デジタルPBXインターフェースの概念
CSC は、アナログおよびデジタルの加入者線 (SL) および伝送システムとのインターフェイス (ジョイント) を提供する必要があります。
お尻は 2 つの機能ブロック間の境界と呼ばれ、機能特性、物理接続の一般特性、信号の特性、および詳細に応じたその他の特性によって定義されます。
このインターフェイスは、2 つのデバイス間の接続パラメータを 1 回限り決定します。 これらのパラメータは、相互接続回路のタイプ、数、機能、およびこれらの回路に沿って送信される信号のタイプ、形状、シーケンスに関連します。
接続のタイプ、数、形式、順序、およびそれらの間のインターフェイスにおける 2 つの機能ブロック間の関係の正確な定義が指定されています。 ジョイント仕様。
デジタル PBX のインターフェイスは次のように分類できます。
アナログ加入者インターフェイス。
デジタル加入者インターフェイス。
ISDN 加入者インターフェイス。
ネットワーク (デジタルおよびアナログ) 接続。
リングコネクタ
リング構造は、幅広い通信分野で応用されています。 まず第一に、これらは一時的なクラスタリングを備えたリング伝送システムであり、基本的に閉回路またはリングを形成する直列接続された一方向回線の構成を備えています。 この場合、次の 2 つの主要な機能が各ネットワーク ノードに実装されます。
1) 各ノードは、受信デジタル信号を回復して再送信するための再生器として機能します。
ネットワークノードでは、一時的なグループ形成サイクルの構造が認識され、リングに沿って通信が実行されます。
２）各ノードに割り当てられた特定のチャネル間隔でのデジタル信号の除去および入力。
時間グループ化を使用してリング システム内のノードの任意のペア間でチャネル スロットを再分配できる機能は、リングが分散型伝送および交換システムであることを意味します。 リング構造における同時送信とスイッチングの考え方は、デジタルスイッチング分野にも拡張されています。
このような方式では、単一のチャネルを使用して任意の 2 つのノード間で二重接続を確立できます。 この意味で、リング回路は信号座標の時空間変換を実行するものであり、S/T ステージを構築するためのオプションの 1 つと考えることができます。
アナログ、ディスクリート、デジタル信号
電気通信システムでは、情報は信号を使用して送信されます。 国際電気通信連合では次のように定義しています。 信号：
電気通信信号は、一方向の伝送チャネルに沿って伝播し、受信デバイスに影響を与えることを目的とした一連の電磁波です。
1) アナログ信号- 各表現パラメーターが可能な値の連続セットを持つ連続時間関数によって指定される信号
2) レベルが離散的な信号 -パラメータを表す値が、可能な値の有限セットを持つ連続時間関数によって指定される信号。 信号をレベルごとにサンプリングするプロセスは次のように呼ばれます。 量子化。
3) 離散時間信号 -各表現パラメーターが可能な値の連続セットを持つ離散時間関数によって指定される信号
4) デジタル信号 -表現パラメータの値が可能な値の有限セットを持つ離散時間関数によって指定される信号
変調変換された信号に従って搬送波信号のパラメータを変更することにより、ある信号を別の信号に変換することです。 キャリア信号としては、高調波信号、周期的なパルス列などが使用されます。
たとえば、バイナリ コード ラインを介してデジタル信号を送信する場合、すべてのコード ワードで 1 が優勢であるため、信号の一定成分が現れることがあります。
行に定数コンポーネントが存在しないため、マッチングを使用できます。 変圧器リニアデバイスでの使用に加えて、リジェネレータに直流でリモート電源を供給します。 デジタル信号の不要な DC 成分を除去するために、バイナリ信号は回線に送信される前に特別なコードを使用して変換されます。 プライマリ用 デジタルシステム送信 (DSP) HDB3 コードを受信しました。
HDB3 符号を使用した 2 値信号の変形準 3 値信号への符号化は、次の規則に従って実行されます (図 1.5)。
