من الضروري مطابقة الإشارة مع قناة الاتصال لزيادة معدل إرسال معلومات القياس دون خسارة أو تشويه في وجود التداخل.

اختيار الناقل هو الخطوة الأولى في مطابقة الإشارة إلى القناة. يمكن أن تكون ناقلات معلومات القياس: التيار الكهربائي ، وشعاع الضوء ، والاهتزازات الصوتية ، وموجات الراديو ، وما إلى ذلك.

الخصائص المعممة لقناة الاتصالنكون:

¾ الوقت تي k ، حيث يتم توفير القناة لإرسال معلومات القياس ؛

¾ عرض النطاق الترددي Fإلى القناة

¾ النطاق الديناميكي نك هي نسبة القوة المسموح بها ( صمع + صن) في القناة لقوة التداخل صن لكل قناة ، معبراً عنها بالديسيبل.

هنا صمع، ص n هي إشارة وقوة التداخل.

عمل الخامسك = تيإلى * Fإلى * نك - دعا قدرة القناة.

خصائص الإشارة المعممةنكون:

¾ الوقت تيق ، التي يتم خلالها نقل معلومات القياس ؛

¾ عرض الطيف Fمع؛

¾ النطاق الديناميكي نج هي النسبة المعبر عنها بالديسيبل أعظمقوة الإشارة لذلك الأصغرالقدرة ، والتي يجب تمييزها عن الصفر لجودة إرسال معينة.

عمل الخامسج = تيمع * Fمع * نج - يسمى قدرة الإشارة.

شرط مطابقة الإشارة مع القناة ، والذي يضمن إرسال معلومات القياس دون خسارة أو تشويه في وجود التداخل ، هو تحقيق عدم المساواة:

الخامسج جنيه استرليني الخامسإلى

في أبسط الحالات ، تنطبق عدم المساواة هذه على:

تيج جنيه استرليني تيإلى

Fج جنيه استرليني Fإلى

حج جنيه استرليني حإلى،

أولئك. عندما "يتناسب" حجم الإشارة تمامًا مع سعة القناة.

ومع ذلك ، يمكن أيضًا تلبية شرط مطابقة الإشارة مع القناة عندما لا يتم استيفاء بعض (وليس كل) التفاوتات الأخيرة. في هذه الحالة ، هناك حاجة إلى ما يسمى ب معاملات الصرف، حيث يوجد نوع من "التبادل" لمدة الإشارة لعرض طيفها ، أو عرض الطيف للمدى الديناميكي للإشارة ، إلخ.

67. طرق لتحسين البرامج لفحص كائن التشخيص. طريقة احتمالية الوقت. طريقة نصف الانقسام (تطبيقان). الطريقة المركبة.

طريقة احتمالية الوقت:

- يتم استخدامه إذا كان الوقت المطلوب لفحص الوحدات الفردية للنظام معروفًا ويتم تقدير احتمالية حدوث أعطال في هذه الوحدات في شكل التكرار النسبي لفشل هذه الوحدات.

لتقليل وقت العثور على خطأ ، فإن العقد التي تم اختبارها (وفي حالة عامة - أسباب محتملةأخطاء) مرتبة حسب النسبة المتزايدة Т أنا / ف ط، أين تي أنا- التحقق من الوقت المتاح أنا- السبب الرابع لخلل في العقدة أو خلل في العقدة الأولى ؛ ص ط- احتمالا أنا- السبب الخامس لخلل أو فشل العقدة الأولى ؛

تسمح الشيكات بترتيب تصاعدي لهذه النسبة (كبير ص طوالصغيرة تي أنا) ، أي البدء بأكثر أسباب الفشل احتمالية. (وبالتالي ، يتم تقليل الحد الأدنى المطلوب من إجراءات البحث ، مما يعني تقليل وقت التشخيص).

مساوئ طريقة "احتمالية الوقت":

الحاجة إلى الحصول على معلومات أولية حول احتمالية حدوث أخطاء فردية ؛

يتم اكتشاف الأخطاء الأكثر شيوعًا فقط بسرعة ، ويتم قضاء الكثير من الوقت في العثور على الأخطاء غير المحتملة ؛

لا تؤخذ المعلومات التي تم الحصول عليها في عملية التحقق من كل عقدة في الاعتبار عند فحص العقد الأخرى ، حيث من المفترض أن جميع العقد تعمل بشكل مستقل عن بعضها البعض.

