Mikä on digitaalinen signaali? Ero analogisen ja digitaalisen signaalin välillä. Digitaalinen ja analoginen signaali

Ihminen puhuu puhelimessa päivittäin, katselee erilaisia ​​tv-kanavia, kuuntelee musiikkia ja surffailee Internetissä. Kaikki viestintä- ja muut tietoympäristöt perustuvat erilaisten signaalien siirtoon. Monet ihmiset kysyvät, kuinka analoginen informaatio eroaa muun tyyppisestä tiedosta, mikä on digitaalinen signaali. Vastaus niihin voidaan saada ymmärtämällä erilaisten sähköisten signaalien määritelmät ja tutkimalla niiden perustavanlaatuisia eroja keskenään.

Analoginen signaali

Analoginen signaali (jatkuva) on luonnollinen informaatiosignaali, jolla on tietty määrä parametreja, jotka kuvataan aikafunktiolla ja jatkuvalla joukolla kaikkia mahdollisia arvoja.

Ihmisen aistit vangitsevat kaiken tiedon ympäristöstä analogisessa muodossa. Esimerkiksi jos henkilö näkee läheltä ohi kulkevan kuorma-auton, sen liikettä tarkkaillaan ja se muuttuu jatkuvasti. Jos aivot saisivat tietoa ajoneuvojen liikkeestä kerran 15 sekunnissa, ihmiset joutuisivat aina sen pyörien alle. Ihminen arvioi etäisyyden välittömästi, ja joka hetki se on määritelty ja erilainen.

Sama tapahtuu muun tiedon kanssa - ihmiset kuulevat äänen ja arvioivat sen äänenvoimakkuutta, arvioivat videosignaalin laatua ja vastaavaa. Näin ollen kaikentyyppiset tiedot ovat luonteeltaan analogisia ja muuttuvat jatkuvasti.

muistiinpanolla. Analogiset ja digitaaliset signaalit ovat mukana puhelimitse kommunikoivien keskustelukumppanien puheen välittämisessä, joka perustuu näiden signaalikanavien vaihtoon verkkokaapelin kautta. Tämäntyyppiset signaalit ovat luonteeltaan sähköisiä.

Analogista signaalia kuvaa siniaaltoa muistuttava matemaattinen aikafunktio. Jos mittaat esimerkiksi veden lämpötilaa, lämmität ja jäähdytät sitä ajoittain, funktion kaaviossa näkyy jatkuva viiva, joka heijastaa sen arvoa kullakin ajanjaksolla.

Häiriöiden välttämiseksi tällaiset signaalit on vahvistettava erityisillä keinoilla ja laitteilla. Jos signaalin häiriötaso on korkea, sitä on vahvistettava enemmän. Tähän prosessiin liittyy suuria energiankulutuksia. Esimerkiksi vahvistettu radiosignaali voi usein itse muodostua häiriöksi muille viestintäkanaville.

Mielenkiintoista tietää. Analogisia signaaleja käytettiin aiemmin kaikentyyppisissä viestinnässä. Nyt se kuitenkin korvataan kaikkialla tai on jo korvattu (matkaviestintä ja Internet) kehittyneemmillä digitaalisilla signaaleilla.

Analoginen ja digitaalinen televisio ovat edelleen olemassa rinnakkain, mutta digitaalinen televisio- ja radiolähetystyyppi korvaa nopeasti analogisen tiedonsiirtomenetelmän merkittävien etujensa vuoksi.

Tämän tyyppisen informaatiosignaalin kuvaamiseen käytetään kolmea pääparametria:

• taajuus;
• aallon pituus;
• amplitudi.

