Національний університет «Львівська політехніка»
Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології
Кафедра «Захист інформації»
Джала Роман Михайлович
Хома Володимир Васильович
ОСНОВИ ЗБОРУ, ПЕРЕДАВАННЯ
ТА ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ
Конспект лекцій
Тема 3: СИГНАЛИ і ЗАВАДИ
в системах передачі інформації (СПІ)
ЗМІСТ
1. Класифікація сигналів. Елементи загальної теорії сигналів.
2. Параметри детермінованих сигналів у часовій області.
3. Спектральний аналіз періодичних і неперіодичних детермінованих сигналів.
4. Сигнали і завади як випадковий процес.
5. Числові характеристики сигналів і завад.
6. Дискретизація неперервних сигналів та їх відновлення. Теорема про відліки.
7. Первинні перетворення повідомлень і сигналів.
8. Походження завад та їх класифікація.
9. Методи боротьби із завадами.
3.К. Питання до самоконтролю.
3.Л. Література.
Львів – 2006
СИГНАЛИ і ЗАВАДИ
у системах передачі інформації (СПІ)
Головна задача СПІ – передача інформації на віддаль, здійснюється саме за допомогою сигналів, а завади перешкоджають цій передачі. Слід пам’ятати, що завади – поняття відносне; вони проявляються лише у процесі передавання сигналів, наносячи їм спотворення, а відтак і втрату інформації.
Аспекти поєднання сигналів і завад, приклади. Космічні випромінення є завадами для радіозв’язку але сигналами для астронома-дослідника. Іноді завади різко відрізняються від сигналу, деколи буває важко розрізнити де сигнал, а де завада. Враз у телефоні чути дві розмови. Треба час, щоб визначити де ваш корисний сигнал, а де “завада”, що випадково підключилася. В той же час ця завада – корисний сигнал для іншого абонента.
У цьому розділі розглянемо основні елементи теорії сигналів, класифікацію і математичний опис сигналів і завад, який буде використовуватися в подальшому викладі матеріалу курсу, проведемо ознайомлення із первинними сигналами різних видів СПІ, вкажемо на джерела походження завад і методи боротьби із завадами.
2.1. Класифікація сигналів
Поділ сигналів на класи можна здійснити за різними ознаками.
1. За природою носія розрізняють – електричні, електромагнітні, оптичні, акустичні сигнали.
Носій – це фізичний процес, що має властивість переміщуватися у просторі і параметри якого можна змінювати під дією повідомлення.
Розрізняють три види носіїв у незбуреному стані – постійний рівень, гармонічне коливання та послідовність імпульсів.
Сигнал – це або фізичний процес параметри якого містять інформацію (або носій із накладеним на нього повідомленням).
2. За кількістю параметрів розрізняють одномірні n=1 і багатомірні (векторні) n>1 сигнали.
Оскільки сигнали (на відміну від повідомлень) завжди є функцією часу, то в символьному вигляді сигнал з n- параметрами можна представити так
.
Приклад одномірного сигналу – напруга на двох затискачах джерела чи ланки кола, або струм.
Приклад багатомірного сигналу – система напруг мережі, багатополюсника
.
У багатомірних сигналів деякі параметри можуть бути інформативними (відповідають повідомленню), інші – селективні (несуча модульованих сигналів).
Сигнали можуть бути не лише функцією часу, але й інших змінних (аргументів), наприклад, просторових координат
.
3. За способом і місцем утворення розрізняють первинні та вторинні (модульовані) сигнали.
Первинні сигнали утворюються внаслідок збурення повідомленням єдиного параметру носія у вигляді постійного рівня; вторинні – шляхом модуляції при використанні гармонічного носія чи імпульсної послідовності.
4. За інформативністю – детерміновані і випадкові (стохастичні).
У детермінованих сигналах всі параметри є відомими, тобто сигнал можна повністю описати в будь-який момент часу. У випадкових сигналів всі або бодай один параметр є випадковою величиною.
Реальні сигнали в СПІ є випадковими з двох причин:
- щоб сигнал ніс інформацію, його інформативний параметр принципово має бути невизначеним, оскільки повністю детермінований сигнал інформації вже не містить і його нема змісту передавати.;
- при передачі сигнал піддається впл...