Цифрові сигнали

Цифровий сигнал, описуваний рівнем напруги або струму, сигнал (імпульс - для вузькосмугової передачі або синусоїда - для смуговий передачі), що представляє цифровий символ. Характеристики сигналу (для імпульсів - амплітуда, тривалість і розташування або для синусоїди - амплітуда, частота і фаза) дозволяють його ідентифікувати як один із символів кінцевого алфавіту. На рис. 1.1 наведено приклад смугового цифрового сигналу. Хоча сигнал є синусоїдальним і, отже, має аналоговий вигляд, все ж він іменується цифровим, оскільки кодує цифрову інформацію. На даному малюнку цифрове значення вказується за допомогою передачі протягом кожного інтервалу часу Т сигналу певної частоти.

Рис. 1.1 - Смуговий цифровий сигнал

Класифікація сигналів. Сигнал можна класифікувати як детермінований (за відсутності невизначеності щодо його значення в будь-який момент часу) або випадковий, в іншому випадку. Детерміновані сигнали моделюються математичним виразом x (t) = 5 cos10t. Для випадкового сигналу такий вислів написати неможливо. Втім, при спостереженні випадкового сигналу (також званого випадковим процесом) протягом досить тривалого періоду часу, можуть відзначатися деякі закономірності, які можна описати через ймовірності і середнє статистичне. Така модель, у формі імовірнісного опису випадкового процесу, особливо корисна для опису характеристик сигналів і шумів у системах зв'язку.

Періодичні та неперіодичні сигнали. Сигнал x (t) називається періодичним у часі, якщо існує постійне Т0> 0, таке, що

x(t) =x(t + T0) для -∞ < t< ∞ (1.1)

де через t позначено час. Найменше значення T0, яке задовольняє цю умову, називається періодом сигналу x (t). Період Тп визначає тривалість одного повного циклу функції x (t). Сигнал, для якого не існує значення T0, що задовольняє рівняння (1.1), іменується неперіодичним.

Аналогові та дискретні сигнали. Аналоговий сигнал x (t) є безперервною функцією часу, тобто x (t) однозначно визначається для всіх t. Електричний аналоговий сигнал виникає тоді, коли фізичний сигнал (наприклад, мова) деяким пристроєм перетворюється в електричний. Для порівняння, дискретний сигнал х (кТ) є сигналом, існуючим в дискретні проміжки часу; він характеризується послідовністю чисел, визначених для кожного моменту часу, кТ, де k - ціле число, а T - фіксований проміжок часу.

Сигнали, виражені через енергію або потужність. Електричний сигнал можна представити як зміна напруги v (t) або струму i (t) з миттєвою потужністю p {t), яка подається на опір R:

Швидкість передачі даних. Ця величина в бітах в секунду (біт / с) дається формулою R = k/T=(1/T) log2^M (біт/с), де k біт визначають символ з М=2к- символьного алфавіту, а Т- це тривалість κ -бітового символу.