрастает в отличие от возмущений. Методы модуляции подвержены физическим ограничениям. Математически модуляция представляет собой умножение несущих и информационных сигналов. Модулятор доступен как функция, компонентная или дискретная схема. Чтобы объединить несущие и информационные сигналы, сигналы добавляются схемой. Затем этот сигнал преобразуется в сигнал с нелинейной частотой. В простейшем случае это осуществляется путем базового эмиттера транзистора.
Для чего обрабатывается сигнал?
Сигнал обрабатывается с целью передачи и получения информации, которая в нем зашифрована. Как только она будет извлечена, ее можно использовать различными способами. В отдельных ситуациях ее переформатируют.
Существует и другая причина обработки всех сигналов. Она заключается в небольшом сжатии частот (чтобы не повредить информацию). После этого ее форматируют и передают на медленных скоростях.
В аналоговом и цифровом сигналах используются особенные методы. В частности, фильтрация, свертка, корреляция. Они необходимы для восстановления сигнала, если он поврежден или имеет шум.
Создание и формирование
Зачастую для формирования сигналов необходим аналого-цифровой (АЦП) и Чаще всего они оба используются лишь в ситуации с применением DSP-технологий. В остальных случаях подойдет только использование ЦАП.
При создании физических аналоговых кодов с дальнейшим применением цифровых методов полагаются на полученную информацию, которая передается со специальных приборов.
Динамический диапазон
Диапазон сигнала вычисляется разностью большего и меньшего уровня громкости, которые выражены в децибелах. Он полностью зависит от произведения и особенностей исполнения. Речь идет как о музыкальных треках, так и об обычных диалогах между людьми. Если брать, например, диктора, который читает новости, то его динамический диапазон колеблется в районе 25-30 дБ. А во время чтения какого-либо произведения он может вырастать до 50 дБ.
Аналоговый сигнал
Аналоговый сигнал является непрерывным во времени способом передачи данных. Недостатком его можно назвать присутствие шума, который иногда приводит к полной потере информации. Очень часто возникают такие ситуации, что невозможно определить, где в коде важные данные, а где обычные искажения.
Именно из-за этого цифровая обработка сигналов приобрела большую популярность и постепенно вытесняет аналоговую.
Цифровой сигнал
Цифровой сигнал является особым потоком данных, он описывается за счет дискретных функций. Его амплитуда может принять определенное значение из уже заданных. Если аналоговый сигнал способен поступать с огромным количеством шумов, то цифровой отфильтровывает большую часть полученных помех.
Помимо этого, такой вид передачи данных переносит информацию без лишней смысловой нагрузки. Через один физический канал может быть отправлено сразу несколько кодов.
Виды цифрового сигнала не существуют, так как он выделяется как отдельный и самостоятельный метод передачи данных. Он представляет собой двоичный поток. В наше время такой сигнал считается самым популярным. Это связано с простотой использования.
Применение цифрового сигнала
Чем же отличается цифровой электрический сигнал от других? Тем, что он способен совершать в ретрансляторе полную регенерацию. Когда в оборудование связи поступает сигнал, имеющий малейшие помехи, он сразу же меняет свою форму на цифровую. Это позволяет, например, телевышке снова сформировать сигнал, но уже без шумового эффекта.
В том случае, если код поступает уже с большими искажениями, то, к сожалению, восстановлению он не подлежит. Если брать в сравнении аналоговую связь, то в аналогичной ситуации ретранслятор может извлечь часть данных, затрачивая много энергии.
Обсуждая сотовую связь разных форматов, при сильном искажении на цифровой линии разговаривать практически невозможно, так как не слышны слова или целые фразы. Аналоговая связь в таком случае более действенна, ведь можно продолжать вести диалог.
Именно из-за подобных неполадок цифровой сигнал ретрансляторы формируют очень часто для того, чтобы сократить разрыв линии связи.
Дискретный сигнал
Сейчас каждый человек пользуется мобильным телефоном или какой-то «звонилкой» на своем компьютере. Одна из задач приборов или программного обеспечения - это передача сигнала, в данном случае голосового потока. Для переноса непрерывной волны необходим канал, который имел бы пропускную способность высшего уровня. Именно поэтому было предпринято решение использовать дискретный сигнал. Он создает не саму волну, а ее цифровой вид. Почему же? Потому что передача идет от техники (например, телефона или компьютера). В чем плюсы такого вида переноса информации? С его помощью уменьшается общее количество передаваемых данных, а также легче организуется пакетная отправка.
Понятие «дискретизация» уже давно стабильно используется в работе Благодаря такому сигналу передается не непрерывная информация, которая полностью закодирована специальными символами и буквами, а данные, собранные в особенные блоки. Они являются отдельными и законченными частицами. Такой метод кодировки уже давно отодвинулся на второй план, однако не исчез полностью. С помощью него можно легко передавать небольшие куски информации.
Сравнение цифрового и аналогового сигналов
Покупая технику, вряд ли кто-то думает о том, какие виды сигналов использованы в том или другом приборе, а об их среде и природе уж тем более. Но иногда все же приходится разбираться с понятиями.
Уже давно стало ясно, что аналоговые технологии теряют спрос, ведь их использование нерационально. Взамен приходит цифровая связь. Нужно понимать, о чем идет речь и от чего отказывается человечество.
Если говорить коротко, то аналоговый сигнал - способ передачи информации, который подразумевает описание данных времени. По сути, говоря конкретно, может быть равна любому значению, находящемуся в определенных границах.
Цифровая обработка сигналов описывается дискретными функциями времени. Иначе говоря, амплитуда колебаний этого метода равна строго заданным значениям.
Переходя от теории к практике, надо сказать о том, что аналоговому сигналу характерны помехи. С цифровым же таких проблем нет, потому что он успешно их «сглаживает». За счет новых технологий такой метод передачи данных способен своими силами без вмешательства ученого восстановить всю исходную информацию.
Говоря о телевидении, можно уже с уверенностью сказать: аналоговая передача давно изжила себя. Большинство потребителей переходят на цифровой сигнал. Минус последнего заключается в том, что если аналоговую передачу способен принимать любой прибор, то более современный способ - только специальная техника. Хоть и спрос на устаревший метод уже давно упал, все же такие виды сигналов до сих пор не способны полностью уйти из повседневной жизни.
