Конспект лекцій




Скачати 415.46 Kb.
НазваКонспект лекцій
Сторінка1/5
Дата28.04.2013
Розмір415.46 Kb.
ТипКонспект
nauch.com.ua > География > Конспект
  1   2   3   4   5
Національний університет «Львівська політехніка»

Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології

Кафедра «Захист інформації»


Джала Роман Михайлович
Основи збору, передавання

та обробки інформації
Конспект лекцій

Тема 2: Структура і функції систем передачі інформації
ЗМІСТ

2.1. Основні поняття та визначення.

2.2. Структура і функціонування СПІ.

2.3. Лінії, канали та мережі зв'язку.

2.4. Системи рухомого зв’язку.

2.5. Завади та спотворення в каналах.

2.6. Кодування і модуляція.

2.7. Демодуляція і декодування.

2.8. Обробка сигналів.

2.9. Основні технічні характеристики СПІ.
2.К. Питання до самоконтролю.

2.Л. Література.

Львів – 2006

2.1. Основні поняття та визначення.
Інформація, повідомлення, сигнал. Інформація (лат.-informatio – роз’яснення, виклад) - одна з загальнонаукових категорій, що відобра­жають структуру матерії і способи її пізнаня, не зводиться до інших, простіших понять. Загалом під інформацією розуміють сукупність відомостей про якісь події, явища чи предмети. Розрізняють три основні види інформації у суспільстві: особиста (щодо людини чи групи людей), спеціальна (науково-технічна, ділова, виробнича, економічна, обліково-статистична, керівна) і масова (поширюється газетами, радіо, ТБ). Якщо раніше основним джерелом і споживачем І-ції були люди, то нині її тво­рять і споживають також пристрої, ЕОМ, автоматизовані виробництва.

Інформація - це відомості, що є об’єктом передачі, розподілення, перетворення, зберігання чи використання. Це можуть бути відомості про міряння, спостереження і т.п. У даному курсі нас цікавлять питання, пов’язані з інформацією, як об’єктом збору, передавання і обробки (опрацювання).

Для передачі чи зберігання інформації використовують різні знаки (символи), що дозволяють виразити (представити) її у деякій формі.

Повідомленням називають сукупність знаків, що містять у собі ту чи іншу інформацію.

Повідомлення є формою представлення інформації. Відомості (знання) можна представити у різних формах. Наприклад, повідомлення про прибуття вантажу можна передати телеграфом (дискретне повідомлен­ня, представлене послідовністю знаків - букви, цифри) або телефоном (неперервне повідомлення у формі змінного з часом звукового тиску, що відображає не тільки зміст, але й інтонацію, тембр, ритм та інші властивості мови). При передачі рухомих зображень у телевізійних системах повідомлення являє собою зміни в часі яскравості елементів зображення.

Передачу повідомлень (інформації) на відстань здійснюють за допомогою матеріальних носіїв (папір, магнітні стрічки, диски) або фізичного процесу (звукових чи ЕМ хвиль, струму і т.п.).

^ Сигналом називають фізичний процес, що несе повідомлення.

В якості сигналу можна використовувати довільний фізичний процес, що змінюється відповідно до повідомлення. Найчастіше використовують електричні сигнали. Струм чи напруга є фізичними величинами, що визначають такий сигнал, і його формують шляхом зміни параметрів фізичного носія за законом повідомлення. Такий процес зміни параметрів носія називають модуляцією.

Повідомлення можуть бути функціями часу (телефонна розмова, температура чи тиск у телеметрії, спектакль по ТБ), або не є функцією часу (текст, картина). Сигнал є функцією часу, навіть якщо повідомлення таким не є.

Якщо сигнал u(t) приймає лише певні дискретні значення un (наприклад, 1 і 0), то його називають дискретним (за станом). Якщо ж сигнал (чи повідомленя) може приймати довільні значення (у деякому інтервалі) то його називають неперервним за станом, або аналоговим.

Іноді повідомлення або сигнал задають не по всій осі часу, а лише у певні моменти часу tn .Таких називають дискретними за часом.

Розрізняють 4 види сигналів (за дискретизацією стану чи часу), Рис. 1.1.



Дискретні повідомлення не обов’язково перетворюють у дискретний сигнал; для передачі їх іноді перетворюють у неперервний сигнал. Бувають різні перетворення неперервних у дискретні і навпаки.

Повідомлення з допомогою давачів (напр., мікрофон, електронно- променева трубка) перетворюють в електричну величину b(t) - первинний сигнал; найчастіше - це низькочастотні коливання, які відображають повідомлення. Іноді первинний сигнал безпосередньо передають по лінії (телефон). Для передачі на великі відстані первин­ний сигнал перетворюють у високочастотний вторинний сигнал u(t).