Analogisen signaalin haitat

Analogisella signaalilla on seuraavat ominaisuudet, jotka osoittavat niiden eron digitaaliseen versioon:

1. Tämän tyyppiselle signaalille on ominaista redundanssi. Eli niissä olevia analogisia tietoja ei suodateta - ne sisältävät paljon tarpeetonta tietoa. Tietoa on kuitenkin mahdollista siirtää suodattimen läpi, kun tiedetään lisäparametrit ja signaalin luonne esimerkiksi taajuusmenetelmää käyttäen;
2. Turvallisuus. Hän on lähes täysin avuton ulkopuolelta tulevaa luvatonta tunkeutumista vastaan;
3. Absoluuttinen avuttomuus erilaisten häiriöiden edessä. Jos tiedonsiirtokanavaan kohdistuu häiriöitä, signaalin vastaanotin lähettää sen muuttumattomana;
4. Näytteenottotasoilla ei ole erityistä eroa - lähetetyn tiedon laatua ja määrää ei ole rajoitettu millään tavalla.

Edellä mainitut ominaisuudet ovat analogisen tiedonsiirtomenetelmän haittoja, joiden perusteella voimme pitää sitä täysin vanhentuneena.

Digitaaliset ja diskreetit signaalit

Digitaaliset signaalit ovat keinotekoisia informaatiosignaaleja, jotka esitetään säännöllisten digitaalisten arvojen muodossa, jotka kuvaavat lähetetyn tiedon tiettyjä parametreja.

Tiedoksi. Nykyään käytetään pääasiassa helposti koodattavaa bittivirtaa - binaarista digitaalista signaalia. Tämä on tyyppi, jota voidaan käyttää binäärielektroniikassa.

Ero digitaalisen tiedonsiirron ja analogisen version välillä on, että tällaisella signaalilla on tietty määrä arvoja. Bittivirran tapauksessa niitä on kaksi: "0" ja "1".

Siirtyminen nollasta maksimiin digitaalisessa signaalissa on äkillistä, jolloin vastaanottava laite pystyy lukemaan sen selkeämmin. Jos tiettyä kohinaa ja häiriöitä esiintyy, vastaanottimen on helpompi dekoodata digitaalinen sähköinen signaali kuin analogisella tiedonsiirrolla.

Digitaaliset signaalit eroavat kuitenkin analogisesta versiosta yhdessä haittapuolena: suurella häiriötasolla niitä ei voida palauttaa, mutta jatkumosignaalista on mahdollista poimia tietoa. Esimerkki tästä olisi kahden ihmisen välinen puhelinkeskustelu, jonka aikana yhden keskustelukumppanin kokonaiset sanat ja jopa lauseet voivat kadota.

Tätä vaikutusta digitaalisessa ympäristössä kutsutaan katkoefektiksi, joka voidaan lokalisoida pienentämällä tietoliikennelinjan pituutta tai asentamalla toistin, joka kopioi alkuperäisen signaalityypin kokonaan ja lähettää sen edelleen.

Analogiset tiedot voidaan siirtää digitaalisia kanavia pitkin sen jälkeen, kun digitalisointiprosessi on käyty läpi erityislaitteilla. Tätä prosessia kutsutaan analogia-digitaalimuunnokseksi (ADC). Tämä prosessi voidaan myös kääntää - digitaali-analogimuunnos (DAC). Esimerkki DAC-laitteesta on digitaalinen TV-vastaanotin.

Digitaalisille järjestelmille on ominaista myös tiedon salaus- ja koodauskyky, josta on tullut tärkeä syy matkaviestinnän ja Internetin digitalisoinnissa.

Diskreetti signaali

On olemassa kolmas tietotyyppi – diskreetti. Tällainen signaali on katkonainen ja muuttuu ajan myötä ottamalla minkä tahansa mahdollisista (ennakolta määrätyistä) arvoista.

Diskreetille tiedonsiirrolle on ominaista se, että muutokset tapahtuvat kolmen skenaarion mukaan:

1. Sähköinen signaali muuttuu vain ajassa, pysyen jatkuvana (muuttumattomana) suuruudeltaan;
2. Se muuttuu vain suuruusluokkaa pysyen jatkuvana ajassa;
3. Se voi myös muuttua samanaikaisesti sekä suuruuden että ajan suhteen.

Diskreettisyys on löytänyt sovelluksen suurten tietomäärien eräsiirrossa laskentajärjestelmissä.