米。 1.5.バイナリおよび対応する HDB3 コード
パルスコード変調
連続した一次アナログ信号をデジタルコードに変換することを、 パルス符号変調(ICM)。 PCM の主な操作は、時間サンプリング、量子化 (時間離散信号のレベルによるサンプリング)、およびコーディングの操作です。
アナログ信号の時間サンプリングアナログ信号の表すパラメータが、離散的な瞬間における一連の値によって指定される変換です。つまり、連続的なアナログ信号からの変換です。 c(t)(図 1.6、a) サンプル値を取得する と"(図 1.6、b)。 時間サンプリング操作の結果として得られる信号の代表パラメータの値はサンプルと呼ばれます。
最も普及しているのは、アナログ信号の均一なサンプリングを使用するデジタル伝送システムです (この信号のサンプリングは等時間間隔で行われます)。 均一サンプリングでは、次の概念が使用されます。 サンプリング間隔(離散信号の 2 つの隣接するサンプル間の時間間隔) および サンプリング周波数 Fd(サンプリング間隔の逆数)。 サンプリング間隔のサイズは、コテルニコフの定理に従って選択されます。
コテルニコフの定理によれば、サンプリング周波数がアナログ信号スペクトルの最大周波数の 2 倍である場合、制限されたスペクトルと無限の観測間隔を持つアナログ信号は、元のアナログ信号をサンプリングして得られた離散信号からエラーなく再構築できます。
コテルニコフの定理
コテルニコフの定理 (英語文献ではナイキスト・シャノンの定理) は、アナログ信号 x(t) のスペクトルが限られている場合、最大値の 2 倍を超える周波数で取得された離散サンプルから損失なく一意に復元できると述べています。スペクトルの周波数 Fmax 。
サンクトペテルブルク州立電気技術大学「LETI」にちなんで名付けられました。 と。 ウリヤノワ (レーニン) (SPbSETU)
VT科
抽象的な
専門分野：「デジタル信号処理」
トピック:「信号とその特性」
完了:
チェック済み:
サンクトペテルブルク、2014 年
1. はじめに………………………………………………………………………………………………3
2. デジタル信号処理システムの一般化された構造……………………………………..4
3. 信号の分類………………………………………………………………………………5
4. 信号特性…………………………………………………………………………………………7
5. 信号表現の形式……………………………………………………………….8
6. 結論…………………………………………………………………………………………..9
7. 文献……………………………………………………………………………………………………10
導入
信号コンセプト
信号- 1 つのシステムによって作成され、(通信チャネルを介して) 空間に送信される、または複数のシステムの相互作用の過程で生じるシンボル (記号、コード)。 信号の意味と重要性は、2 番目の (受信側) システムによって解読される過程で明らかになります。
信号- 通信システムでメッセージを送信するために使用されるマテリアル記憶媒体。 信号は生成できますが、受信側が受け入れるように設計されているメッセージとは異なり、受信する必要はありません。そうでない場合、それはメッセージではありません。 シグナルは、送信されたメッセージに従ってパラメータが変化する (または変更される) 物理プロセスであれば何でも構いません。
信号は、決定論的またはランダムにかかわらず、信号パラメーターの変化を特徴付ける関数である数学的モデルによって記述されます。
コンセプト 信号電流、電圧、音響波などの特定の物理量から抽象化し、情報のエンコードと、通常はノイズによって歪んだ信号からの情報の抽出に関連する現象を、物理的コンテキストの外側で検討できます。 研究では、信号は時間の関数として表されることが多く、そのパラメータには必要な情報が含まれます。 この機能を記録する方法は、妨害ノイズを記録する方法と同様に、 数学的信号モデル.
