Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Интересное:
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Дисциплины:
2017-11-16 | 398 |
5.00
из
|
Заказать работу |
4.1. Основные понятия и определения
Переход от аналогового представления сигнала к цифровому, который дает в ряде случаев значительные преимущества при передаче, хранении и обработке информации, связан с дискретизацией сигнала по времени и с квантованием его по уровню.
Рассмотрим разновидности сигналов, которые описываются функцией .
Непрерывная функция непрерывного аргумента (непрерывный сигнал, рис. 4.1, а). В этом случае функция иаргумент принимают непрерывные значения.
Непрерывная функция дискретного аргумента (дискретный во времени сигнал, рис. 4.1, б). Здесь значения функции определяются лишь на дискретном множестве значений аргумента .
Дискретная функция непрерывного аргумента (квантованный по уровню сигнал, рис. 4.1, в). В этом случае значения, которые может принимать функция , образуют дискретный ряд чисел .
Дискретная функция дискретного аргумента (цифровой сигнал, рис. 4.1, г). Значения, которые могут принимать функция и аргумент , образуют дискретные ряды чисел соответственно и .
Рис. 4.1.Виды сигналов: а – непрерывный сигнал; б – дискретный по времени сигнал; в – сигнал, квантованный по уровню; г – цифровой сигнал
Дискретизация состоит в преобразовании сигнала непрерывного аргумента в сигнал дискретного аргумента .
Квантование по уровню состоит в преобразовании непрерывного множества значений сигнала в дискретное множество значений .
Совместное применение операций дискретизации и квантования позволяет преобразовывать непрерывный сигнал в дискретный по координатам и .
При квантовании непрерывного сигнала возникает погрешность, обусловленная заменой непрерывных значений сигнала значениями по дискретной шкале уровней (рис. 4.1, г) с ценой деления (шагом квантования) , когда истинное значение сигнала представляется ближайшим значением дискретной шкалы.
Максимальное значение этой погрешности, называемой шумом квантования, очевидно, не будет превышать .
Шум квантования носит случайный характер, и при большом числе уровней квантования его плотность распределения вероятностей внутри интервала принимается равномерной (рис. 4.2). В этом случае среднеквадратическое напряжение шума квантования определяется как
. (4.1)
Если при получении цифрового сигнала (рис. 4.1, г) пронумеровать дискретные уровни, то каждому значению квантованного сигнала будет соответствовать определенное число. Заранее зная цену деления и номер уровня шкалы, всегда можно восстановить истинное значение уровня квантования и, следовательно, квантованного сигнала. Часто в информационных системах номер уровня квантования представляется в двоичной форме.
При этом будет реализован цифровой сигнал из непрерывного (аналогового) (рис. 4.3, а) с двоичной кодово-импульсной модуляцией (КИМ), получившей широкое применение.
Различают последовательный и параллельный двоичные коды (рис. 4.3, б, в). Последовательный обычно используется в системах (подсистемах) передачи информации, а параллельный – например, на шинах магистрали компьютера.
При передаче (преобразовании) синусоидального сигнала его эффективное напряжение на выходе двоичного канала с КИМ составит , где – число разрядов двоичного кода.
В этом случае шумовая относительная среднеквадратическая погрешность в канале с КИМ с учетом (4.1) составит
. (4.2)
Исходя из структуры сигнала (рис. 4.3) для последовательного двоичного кода: и необходимой полосы частот канала с КИМ: (см. раздел 2.10), выражение (4.2) примет вид
. (4.3)
в
Рис. 4.3. Кодово-импульсная модуляция
При обработке сигналов дискретизация по времени должна производиться таким образом, чтобы по отсчетным значениям можно было получить воспроизводящую функцию ,которая с заданной точностью отображает исходную функцию .
Оптимальной является такая дискретизация, которая обеспечивает представление исходного сигнала с заданной точностью при минимальном количестве выборок. В этом случае все отсчеты существенны для восстановления исходного сигнала. При неоптимальной дискретизации, кроме существенных отсчетов, имеются и избыточные отсчеты.
Избыточные отсчеты не нужны для восстановления сигнала с заданной точностью. Они загружают тракт передачи информации, отрицательно сказываются на производительности обработки данных в компьютере, вызывают дополнительные расходы на хранение и регистрацию данных. В связи с этим актуальна задача сокращения избыточных данных. Сокращение избыточной для получателя информации может производиться в процессе дискретизации сигналов. В более общем плане задача сокращения избыточных отсчетов может рассматриваться как задача описания непрерывных сигналов с заданной точностью минимальным числом дискретных характеристик.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!