طريقة نصف الانقسام”:

تستخدم عند الفحص غير ممنوحة(!) سلاسل! تستخدم هذه الطريقة أيضًا في الحالات التي يكون فيها احتمال فشل جميع عقد النظام هو نفسه، بمعنى آخر. ص ط = مقدار ثابت وفي الحالات التي يكون فيها هذا الشرط لم تتم، بمعنى آخر. P i const .

أ) يحدثص ط = مقدار ثابت

يتم تقسيم السلسلة التسلسلية لعقد النظام واحدة تلو الأخرى إلى عدد متساوٍ من العقدعلاوة على ذلك ، يتم إجراء الفحص الأول في منتصف السلسلة بأكملها ، ويتم إجراء كل فحص لاحق في منتصف الجزء المتبقي من السلسلة.

إذا كان عدد العقد في بقية السلسلة هو الفردية، ثم يتم إجراء الفحص عند أدنى مسافة ممكنة من الوسط.

على سبيل المثال ، يتكون النظام من 8 عقد:

الاختيار الأول- تم إنتاجه بين العقدتين الرابعة والخامسة ، أي ينقسم النظام إلى أجزاء ويتم فحصه الجزء الاولتتكون من العقد 1-4.

إذا تبين ، نتيجة الفحص ، أن الجزء الأول من النظام (العقد 1-4) يعمل ، فانتقل إلى الفحص الثاني ، والذي يتضمن البحث عن عطل بين العقد في النصف الأول من الجزء الثاني ، أي بين العقد 5.6.

إذا أعطى الشيك الأول النتيجة " عطل"، ثم يتم فحصه النصف الأول من الجزء الأول، بمعنى آخر. العقد 1،2 ، إلخ.

هذه الطريقةيعطي نفس الشيءعدد الشيكات ، بغض النظر عن موقع العنصر المعيب. على سبيل المثال ، بالنسبة للمثال المدروس ، يكون عدد عمليات التحقق لحساب العقدة (الأخيرة) الوحيدة دائمًا 3. إذا كنت بحاجة إلى التحقق من العقدة الأخيرة من أجل التصفية ، فإن عدد عمليات التحقق هنا هو 3 + 1 = 4.

وإذا تم استخدام طريقة "احتمالية الوقت" لإجراء عمليات التحقق ، ففي أفضل الأحوال - تحقق واحد ، وفي أسوأ الأحوال - جميع عمليات التحقق الثمانية. أولئك. طريقة "الانقسام النصفى" أكثر كفاءة (عندما P i = const).

ب) القضيةص ط مقدار ثابت .

لا يتم تقسيم سلسلة عقد النظام إلى عدد متساوٍ من العقد ، وللحصول على احتمالات متساوية للفشل.

ل هذا المثاليكون عدد الشيكات في أفضل الأحوال 2 (عندما تكون الخانة 1 معيبة) ، وفي أسوأ الحالات تكون مساوية لـ 4 (عندما تكون الخانة 6 معيبة). وإذا تم استخدام طريقة "احتمالية الوقت" ، فسيكون الفحص الأول كافياً في أحسن الأحوال ، وفي أسوأ الحالات ، ستكون جميع عمليات التحقق الثمانية مطلوبة.

لذلك ، تبين أن طريقة "الانقسام النصفى" أكثر كفاءة في هذه الحالة أيضًا.

الطريقة المركبة:

في الحالات التي يكون فيها الوقت المطلوب للتحقق من الوحدات الفردية للنظام وقيم احتمالات فشل الوحدة معروفة ، ولكن لا توجد افتراضات حول العمل المستقلجميع العقد ، كما تم في طريقة "احتمالية الوقت" ، يتم استخدام مزيج من هذه الطريقة وطريقة "نصف التقسيم".

هذه الطريقة تسمى " مجموع". يفترض أن طريقة "الانقسام النصفي" تؤخذ كأساس ، وفي نفس الوقت تؤخذ احتمالات الأخطاء في الاعتبار P i const وتعقيد الشيكات الفردية تي أنا، بمعنى آخر. سلوك T i / P i ،ويتم تقسيم السلسلة وفقًا لتساوي القيم هذه العلاقة!

تقلل الطريقة المدمجة من عدد الشيكات المطلوبة.

بالإضافة إلى الطرق الأربع المدرجة لفحص الأنظمة المشخصة ، يتم أيضًا استخدام عدد من الطرق الأخرى ، على سبيل المثال ، الطرق التي تستخدم جهاز نظرية اللعبة ، على وجه الخصوص ، طريقة minimax (تقليل الخسارة القصوى للمشغل ، والتي تتكون من زيادة وقت اكتشاف الخطأ) وطرق أخرى.