デジタル信号処理システムの一般化された構造
デジタル処理は、あらゆる信号を一連の数値として表現することに関連しています。 これは、元のアナログ信号を元の数列に変換する必要があることを意味します。この数列は、コンピュータによって所定のアルゴリズムに従って、元の信号に一意に対応する新しい数列に変換されます。 結果として得られる新しいシーケンスから、アナログ信号が形成されます。デジタル信号処理システムの一般的な構造を次の図に示します。
その入力は、変換するさまざまなセンサーからのアナログ信号を受信します。 物理量電圧に変換します。 その時間サンプリングとレベル量子化は、アナログ デジタル コンバーター (ADC) で実行されます。 ADC の出力信号は一連の数値であり、CPU のデジタル プロセッサに送られ、必要な処理が実行されます。 プロセッサは、入力サンプルに対してさまざまな数学的演算を実行します。 通常、デジタル プロセッサには次の追加機器が含まれます。
マトリックス乗算器。
オペランド アドレスを生成するためのハードウェア サポート用の追加 ALU。
並列メモリアクセス用の追加内部バス。
2n によるスケーリング、乗算、または除算を行うためのハードウェア シフター。
プロセッサの作業の結果、出力信号のサンプルを表す新しい数値シーケンスが生成されます。 アナログ出力信号は、DAC デジタル - アナログ コンバーターを使用して一連の数値から再構築されます。 DAC 出力の電圧はステップ状になります。 必要に応じて、出力に平滑化フィルターを使用できます。
信号の分類
記憶媒体の物理的性質による:
電気;
電磁;
光学;
音響
信号設定方法による:
規則的 (決定論的)、分析関数によって指定されます。
不規則（ランダム）で、いつでも任意の値を取ります。 このような信号を記述するには、確率論の装置が使用されます。
信号パラメータを記述する関数に応じて、アナログ信号、ディスクリート信号、量子化信号、デジタル信号が区別されます。
連続 (アナログ)、連続関数で記述されます。
離散的。特定の時点で採取されたサンプルの関数によって記述されます。
レベルごとに量子化されます。
レベルごとに量子化された離散信号 (デジタル)。
アナログ信号(AC)
ほとんどの信号は本質的にアナログです。つまり、時間の経過とともに継続的に変化し、特定の間隔で任意の値を取ることができます。 アナログ信号は、時間の数学的関数によって記述されます。
AC の例は高調波信号です: s(t) = A・cos(ω・t + φ)。
アナログ信号は、電話、ラジオ放送、テレビで使用されます。 このような信号をデジタル システムに入力して処理することは不可能です。信号にはどの時間間隔でも無限の数の値が含まれる可能性があり、その値を正確に (エラーなく) 表現するには、無限の深さの数が必要になるからです。 したがって、アナログ信号を所定のビット深度の一連の数値として表現できるように変換する必要があることがよくあります。
ディスクリート信号
アナログ信号のサンプリングは、時間 t i (i はインデックス) の離散的な瞬間に取得された値のシーケンスとして信号を表すことで構成されます。 通常、連続するサンプル間の時間間隔 (Δti = ti − ti−1) は一定です。 この場合、Δt は次のように呼ばれます。 サンプリング間隔。 測定時の信号 x(t) の値そのもの、つまり x i = x(t i) と呼ばれます。 カウントします。
量子化信号
量子化中、信号値の範囲全体がレベルに分割され、その数は特定のビット深度の数値で表される必要があります。 これらのレベル間の距離は量子化ステップ Δ と呼ばれます。 これらのレベルの数は N (0 から N-1) です。 各レベルには番号が割り当てられます。 信号サンプルは量子化レベルと比較され、特定の量子化レベルに対応する数値が信号として選択されます。 各量子化レベルは、n ビットの 2 進数としてエンコードされます。 量子化レベルの数 N と、これらのレベルを符号化する 2 進数のビット数 n は、n ≥ log 2 (N) の関係によって関係付けられます。
デジタル信号
アナログ信号を有限ビットの数値のシーケンスとして表現するには、まず離散信号に変換し、次に量子化を行う必要があります。 量子化は、量子と呼ばれる同じ量に対してサンプリングが行われる特殊なケースです。 その結果、信号は、所定の時間間隔ごとに、信号の近似 (量子化) 値が判明し、整数として書き込むことができる方法で表示されます。 このような数字の並びがデジタル信号になります。
信号特性
信号持続時間(送信時間) Tc は信号が存在する時間間隔です。
スペクトル幅 Fc- 主信号パワーが集中する周波数の範囲。
信号基地- 信号スペクトル幅とその持続時間の積。
ダイナミックレンジD c- 最大信号パワー - P max と最小 - P min (ノイズ レベルで識別可能な最小値) の比の対数: Dc = log(P max / P min)。
信号音量は、関係 V c = T c F c D c によって決定されます。 T c – 信号の持続時間、F c – 信号の有効スペクトル。
エネルギー特性:
瞬時電力 - P(t);
平均パワー - P avg とエネルギー - E.
