all (Ответы к рубежным контролям)

1. Аналоговые и цифровые сигналы. Аналоговые и цифровые данные.Основные понятияАналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени (например, видеосигналили сигнал с микрофона). Важной особенностью аналогового сигнала является то обстоятельство,что он передается строго от передатчика к приемнику (например, от антенны к телевизору), обратнойсвязи нет. Из-за непрерывности пространства значений следует, что любая помеха, внесенная всигнал, неотличима от самого сигнала и, следовательно, исходная амплитуда не может бытьвосстановлена(хотявозможнафильтрацияпомех–например,частотнымиметодами).Преимущество аналогового сигнала – при передаче такого сигнала с помехами человек в состоянииразличить информацию, которую несет сигнал (например, аналоговый радиоприемник).

Цифровойсигнал часто нельзя восстановить, если вместе с ним приемник получает много шума.Непрерывные аналоговые сигналы имеют три основные характеристики:•амплитуду;•длину волны;•частоту.Цифровой сигнал — сигнал, у которого каждый из представляющих параметров описываетсяфункцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений.Чтобы получить дискретный цифровой сигнал иногда нужно производить дискретизациюаналогового сигнала (что часто влияет на точность). Дискретизация может производиться как повремени, так и по амплитуде исходного сигнала.Дискретный цифровой сигнал сложнее передавать на большие расстояния, чем аналоговыйсигнал, поэтому его предварительно модулируют на стороне передатчика, и демодулируют настороне приѐмника информации.Смысл модуляцииПередаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а рольпереносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим.

Модуляция,таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомоизвестную несущую.В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в областьвысоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приѐмопередающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.Использование в цифровых системах алгоритмов проверки и восстановления цифровойинформации позволяет существенно увеличить надѐжность передачи информации.Основные характеристики цифровых сигналов:частота дискретизации (сэмплирования);разрядность (количество бит, которыми шифруется уровень сигнала. Чем выше, тем точнеедискретизация).И аналоговое, и цифровое представление сигналов являются временными видами представлениясигнала. А еще есть частотное представление, например:( )(()()) - составной сигнал.Аналоговые данные являются величинами, описанными непрерывными функциями (температура,давление, скорость расхода жидкости и т.

п.). Источниками аналоговых данных являются такиеустройства, как телефоны, видеокамеры, звуко- и видеовоспроизводящая аппаратура, различныедатчиики.Дискретные данные образуют показания вида да - нет, например: закрыт ли клапан, пущен линасос. Также к дискретным данным относятся импульсы от датчиков дискретных величин ицифровые данные от различных вычислительных устройств (которые и являются источникамидискретных данных).АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) – устройство, преобразующее аналоговый сигнал вцифровой.ЦАП – наоборот.2. Ширина полосы сигналаПолоса пропускания сигнала — это диапазон частот, в пределах которого АЧХ (показываетзависимость амплитуды выходного сигнала от частоты) акустического, радиотехнического,оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечитьпередачу сигнала без существенного искажения его формы. Иногда вместо термина «полосапропускания» используют термин «эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ)».

В ЭППЧсосредоточена основная энергия сигнала (не менее 90 %). Основные параметры, которыехарактеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерностьАЧХ в пределах полосы.Верхняя граница полосы частот сигнала, как правило, связана с физическими ограниченияскорости нарастания сигнала, а нижняя граница полосы частот связана с наличием низкочастотнойсоставляющей сигнала, включая постоянную составляющую.*Рисунок - АЧХНа рисунке частоты F1 и F2 – это нижняя и верхняя частота полосы пропускания соответственно.Нижняя граница F1=0, если данный преобразователь или тракт пропускает постояннуюсоставляющую сигнала.

Чем больше ширина полосы пропускания ∆F= F2- F1 преобразователя, темвыше разрешение (детализация) сигнала по времени, тем выше скорость передачи информации всоответствующем интерфейсе, но в то же время тем больше помех и шумов попадает в полосупропускания.Если полоса частот сигнала частично или полностью не попадает в полосу частот пропусканияпреобразователя, то это приводит к искажению или полному подавлению сигнала.С другой стороны, если эффективная полоса частот сигнала многократно уже полосы частотпропускания преобразователя или тракта, то такой случай нельзя считать оптимальным, поскольку вэтой физически реализованной системе всегда присутствуют шум и помехи различной природы,которые в общем случае рассредоточены по всей ширине полосы частот пропускания. Областичастот пропускания, в которых нет полезных составляющих сигнала, будут добавлять шум, ухудшаясоотношение сигнал/шум в данном канале преобразования или передачи сигнала.