يصعب تنفيذ معظم هذه الأساليب ؛ لذلك ، تعتمد الأمراض المنقولة بالاتصال الجنسي الخاصة بالكائنات التقنية المعقدة على استخدام أجهزة كمبيوتر ذات ذاكرة كافية وسرعة عالية.

يواجه الناس كل يوم استخدام الأجهزة الإلكترونية. الحياة الحديثة مستحيلة بدونهم. بعد كل شيء ، نحن نتحدث عن جهاز تلفزيون وراديو وكمبيوتر وهاتف وطباخ متعدد وما إلى ذلك. في وقت سابق ، حتى قبل بضع سنوات ، لم يفكر أحد في الإشارة المستخدمة في كل جهاز يعمل. الآن سمعت الكلمات "التناظرية" ، "الرقمية" ، "المنفصلة" منذ فترة طويلة. بعض أنواع الإشارات المدرجة ذات جودة عالية وموثوق بها.

دخل الإرسال الرقمي حيز الاستخدام في وقت لاحق بكثير من التناظرية. هذا يرجع إلى حقيقة أن صيانة مثل هذه الإشارة أسهل بكثير ، ولم تتحسن التكنولوجيا في ذلك الوقت كثيرًا.

يواجه كل شخص باستمرار مفهوم "التكتم". إذا قمت بترجمة هذه الكلمة من اللاتينية ، فستعني "عدم الاستمرارية". بالتعمق في العلم ، يمكننا القول أن الإشارة المنفصلة هي طريقة لنقل المعلومات ، مما يعني حدوث تغيير في وسيط الناقل بمرور الوقت. يأخذ الأخير أيًا من جميع القيم الممكنة. الآن تتلاشى حرية التصرف في الخلفية ، بعد اتخاذ قرار لإنتاج أنظمة على شريحة. إنها شمولية ، وتتفاعل جميع المكونات بشكل وثيق مع بعضها البعض. في التكتم ، كل شيء هو عكس ذلك تمامًا - كل التفاصيل مكتملة ومتصلة بالآخرين من خلال خطوط اتصال خاصة.

الإشارة

الإشارة هي رمز خاص يتم إرساله إلى الفضاء بواسطة نظام واحد أو أكثر. هذه الصياغة عامة.

في مجال المعلومات والاتصالات ، تعتبر الإشارة وسيطًا خاصًا لأي بيانات تُستخدم لنقل الرسائل. يمكن إنشاؤه ولكن لم يتم قبوله ، الشرط الأخير اختياري. إذا كانت الإشارة عبارة عن رسالة ، فإن التقاطها يعتبر ضروريًا.

يتم إعطاء الكود الموصوف بواسطة دالة رياضية. يميز جميع التغييرات الممكنة للمعلمات. في نظرية الهندسة الراديوية ، يعتبر هذا النموذج أساسيًا. في ذلك ، كان يسمى التناظرية للإشارة ضوضاء. إنها وظيفة زمنية تتفاعل بحرية مع الشفرة المرسلة وتشوهها.

يصف المقال أنواع الإشارات: المنفصلة والتناظرية والرقمية. يتم أيضًا تقديم النظرية الرئيسية حول الموضوع الموصوف بإيجاز.

أنواع الإشارات

هناك العديد من الإشارات المتاحة. فكر في الأنواع الموجودة.

1. وفقًا للوسيط المادي لحامل البيانات ، يتم فصل الإشارات الكهربائية والبصرية والصوتية والكهرومغناطيسية. هناك العديد من الأنواع الأخرى ، لكنها غير معروفة كثيرًا.
2. وفقًا لطريقة التخصيص ، تنقسم الإشارات إلى منتظمة وغير منتظمة. الأول هو الأساليب الحتمية لنقل البيانات ، والتي تحددها وظيفة تحليلية. تتم صياغة العشوائية وفقًا لنظرية الاحتمال ، كما أنها تأخذ أي قيم على فترات زمنية مختلفة.
3. اعتمادًا على الوظائف التي تصف جميع معلمات الإشارة ، يمكن أن تكون طرق نقل البيانات تناظرية ومنفصلة ورقمية (طريقة ذات مستوى كمي). يتم استخدامها لتشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية.