Signaalit ovat tietokoodeja, joita ihmiset käyttävät viestien välittämiseen tietojärjestelmässä. Signaali voidaan antaa, mutta sitä ei vaadita vastaanottamaan. Viestiä voidaan pitää vain signaalina (tai signaalien joukkona), jonka vastaanottaja on vastaanottanut ja dekoodannut (analoginen ja digitaalinen signaali).

Yksi ensimmäisistä tavoista siirtää tietoa ilman ihmisten tai muiden elävien olentojen osallistumista olivat signaalipalot. Kun vaara syntyi, tulipalot sytytettiin peräkkäin pylvästä toiseen. Seuraavaksi tarkastelemme menetelmää tiedon siirtämiseksi sähkömagneettisten signaalien avulla ja käsittelemme aihetta yksityiskohtaisesti analoginen ja digitaalinen signaali.

Mikä tahansa signaali voidaan esittää funktiona, joka kuvaa sen ominaisuuksien muutoksia. Tämä esitys on kätevä radiotekniikan laitteiden ja järjestelmien tutkimiseen. Radiotekniikassa signaalin lisäksi on myös kohinaa, joka on sen vaihtoehto. Kohina ei sisällä hyödyllistä tietoa ja vääristää signaalia vuorovaikutuksessa sen kanssa.

Konsepti itsessään mahdollistaa tietyistä fysikaalisista suureista irtautumisen, kun tarkastellaan tiedon koodaamiseen ja dekoodaukseen liittyviä ilmiöitä. Signaalin matemaattinen malli tutkimuksessa antaa mahdollisuuden luottaa aikafunktion parametreihin.

Signaalityypit

Tietovälineen fyysiseen ympäristöön perustuvat signaalit jaetaan sähköisiin, optisiin, akustisiin ja sähkömagneettisiin.

Asetustavan mukaan signaali voi olla säännöllinen tai epäsäännöllinen. Säännöllinen signaali esitetään ajan deterministisenä funktiona. Radiotekniikassa epäsäännöllistä signaalia edustaa kaoottinen ajan funktio ja sitä analysoidaan todennäköisyyspohjaisella lähestymistavalla.

Signaalit voivat olla analogisia tai diskreettejä riippuen niiden parametreja kuvaavasta funktiosta. Diskreettiä signaalia, joka on kvantisoitu, kutsutaan digitaaliseksi signaaliksi.

Signaalinkäsittely

Analogiset ja digitaaliset signaalit käsitellään ja ohjataan lähettämään ja vastaanottamaan signaaliin koodattua tietoa. Kun tiedot on poimittu, niitä voidaan käyttää eri tarkoituksiin. Erityistapauksissa tiedot muotoillaan.

Analogisia signaaleja vahvistetaan, suodatetaan, moduloidaan ja demoduloidaan. Digitaalisia tietoja voidaan myös pakata, havaita jne.

Analoginen signaali

Aistimme havaitsevat kaiken niihin syötettävän tiedon analogisessa muodossa. Jos esimerkiksi näemme auton kulkevan ohi, näemme sen liikkeen jatkuvasti. Jos aivomme saisivat tietoa asennostaan ​​10 sekunnin välein, ihmiset joutuisivat jatkuvasti yli. Mutta voimme arvioida etäisyyden paljon nopeammin ja tämä etäisyys on selkeästi määritelty jokaisella ajanhetkellä.

Täysin sama asia tapahtuu muun tiedon kanssa, voimme arvioida äänenvoimakkuutta milloin tahansa, tuntea paineen, jota sormimme kohdistavat esineisiin jne. Toisin sanoen lähes kaikki luonnossa syntyvä tieto on analogista. Helpoin tapa välittää tällaista tietoa on analogisten signaalien kautta, jotka ovat jatkuvia ja määritelty milloin tahansa.

Ymmärtääksesi, miltä analoginen sähköinen signaali näyttää, voit kuvitella kaavion, joka näyttää amplitudin pystyakselilla ja ajan vaaka-akselilla. Jos esimerkiksi mitataan lämpötilan muutosta, niin kaavioon ilmestyy jatkuva viiva, joka näyttää sen arvon kullakin hetkellä. Tällaisen signaalin lähettämiseksi sähkövirralla meidän on verrattava lämpötila-arvoa jännitteen arvoon. Joten esimerkiksi 35,342 celsiusastetta voidaan koodata 3,5342 V:n jännitteeksi.