これらの特性は次の関係によって決まります。
ここで、T = t max -t min。
信号提示の形式。
シグナルの提示方法
グラフィック
分析的
タイミング図
数学モデル
ベクトル図
幾何学図
スペクトル図
タイミング図は、信号パラメータ (電圧や電流など) の時間依存性を示すグラフです。 波形は信号タイミング図で確認できます。 オシログラムは、特別な測定装置であるオシロスコープを使用して視覚的に観察できます。
ベクトル図信号位相の変化に関連するプロセス (位相変調など) を研究するときに使用されます。 この図では、信号はベクトルで表され、その長さは信号の振幅に比例し、元のベクトルに対する傾き角が信号の位相を示します。
で 幾何学的な図信号は幾何学的図形として表現されます。 この図を使用すると、信号の音量を視覚的に表現できます。
スペクトル図は、周波数ごとの信号のエネルギー (振幅スペクトル) または位相 (位相スペクトル) の分布を示すグラフです。 これらの図は、特別な測定装置であるスペクトラムアナライザーを使用して観察できます。
したがって、デジタル信号処理は、デジタル形式で提示される信号の変換です。
任意の連続 (アナログ) 信号 s(t) は、時間サンプリングとレベル量子化 (デジタル化) を受けることができ、つまりデジタル形式で表現されます。
数学的アルゴリズムを使用して、結果の離散信号 s(k) が必要な特性を持つ他の信号に変換されます。 信号を変換するプロセスをフィルタリングと呼び、フィルタリングを実行するデバイスをフィルタと呼びます。 信号サンプルは一定の速度で到着するため、フィルターは次のサンプルが到着する前に現在のサンプルを処理する、つまり信号をリアルタイムで処理する時間が必要です。 信号をリアルタイムで処理 (フィルタリング) するには、特別なコンピューティング デバイス、つまりデジタル シグナル プロセッサが使用されます。
これらすべては、連続信号だけでなく、断続信号や記憶装置に記録された信号にも完全に適用できます。 後者の場合、処理が遅くてもデータが失われることはないため、処理速度は重要ではありません。
近年、信号および画像処理において、「短波」を使用して信号を表現するための新しい数学的基礎であるウェーブレットが広く使用されています。 これを利用すると、非定常信号、ブレークやその他の特徴のある信号、バースト形式の信号を処理できます。
文学
1. 画像信号のデジタル処理: 教科書。 手当 / S.M. イバツリン; サンクトペテルブルク州立電気技術大学にちなんで命名されました。 と。 ウリヤノフ（レーニン）「LETI」。 - サンクトペテルブルク。 ：サンクトペテルブルク電気技術大学出版社「LETI」、2006年 - 127ページ。
2. デジタル信号処理: 教科書。 大学向けマニュアル / A.B. - サンクトペテルブルク。 ：ピーター、2002年。 - 603秒。
3. デジタル信号処理のアルゴリズムとプロセッサ: 教科書。 大学向けマニュアル / A. I. ソロニナ、D. A. ウラホヴィッチ、L. A. ヤコブレフ。 - サンクトペテルブルク。 : BHV-Petersburg、2001. - 454 p.
