answers2010 (1131265), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Все схемы кодирования делятся на потенциальные и импульсные. У потенциальных кодов значение бита передается удержанием потенциала сигнала на определенном уровне в течение битового интервала. У импульсных кодов это значение передается перепадом (фронтом) уровня сигнала. Направление перепада с низкого на высокий или с высокого на низкий уровень определяет значение бита.
Потенциальный код NRZ: 0 – высокий потенциал ,1 – низкий потенциал
Биполярный код NRZI : 0 – нет перепада уровня сигнала в начале битного интервала , 1 – перепад уровня сигнала в начале интервала
Биполярный код AMI: 0 – отсутствие сигнала , 1 – положительный или отрицательный потенциал, обратный по отношению к потенциалу в предыдущий период
Манчестерский код: 0 – переход с высокого потенциала на низкий в середине интервала , 1 – переход с низкого потенциала на высокий в середине интервала
Потенциальный код 2B1Q : Использует 4 уровня сигналов, значение уровня определяется значением пары битов данных.
Как мы уже отмечали, битовая скорость равна 1/tb, где tb– длина бита. Сигнальная скорость показывает скорость изменения уровня сигнала. Возьмем для примера Манчестерский код. Минимальный размер единичного сигнала равен половине битового интервала. Для последовательности из 0 или 1 будет генерироваться последовательность таких единичных сигналов. Поэтому сигнальная скорость Манчестерского кода равна 2/tb.
В общем случае
D = R/b,
где D – сигнальная скорость
R – битовая скорость в бит/сек.
b – количество бит на единичный сигнал
14. Теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания). Передача аналоговых данных цифровыми сигналами.
Максимальную скорость, с которой канал способен передавать сигнал, называют пропускной способностью канала.
В 1924 Найквист открыл взаимосвязь пропускной способности канала и его полосы пропускания.
Теорема Найквиста
max data rate = 2H log2 V бит/сек,
где H – ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, V - количество уровней в сигнале.
Эта теорема также показывает, что, например, бессмысленно сканировать линию чаще, чем удвоенная ширина полосы пропускания. Действительно, все частоты выше этой отсутствуют в сигнале.
Шум - 10 log10(S/N) dB. Например, если отношение S/N равно 10, то говорят о шуме в 10 dB, если отношение равно 100, то - 20 dB. На случай канала с шумом есть теорема Шеннона, по которой максимальная скорость передачи по каналу с шумом равна
H log2 (1+S/N) бит/сек.,
где S/N - соотношение сигнал-шум в канале.
скорость передачи данных зависит от способа представления данных на физическом уровне и сигнальной скорости, или скорости модуляции - скорости изменения значения сигнала. Скорость изменений сигнала в секунду измеряется в единицах, называемых бот.
Этот процесс называют оцифровкой данных. Устройство, объединяющее в себе функции и АЦП, и ЦАП, называют кодеком (кодер-декодер).
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) основана на следствии из теоремы Найквиста, которое утверждает, что если измерять параметры сигнала f(t) через регулярные интервалы времени с частотой не меньше, чем удвоенная частота самой высокочастотной составляющей сигнала, то полученная серия измерений будет содержать всю информацию об исходном сигнале и этот сигнал может быть восстановлен.
На стороне приемника по полученному цифровому коду восстанавливают аналоговый сигнал. Однако, как мы уже отметили, вследствие «округления» точное восстановление сигнала невозможно. Этот эффект называют ошибкой квантования или шумом квантования. Существуют методы его понижения за счет нелинейных методов квантования.
Дельта-модуляция
На исходную непрерывную функцию, представляющую аналоговый сигнал, накладывают ступенчатую функцию. Значения этой ступенчатой функции меняются на каждом шаге квантования по времени Ts на величину δ. Замена исходной функции на эту дискретную, ступенчатую функцию интересна тем, что поведение последней носит двоичный характер. На каждом шаге значение ступенчатой функции либо увеличивается на δ, будем представлять этот случай 1, либо уменьшается на δ – случай 0.
У метода дельта-модуляции есть два параметра: величина шага d и частота замеров, или шаг квантования. Выбор шага d – это баланс между ошибкой квантования и ошибкой перегрузки по крутизне. Положение можно улучшить, увеличив частоту замеров, но это увеличит битовую скорость на линии.
15. Теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания). Передача цифровых данных аналоговыми сигналами.
Максимальную скорость, с которой канал способен передавать сигнал, называют пропускной способностью канала.
В 1924 Найквист открыл взаимосвязь пропускной способности канала и его полосы пропускания.
Теорема Найквиста
max data rate = 2H log2 V бит/сек,
где H – ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, V - количество уровней в сигнале.
Эта теорема также показывает, что, например, бессмысленно сканировать линию чаще, чем удвоенная ширина полосы пропускания. Действительно, все частоты выше этой отсутствуют в сигнале.
Шум - 10 log10(S/N) dB. Например, если отношение S/N равно 10, то говорят о шуме в 10 dB, если отношение равно 100, то - 20 dB. На случай канала с шумом есть теорема Шеннона, по которой максимальная скорость передачи по каналу с шумом равна
H log2 (1+S/N) бит/сек.,
где S/N - соотношение сигнал-шум в канале.
скорость передачи данных зависит от способа представления данных на физическом уровне и сигнальной скорости, или скорости модуляции - скорости изменения значения сигнала. Скорость изменений сигнала в секунду измеряется в единицах, называемых бот.
