Цифровий та аналоговий сигнал: у чому подібність та відмінність, переваги та недоліки? Аналогові та цифрові лінії зв'язку Відмінність аналогового зв'язку від цифрового

Зв'язок у техніці передача інформації (сигналів) на відстань. Зміст 1 Історія 2 Типи зв'язку 3 Сигнал … Вікіпедія

Надсилання безперервних повідомлень (наприклад, звуку або мови) Словник бізнес термінів. Академік.ру. 2001 … Словник бізнес-термінів

аналоговий зв'язок- — Тема захисту інформації EN analog communication …

Аналогова інтегральна (мікро)схема (АІС, АІМС) ІМС, вхідні та вихідні сигнали якої змінюються за законом безперервної функції (тобто є аналоговими сигналами). Зміст 1 Історія 2 Призначення … Вікіпедія

- (АВМ) обчислювальна машина, в якій кожному миттєвому значенню змінної величини, що бере участь у вихідних співвідношеннях, ставиться у відповідність миттєве значення іншої (машинної) величини, що часто відрізняється від вихідної. Велика Радянська Енциклопедія

звичайний аналоговий телефонний зв'язок- - [Л.Г.Суменко. Англо-російський словник з інформаційних технологій. М.: ДП ЦНДІС, 2003.] Тематики інформаційні технологіїв цілому EN plain old telephone servicePOTS … Довідник технічного перекладача

Передача фотографій, малюнків, карт та рукописних або надрукованих текстів електричними сигналами. (Вперше її здійснив італійський фізик Дж.Казеллі в 1855.) Світло, відбите від зображення, перетворюється на електричні сигнали, які… Енциклопедія Кольєра

Зв'язок у техніці передача інформації (сигналів) на відстань. Зміст 1 Історія 2 Типи зв'язку 3 Сигнал 4 Лінія зв'язку … Вікіпедія

Електрозв'язок різновид зв'язку, спосіб передачі інформації за допомогою електромагнітних сигналів, наприклад, по проводах, оптичному волоконно кабелю або по радіо. Перша згадка про передачу інформації на далекі відстані описана в ... Вікіпедія

ГОСТ 17657-79: Передача даних. терміни та визначення- Термінологія ГОСТ 1765779: Передача даних. Терміни та визначення оригінал документа: 78. n кратна помилка в цифровому сигналі даних n кратна помилка Е. n fold error Група з помилок у цифровому сигналі даних, при якій помилкові одиничні… Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Зазвичай нам немає справи до того, як працює телефонна лінія (але тільки не тоді, коли доводиться кричати щосили в телефонну трубку: "Повторіть будь ласка, нічого не чути!").

Телефонні компанії надають клієнту безліч різних послуг. У прейскурантах цих послуг розібратися не так просто – що, власне, пропонується, і скільки за яку послугу слід сплачувати. У цій статті ми ні словом не обмовимося про ціни, проте спробуємо з'ясувати, в чому різниця між продуктами, що найчастіше пропонуються, і послугами в галузі телефонного зв'язку.

АНАЛОГОВІ ЛІНІЇ, ЦИФРОВІ ЛІНІЇ

По-перше, лінії бувають аналогові та цифрові. Аналоговий сигнал змінюється безперервним чином; він завжди має певне значення, що представляє, наприклад, гучність і висоту голосу, що передається або колір і яскравість певної ділянки зображення. Цифрові сигнали мають лише дискретні значення. Як правило, сигнал або включений, або вимкнений, або є, або його немає. Іншими словами, його значення дорівнює 1 або 0.

Аналогові телефонні лінії використовуються в телефонії з незапам'ятних часів. Навіть телефони п'ятдесятирічної давності, швидше за все, вдасться підключити до абонентського шлейфу – лінії між домашньою телефонною розеткою та центральною телефонною станцією. (Центральна телефонна станція - це не блискучий хмарочос у центрі міста; довжина абонентського шлейфу в середньому не перевищує 2,5 миль (чотирьох кілометрів), так що "центральна телефонна станція", як правило, міститься в якійсь непоказній будівлі неподалік.)

Під час телефонної розмови вбудований у трубку мікрофон перетворює мовлення в аналоговий сигнал, що передається на центральну телефонну станцію, звідки він потрапляє або на інший абонентський шлейф, або на інші комутаційні пристрої, якщо номер, що викликається, знаходиться поза зоною дії цієї станції. При наборі номера телефонний апарат генерує сигнали, що передаються по тому ж основному каналу (in-band signals), що вказують, кому призначений даний виклик.