Analogisia signaaleja käytettiin kaikessa viestinnässä. Häiriöiden välttämiseksi tällaista signaalia on vahvistettava. Mitä korkeampi kohinataso eli häiriö, sitä enemmän signaalia on vahvistettava, jotta se voidaan vastaanottaa ilman vääristymiä. Tämä signaalinkäsittelymenetelmä kuluttaa paljon energiaa lämmön tuottamiseen. Tässä tapauksessa vahvistettu signaali voi itse aiheuttaa häiriöitä muille viestintäkanaville.

Nykyään analogisia signaaleja käytetään edelleen televisiossa ja radiossa mikrofonien tulosignaalin muuntamiseksi. Mutta yleensä tämäntyyppiset signaalit korvataan tai korvataan digitaalisilla signaaleilla kaikkialla.

Digitaalinen signaali

Digitaalinen signaali esitetään digitaalisten arvojen sarjana. Nykyään yleisimmin käytetyt signaalit ovat binäärisiä digitaalisia signaaleja, koska niitä käytetään binäärielektroniikassa ja niitä on helpompi koodata.

Toisin kuin edellinen signaalityyppi, digitaalisella signaalilla on kaksi arvoa "1" ja "0". Jos muistamme esimerkimme lämpötilan mittauksesta, signaali syntyy eri tavalla. Jos analogisen signaalin tuottama jännite vastaa mitatun lämpötilan arvoa, niin digitaaliseen signaaliin syötetään tietty määrä jännitepulsseja kullekin lämpötila-arvolle. Itse jännitepulssi on "1" ja jännitteen puuttuminen on "0". Vastaanottava laite purkaa pulssit ja palauttaa alkuperäiset tiedot.

Kun olet kuvitellut, miltä digitaalinen signaali näyttää kaaviossa, näemme, että siirtyminen nollasta maksimiin on äkillinen. Juuri tämän ominaisuuden avulla vastaanottava laite "näkee" signaalin selkeämmin. Jos häiriöitä esiintyy, vastaanottimen on helpompi purkaa signaali kuin analogisessa lähetyksessä.

On kuitenkin mahdotonta palauttaa digitaalista signaalia erittäin korkealla kohinatasolla, kun taas on silti mahdollista "poimia" tietoa analogisesta tyypistä, jossa on suuri vääristymä. Tämä johtuu kallioilmiöstä. Vaikutuksen ydin on, että digitaaliset signaalit voidaan lähettää tietyille etäisyyksille ja sitten yksinkertaisesti pysähtyä. Tämä vaikutus esiintyy kaikkialla ja se ratkaistaan ​​yksinkertaisesti regeneroimalla signaali. Jos signaali katkeaa, sinun on asennettava toistin tai vähennettävä viestintälinjan pituutta. Toistin ei vahvista signaalia, vaan tunnistaa sen alkuperäisen muodon ja tuottaa siitä tarkan kopion ja sitä voidaan käyttää piirissä millä tahansa tavalla. Tällaisia ​​signaalintoistomenetelmiä käytetään aktiivisesti verkkoteknologioissa.

Analogiset ja digitaaliset signaalit eroavat muun muassa myös tiedon koodaus- ja salauskyvystään. Tämä on yksi syy matkaviestinnän siirtymiseen digitaaliseen.

Analoginen ja digitaalinen signaali sekä digitaali-analogimuunnos

Meidän on puhuttava hieman enemmän siitä, kuinka analogista tietoa siirretään digitaalisten viestintäkanavien kautta. Käytetäänpä taas esimerkkejä. Kuten jo mainittiin, ääni on analoginen signaali.