Повідомленя, сигнали і завади мають випадковий характер (бо завчасу не відомо, яке повідомлення надійде). Це обумовило важливе значення математичної теорії імовірностей у побудові теорії зв’язку. Саме імовірнісні властивості сигналів, повідомлень і середовища дозволяють визначати кількість передаваної інформації та її втрати.

Описом конкретного сигналу може бути деяка функція часу s(t). Такий повний опис сигналу не завжди потрібний. У практиці іноді достатнньо кількох параметрів, що характеризують основні властивості сигналу (подібно у транспортуванні – достатньо знати масу і габарити предмета).

З точки зору передавання основними параметрами сигналу є тривалість Тс, динамічний діапазон Dc і ширина спектру Fc.

Тривалість Тс - інтервал часу, в межах якого сигнал існує.

Динамічний діапазон Dc визначають відношенням миттєвої потужності сигналу до тої найменшої потужності, яку треба відрізняти від нуля при заданій якості передачі:

Dc=10 lg(Pmax/Pmin), дБ . (1)

Мова диктора 25-30 дБ (децибел), вокал 45-55 дБ, оркестр 65-75 дБ. Для запобігання перевантажень каналу у радіомовленні Dc скорочують до 35-45 дБ. Заникання сигналу в кабелі становить біля 2,5 дБ/км.

Пік-фактор сигналу в логарифмічних одиницях Q=10lg(Pmax/^ Pcер).

Іноді як нульовий рівень приймають Pmin =1 мВт. Тоді Dc називають децибел-міліват (дБм, dBm). Рівень чутливості мікрофона МД-64 становить 74 дБм.

Ширина спектру Fc характеризує швидкості зміни сигналу. Fc м.б. необмеженим, але можна вказати діапазон частот, в якому зосереджена основна енергія. Цим діапазоном визначають ширину спектру.

Вухо людини стриймає звукові коливання з частотами 16-20000 Гц, Телефон передає 300-3400 Гц (розширення смуги технічно складно і дорого). Телебачення використовує частоти до …6 МГц.

Телеграф Fc =1,5v, де v- швидкість телеграфування Бод = кількість символів, переданих за секунду. У телетайпі v=50 Бод, тоді Fc.=75 Гц.

Об’єм сигналу Vc=TcFcDc загалом вказує можливу інформаційну “вмістимість” сигналу і можливість передачі його по каналу.

Інші характеристики і перетвореня сигналів розглянемо далі.

^ 2.2. Структура і функціонування системи передачі інформації (СПІ).
На рис. 2.2 показана структурна схема найпростішої СПІ. Розглянемо призначеня її елементів.

Джерелом повідомлень і отримувачем м.б. людина чи пристрій (автомат, ЕОМ і т.п.).

Передаючий пристрій містить у собі перетворювач повідомлення а у первинний сигнал b(t) і передавач. У телефонії звуковий тиск пере­тво­рюється у пропорційно змінний електричний сигнал. А у телеграфії проводять кодування: послідовність елементів повідомлення (букв) замінюють послідовнистю кодових символів (0, 1 або , ), яка у телеграфному апараті пертворюється у послідовність електричних імпульсів постійного струму.

У передавачі первинний сигнал b(t) шляхом модуляції перетворю­ють у вториннй (високочастотний) сигнал u(t), придатний для передавання по каналу.

Перетворення повідомлення в сигнал має бути оборотним, щоб можна відновити первинний сигнал і отримати інформацію переданого повідомлення.

Приймаючий пристрій складається з приймача і перетворювача сигналу в повідомленя. Тут прийнятий сигнал z(t)=s(t)+n(t) обробляють і відновлюють передане повідомлення а’.

Система передачі інформації (СПІ) - це сукупність технічних засобів для передачі повідомлення від джерела до споживача (передаючий пристрій, лінія і приймаючий пристрій).

СПІ розрізняють за видом повідомлень та призначенням:

телефонія,

телеграфія,

фототелеграфія (факс),

телебачення,

телеметрія,

телеуправління,

передача даних.



Рис.2.2. Структурна схема системи передачі інформації (СПІ)

^ 2.3. Лінії, канали та мережі зв’язку
2.3.1. Лінія зв’язку - це середовище, в якому сигнал передають від передавача до приймача. В електрозв’язку - це кабель; у системах радіозв’язку - простір, у якому поширюються ЕМ хвилі від передавача до приймача. При передачі сигнал може спотворюватись і на нього накладаються завади п(t).

^ 2.3.2. Канал зв’язку - це сукупність технічних засобів, що забезпечують передавання сигналу від деякої точка А системи до точки В (рис.3).