За час свого існування телефонні компанії нагромадили великий досвід у передачі мови. Встановлено, що виконання цього завдання в основному достатній діапазон частот від 300 до 3100 Гц. Нагадаємо, що аудіосистеми класу hi-fi здатні відтворювати звук без спотворень у частотному діапазоні 20-20000 Гц, а значить, телефонного діапазону вистачає зазвичай тільки для того, щоб абонент міг дізнатися того, хто телефонує по голосу (для інших застосувань цей діапазон з великою ймовірністю виявиться надто вузький - для передачі музики, наприклад, телефонний зв'язокзовсім не годиться). Плавний спад амплітудно-частотної характеристики на високих та низьких частотахтелефонні компанії забезпечують за допомогою аналогового телефонного каналу 4000 Гц.

Центральна телефонна станція зазвичай оцифровує сигнал, призначений для подальшої передачі по телефонній мережі. За винятком Джілбет Каунті (шт. Арканзас) та Рет Форк (шт. Вайомінг), у всіх американських телефонних мережах сигнал між центральними станціями передається у цифровому вигляді. Хоча в багатьох компаніях використовуються цифрові установчі АТС та засоби передачі даних, а всі засоби ISDN засновані на цифровому кодуванні, абонентські шлейфи, як і раніше, залишаються "останнім оплотом" аналогового зв'язку. Пояснюється це тим, що більшість телефонів у приватних будинках не мають засобів оцифрування сигналу та не можуть працювати з лініями пропускної здатності понад 4000 Гц.

НА ЩО ВИСТАЧАЄ 4000 ГЦ?

Модем - це пристрій, що перетворює цифрові сигнали комп'ютера на аналогові сигнали з частотами, в межах смуги пропускання телефонної лінії. Максимальна пропускна здатність каналу пов'язана зі смугою пропускання. Точніше, величина пропускної спроможності (у бітах/сек) визначається смугою пропускання та допуском на відношення сигнал/шум. В даний час максимальна пропускна спроможність модемів - 33,6 Кбіт/с - вже близька до цієї межі. Користувачі модемів із пропускною здатністю 28,8 Кбіт/с добре знають, що зашумлені аналогові лінії рідко забезпечують їхню повну пропускну спроможність, яка часто виявляється набагато нижче. Стиснення, кешування та інші викрутки допомагають дещо виправити ситуацію, проте ми швидше доживемо до винаходу вічного двигуна, ніж до появи модемів з пропускною здатністю 50 або хоча б 40 Кбіт/с на звичайних аналогових лініях.

Телефонні компанії вирішують обернену задачу - оцифровують аналоговий сигнал. Для передачі цифрового сигналу, що отримується, використовуються канали пропускної здатністю 64 Кбіт/с (це - світовий стандарт). Такий канал, що називається DS0 (digital signal, нульовий рівень), є базовою цеглиною, з якої будуються всі інші телефонні лінії. Наприклад, можна об'єднати (правильний термін – ущільнити) 24 канали DS0 у канал DS1. Орендуючи лінію T-1, користувач фактично отримує канал DS1. Підраховуючи сумарну пропускну здатність DS1, слід пам'ятати, що після кожних 192 інформаційних біт (тобто 8000 разів на секунду) передається один біт синхронізації: всього виходить 1,544 Мбіт/с (64000 помножити на 24 плюс 8000).

ВИДІЛЕНІ ЛІНІЇ, КОМУТУЮВАНІ ЛІНІЇ

Крім лінії Т-1 клієнт може орендувати виділені лінії або користуватися звичайними лініями, що комутують. Орендуючи у телефонної компанії канал T-1 або низькошвидкісну лінію передачі даних, наприклад цифрову лінію dataphone (dataphone digital service, DDS), абонент фактично бере напрокат пряме з'єднання і стає єдиним користувачем каналу з пропускною здатністю 1,544 Мбіт/с (T-1 ) або 56 Кбіт/с (низькошвидкісна лінія).

Хоча технологія frame relay передбачає комутацію індивідуальних кадрів, відповідні послуги пропонуються користувачеві у вигляді віртуальних каналів зв'язку між фіксованими кінцевими точками. З погляду архітектури мережі, frame relay слід розглядати, швидше, як виділену, ніж як лінію, що комутується; важливий той факт, що ціна такої послуги за тієї ж пропускної спроможності суттєво нижча.

Комутаційні послуги (прикладом їх може бути обслуговування звичайного квартирного телефону) - це послуги, що купуються у телефонної компанії. Абоненту на вимогу надається здійснюване за допомогою мережі комутаторів загального користуванняз'єднання з будь-яким вузлом телефонної мережі. На відміну від ситуації з виділеними лініями, плата в цьому випадку стягується за час з'єднання або реальний обсяг трафіку і залежить переважно від частоти та обсягу користування мережею. Комутаційні послуги цифрового зв'язку можуть надаватися на основі протоколів X.25, Switched 56, ISDN Basic Rate Interface (BRI), ISDN Primary Rate Interface (PRI), Switched Multimegabit Data Service (SMDS) та ATM. Деякі організації, наприклад, університети, залізниціабо муніципальні організації, створюють приватні мережі з використанням власних комутаторів та орендованих, а часом навіть своїх власних ліній.