Mitä tapahtuu matkapuhelimissa, jotka välittävät tietoa digitaalisia kanavia pitkin

Mikrofoniin tuleva ääni käy läpi analogia-digitaalimuunnos (ADC). Tämä prosessi koostuu 3 vaiheesta. Yksittäiset signaaliarvot otetaan tasaisin aikavälein, prosessia kutsutaan näytteenotoksi. Kotelnikovin kanavakapasiteetin lauseen mukaan näiden arvojen ottotaajuuden tulisi olla kaksi kertaa niin korkea kuin signaalin suurin taajuus. Eli jos kanavallamme on taajuusraja 4 kHz, näytteenottotaajuus on 8 kHz. Seuraavaksi kaikki valitut signaaliarvot pyöristetään tai toisin sanoen kvantisoidaan. Mitä enemmän tasoja luodaan, sitä suurempi on rekonstruoidun signaalin tarkkuus vastaanottimessa. Kaikki arvot muunnetaan sitten binäärikoodiksi, joka lähetetään tukiasemalle ja saapuu sitten toiselle osapuolelle, joka on vastaanotin. Digitaalisesta analogiseksi muunnos (DAC) tapahtuu vastaanottimen puhelimessa. Tämä on käänteinen menettely, jonka tarkoituksena on saada lähdöstä signaali, joka on mahdollisimman identtinen alkuperäisen kanssa. Sitten analoginen signaali tulee äänen muodossa puhelimen kaiuttimesta.

Yksinkertaisen kuluttajan ei tarvitse tietää signaalien luonnetta. Mutta joskus on tarpeen tietää ero analogisten ja digitaalisten formaattien välillä, jotta voidaan lähestyä yhden tai toisen vaihtoehdon valintaa avoimin silmin, koska nykyään kuullaan, että analogisten teknologioiden aika on ohitettu, ne korvataan digitaalisilla. . Sinun on ymmärrettävä ero, jotta tiedät, mitä jätät taaksesi ja mitä odottaa.

Signaalin analogi- tämä on jatkuva signaali, jossa on ääretön määrä dataa, joka on lähellä arvoa maksimin sisällä ja jonka kaikki parametrit kuvataan ajasta riippuvalla muuttujalla.

Digitaalinen signaali- tämä on erillinen signaali, joka on kuvattu erillisellä ajan funktiolla, joten signaalin amplitudilla on kullakin hetkellä tiukasti määritelty arvo.

Käytäntö on osoittanut, että analogisilla signaaleilla häiriöt ovat mahdollisia, jotka voidaan poistaa digitaalisella signaalilla. Lisäksi digitaalinen voi palauttaa alkuperäiset tiedot. Jatkuvassa analogisessa signaalissa kulkee paljon tietoa, usein tarpeetonta. Yhden analogisen sijasta voidaan lähettää useita digitaalisia.

Nykyään kuluttajat ovat kiinnostuneita televisiokysymyksestä, koska juuri tässä yhteydessä sanotaan usein ilmaisu "vaihtaminen digitaaliseen signaaliin". Tässä tapauksessa analogista voidaan pitää jäänne menneisyydestä, mutta tämän hyväksyy olemassa oleva tekniikka, ja digitaalisen vastaanottamiseen tarvitaan erityinen. Tietenkin "digitaalien" syntymisen ja käytön lisääntymisen vuoksi ne menettävät entisen suosionsa.

Signaalityyppien edut ja haitat

Turvallisuudella on tärkeä rooli tietyn signaalin parametrien arvioinnissa. Erilaiset vaikutteet, vieraat tunkeutumiset tekevät analogisesta signaalista puolustuskyvyttömän. Digitaalisessa tapauksessa tämä on poissuljettu, koska se on koodattu radiopulsseista. Pitkillä etäisyyksillä digitaalisten signaalien siirto on monimutkaista, ja on tarpeen käyttää modulaatio-demodulaatiomenetelmiä.

Yhteenvetona voimme sanoa, että erot analogisten ja digitaalisten signaalien välillä koostuvat:

• Analogisen jatkuvuudessa ja digitaalisen diskreettisyydessä;
• Analogisen lähetyksen aikana on suurempi häiriön todennäköisyys;
• Analogisessa signaalin redundanssissa;
• Digitaalisen kyvyn suodattaa kohinaa ja palauttaa alkuperäiset tiedot;
• Siirrettäessä digitaalista signaalia koodatussa muodossa. Yksi analoginen signaali korvataan useilla digitaalisilla.