أصبح القارئ الآن على دراية بجميع أنواع إرسال الإشارات. لن يكون من الصعب على أي شخص فهمها ، الشيء الرئيسي هو التفكير قليلاً وتذكر دورة الفيزياء المدرسية.

ما هي الإشارة التي تتم معالجتها؟

تتم معالجة الإشارة من أجل إرسال واستقبال المعلومات المشفرة فيها. بمجرد إزالته ، يمكن استخدامه طرق مختلفة... في بعض الحالات ، ستتم إعادة تنسيقه.

هناك سبب آخر لمعالجة جميع الإشارات. يتكون من ضغط طفيف للترددات (حتى لا تتلف المعلومات). بعد ذلك ، يتم تنسيقه وإرساله بسرعات بطيئة.

في الإشارات التناظرية والرقمية ، يتم استخدام تقنيات خاصة. على وجه الخصوص ، التصفية ، الالتواء ، الارتباط. إنها ضرورية لاستعادة الإشارة في حالة تلفها أو وجود ضوضاء.

الخلق والتكوين

غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى التناظرية إلى الرقمية (ADC) لتوليد الإشارات ، وغالبًا ما يتم استخدام كلاهما فقط في حالة استخدام تقنيات DSP. في حالات أخرى ، يكون استخدام DAC مناسبًا فقط.

عند إنشاء رموز تمثيلية مادية مع الاستخدام الإضافي للطرق الرقمية ، فإنها تعتمد على المعلومات الواردة ، والتي يتم إرسالها من أجهزة خاصة.

مدى ديناميكي

يتم حسابه على أنه الفرق بين مستويات جهارة الصوت الأعلى والمنخفضة ، والتي يتم التعبير عنها بالديسيبل. يعتمد كليا على القطعة وخصائص الأداء. نحن نتحدث عن كل من المقطوعات الموسيقية والحوارات العادية بين الناس. إذا أخذنا ، على سبيل المثال ، مذيعًا يقرأ الأخبار ، فإن نطاقه الديناميكي يتقلب بين 25 و 30 ديسيبل. وأثناء قراءة قطعة ما ، يمكن أن تنمو حتى 50 ديسيبل.

الإشارات التناظرية

الإشارة التناظرية هي طريقة مستمرة لنقل البيانات عبر الزمن. عيبه هو وجود ضوضاء ، مما يؤدي في بعض الأحيان إلى ضياع كامل للمعلومات. في كثير من الأحيان تنشأ مواقف يستحيل فيها تحديد مكان البيانات المهمة في الكود ، وأين توجد التشوهات المعتادة.

ولهذا السبب اكتسبت معالجة الإشارات الرقمية شعبية كبيرة وتحل محل التناظرية تدريجياً.

الإشارات الرقمية

الإشارة الرقمية خاصة ، يتم وصفها من خلال وظائف منفصلة. يمكن أن تأخذ اتساعها قيمة معينة من تلك المحددة بالفعل. في حين أن الإشارة التناظرية قادرة على الوصول مع الكثير من الضوضاء ، فإن الإشارة الرقمية تقوم بتصفية معظم الضوضاء المستلمة.

بالإضافة إلى ذلك ، ينقل هذا النوع من نقل البيانات المعلومات دون تحميل دلالي غير ضروري. يمكن إرسال عدة رموز عبر قناة مادية واحدة في وقت واحد.

لا توجد أنواع من الإشارات الرقمية ، لأنها تبرز كطريقة منفصلة ومستقلة لنقل البيانات. إنه تيار ثنائي. في الوقت الحاضر ، تعتبر هذه الإشارة هي الأكثر شيوعًا. هذا يرجع إلى سهولة الاستخدام.

تطبيق الإشارات الرقمية

ما الذي يجعل الإشارة الكهربائية الرقمية مختلفة عن غيرها؟ حقيقة أنه قادر على أداء تجديد كامل في المكرر. عندما تدخل إشارة بها أدنى تداخل إلى جهاز الاتصال ، فإنها تقوم على الفور بتغيير شكلها إلى رقمي. يسمح هذا ، على سبيل المثال ، لبرج التلفزيون بتشكيل إشارة مرة أخرى ، ولكن بدون تأثير الضوضاء.

في حالة وصول الشفرة بالفعل بتشوهات كبيرة ، فلا يمكن للأسف استعادتها. إذا أخذنا اتصالًا تناظريًا في المقارنة ، في حالة مماثلة ، يمكن للمكرر استخراج جزء من البيانات ، مما يؤدي إلى إنفاق الكثير من الطاقة.