Исходя из этихпосылок:оптимальная полоса частот пропускания сигнала – это полоса частот пропускания, границыкоторой согласованы с эффективной полосой частот сигнала..3. Формула Шеннона для пропускной способностиОграничение в передаче обусловлено пропускной способностью канала. При формированиисообщения в сигналы необходимо добиваться экономичного использования пространства.Пропускная способность канала передачи определяет, какое количество информации может бытьпередано за определенное время. Кроме того, при передаче сообщения по каналу важно знать,насколько сигнал превышает шум.

Шум представляет собой частоту появления случайных помехпри передаче сигнала, а возможно и при возникновении или при фиксировании его. При действиипомех стираются мелкие различия между сигналами и последние становятся неразличимыми.Формула Шеннона (также теорема Шеннона — Хартли) служит для определения максимальнойпропускной способности канала:C – максимально возможная пропускная способность канала (Гц),B – ширина полосы (Гц),M – число уровней сигнала (напряжение).Для учета шума пользуются параметром SNR (дБ, отношение сигнал / шум):()4.

802.11 n. Основные характеристикиТо, что было на лекции:Ratified (когда был утвержден): 11.09.2011Frequence (частота): 2.4, 5 GHz#of ch: variesTransmission:: DSSS, CCK, OFDMDataRate (Mbps): до 600 MbpsТеперь нормально1) Стандарт был утверждѐн 11.09.20092) Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4—2,5 или 5,0 ГГц. Это повышает гибкость ихприменения, позволяя отстраиваться от источников радиочастотных помех.3) Спецификация 802.11n предусматривает использование как стандартных каналов шириной 20МГц, так и широкополосных — на 40 МГц, в результате чего повышается пропускнаяспособность.

При этом в диапазоне 2,4 ГГц умещается всего два непересекающихся каналаудвоенной ширины.4) Используются DSSS, CCK, OFDM (описание ниже, довольно большое*).5) Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с (Mbps),применяя передачу данных сразу по четырѐм антеннам.По одной антенне — до 150 Мбит/с. Реальная скорость передачи данных всегда меньшеканальной скорости. Реальная скорость передачи данных обычно отличается более чем в двараза в меньшую сторону.Устройства 802.11n могут работать в трѐх режимах:наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a;смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n;«чистом» режиме — 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоватьсяпреимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных,обеспечиваемыми стандартом 802.11n).Стоит отметить, что при работе в стандарте 802.11b или при обеспечении совместимого с нимрежима существует всего три непересекающихся канала, т.е.

которые не мешают друг другу (обычноэто 1-й, 6-й и 11-й). То есть, если у соседа за стеной работает точка доступа на 1-м канале, а у васдома на 3-м, то эти точки доступа будут мешать друг другу, тем самым уменьшая скорость передачиданных._________________________________описание технологий___________________________________DSSS (direct sequence spread spectrum) - метод прямой последовательности для расширенияспектра. DSSS можно представить себе следующим образом.

Вся используемая «широкая» полосачастот делится на некоторое число подканалов — по стандарту 802.11 этих подканалов 11. Каждыйпередаваемый бит информации превращается, по заранее зафиксированному алгоритму, впоследовательность из 11 бит, и эти 11 бит передаются одновременно и параллельно, используя все11 подканалов.

При приеме, полученная последовательность бит декодируется с использованиемтого же алгоритма, что и при ее кодировке. Другая пара приемник-передатчик может использоватьдругой алгоритм кодировки — декодировки, и таких различных алгоритмов может быть оченьмного.Преимущества:1) защита передаваемой информации от подслушивания. Благодаря 11-кратной избыточностипередачи можно обойтись сигналом очень маленькой мощности, сильно уменьшается отношениеуровня передаваемого сигнала к уровню шума, (то есть случайных или преднамеренных помех), такчто передаваемый сигнал уже как бы неразличим в общем шуме. Но благодаря его 11-кратнойизбыточности принимающее устройство все же сумеет его распознать;2) Еще одно чрезвычайно полезное свойство DSSS-устройств заключается в том, чтоблагодаря очень низкому уровню мощности своего сигнала они практически не создают помехобычным радиоустройствам (узкополосным большой мощности), так как эти последние принимаютширокополосный сигнал за шум в пределах допустимого.