メッセージが送信元から受信者に送信されるためには、何らかの物質、つまり情報の伝達体が必要です。 媒体によって送信されるメッセージはシグナルと呼ばれます。 一般に、信号は時間とともに変化します。 物理的プロセス。 このようなプロセスには以下が含まれる場合があります さまざまな特徴（たとえば、電気信号を送信する場合、電圧と電流が変化する可能性があります）。
信号パラメータは、メッセージを表示するために使用される信号の特性です。 信号パラメータが時間的に連続する有限数の値を取る場合 (それらすべてに番号を付けることができます)、その信号は離散と呼ばれ、そのような信号を使用して送信されるメッセージは離散メッセージと呼ばれます。 この場合、ソースによって送信される情報は離散的とも呼ばれます。 ソースが連続 (アナログ) メッセージを生成する場合 (したがって、信号パラメーターは時間の連続関数です)、その信号は連続 (アナログ) と呼ばれ、そのような信号を使用して送信されるメッセージはアナログ メッセージと呼ばれます。
個別のメッセージの例は、情報がテキストで表示される本を読むプロセスです。 個々のアイコン (文字) の個別のシーケンス。 連続メッセージの例としては、変調された音波によって送信される人間の音声があります。 この場合の信号パラメータは、この波によって受信機、つまり人間の耳の位置で生成される圧力です。
アナログ信号の典型的な例は、マイクの前で話したり、歌ったり、演奏したりするときにマイクから出力される電圧です。 楽器。 音源が鳴ると、気圧は通常の大気圧に対してわずかな範囲内で変化します。 マイクの膜は音圧の影響で曲がり、マイクのボイスコイルの端子に電圧が発生します。 この電圧は音圧に正比例します。つまり、 同様に変化するため、「アナログ信号」と呼ばれます。
アナログ信号。
アナログ信号は、電話通信、ラジオ放送、テレビで使用されます。 こちらの方が技術的には簡単で、無線工学の発展の歴史としてはアナログ信号が最初に使われる形で発展してきました。 これは、デジタルが常に主流である電信には決して当てはまりません。
通常の会話では、人間の声の大きな音のパワーは、小さな音の強度の 10,000 倍も大きくなります。
騒音のある場所（地下鉄、空港） かすかな音逆アセンブルできるように、ノイズでマスキングされるべきではありません。 だからこそ、地下鉄で声を張り詰めたり、空港でジェット旅客機のエンジンが轟音を立てているときに相手の耳元で大声で叫んだりしなければならないのです。
アナログ信号伝送には、バイナリ デジタル信号伝送よりもはるかに高い信号対雑音比が必要です。
大きなデメリットアナログ信号のもう 1 つの利点は、アナログ信号の形式が事前にわからないため、アナログ信号を再生成できないことです (既知の信号を送信する必要がない)。
長距離電話回線でアナログ信号を使用すると、通話品質が低下することがよくありました。 これは、有線電話回線を介して送信される弱い音声信号を 100 ～ 200 km ごとに定期的に増幅する必要があるという事実によって説明されます。 配線がハム音を立て、アンプがノイズを発生し、これらの干渉源によって送信信号がますます歪みます。
アナログ信号に対するバイナリ信号の利点により、バイナリ チャネルは現在、アナログ音声信号の送信に広く使用されています。 長距離通信回線へのこのようなシステムの導入により、通信の品質が大幅に向上しました。
6.2. 信号対雑音比の測定。
最高瞬間信号パワー P max と最低 P min (信号のダイナミック レンジ D s) の比は、通常、デシベル単位で測定されます。
Bel はパワー レベルの差であり、その比率は 10 に等しく、したがって、この比率の 10 進対数は 1 に等しくなります。
デシベルはベルの小数部分です。
(dB) レベル差 (デシベル単位) は 10 10 進対数力関係。