مناقشة الاتصال الخلويتنسيقات مختلفة ، مع تشويه قوي على الخط الرقمي ، يكاد يكون من المستحيل التحدث ، حيث لا يتم سماع الكلمات أو العبارات الكاملة. في هذه الحالة ، يكون الاتصال التناظري أكثر فاعلية ، لأنه يمكنك الاستمرار في إجراء حوار.

إنه بسبب مثل هذه المشاكل الإشارات الرقميةيتم تشكيل أجهزة إعادة الإرسال في كثير من الأحيان لتقليل فواصل الأسطر.

إشارة منفصلة

الآن يستخدم الجميع هاتف محمولأو نوع من "طالب" على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. من مهام الآلات أو البرمجياتهو إرسال إشارة ، في هذه الحالة دفق صوتي. لحمل موجة مستمرة ، يلزم وجود قناة لها عرض نطاق افضل مستوى... هذا هو السبب في اتخاذ القرار باستخدام إشارة منفصلة. إنها لا تخلق الموجة نفسها ، بل هيئتها الرقمية. لماذا هذا؟ لأن الإرسال يأتي من التكنولوجيا (على سبيل المثال ، الهاتف أو الكمبيوتر). ما هي مزايا هذا النوع من نقل المعلومات؟ بفضل مساعدتها ، يتم تقليل الحجم الإجمالي للبيانات المرسلة ، كما يسهل تنظيم إرسال الدُفعات.

لطالما استخدم مفهوم "التكتم" بثبات في أعمال تكنولوجيا الكمبيوتر. بفضل هذه الإشارة ، لا يتم نقل المعلومات المستمرة ، والتي يتم تشفيرها بالكامل بأحرف وأحرف خاصة ، ولكن البيانات التي يتم جمعها في كتل خاصة. هم جزيئات منفصلة وكاملة. لطالما تم إهمال طريقة التشفير هذه في الخلفية ، لكنها لم تختف تمامًا. باستخدامه ، يمكنك بسهولة نقل أجزاء صغيرة من المعلومات.

مقارنة بين الإشارات الرقمية والتناظرية

عند شراء المعدات ، لا يكاد أي شخص يفكر في أنواع الإشارات المستخدمة في هذا الجهاز أو ذاك ، بل ويفكر أكثر في بيئته وطبيعته. لكن في بعض الأحيان لا يزال عليك التعامل مع المفاهيم.

لطالما كان من الواضح أن التقنيات التناظرية تفقد الطلب ، لأن استخدامها غير منطقي. بدلا من ذلك ، يأتي الاتصال الرقمي. أنت بحاجة إلى فهم ما هو على المحك وما الذي ترفضه البشرية.

باختصار ، الإشارة التناظرية هي طريقة لنقل المعلومات ، مما يعني وصف البيانات من خلال الوظائف المستمرة للوقت. في الواقع ، عند الحديث على وجه التحديد ، يمكن أن تكون سعة التذبذبات مساوية لأي قيمة ضمن حدود معينة.

يتم وصف معالجة الإشارات الرقمية من خلال وظائف زمنية منفصلة. وبعبارة أخرى ، فإن سعة التذبذب لهذه الطريقة تساوي القيم المحددة بدقة.

بالانتقال من النظرية إلى التطبيق ، يجب القول أن الإشارة التناظرية تتميز بالتداخل. مع الرقمية ، لا توجد مثل هذه المشاكل ، لأنها "تنجح" في حلها. نظرًا للتقنيات الجديدة ، فإن طريقة نقل البيانات هذه قادرة على استعادة جميع المعلومات الأصلية من تلقاء نفسها دون تدخل عالم.

عند الحديث عن التلفزيون ، يمكننا أن نقول بثقة: لقد تجاوز الإرسال التناظري فائدته لفترة طويلة. يتحول معظم المستهلكين إلى إشارة رقمية. عيب هذا الأخير هو أنه إذا كان أي جهاز قادرًا على استقبال الإرسال التناظري ، فإن الطريقة الأكثر حداثة ليست سوى تقنية خاصة. على الرغم من أن الطلب على الطريقة القديمة قد انخفض منذ فترة طويلة ، إلا أن هذه الأنواع من الإشارات لا تزال غير قادرة على الاختفاء تمامًا من الحياة اليومية.

عند دراسة النظرية المعممة للإشارات ، يتم النظر في القضايا التالية.