Якщо лінія, отримана від телефонної компанії, цифрова, то для обміну даними між телефонною мережею та кінцевим обладнанням (цим терміном телефонні компанії позначають таке обладнання, як комп'ютери, факсимільні апарати, відеотелефони та цифрові телефонні апарати) не потрібно виконувати перетворення цифрових сигналів на аналогові, отже, потреба у модемі відпадає. Тим не менш, і в цьому випадку користування телефонною мережею накладає певні вимоги на абонента. Зокрема, слід забезпечувати коректне кінцеве закладення абонентського шлейфу, правильну передачу трафіку та підтримку діагностики, що виконується телефонною компанією.

Лінія, що підтримує протокол ISDN BRI, має бути приєднана до пристрою під назвою NT1 (network termination 1). Крім кінцевого закладення лінії та підтримки діагностичних процедур пристрій NT1 здійснює узгодження двопровідного абонентського шлейфу з чотирипровідною системою цифрового кінцевого обладнання. У разі використання орендованих цифрових ліній T-1 або DDS, а також послуг цифрового зв'язку як навантаження лінії слід використовувати модуль обслуговування каналу (channel service unit, CSU). CSU працює як термінатор, забезпечує коректне навантаження лінії та відпрацьовує команди діагностики. Кінцеве обладнання, що є у клієнта, взаємодіє з модулем обслуговування даних (data service unit, DSU), який перетворює цифрові сигнали на стандартного виглядута передає їх на CSU. Конструктивно CSU та DSU часто об'єднуються в один модуль під назвою CSU/DSU. DSU можна вбудувати у маршрутизатор або мультиплексор. Таким чином, і в цьому випадку (хоча модеми тут не потрібні) знадобиться встановлення певних інтерфейсних пристроїв.

НОСІЇ ДЛЯ ТЕЛЕФОННОГО ЗВ'ЯЗКУ

Більшість аналогових абонентських шлейфів лише за дуже сприятливих умов можуть забезпечити пропускну спроможність 33,6 Кбіт/с. З іншого боку, та сама кручена пара, що з'єднує офіс з центральною телефонною станцією, цілком може використовуватися для роботи з ISDN BRI, що дає пропускну здатність за даними 128 Кбіт/с та ще 16 Кбіт/с для керування та налаштування. У чому тут річ? Сигнал, що передається за аналоговими телефонними лініями, піддається фільтрації для придушення всіх частот понад 4 КГц. При використанні цифрових ліній такої фільтрації не потрібно, тому смуга пропускання кручений пари виявляється суттєво ширше, а отже, підвищується пропускна здатність.

Орендовані лінії з пропускною здатністю 56 і 64 Кбіт/с є двопровідними або чотирипровідними цифровими лініями (в останньому випадку одна пара використовується для передачі, а інша - для прийому). Ці ж лінії придатні як носій для надання послуг цифрового зв'язку, наприклад frame relay або Switched 56. Як носій для T-1, а також ISDN PRI і frame relay часто застосовують чотирипровідні лінії або навіть оптичні кабелі. Лінії T-3 іноді є коаксіальним кабелем, але частіше вони все-таки виконуються на основі оптичного.

Хоча ISDN, як і раніше, привертає найширшу увагу як засіб високошвидкісної передачі сигналу на великі відстані, останнім часом з'явилися нові засоби зв'язку для "останньої милі" (тобто абонентського шлейфу). Компанії PairGain та AT&T Paradyne пропонують продукти на базі розробленої компанією Bellcore технології високошвидкісного цифрового абонентського шлейфу (high bit-rate digital subscriber loop, HDSL). Дані продукти дозволяють зрівняти можливості всіх абонентських шлейфів; встановивши HDSL пристрої на обох кінцях лінії, можна отримати пропускну здатність DS1 (1,544 Мбіт/с) практично на всіх існуючих абонентських шлейфах. (HDSL довжиною до 3,7 км може використовуватись на абонентських шлейфах без повторювачів у разі стандартних проводів 24 калібру. Для роботи звичайних ліній T-1 необхідно ставити повторювачі через кожні кілометр-півтора). Альтернативою HDSL у досягненні пропускної спроможності DS1 на "останній милі" є або використання оптичного кабелю (що дуже накладно), або встановлення кількох повторювачів на кожній лінії (це не так дорого, як оптоволоконна техніка, але все одно недешево). З іншого боку, у разі істотно зростають витрати телефонної компанії, отже й клієнта, підтримки лінії у робочому стані.