Точки А і В вибирають довільно, лише так, щоб між ними проходив сигнал. Частина системи до т. А є джерелом сигналу для даного каналу. Якщо сигнали на вході і виході каналу дискретні, то канал називають дискретним. Подібно бувають ще канали неперервні, неперервно-дискретні і дискретно-неперервні. Це може бути і в одній системі, залежно від вибору А і В.

Неперервний канал характеризують 3 параметри:

- час передачі Тк,

- динамічний діапазон Dк=10 lg(Pc max допуст./Pзавад), dB,

- смуга пропускання Fк.

Типи каналів, по яких передають повідомлення, різноманітні:

- провідного зв’язку,

- радіозв’язку, у т.ч. короткохвильового з відбиванням від іоносфери,

ультракороткохвильового зв. іоносферного і тропосферного розсіяння, метеоритного зв’язку, супутникового і космічного зв’язку і т.п.

Характеристики каналів суттєво відрізняються між собою.

Загальні ознаки неперервних каналів:

1. Лінійність (більшість каналів можна вважати лінійними). Тут вихіднй сигнал є просто сумою вхідних сигналів і завад (можна застосовувати принцип суперпозиції), а продукти перехресної модуляції цих сигналів малі порівняно з вихідними сигналами.

2. Наявність завад на виході (завжди, навіть за відсутності сигналу).

3. Затримка у часі.

4. Заникання рівня сигналу в каналі.

5. Спотворення сигналу внаслідок недосконалості каналу, змін параметрів каналу з часом та явища дисперсії.

Узагальненою характеристикою неперервного каналу є його ємність (об’єм):

Vк=TкFкDк. (2)

Необхідною умовою неспотвореного передавання по каналу сигналу з об’ємом Vc , очевидно, повинно бути

VcVк . (3)

З метою узгодження сигналу з каналом первинний сигнал перетво­рюють у високочастотний. Найпростіше узгоджують по всіх трьох параметрах, добиваються виконання умов:

ТсТк; FсFк; DсDк. (4)

За таких умов об’єм сигналу повністю “вписується” в об’єм каналу.

Але узгодження (3) можна добитись і тоді, коли одна чи дві з умов (4) не виконані. Тоді проводять “обмін” тривалості на ширину спектру, чи ширини спектру на динамічний діапазон і т.п..
  1   2   3   4   5

Схожі:

Конспект лекцій iconКонспект лекцій
Конспект лекцій з дисципліни “Історія економічних учень” для студентів спеціальностей 050106 “Облік І аудит”, 050107 “Економіка підприємства”,...
Конспект лекцій iconКонспект лекцій за курсом «інформаційні системи та технології»
Конспект лекцій за курсом «інформаційні системи та технології» / Укладачі: Борисенко І.І., Скакун Л. В лебедєва О. Ю., Абросімов...
Конспект лекцій iconКонспект лекцій з курсу "Архітектура виробничих будівель І споруд"...
Кінаш Р.І.; Рутковський З. М. Конспект лекцій з курсу "Архітектура виробничих будівель І споруд"
Конспект лекцій iconКонспект лекцій для студентів фаху 05. 0204 «Адміністративний менеджмент»
Конспект лекцій для студентів фаху 05. 0204 «Адміністративний менеджмент». Теорія ймовірностей. Упорядник Кушнір О. О. Рівне – удавг....
Конспект лекцій iconКонспект лекцій для студентів фаху 05. 0204 «Адміністративний менеджмент»
Конспект лекцій для студентів фаху 05. 0204 «Адміністративний менеджмент». Теорія ймовірностей. Упорядник Кушнір О. О. Рівне – удавг....
Конспект лекцій iconКонспект лекцій розроблений у відповідності до листа Міністерства...
Короп Ігор Володимирович, Ревтюк Євген Антонович, Петренко Віктор Павлович – Інтелектуальна власність /Конспект лекцій для студентів...
Конспект лекцій iconКонспект лекцІй з дисципліни “ потенціал І розвиток підприємства”...
Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал І розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
Конспект лекцій iconРобоча програма І короткий конспект лекцій до самостійного вивчення...
Робоча програма І короткий конспект лекцій до самостійного вивчення курсу "Економетрія" (для студентів денної І заочної форм навчання...
Конспект лекцій iconКонспект лекцій
Направляючі системи (НС) – пристрої для передачі електромагнітної енергії у заданому напрямі
Конспект лекцій iconКонспект лекцій
Приклади використання сучасних телекомунікаційних систем І мереж у різних галузях народного господарства
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
nauch.com.ua
Головна сторінка