Tietosignaali - fyysinen prosessi, joka koskee henkilöä tai teknistä laitetta informatiivinen merkitys. Se voi olla jatkuva (analoginen) tai diskreetti

Termi "signaali" tunnistetaan hyvin usein käsitteillä "data" ja "informaatio". Itse asiassa nämä käsitteet liittyvät toisiinsa, eivätkä ne ole olemassa ilman toisiaan, vaan kuuluvat eri luokkiin.

Signaali on informaatiotoiminto, joka välittää viestin minkä tahansa fyysisen järjestelmän, kohteen tai ympäristön fyysisistä ominaisuuksista, tilasta tai käyttäytymisestä, ja signaalinkäsittelyn tarkoituksena voidaan katsoa olevan tietyn näissä signaaleissa näkyvän informaation poimiminen (in lyhyt - hyödyllinen tai kohdetieto) ja muuntaa nämä tiedot sellaiseen muotoon, joka on kätevä havaita ja käyttää edelleen.

Tieto välitetään signaalien muodossa. Signaali on fyysinen prosessi, joka kuljettaa tietoa. Signaali voi olla ääni, valo, postin muodossa jne.

Signaali on materiaalinen tiedon välittäjä, joka välitetään lähteestä kuluttajalle. Se voi olla erillinen ja jatkuva (analoginen)

Analoginen signaali- datasignaali, jossa jokainen edustava parametri on kuvattu ajan funktiolla ja jatkuvalla mahdollisten arvojen joukolla.

Analogisia signaaleja kuvataan jatkuvilla ajan funktioilla, minkä vuoksi analogista signaalia kutsutaan joskus jatkuvaksi signaaliksi. Analogiset signaalit erotetaan diskreetistä (kvantisoitu, digitaalinen).

Esimerkkejä jatkuvista tiloista ja vastaavista fysikaalisista suureista: (suora: sähköjännite; ympyrä: roottorin, pyörän, vaihteen, analogisen kellon osoittimen tai kantoaaltosignaalin vaiheen sijainti; segmentti: männän, ohjausvivun, nestelämpömittarin asento tai sähkösignaali, jonka amplitudi on rajoitettu erilaisissa moniulotteisissa tiloissa: väri, kvadratuurimoduloitu signaali.)

Analogisten signaalien ominaisuudet ovat suurelta osin kvantisoidun tai digitaalisen vastakkaiset ominaisuudet signaaleja.

Selkeästi erotettavissa olevien diskreettien signaalitasojen puuttuminen tekee mahdottomaksi soveltaa informaation käsitettä siinä muodossa kuin se ymmärretään digitaalitekniikassa kuvaamaan sitä. Yhden lukeman "informaation määrää" rajoittaa vain mittauslaitteen dynaaminen alue.

Ei redundanssia. Arvoavaruuden jatkuvuudesta seuraa, että signaaliin tuotu kohina on mahdotonta erottaa itse signaalista, joten alkuperäistä amplitudia ei voida palauttaa. Itse asiassa suodatus on mahdollista esimerkiksi taajuusmenetelmillä, jos tämän signaalin ominaisuuksista (erityisesti taajuuskaistasta) tiedetään jotain lisätietoa.

Sovellus:

Analogisia signaaleja käytetään usein edustamaan jatkuvasti muuttuvia fyysisiä suureita. Esimerkiksi termoparista otettu analoginen sähköinen signaali kuljettaa tietoa lämpötilan muutoksista, mikrofonista tuleva signaali ääniaallon paineen nopeista muutoksista jne.