Але навіть HDSL - не останнє слово техніки в області збільшення пропускної спроможності на "останній милі". Очікується, що спадкоємець HDSL, технологія асиметричного цифрового абонентського шлейфу (asymmetrical digital subscriber line, ASDL) зможе забезпечити пропускну здатність 6 Мбіт/с в одному напрямку; пропускна спроможність іншого значно нижча - щось близько 64 Кбіт/с. В ідеалі або, як мінімум, за відсутності чиїсь монополії - якщо вважати, що вартість послуги для клієнта приблизно відповідає її собівартості для телефонної компанії - більша частка клієнтів могла б користуватися ISDN PRI (або іншими послугами на базі T-1) за ціною , Порівнянна з теперішньою ціною ISDN BRI.

Однак сьогодні прихильникам ISDN, швидше за все, турбуватися нема про що; Найчастіше телефонні компанії віддадуть перевагу збільшити пропускну спроможність ліній і покласти весь прибуток собі в кишеню без зниження вартості послуг для клієнта. Не очевидно, що тарифи на послуги мають бути засновані на здоровому глузді.

Таблиця 1.Типи телефонних послуг

Сигналами називають інформаційні коди, які застосовуються людьми для того, щоб передавати повідомлення в інформаційної системи. Сигнал може подаватись, але його отримання не обов'язково. Тоді як повідомленням можна вважати тільки такий сигнал (або сукупність сигналів), який був прийнятий та декодований одержувачем (аналоговий та цифровий сигнал).

Одними з перших методів передачі без участі людей чи інших живих істот були сигнальні багаття. У разі виникнення небезпеки послідовно розлучалися багаття від одного посту до іншого. Далі ми розглядатимемо спосіб передачі інформації за допомогою електромагнітних сигналів і докладно зупинимося на розгляді теми аналоговий та цифровий сигнал.

Будь-який сигнал може бути представлений у вигляді функції, яка описує зміни його характеристик. Така вистава зручна для вивчення пристроїв та систем радіотехніки. Крім сигналу в радіотехніці, є ще шум, який є його альтернативою. Шум не несе корисної інформаціїта спотворює сигнал, взаємодіючи з ним.

Саме поняття дає можливість відволіктися від конкретних фізичних величинпри розгляді явищ, пов'язаних із кодуванням та декодуванням інформації. p align="justify"> Математична модель сигналу в дослідженнях дозволяє спиратися на параметри функції часу.

Типи сигналів

Сигнали з фізичного середовища носія інформації поділяються на електричні, оптичні, акустичні та електромагнітні.

За методом завдання сигнал може бути регулярним та нерегулярним. Регулярний сигнал є детермінованою функцією часу. Нерегулярний сигнал у радіотехніці представлений хаотичною функцією часу та аналізується імовірнісним підходом.

Сигнали в залежності від функції, яка описує їх параметри можуть бути аналоговими та дискретними. Дискретний сигнал, який піддав квантування називається цифровим сигналом.

Обробка сигналу

Аналоговий та цифровий сигнал обробляється та спрямований на те, щоб передати та отримати інформацію, закодовану у сигналі. Після отримання інформації її можна застосовувати в різних цілях. В окремих випадках інформація піддається форматуванню.

Аналогові сигнали піддаються посиленню, фільтрації, модуляції та демодуляції. Цифрові ж ще можуть піддаватися стиску, виявленню та інших.

Аналоговий сигнал

Наші органи почуттів сприймають всю інформацію в аналоговому вигляді. Наприклад, якщо ми бачимо автомобіль, що проїжджає повз, ми бачимо його рух безперервно. Якби наш мозок міг отримувати інформацію про його становище раз на 10 секунд, люди постійно потрапляли б під колеса. Але ми можемо оцінювати відстань набагато швидше і ця відстань у кожний момент часу чітко визначена.

Абсолютно те саме відбувається і з іншою інформацією, ми можемо оцінювати гучність у будь-який момент, відчувати який тиск наші пальці чинять на предмети тощо. Іншими словами, практично вся інформація, яка може виникати в природі, має аналоговий вигляд. Передавати подібну інформацію найпростіше аналоговими сигналами, які є безперервними та визначені у будь-який момент часу.

Щоб зрозуміти, як виглядає аналоговий електричний сигнал, можна уявити графік, на якому буде відображена амплітуда по вертикальній осі і час по горизонтальній осі. Якщо ми, наприклад, заміряємо зміну температури, то графіку з'явиться безперервна лінія, що відображає її значення у кожен час. Щоб передати такий сигнал за допомогою електричного струмунам треба зіставити значення температури зі значенням напруги. Так, наприклад, 35.342 градуси за Цельсієм можуть бути закодовані як напруга 3.5342.