1. الخصائص الأساسية وطرق تحليل الإشارات المستخدمة في الهندسة الراديوية لنقل المعلومات.

2. الأنواع الرئيسية لتحولات الإشارة في عملية بناء القنوات.

3. طرق بناء وطرق تحليل دوائر الهندسة الراديوية التي يتم بواسطتها العمليات على الإشارة.

يمكن تعريف إشارات الراديو على أنها إشارات مستخدمة في هندسة الراديو. وفقًا للغرض منها ، تنقسم الإشارات التقنية الراديوية إلى إشارات:

البث الإذاعي،

التلفاز،

تلغراف

رادار،

الملاحة الراديوية ،

القياس عن بعد ، إلخ.

يتم تعديل جميع إشارات الراديو. عند تكوين إشارات مشكلة ، يتم استخدام الإشارات الأولية ذات التردد المنخفض (التناظرية ، المنفصلة ، الرقمية).

الإشارات التناظرية يكرر قانون تغيير الرسالة المرسلة.

إشارة منفصلة - ينقل مصدر الرسالة المعلومات في فترات زمنية معينة (على سبيل المثال ، حول الطقس) ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على مصدر منفصل نتيجة لأخذ العينات في وقت إشارة تناظرية.

الإشارات الرقمية هو عرض للرسالة في شكل رقمي. مثال: يتم تشفير رسالة نصية في إشارة رقمية.

يمكن تشفير جميع أحرف الرسائل في أكواد ثنائية وسداسية عشرية وأكواد أخرى. يتم تنفيذ التشفير تلقائيًا باستخدام جهاز تشفير. وبالتالي ، يتم تحويل رموز الرموز إلى إشارات قياسية.

ميزة نقل البيانات الرقمية هي مناعة عالية ضد الضوضاء. يتم إجراء التحويل العكسي باستخدام محول من رقمي إلى تمثيلي.

النماذج الرياضية للإشارات

عند دراسة الخصائص العامة للإشارات ، عادة ما يصرف المرء عن طبيعتها المادية والغرض منها ، ويستبدلها بنموذج رياضي.

نموذج رياضي - الطريقة المختارة للوصف الرياضي للإشارة ، والتي تعكس أهم خصائص الإشارة. على أساس نموذج رياضي ، من الممكن تصنيف الإشارات من أجل تحديد خصائصها العامة والاختلافات الأساسية.

تنقسم إشارات الراديو عادة إلى فئتين:

إشارات حتمية ،

إشارات عشوائية.

إشارة حتمية هي إشارة تكون قيمتها معروفة في أي وقت أو يمكن حسابها مسبقًا.

إشارة عشوائية هي إشارة قيمة لحظيةوهو متغير عشوائي (على سبيل المثال ، إشارة صوتية).

النماذج الرياضية للإشارات القطعية

تنقسم الإشارات الحتمية إلى فئتين:

دورية

غير دورية.

اسمحوا ان س ( ر ) - إشارة حتمية. توصف الإشارات الدورية بوظيفة زمنية دورية:

وتتكرر خلال الفترة تي ... تقريبا ر >> تي ... بقية الإشارات غير دورية.

النبضة هي إشارة تختلف قيمتها عن الصفر لفترة زمنية محدودة (عرض النبضة ).

ومع ذلك ، عند وصف نموذج رياضي ، يتم استخدام الوظائف المحددة في فترة زمنية غير محدودة. يتم تقديم مفهوم مدة النبض الفعالة (العملية):

.

زخم أسي.

على سبيل المثال: تحديد المدة الفعلية للنبضة الأسية على أنها الفترة الزمنية التي تنخفض خلالها قيمة الإشارة بمقدار 10 مرات. تحديد عرض النبض الفعال للرسم:

خصائص طاقة الإشارة . الطاقة اللحظية هي قوة الإشارة عبر 1 أوم:

.

للإشارة غير الدورية ، نقدم مفهوم الطاقة عند مقاومة 1 أوم:

.

بالنسبة للإشارة الدورية ، يتم تقديم مفهوم متوسط ​​القوة:

يتم تعريف النطاق الديناميكي للإشارة على أنه نسبة الحد الأقصى ص ( ر ) إلى هذا الحد الأدنى ص ( ر ) ، والذي يسمح لك بتوفير جودة إرسال معينة (يتم التعبير عنها عادةً بالديسيبل):

.

