Лекции по Теории передачи сигналов   

2. Сигналы и помехи

2.1. Определение и классификация сигналов

Передача и хранение информации, т. е. перенос информации в пространстве и времени, осуществляются с помощью сигналов. В системах управления и связи обычно используются электрические сигналы. Физической величиной, определяющей такой сигнал, является напряжение (или ток), изменяющееся во времени по закону, отображающему передаваемое сообщение.

Сигналы можно классифицировать по ряду признаков. Один из таких признаков мы уже рассмотрели — это дискретность. По этому признаку различают дискретные и непрерывные сигналы, которые, в свою очередь, могут быть детерминированными или случайными. Различают также сигналы простые и сложные.

Сигнал называется детерминированным или регулярным, если его математическим представлением является заданная функция времени. С информационной точки зрения это означает, что под регулярным сигналом понимается такой сигнал, который соответствует известному сообщению. Такие сигналы не несут информации.

Сущность связи состоит в том, чтобы передать получателю не известные ему сведения. Сигналы, несущие такие сведения, на приемном конце заранее также будут неизвестными. Сигналы и тем более помехи для получателя являются случайными (недетермитнированными).

Необходимо подчеркнуть относительность понятия недетерминированности. Сигнал для отправителя на передающем конце детерминирован, так как три заданном способе передачи он определяется известным сообщением. Для получателя тот же сигнал недетерминирован, так как передаваемое сообщение на приемном конце неизвестно. Реальные сигналы, передаваемые по системам связи, как правило, обладают сочетанием свойств детерминированных и недетерминированных сигналов: некоторые параметры сигнала получателю известны заранее, а некоторые для него являются случайными.

Между сигналами и помехами нет принципиальной разницы. Помеха — это тоже сигнал, но нежелательный для данной системы или устройства. В ряде случаев одно и то же колебание для одной системы является сигналом, а для другой — помехой. Например, электромагнитные волны данной радиостанции являются полезным сигналом для приемников, которым предназначена передача этой радиостанции, и помехой для других приемников, работающих в том же диапазоне частот. Излучение космического объекта (звезды, например) является помехой радиоприему в диапазоне ультракоротких волн и вместе с тем полезным сигналом, несущим информацию о некоторых процессах, происходящих на этом космическом объекте.

Случайным сигналом мы будем называть сигнал, математическим описанием которого является случайная   функция времени.

Рис. 2.1. Простой и сложный сигналы

В системах передачи  дискретных сообщений каждый кодовый символ передается отрезком сигнала определенной длительности. to. Такой отрезок сигнала называется элементарным (простым) сигналом. В большинстве случаев элементарный сигнал представляет собой посылку постоянного тока, или отрезок гармонического колебания. Элементарный сигнал несет простейшую информацию, например, «да» или «нет», «плюс» или «минус». Сигнал, представляющий собой совокупность элементарных сигналов, называется составным или сложным (рис. 2.1).

В теории связи вводится понятие базы сигнала v. Она определяется как удвоенное произведение полосы частот сигнала на его длительность:

v=2TF                                                                                                      (2.1)

Для простых сигналов vl, а для сложных v>>l. На этом основании простые сигналы часто называют узкополосными, а сложные — широкополосными.

Наконец, можно выделить так называемые эталонные или пробные сигналы. К ним относятся:

гармонический сигнал

f(t)=Acos(ωt+φ)   ()                                                                  (2.2)

единичная функция (функция включения)

                                                                                     (2.3)

единичный импульс (дельта-функция)

                                                                              (2.4)



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.