Аналогові сигнали раніше використовувалися у всіх видах зв'язку. Щоб уникнути перешкод, такий сигнал потрібно посилювати. Чим вище рівень шуму, тобто перешкод, тим більше треба посилювати сигнал, щоб його можна було прийняти без спотворення. Такий метод обробки сигналу витрачає багато енергії виділення тепла. При цьому посилений сигналможе сам спричинити перешкоди для інших каналів зв'язку.

Наразі аналогові сигнали ще застосовуються в телебаченні та радіо, для перетворення вхідного сигналуу мікрофонах. Але, загалом, цей тип сигналу повсюдно витіснений чи витісняється цифровими сигналами.

Цифровий сигнал

Цифровий сигнал представлений послідовністю цифрових значень. Найчастіше зараз застосовуються двійкові цифрові сигнали, оскільки вони використовуються у двійковій електроніці та легше кодуються.

На відміну від попереднього типу сигналу, цифровий сигнал має два значення «1» і «0». Якщо ми згадаємо наш приклад із вимірюванням температури, то сигнал буде сформований інакше. Якщо напруга, яка подається аналоговим сигналом відповідає значенню вимірюваної температури, то цифровому сигналі для кожного значення температури буде подаватися певна кількість імпульсів напруги. Сам імпульс напруги тут дорівнюватиме «1», а відсутність напруги – «0». Приймальна апаратура декодуватиме імпульси та відновить вихідні дані.

Уявивши, як виглядатиме цифровий сигнал на графіку, ми побачимо, що перехід від нульового значення до максимального відбувається різко. Саме ця особливість дозволяє приймаючій апаратурі чіткіше «бачити» сигнал. Якщо виникають перешкоди, приймачеві простіше декодувати сигнал, ніж при аналоговій передачі.

Однак цифровий сигнал з дуже великим рівнем шуму відновити неможливо, тоді як аналогового типу при великому спотворенні ще є можливість «видудити» інформацію. Це з ефектом обриву. Суть ефекту у цьому, що цифрові сигнали можуть передаватися певні відстані, та був просто обриваються. Цей ефект виникає повсюдно і вирішується простою регенерацією сигналу. Там, де сигнал обривається, слід вставити повторювач або зменшити довжину лінії зв'язку. Повторювач не підсилює сигнал, а розпізнає його початковий вигляд і видає його точну копію і може використовуватися як завгодно в ланцюзі. Такі способи повторення сигналу активно застосовують у мережевих технологіях.

Крім іншого аналоговий і цифровий сигнал відрізняється і можливість кодування та шифрування інформації. Це є однією з причин переходу мобільного зв'язкуна "цифру".

Аналоговий та цифровий сигнал та цифро-аналогове перетворення

Слід ще трохи розповісти про те, як аналогова інформація передається по цифровим каналамзв'язку. Знову вдамося до прикладів. Як говорилося звук – це аналоговий сигнал.

Що відбувається в мобільних телефонах, які передають інформацію цифровими каналами

Звук, потрапляючи в мікрофон, піддається аналого-цифровому перетворенню (АЦП). Цей процес складається з 3 ступенів. Беруться окремі значення сигналу через однакові часи, цей процес називається дискретизація. По теоремі Котельникова про пропускну здатність каналів, частота взяття цих значень має бути вдвічі вищою, ніж найвища частота сигналу. Тобто, якщо в нашому каналі стоїть обмеження на частоту 4 кГц, то частота дискретизації становитиме 8 кГц. Далі всі вибрані значення сигналу округляються або, інакше кажучи, квантуються. Чим більше рівнів буде створено, тим вище буде точність відновленого сигналу на приймачі. Потім всі значення перетворюються на двійковий код, який передається на базову станцію і потім доходить до іншого абонента, що є приймачем. У телефоні приймача відбувається процедура цифроаналогового перетворення (ЦАП). Це зворотна процедура, мета якої на виході отримати сигнал якомога ідентичніший вихідному. Далі аналоговий сигнал виходить у вигляді звуку з динаміка телефону.

Аналогові канали зв'язку

Аналогові канали зв'язку є найбільш поширеними через тривалу історію їх розвитку та простоту реалізації. Типовим прикладом аналогового каналу є канал тональної частоти (телефонія).

Необхідність модуляції аналогової інформації виникає, коли потрібно передавати низькочастотний аналоговий сигнал через канал, що знаходиться в високочастотній області спектра.

Прикладами такої ситуації є передача голосу по радіо та телебаченню. Голос має спектр шириною приблизно 10кГц, а радіодіапазони включають набагато вищі частоти, від 30кГц до 300МГц. Ще більш високі частоти використовують у телебаченні. Очевидно, що безпосередньо голос через таке середовище не можна передати.