Diskreetti signaali koostuu laskettavasta joukosta (eli joukosta, jonka elementit voidaan laskea) elementtejä (sanotaan - informaatioelementtejä). Esimerkiksi "tiili"-signaali on erillinen. Se koostuu seuraavista kahdesta elementistä (tämä on tämän signaalin syntaktinen ominaisuus): punainen ympyrä ja valkoinen suorakulmio ympyrän sisällä, joka sijaitsee vaakasuunnassa keskellä. Lukijan parhaillaan hallitsema tieto esitetään erillisen signaalin muodossa. Voit erottaa seuraavat elementit: osiot (esimerkiksi "Tiedot"), alaosat (esimerkiksi "Ominaisuudet"), kappaleet, lauseet, yksittäiset lauseet, sanat ja yksittäiset merkit (kirjaimet, numerot, välimerkit jne.). Tämä esimerkki osoittaa, että signaalin pragmatiikasta riippuen voidaan erottaa erilaisia ​​informaatioelementtejä. Itse asiassa tietystä tekstistä tietojenkäsittelytiedettä opiskelevalle henkilölle suuremmat tietoelementit, kuten osiot, alakohdat ja yksittäiset kappaleet, ovat tärkeitä. Niiden avulla hän voi helpommin navigoida materiaalin rakenteessa, omaksua sen paremmin ja valmistautua kokeeseen. Tämän metodologisen materiaalin laatijalle on ilmoitettujen tietoelementtien lisäksi tärkeitä myös pienemmät, esimerkiksi yksittäiset lauseet, joiden avulla tämä tai toinen idea esitetään ja jotka toteuttavat tämän tai toisen saavutettavuusmenetelmän. materiaali. Diskreetin signaalin pienimpien elementtien joukkoa kutsutaan aakkosiksi ja itse diskreetti signaalia myös ns. viesti.

Näytteenotto on jatkuvan signaalin muuntamista diskreetiksi (digitaaliseksi).

Ero diskreetin ja jatkuvan tiedon esityksen välillä näkyy selvästi kellon esimerkissä. Digitaalisella kellotaululla varustetussa elektronisessa kellossa tiedot esitetään diskreetti - numeroina, joista jokainen eroaa selvästi toisistaan. Mekaanisessa kellossa, jossa on osoitinkello, tiedot esitetään jatkuvasti - kahden osoittimen asennot ja osoittimen kaksi eri asentoa eivät aina ole selvästi erotettavissa (varsinkin jos kellotaulussa ei ole minuuttimerkkejä).

Jatkuva signaali– heijastuu johonkin tiettyyn aikaväliin muuttuvaan fyysiseen suureen, esimerkiksi sointiin tai äänenvoimakkuuteen. Tämä tieto esitetään jatkuvan signaalin muodossa niille opiskelijoille - kuluttajille, jotka osallistuvat tietojenkäsittelytieteen luentoihin ja havaitsevat materiaalin ääniaaltojen (eli luennoitsijan äänen) kautta, jotka ovat luonteeltaan jatkuvia.

Kuten tulemme myöhemmin näkemään, diskreetti signaali soveltuu paremmin muunnoksille, ja siksi sillä on etuja jatkuvaan signaaliin verrattuna. Samaan aikaan teknisissä järjestelmissä ja todellisissa prosesseissa jatkuva signaali hallitsee. Tämä pakottaa meidät kehittämään tapoja muuntaa jatkuva signaali diskreetiksi.\

Jatkuvan signaalin muuntamiseksi diskreetiksi kutsutaan menettelyä kvantisointi.

Digitaalinen signaali on datasignaali, jossa jokainen edustava parametri on kuvattu diskreetillä aikafunktiolla ja äärellisellä joukolla mahdollisia arvoja.

Diskreetti digitaalinen signaali on vaikeampi lähettää pitkiä etäisyyksiä kuin analoginen signaali, joten se esimoduloidaan lähettimen puolella ja demoduloidaan tiedon vastaanottimen puolella. Algoritmien käyttö digitaalisen tiedon tarkistamiseen ja palauttamiseen digitaalisissa järjestelmissä voi merkittävästi lisätä tiedonsiirron luotettavuutta.