الخطاب الهادئ للمذيع له نطاق ديناميكي يبلغ حوالي 25 ... 30 ديسيبل ، للأوركسترا السيمفونية حتى 90 ديسيبل. اختيار القيمة ص دقيقة يرتبط بمستوى التداخل:
.

الإشارة - عملية فيزيائية تعرض رسالة. في الأنظمة التقنية ، غالبًا ما تستخدم الإشارات الكهربائية. عادة ما تكون الإشارات وظائف زمنية.

1. تصنيف الإشارة

يمكن تصنيف الإشارات وفقًا لمعايير مختلفة:

1. مستمر ( تمثيلي) - إشارات موصوفة بوظائف مستمرة للوقت ، أي تأخذ مجموعة متصلة من القيم على مدى فترة التحديد. منفصله - موصوفة بوظائف منفصلة للوقت ، أي تأخذ على مجموعة محدودة من القيم خلال فترة التحديد.

حتمية - الإشارات الموصوفة بوظائف حتمية للوقت ، أي يتم تحديد قيمها في أي وقت. عشوائي - موصوفة بوظائف عشوائية للوقت ، أي القيم التي تكون في أي لحظة متغيرًا عشوائيًا. يمكن تصنيف العمليات العشوائية (SP) إلى ثابتة ، غير ثابتة ، ergodic وغير ergodic ، وكذلك Gaussian ، Markov ، إلخ.

3. دوري - الإشارات التي تتكرر قيمها على فترات مساوية لتلك الفترة

س (ر) = س (ر + ن) ،أين ن= 1،2 ، ... ، ¥ ؛ تي -فترة.

4. السببية - الإشارات الناشئة في الوقت المناسب.

5. محدود - إشارات ذات مدة محدودة وتساوي الصفر خارج فاصل الكشف.

6. متماسك - الإشارات التي تتوافق في كل نقاط العزم.

7. متعامد - إشارات معاكسة للترابط.

2. خصائص الإشارة

1. مدة الإشارة ( وقت الإرسال) تي مع- الفاصل الزمني الذي توجد خلاله الإشارة.

2. عرض الطيف و ج- مدى التردد الذي تتركز فيه قوة الإشارة الرئيسية.

3. قاعدة الإشارة - حاصل ضرب عرض طيف الإشارة بمدته.

4. مدى ديناميكي د ج -لوغاريتم نسبة أقصى قوة إشارة - ف ماكسإلى الحد الأدنى - ف دقيقة(أدنى فرق عند مستوى التداخل):

D c = log (P max / P min).

في التعبيرات حيث يمكن استخدام اللوغاريتمات مع أي أساس ، لم يتم تحديد أساس اللوغاريتم.

كقاعدة عامة ، تحدد قاعدة اللوغاريتم وحدة القياس (على سبيل المثال: عشري - [بيل] ، طبيعي - [نابير]).

5. حجم الإشارة يتحدد من خلال النسبة V c = T c F c D c .

6. خصائص الطاقة: قوة فورية - ف (ر) ؛متوسط ​​القوة - P avوالطاقة - E.يتم تحديد هذه الخصائص من خلال النسب:

ف (ر) =× 2 (ر) ؛ ؛ (1)

أين تي =تي ماكس -ر دقيقة.

3. النماذج الرياضية للإشارات العشوائية

حتمية ، أي لا تحتوي الرسالة المعروفة مسبقًا على معلومات ، لأن المستلم يعرف مسبقًا ما ستكون عليه الإشارة المرسلة. لذلك ، فإن الإشارات ذات طبيعة إحصائية.

العملية العشوائية (العشوائية ، الاحتمالية) هي عملية يتم وصفها بواسطة وظائف زمنية عشوائية.

عملية عشوائية X (ر)يمكن تمثيلها بمجموعة من وظائف الوقت غير العشوائية س ط (ر) ،تسمى الإنجازات أو العينات (انظر الشكل 1).

رسم بياني 1. عمليات تنفيذ عشوائية X (ر)

السمة الإحصائية الكاملة لعملية عشوائية هي ن -دالة التوزيع البعدي: F n (x 1، x 2، ...، x n؛ t 1، t 2، ...، t n) ،أو كثافة الاحتمال f n (x 1، x 2، ...، x n؛ t 1، t 2، ...، t n).