Модуляцієюназивається перетворення сигналу, що полягає в зміні будь-якого його інформаційного параметра відповідно до повідомлення, що передається.

Інформація, що передається, закладена в керуючому (модулюючому) сигналі, а роль переносника інформації виконує високочастотне коливання, зване несучим. Модуляція, таким чином, є процесом «посадки» інформаційного коливання на завідомо відому несучу.

Аналогова модуляція є у такий спосіб фізичного кодування, у якому інформація кодується зміною амплітуди, частоти чи фази синусоїдального сигналу несучої частоти.

Амплітудна модуляція (AM)- модуляція при якій амплітуда несучого коливання управляється інформаційним (модулюючим) сигналом.

Частотна модуляція (FM)- модуляція при якій частота коливання керується інформаційним (модулюючим) сигналом.

Фазова модуляція (PM)- модуляція при якій фаза несучого коливання керується інформаційним (модулюючим) сигналом.

Цифрові канали зв'язку

До цифрових каналів зв'язку належать канали ISDN, T1/E1.

При передачі дискретних даних каналами зв'язку застосовуються два основних типи фізичного кодування - на основі синусоїдального несучого сигналу і на основі послідовності прямокутних імпульсів. Перший спосіб часто називається аналоговою модуляцією чи маніпуляцією, підкреслюючи той факт, що кодування здійснюється за рахунок зміни параметрів аналогового сигналу. Другий спосіб зазвичай називають цифровим кодуванням. Ці способи відрізняються шириною спектра результуючого сигналу і складністю апаратури, необхідної реалізації.

Аналогова модуляція дискретних даних

Необхідність застосування аналогової модуляції до передачі дискретних даних виникає при необхідності передачі комп'ютерних даних по телефонних каналах.

Пристрій, який виконує функції модуляції несучої синусоїди на стороні, що передає, і демодуляції на приймальній стороні, носить назву модем (модулятор - демодулятор).

Основні способи аналогової модуляції дискретних даних:

При амплітудної модуляції AM для логічної одиниці вибирається один рівень амплітуди синусоїди несучої частоти, а логічного нуля - інший. Цей спосіб рідко використовується в чистому вигляді на практиці через низьку стійкість до перешкод, але часто застосовується в поєднанні з іншим видом модуляції - фазової модуляцією.

При частотній модуляції FM значення 0 та 1 вихідних даних передаються синусоїдами з різною частотою. Цей спосіб модуляції не вимагає складних схем в модемах і зазвичай застосовується в модемах низькошвидкісних, що працюють на швидкостях 300 або 1200 біт/с.
При фазовій модуляції PM значенням даних 0 і 1 відповідають сигнали однакової частоти, але з різною фазою, наприклад, 0 і 180 градусів або 0,90,180 і 270 градусів.

У швидкісних модемах часто використовуються комбіновані методи модуляції, як правило, амплітудна, у поєднанні з фазовою.

Цифрове кодування каналів зв'язку

При цифровому кодуванні дискретної інформації застосовують потенційні та імпульсні коди.

У потенційних кодах уявлення логічних одиниць і нулів використовується лише значення потенціалу сигналу, яке перепади, формують закінчені імпульси, до уваги не беруться. Імпульсні коди дозволяють уявити двійкові дані або імпульсами певної полярності, або частиною імпульсу - перепадом потенціалу певного напрямку.

Вимоги до методів цифрового кодування:

• мав за однієї і тієї ж бітової швидкості найменшу ширину спектра результуючого сигналу;
• забезпечував синхронізацію між передавачем та приймачем;
• мав здатність розпізнавати помилки;
• мав низьку вартість реалізації.

Вужчий спектр цифрових сигналів дозволяє на одній і тій же лінії (з однією і тією ж смугою пропускання) досягати більш високої швидкості передачі даних. Крім того, часто до спектру сигналу висувається вимога відсутності постійної складової, тобто наявності постійного струмуміж передавачем та приймачем. Зокрема застосування різних трансформаторних схем гальванічної розв'язки перешкоджає проходженню постійного струму.

Синхронізація передавача та приймача потрібна для того, щоб приймач точно знав, у який час необхідно зчитувати нову інформацію з лінії зв'язку. Ця проблема у мережах вирішується складніше, ніж при обміні даними між близько розташованими пристроями. на невеликих відстаняхдобре працює схема, заснована на окремій тактуючій лінії зв'язку.

У мережах використання цієї схеми викликає труднощі через:

• Неоднорідності показників провідників у кабелях. На великих відстанях нерівномірність швидкості поширення сигналу може призвести до того, що тактовий імпульс прийде настільки пізніше або раніше відповідного сигналу даних, що біт даних буде пропущений або повторно лічений.
• Економія провідників у дорогих кабелях.