なぜなら =- 平均信号パワーは信号振幅の 2 乗に等しいなど。 = - 平均ノイズパワーはノイズ振幅の二乗に等しい、その場合
(dB) レベル差 (デシベル単位) は、電圧比の 10 進対数 20 です。
のために 良品質電話で送信される音声の電力信号対雑音比は、約 10,000、つまり 40 デシベル (dB): (dB) でなければなりません。 つまり、電圧信号対雑音比は約 100：（dB）を確保する必要があります。
経験豊富な無線通信士は、信号対雑音電圧比が約 10 の音声を理解できますが、送信されるテキストが馴染みのあるものであることが条件です。
仕事の終わり -
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計測工学と情報科学
計測工学・情報科学部門 情報システム学科 ロボット・メカトロニクス分野の情報支援
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ハートレー式。
システムの状態の数が N の場合、これは、「YES」と「NO」の可能性が等しい方法で提示された質問に対する YES-NO の回答によって得られる情報に相当します。 N=2I
コンピューター科学と物理学におけるエントロピー。
物理的な意味でも情報的な意味でも、エントロピーの値はシステム状態の多様性の程度を特徴づけます。 シャノンの公式は、物理的なエントロピーに関するボルツマンの公式と一致します。
情報量を測定するための確率的および量的アプローチ。
「情報量」という概念の定義は非常に難しいです。 この問題を解決するには、主に 2 つのアプローチがあります。 歴史的には、それらはほぼ同時に発生しました。 20 世紀の 40 年代の終わりに、
情報分析のさまざまな側面。
情報の測定がどれほど重要であっても、この概念に関連するすべての問題をそれに還元することはできません。 情報を分析すると、真実などの性質が浮き彫りになることがある
文字（記号、記号）。 アルファベット。
情報はメッセージの形で伝達されます。 個別の情報は、この単語に通常の制限を設けることなく、文字と呼ぶ特定の有限の記号セットを使用して記述されます。
エンコーダーとデコーダー。
通信チャネルでは、あるアルファベットの文字 (記号、記号) で構成されたメッセージを、別のアルファベットの文字で構成されたメッセージに変換できます。 コードとは、明確な内容を記述するルールです。
国際バイトコーディングシステム。
コンピューターサイエンスとその応用は国際的です。 これは、情報の保存、送信、処理に関する統一的なルールと法律に対する人類の客観的なニーズと、これが
ノイズ耐性のある情報コーディング。
誤り訂正符号化の理論は非常に複雑ですが、私たちの推論は非常に単純化されています。 受信したコードの組み合わせのエラーを検出および修正するための主な条件
情報の伝達。
理論的根拠情報伝達は信号と情報伝達の理論です。 信号と情報伝達の理論では、形成、蓄積、収集、測定、処理のプロセスを研究します。
情報伝達の発展の歴史から。
コミュニケーションを組織する上での問題は何世紀にも遡ります。 人間の存在自体がコミュニケーションと情報交換を必要としていました。 通信線の原型は火を使った信号伝達、光の使用でした。
コテルニコフの定理。
コテルニコフの定理は、サンプリング定理またはサンプリング定理とも呼ばれます。 サンプルとは、次の信号振幅のサンプルです。
個別信号 (メッセージ) の情報容量。 シャノンの公式。
ノイズ (干渉) のレベルによっては、信号の振幅を正確に決定することができず、この意味で、信号サンプルの値にある程度の不確実性が生じます。 ノイズが存在しない場合、数値は離散的になります。
バイナリ信号の再生。
バイナリ信号はさまざまな点で便利です。 他のデジタル ディスクリート信号と同様に、それらは再生できます。 干渉によって歪んだ形状を復元、再作成します。 コス島
バイナリ信号の干渉耐性。