Kommentti. On pidettävä mielessä, että todellinen digitaalinen signaali on fyysiseltä luonteeltaan analoginen. Kohinasta ja siirtolinjan parametrien muutoksista johtuen siinä on vaihteluita amplitudissa, vaiheessa/taajuudessa (värinä) ja polarisaatiossa. Mutta tämä analoginen signaali (pulssi ja diskreetti) on varustettu luvun ominaisuuksilla. Tämän seurauksena on mahdollista käyttää numeerisia menetelmiä (tietokonekäsittely) sen käsittelemiseen.

Mikä tahansa signaali, analoginen tai digitaalinen, on sähkömagneettista värähtelyä, joka etenee tietyllä taajuudella, riippuen siitä, mitä signaalia lähetetään, tämän signaalin vastaanottava laite kääntää sen tekstiksi, graafiseksi tai äänitiedoksi, joka on kätevä käyttäjän tai laitteen havaittavaksi. itse. Esimerkiksi televisio- tai radiosignaali, torni tai radioasema voi lähettää sekä analogista että tällä hetkellä digitaalista signaalia. Vastaanottava laite, joka vastaanottaa tämän signaalin, muuntaa sen kuvaksi tai ääneksi täydentäen sitä tekstitiedolla (nykyaikaiset radiovastaanottimet).

Ääni välitetään analogisessa muodossa ja muunnetaan vastaanottavan laitteen kautta sähkömagneettisiksi värähtelyiksi, ja kuten jo mainittiin, värähtely etenee tietyllä taajuudella. Mitä korkeampi äänen taajuus, sitä korkeampi värinä on, mikä tarkoittaa, että lähtöääni on kovempi. Yleisesti ottaen analoginen signaali etenee jatkuvasti, kun taas digitaalinen signaali etenee jaksottaisesti (diskreetti).

Koska analoginen signaali etenee jatkuvasti, värähtelyt summataan ja ulostuloon ilmestyy kantoaaltotaajuus, joka tässä tapauksessa on päätaajuus ja vastaanotin on viritetty siihen. Itse vastaanottimessa tämä taajuus on erotettu muista värähtelyistä, jotka jo muunnetaan ääneksi. Analogista signaalia käyttävän lähetyksen ilmeisiä haittoja ovat suuri määrä häiriöitä, lähetettävän signaalin alhainen turvallisuus sekä suuri määrä siirrettyä tietoa, joista osa on tarpeettomia.

Jos puhumme digitaalisesta signaalista, jossa dataa siirretään diskreetti, on syytä korostaa sen ilmeisiä etuja:

• lähetettyjen tietojen korkea suojaustaso sen salauksen vuoksi;
• digitaalisen signaalin vastaanoton helppous;
• ylimääräisen "melun" puuttuminen;
• digitaaliset lähetykset voivat tarjota valtavan määrän kanavia;
• korkea lähetyksen laatu - digitaalinen signaali tarjoaa vastaanotetun tiedon suodatuksen;

Analogisen signaalin muuttamiseksi digitaaliseksi signaaliksi ja päinvastoin käytetään erityisiä laitteita - analogia-digitaalimuunninta (ADC) ja digitaali-analogiamuunninta (DAC). ADC on asennettu lähettimeen, DAC on asennettu vastaanottimeen ja se muuntaa diskreetin signaalin analogiseksi.

Mitä tulee turvallisuuteen, miksi digitaalinen signaali on turvallisempi kuin analoginen signaali? Digitaalinen signaali välitetään salatussa muodossa ja signaalin vastaanottavalla laitteella on oltava koodi signaalin salauksen purkamiseksi. On myös syytä huomata, että ADC voi lähettää myös vastaanottimen digitaalisen osoitteen, jos signaali siepataan, sen salauksen purkaminen on mahdotonta, koska osa koodista puuttuu - tätä lähestymistapaa käytetään laajasti matkaviestinnässä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että suurin ero analogisen ja digitaalisen signaalin välillä on lähetettävän signaalin rakenne. Analogiset signaalit ovat jatkuvaa värähtelyvirtaa vaihtelevalla amplitudilla ja taajuudella. Digitaalinen signaali koostuu diskreeteistä värähtelyistä, joiden arvot riippuvat lähetysvälineestä.