Тому в мережах застосовуються так звані коди, що самосинхронізуються. Будь-який різкий перепад сигналу - так званий фронт - може бути гарною вказівкою для синхронізації приймача з передавачем.

Щодня люди стикаються із використанням електронних приладів. Без них неможливе сучасне життя. Адже йдеться про телевізор, радіо, комп'ютер, телефон, мультиварку та інше. Раніше ще кілька років тому ніхто не замислювався про те, який сигнал використовується в кожному працездатному приладі. Зараз слова «аналоговий», «цифровий», «дискретний» вже давно на слуху. Деякі види сигналів із перерахованих є якісними та надійними.

Цифрова передача почала використовуватися набагато пізніше, ніж аналогова. Це пов'язано з тим, що такий сигнал набагато простіше обслуговувати та й техніка на той момент не була настільки вдосконалена.

З поняттям «дискретність» стикається кожна людина постійно. Якщо перекладати це слово з латинської мови, то означатиме «переривчастість». Заглиблюючись далеко у науку, можна сказати, що дискретний сигналє методом передачі інформації, який передбачає зміну в часі середовища-переносника. Остання набуває будь-якого значення з усіх можливих. Зараз дискретність йде на другий план, після того, як було ухвалено рішення виробляти системи на чіпі. Вони є цілісними, проте компоненти тісно взаємодіють друг з одним. У дискретності все з точністю навпаки - кожна деталь завершена і пов'язані з іншими з допомогою спеціальних ліній зв'язку.

Сигнал

Сигнал є спеціальним кодом, який передається в простір однією або декількома системами. Це формулювання є загальним.

У сфері інформації та зв'язку сигналом названо спеціальний носій будь-яких даних, який використовується для передачі повідомлень. Він може бути створений, але не прийнятий, остання умова не є обов'язковою. Якщо сигнал є повідомленням, його «ловля» вважається необхідною.

Описуваний код визначається математичною функцією. Вона характеризує всі можливі зміни параметрів. У радіотехнічній теорії ця модель вважається базовою. У ній аналогом сигналу був названий шум. Він є функцією часу, яка вільно взаємодіє з переданим кодом і спотворює його.

У статті охарактеризовано види сигналів: дискретний, аналоговий та цифровий. Також коротко дана основна теорія з описуваної теми.

Види сигналів

Існує кілька наявних сигналів. Розглянемо, які види бувають.

1. По фізичному середовищі носія даних поділяють електричний сигнал, оптичний, акустичний та електромагнітний. Є ще кілька видів, але вони маловідомі.
2. За способом завдання сигнали поділяються на регулярні та нерегулярні. Перші є детермінованими методами передачі даних, які задаються аналітичною функцією. Випадкові формулюються за рахунок теорії ймовірності, а також вони приймають будь-які значення в різні проміжки часу.
3. Залежно від функцій, які описують всі параметри сигналу, методи передачі можуть бути аналоговими, дискретними, цифровими (спосіб, який є квантованим за рівнем). Вони використовуються для роботи багатьох електричних приладів.

Тепер читачеві відомі усі види передачі сигналів. Розібратися в них не важко будь-якій людині, головне - трохи подумати і згадати шкільний курс фізики.

Навіщо обробляється сигнал?

Сигнал обробляється з метою передачі та отримання інформації, яка в ньому зашифрована. Як тільки вона буде вилучена, її можна використовувати у різний спосіб. В окремих ситуаціях її переформатують.

Існує й інша причина обробки всіх сигналів. Вона полягає у невеликому стисканні частот (щоб не пошкодити інформацію). Після цього її форматують та передають на повільних швидкостях.

В аналоговому та цифровому сигналах використовуються особливі методи. Зокрема, фільтрація, пакунок, кореляція. Вони необхідні відновлення сигналу, якщо він пошкоджений чи має шум.

Створення та формування

Найчастіше для формування сигналів необхідний аналого-цифровий (АЦП) і найчастіше вони обидва використовуються лише у ситуації із застосуванням DSP-технологій. В інших випадках підійде лише використання ЦАП.

При створенні фізичних аналогових кодів з подальшим застосуванням цифрових методів покладаються отриману інформацію, яка передається зі спеціальних приладів.

Динамічний діапазон

Обчислюється різницею більшого та меншого рівня гучності, що виражені в децибелах. Він повністю залежить від твору та особливостей виконання. Йдеться як про музичних треках, так і про звичайні діалоги між людьми. Якщо брати, наприклад, диктора, який читає новини, його динамічний діапазон коливається в районі 25-30 дБ. А під час читання якогось твору він може зростати до 50 дБ.

