30

времени, но при этом остается неизвестным по значению один

или несколько его параметров. К квазидетерминированным сигг

налам можно отнести постоянный сигнал, у которого не извесс

тен размер основного параметра (например, амплитуда), или

переменный сигнал (например синусоидальный сигнал с извесс

тной частотой, но неизвестной амплитудой и т. д.).

В данном случае неизвестный параметр квазидетерминии

рованного процесса обычно может иметь любые значения в весьь

ма широком диапазоне значений, изменяться по случайному

закону и являться случайной величиной, а значит, этот параа

метр может использоваться для переноса информация и назыы

вается информативным параметром сигнала.

Случайным называют сигнал, значение которого в каждый

момент времени является случайной величиной. В квазидетерр

минированном сигнале неизвестный по значению информативв

ный параметр может быть случайной величиной. В случайном

сигнале этой величиной является каждое мгновенное значение

параметра, поэтому в дальнейшем каждый информативный

параметр рассматривается как случайная величина.

По признаку прерывистости параметров сигнала во времее

ни или в пространстве сигналы подразделяются на непрерывв

ные и прерывные, или дискретизированные.

Непрерывным (или аналоговым) сигналом называют физии

ческий процесс, параметры которого непрерывны по размеру.

Большинство сигналов являются непрерывными (например,

акустические, световые, тепловые и пр.).

Прерывным (или дискретизированным, или дискретным)

называют сигнал, у которого размер хотя бы одного параметра

может быть отличен от нуля только в определенные моменты врее

мени или в определенных точках пространства. Примером дискк

ретизированного во времени сигнала может быть последовательь

ность импульсов электрического тока, а дискретизированного в

пространстве — совокупность электрических зарядов, располоо

женных в отдельных точках поверхности диэлектрика.

Информативными параметрами таких последовательносс

тей импульсов могут быть их амплитуда, частота, период поо

31

вторения, длительность. Одно из важнейших свойств такого сигг

нала заключается в том, что при соответствии каждого импульь

са некоторому одному объекту общее количество этих объектов

(информацию об исследуемом множестве объектов) можно опп

ределить путем счета количества импульсов за известный инн

тервал времени с помощью счетчика импульсов.

Сигналы по характеру изменения параметров могут быть

непрерывными или квантованными по размеру (или по уровв

ню). Зависимость непрерывной величины от времени или от проо

странства выражается функцией X (t).

Непрерывный по размеру сигнал может иметь в заданном диаа

пазоне бесконечно большое число размеров одного параметра.

Квантованным сигналом называется физический процесс,

параметр которого квантован по размеру. Квантованный по разз

меру сигнал может иметь в заданном диапазоне только огрании

ченное число размеров.

В зависимости от числа размеров, которые может иметь

основной параметр сигнала X, и характеристики изменения во

времени можно выделить следующие сигналы:

1. Сигнал непрерывный во времени и по размеру параметт

ра (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Вид непрерывного во времени и по размеру сигнала

2. Сигнал непрерывный во времени и квантованный по разз

меру параметра (рис. 1.3).

32

Рис. 1.3. Вид непрерывного во времени

и квантованного по размеру сигнала

3. Сигнал дискретизированный (или дискретный) во времее

ни с непрерывным по размеру параметром (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Вид дискретизированного во времени

и непрерывного по размеру сигнала

4. Сигнал дискретизированный (или дискретный) во времее

ни с квантованным по размеру параметром (рис. 1.5).

33

Рис. 1.5. Вид дискретизированного во времени

и квантованного по размеру сигнала

Сигнал, дискретизированный во времени (или дискретный)

и непрерывный по размеру, равен непрерывному (или аналогоо

вому) сигналу в точке отсчета. Дискретный сигнал может отоо

бражать любой аналоговый сигнал достаточно точно, если инн

тервал следования импульсов Δt=1/(2Fmaх), где Fmaх — максии

мальная частота аналогового сигнала. Так, для речевого сигнаа

ла, содержащего частоты не выше 4000 Гц, достаточно 8 тыс.

отсчетов в секунду, или 8 кГц. Телевизионный сигнал, имеющий

ширину спектра до 6 МГц, можно полностью представить как

12 млн отсчетов в секунду, или 12 МГц.

Сигнал, дискретизированный во времени и квантованный

по размеру, может отображать любой аналоговый сигнал, даже

при условии дискретизации по времени импульсов Δt≤1/(2Fmaх), с погрешностью, равной уровню квантования размера. Следоо

вательно, погрешность замены амплитуды сигнала дискретным

уровнем можно сделать незначительной, значительно увеличив

число уровней квантования.

Ставя в соответствие каждому уровню квантования кодии

рованный сигнал, можно осуществить тем самым преобразоваа

34

ние, или кодирование1 аналогового сигнала в цифровой, или

кодированный сигнал.

В этом случае кодирование можно определить как предд

ставление по определенным правилам дискретных сообщений

в некоторые комбинации, составленные из определенного чисс

ла элементов — символов. Эти элементы называются элеменн

тами кода, а число различных элементов, из которых слагаются

комбинации, — основанием кода. Например, если комбинации

составляются из различных сочетаний только двух элементов

0 и 1, то это код с основанием два, или двоичный код. Правило

кодирования обычно выражается кодовой таблицей, в которой

каждому символу сообщения ставится в соответствие опредее

ленная кодовая комбинация.

Передача аналоговых сигналов с помощью кодирования в

реальном масштабе времени связана с расширением спектра

частот. Так, для передачи речи с полосой 4 кГц при частоте выы

борок 8 кГц и 128 уровнях квантования (77разрядный двоичный

код плюс один служебный разряд) необходима скорость перее

дачи 64 кбит/с, что соответствует расширению спектра перее

даваемого сигнала примерно в 10 раз по сравнению с обычной

шириной.

Если сигналы цветного телевидения кодировать 100элеменн

тными кодовыми комбинациями, потребуется скорость передаа

чи примерно 100 Мбит/с.

Именно двоичный код стал популярным в настоящее врее

мя в связи с бурным развитием вычислительной техники, резз

ким повышением скорости обработки данных и с увеличением

объема памяти средств накопления и хранения данных. Прии

1 Кодирование — в широком смысле сопоставление алфавитов.

Код (от лат. сodex) — правило сопоставления алфавита;

— универсальный способ отображения информаа

ции при ее хранении, передаче и обработке в виде системы соответствий

между элементами сообщений и сигналами, при помощи которых эти элее

менты можно зафиксировать;

— обозначение объекта знаком или группой знаа

ков по правилам, установленным системой кодирования.

35

чем все это происходит на уровне малого и ничтожно малого

потребления энергии. Разработаны также энергонезависимые

устройства накопления и хранения данных.

Одним из основных достоинств передачи информации в

цифровой форме является возможность использования кодии

рованных сигналов и оптимального в заданных условиях спосоо

ба их приема.

Важно, что при цифровой передаче все типы сигналов, таа

кие как речь, музыка, телевидение, данные, могут объединятьь

ся в один общий поток информации, передача которого форр

мализована. Кроме того, уплотнение при одновременном исс