يرتبط استخدام القوانين متعددة الأبعاد ببعض الصعوبات ،

لذلك فهي غالبًا ما تقتصر على استخدام قوانين أحادية البعد و 1 (س ، ر) ،توصيف الخصائص الإحصائية لعملية عشوائية في أوقات فردية ، تسمى أقسام عملية عشوائية أو ثنائية الأبعاد و 2 (× 1 ، × 2 ؛ ر 1 ، ر 2) ،توصيف ليس فقط الخصائص الإحصائية للأقسام الفردية ، ولكن أيضًا علاقتها الإحصائية.

قوانين التوزيع هي خصائص شاملة لعملية عشوائية ، ولكن يمكن وصف العمليات العشوائية بشكل كامل باستخدام ما يسمى بالخصائص العددية (اللحظات الأولية والمركزية والمختلطة). في هذه الحالة ، غالبًا ما يتم استخدام الخصائص التالية: التوقع الرياضي (اللحظة الأولية من الدرجة الأولى)

; (2)

متوسط ​​المربع (لحظة بدء الطلب الثاني)

; (3)

التباين (اللحظة المركزية من الدرجة الثانية)

; (4)

وظيفة الارتباط ، والتي تساوي لحظة الارتباط للمقاطع العرضية المقابلة للعملية العشوائية

. (5)

في هذه الحالة ، تكون العلاقة التالية صحيحة:

(6)

العمليات الثابتة - العمليات التي لا تعتمد فيها الخصائص العددية على الوقت.

عمليات Ergodic - عملية تتطابق فيها نتائج حساب المتوسط ​​وفوق المجموعة.

عمليات جاوس - العمليات مع قانون التوزيع العادي:

(7)

يلعب هذا القانون دورًا مهمًا للغاية في نظرية إرسال الإشارات ، لأن معظم التداخل طبيعي.

وفقًا لنظرية الحد المركزي ، فإن معظم العمليات العشوائية هي Gaussian.

م عملية تابوت - عملية عشوائية يتم فيها تحديد احتمال كل قيمة لاحقة بقيمة واحدة سابقة فقط.

4. أشكال الوصف التحليلي للإشارات

يمكن تمثيل الإشارات في الوقت أو مجال المشغل أو مجال التردد ، ويتم تحديد العلاقة بينهما باستخدام محولات فورييه ولابلاس (انظر الشكل 2).

تحويل لابلاس:

L -1: (8)

تحويل فورييه:

F -1: (9)

الشكل 2 مناطق عرض الإشارة

في هذه الحالة ، يمكن استخدام أشكال مختلفة من تمثيل الإشارة في شكل وظائف ، ناقلات ، مصفوفات ، هندسية ، إلخ.

عند وصف العمليات العشوائية في المجال الزمني ، يتم استخدام ما يسمى بنظرية الارتباط للعمليات العشوائية ، وعند الوصف في مجال التردد ، يتم استخدام النظرية الطيفية للعمليات العشوائية.

مع مراعاة تكافؤ الوظائف

ووفقًا لصيغ أويلر: (10)

يمكنك كتابة تعبيرات لوظيفة الارتباط ص x (ر)وطيف الطاقة (الكثافة الطيفية) للعملية العشوائية ق × (ث) ،التي ترتبط بتحويل فورييه أو بصيغ وينر-خينشين

; (11) . (12)

5. التمثيل الهندسي للإشارات وخصائصها

أي ن -يمكن تمثيل الأرقام كنقطة (متجه) في ن- فضاء الأبعاد ، بعيدًا عن الأصل على مسافة د,

أين . ( 13)

مدة الإشارة تي معوعرض الطيف F مع، وفقًا لنظرية Kotelnikov ، يتم تحديدها نالتهم ، أين N = 2F ج T ج.

يمكن تمثيل هذه الإشارة بنقطة في الفضاء ذي البعد n أو متجه يربط هذه النقطة بالأصل.

طول هذا المتجه (القاعدة) يساوي:

; (14)

أين س ط = س (نDt) -قيمة الإشارة في الوقت المناسب ر = ن.د.

دعنا نقول: X- الرسالة المرسلة ، و ص- وافقت. علاوة على ذلك ، يمكن تمثيلها بواسطة نواقل (الشكل 3).

X1 ، Y1

0 أ1 أ2 x1 y1

تين. 3. التمثيل الهندسي للإشارات

دعنا نحدد الروابط بين التمثيلات الهندسية والفيزيائية للإشارات. للزاوية بين المتجهات Xو صيمكن أن تكون مكتوبة

كوسز =كوس (أ 1 -أ 2) =كوسأ 1كوسأ 2 +الخطيئةأ 1الخطيئةأ 2 =