Аналоговий сигнал

Аналоговий сигнал є безперервним у часі способом передачі. Недоліком його можна назвати присутність шуму, що іноді призводить до повної втрати інформації. Дуже часто виникають такі ситуації, що неможливо визначити де в коді важливі дані, а де звичайні спотворення.

Саме через це цифрова обробка сигналів набула великої популярності і поступово витісняє аналогову.

Цифровий сигнал

Цифровий сигнал є особливим, він описується за рахунок дискретних функцій. Його амплітуда може прийняти певне значення вже з заданих. Якщо аналоговий сигнал здатний надходити з великою кількістю шумів, то цифровий відфільтровує більшу частину отриманих перешкод.

Крім цього, такий вид передачі переносить інформацію без зайвого смислового навантаження. Через один фізичний каналможе бути відправлено відразу кілька кодів.

Види цифрового сигналу немає, оскільки він виділяється як окремий і самостійний метод передачі. Він є двійковим потоком. У наш час такий сигнал вважається найпопулярнішим. Це з простотою використання.

Застосування цифрового сигналу

Чим відрізняється цифровий електричний сигнал від інших? Тим, що він здатний здійснювати в ретранслятор повну регенерацію. Коли обладнання зв'язку надходить сигнал, що має найменші перешкоди, він відразу ж змінює свою форму на цифрову. Це дозволяє, наприклад, телевежі знову сформувати сигнал, але без шумового ефекту.

Якщо код надходить вже з великими спотвореннями, то, на жаль, відновленню він не підлягає. Якщо брати в порівнянні аналоговий зв'язок, то в аналогічній ситуації ретранслятор може отримати частину даних, витрачаючи багато енергії.

Обговорюючи стільниковий зв'язокрізних форматів, при сильному спотворенні на цифровій лінії розмовляти практично неможливо, оскільки не чути слова чи фрази. Аналоговий зв'язок у такому разі дієвіший, адже можна продовжувати вести діалог.

Саме через подібних неполадокцифровий сигнал ретранслятори формують дуже часто, щоб скоротити розрив лінії зв'язку.

Дискретний сигнал

Зараз кожна людина користується мобільним телефономабо якоюсь «дзвонилкою» на своєму комп'ютері. Одне із завдань приладів або програмного забезпечення- це передача сигналу, у разі голосового потоку. Для перенесення безперервної хвилі необхідний канал, який би пропускну здатність вищого рівня. Саме тому було вирішено використовувати дискретний сигнал. Він створює не саму хвилю, а її цифровий вигляд. Чому ж? Тому що передача йде від техніки (наприклад, телефону чи комп'ютера). У чому переваги такого виду перенесення інформації? З його допомогою зменшується загальна кількість даних, що передаються, а також легше організується пакетна відправка.

Поняття «дискретизація» вже давно стабільно використовується у роботі обчислювальної техніки. Завдяки такому сигналу передається не безперервна інформація, повністю закодована спеціальними символами і літерами, а дані, зібрані в особливі блоки. Вони є окремими та закінченими частинками. Такий метод кодування вже давно відсунувся на другий план, проте не зник повністю. За допомогою нього можна легко передавати невеликі шматки інформації.

Порівняння цифрового та аналогового сигналів

Купуючи техніку, навряд чи хтось думає про те, які види сигналів використані в тому чи іншому приладі, а про їхнє середовище та природу тим більше. Але іноді все ж таки доводиться розбиратися з поняттями.

Вже давно стало ясно, що аналогові технології втрачають попит, адже їхнє використання нераціональне. Натомість приходить цифровий зв'язок. Потрібно розуміти, про що йде моваі від чого людство відмовляється.

Якщо говорити коротко, то аналоговий сигнал - спосіб передачі, який передбачає опис даних безперервними функціями часу. По суті, кажучи конкретно, амплітуда коливань може дорівнювати будь-якому значенню, що знаходиться в певних межах.

Цифрова обробка сигналів описується дискретними функціями часу. Інакше висловлюючись, амплітуда коливань цього дорівнює строго заданим значенням.

Переходячи від теорії до практики, треба сказати, що аналоговому сигналу характерні перешкоди. З цифровим таких проблем немає, тому що він успішно їх «згладжує». За рахунок нових технологій такий метод передачі даних здатний самотужки без втручання вченого відновити всю вихідну інформацію.

Говорячи про телебачення, можна вже впевнено сказати: аналогова передача давно зжила себе. Більшість споживачів переходять на цифровий сигнал. Мінус останнього полягає в тому, що якщо аналогову передачу здатний приймати будь-який прилад, то сучасніший спосіб - тільки спеціальна техніка. Хоч і попит на застарілий метод вже давно впав, все ж такі види сигналів досі не здатні повністю залишити повсякденне життя.