Телефонные сети были созданы для передачи и коммутации аналоговых сигналов в голосовом диапазоне частот от 300 до 3400 Гц. Этот диапазон не совсем подходит для передачи цифровых данных. Поэтому подключить источник таких данных напрямую в телефонную сеть нельзя. Для этого используют специальное устройство - модем (МОдулятор–ДЕМодулятор). Этот прибор преобразует как цифровой сигнал в аналоговый в надлежащем диапазоне частот, так и наоборот: из аналоговой формы в цифровую.
аналоговая модуляция заключается в управляемом изменении одного или нескольких основных параметров несущего сигнала: амплитуды, частоты и фазы. Есть три основных метода модуляции для преобразования цифровых данных в аналоговую форму:
-
амплитудная модуляция
-
частотная модуляция
-
фазовая модуляция
Частотная модуляция менее чувствительна к шумам, чем амплитудная.
Наш пример хорошо иллюстрирует различие битовой скорости R бит/сек. и скорости модуляции D бит. Предположим, что последняя схема с 12 фазовыми углами применяется, когда на вход подаются данные, закодированные с помощью NRZ-кода. Битовая скорость R=1/tb, где tb – длина бита в NRZ-коде. Однако на выходе закодированный единичный сигнал будет нести b=4 бита, используя L=16 различных комбинаций фазы и амплитуды. Поэтому скорость модуляции будет R/4. Это означает, что при скорости модуляции в 2400 бит битовая скорость будет 9600 бит/сек. В общем случае:
где D – скорость модуляции (сигнальная скорость)
R – битовая скорость (скорость передачи данных)
L – число разных уровней единичных сигналов
b – число бит на единичный сигнал
16. Теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания). Передача аналоговых данных аналоговыми сигналами.
Максимальную скорость, с которой канал способен передавать сигнал, называют пропускной способностью канала.
В 1924 Найквист открыл взаимосвязь пропускной способности канала и его полосы пропускания.
Теорема Найквиста
max data rate = 2H log2 V бит/сек,
где H – ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, V - количество уровней в сигнале.
Эта теорема также показывает, что, например, бессмысленно сканировать линию чаще, чем удвоенная ширина полосы пропускания. Действительно, все частоты выше этой отсутствуют в сигнале.
Шум - 10 log10(S/N) dB. Например, если отношение S/N равно 10, то говорят о шуме в 10 dB, если отношение равно 100, то - 20 dB. На случай канала с шумом есть теорема Шеннона, по которой максимальная скорость передачи по каналу с шумом равна
H log2 (1+S/N) бит/сек.,
где S/N - соотношение сигнал-шум в канале.
скорость передачи данных зависит от способа представления данных на физическом уровне и сигнальной скорости, или скорости модуляции - скорости изменения значения сигнала. Скорость изменений сигнала в секунду измеряется в единицах, называемых бот.
Модуляция, т.е. объединение исходного сигнала m(t) и несущей частоты ƒc, позволяет нужным образом изменять параметры исходного сигнала и тем самым упростить решение ряда технических проблем. Кроме этого, модуляция позволяет использовать методы мультиплексирования или уплотнения. амплитудная модуляция, частотная и фазовая.
Широко распространенным случаем аналоговой модуляции является метод квадратичной амплитудной модуляции - QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Именно этот метод используется в асимметричных цифровых линиях – ADSL. Метод QAM – это комбинация амплитудной и фазовой модуляций. Идея этого метода состоит в том, что можно по одной и той же линии послать одновременно два разных сигнала с одинаковой несущей частотой, но сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90°. Каждый сигнал генерируется методом амплитудной модуляции.
17. Физические среды передачи данных.
Назначение физического уровня - передавать данные в виде потока бит от одной машины к другой. Для передачи можно использовать разные физические среды. Каждую из них характеризуют следующими параметрами:
-
полоса пропускания
-
пропускная способность
-
задержка
-
стоимость
-
простота прокладки
-
сложность в обслуживании
Магнитная лента или магнитный диск в сочетании с обычным транспортным средством (автомашина, железная дорога и т.п.) могут быть прекрасной физической средой передачи данных. Это так особенно там, где высокая пропускная способность и низкая стоимость передачи в расчете на один бит – ключевые факторы.
Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвит вокруг другого. Этот второй, вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния между соседними витыми парами.
Витая пара широко используется в телефонии. Витая пара может быть использована для передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов. Ее пропускная способность зависит от толщины используемых проводов и расстояния. Скорость в несколько мегабит в секунду вполне достижима с помощью соответствующих методов передачи.
Кабель категории 3 содержит по четыре витые пары с невысокой плотностью навивки и имеет полосу пропускания до 16 МГц. Кабель категории 5 имеет тоже четыре пары, но с более плотной навивкой, что позволяет достичь более высоких скоростей, и имеет полосу пропускания 100 МГц.
у коаксиального кабеля есть два проводника. Обычно толщина коаксиала от 1 до 2,5 см, поэтому монтировать и прокладывать его сложнее, чем витую пару. Однако у коаксиала полоса пропускания шире и характеристики по затуханию сигнала лучше, чем у витой пары. коаксиальные кабели работают на частотах от 1 МГц до 500 МГц. Поэтому эти кабели применяют на больших расстояниях и по ним могут передаваться одновременно несколько потоков данных от разных компьютеров.
-
передача телевизионных сигналов, включая системы кабельного телевидения
-
передача нескольких телефонных разговоров одновременно на большие расстояния между телефонными станциями, построение ЛВС
-
подключение компьютерных периферийных устройств на небольших расстояниях
Коаксиальные кабели используют для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов.
Узкополосный кабель позволяет достигать скорости в несколько Гбит/сек при длине в 1-2 км и высокой помехозащищенности. При большем расстоянии нужны промежуточные усилители.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