バイナリ デジタル信号の大きな利点は、通信チャネルで最小限の信号対雑音比が必要なことです。 最もノイズに強いです。 これが何なのか説明しましょう
バイナリ信号のコーディング。
あらゆる信号はエネルギーまたは物質によって運ばれます。 これは音波（音）、電磁放射（光、電波）、紙（書かれた文字）、または石のいずれかです。
アナログ信号の分離とコーディング。
連続メッセージは、特定のセグメント [a, b] で定義された連続関数によって表現できます。 連続メッセージを離散メッセージに変換できます (この手順を離散メッセージと呼びます)
デジタル電話通信。
「無線エレクトロニクスの入門」という本の著者 V.T. は、デジタル電話システムの出現の黎明期における電話通信のプロセスをこのように説明しました。 ポリアコフ。 「数年前、私は経験する機会がありました。
デジタル電信通信。
電話での会話が同じテキストの電信送信に置き換えられた場合、情報の流れがどのようになるかを推定してみましょう。 平均的な発話速度では、人は 1 秒あたり 1 ～ 1.5 単語を発音します。 それぞれの単語は構成されています
デジタルテレビ。
テレビ画像をデジタル形式で表現することの難しさは明らかです。 対応するコードの組み合わせに変換する必要がある要素ごとに 1 つの信号サンプルがあるものとします。
無線信号パラメータ。
情報とは、出来事、現象、オブジェクト、つまり世界に存在し、起こるすべてのものに関する情報の集合です。 情報はデジタル的に暗号化された文書形式で表示されます。
マルチチャネル通信回線。 情報の圧縮。
多チャンネル電話回線。 我が国では、統合自動通信ネットワーク (EANC) が発展し、改善されています。 有線および無線の中継通信回線をベースにしており、
ケーブル通信の歴史から。
1876 年、アレクサンダー ベルは「人間の音声を送信できる電信機」という発明の特許を取得しました。 この電話は世界中で熱狂的に受け入れられました。
光ファイバー通信の原理。
巨大なおかげで 帯域幅光ケーブルは、大量の情報を優れた速度で送信する必要がある情報コンピューティングおよびテレビ ネットワークでますます使用されています。
ハードウェア。
ローカル ネットワーク (LAN) は、1 つの部屋 (教育用コンピュータ ラボ)、建物内、または屋内にある比較的少数のコンピュータ (通常は 10 ～ 100 台ですが、場合によっては大規模なコンピュータも存在します) を結合します。
ローカルネットワークの構成。
少数のコンピュータを備えた最も単純なネットワークでは、それらのコンピュータは完全に同等になる可能性があります。 この場合のネットワークは、共同作業のために任意のコンピュータから他のコンピュータへのデータ転送を保証します。
情報交換の組織。
どのような物理構成でも、あるコンピュータから別のコンピュータへのアクセスのサポートは、個々のコンピュータのオペレーティング システム (OS) と関連して、ネットワーク オペレーティング システムというプログラムによって実行されます。
衛星通信の一般的な特徴。
使い方のアイデア 宇宙空間人類の最良の精神は長い間心配してきました。 これまでのところ、彼らはそれを地球低軌道に投入することができませんでした 航空機反射板搭載、宇宙通信は残っている
衛星通信の原則。
で使用されている最も重要な原則のいくつかを見てみましょう。 衛星システム情報を伝達するために設計されています。 まず情報リレーについて見てみましょう。 衛星の特徴
非位置数値体系。
非位置システムでは、数値内の各記号の値は、数値レコード内で記号が占める位置に依存しません (別の記号に対する記号の位置に依存する可能性があります)。 ほとんど
位置数値体系。
位置システムでは、数値内の各記号の意味は、その記号が数値の表記内で占める位置によって異なります。 数値体系の基本は相違点の数です
10 進数体系から別の体系への数値の変換。
Ø 整数部分と小数部分は別々に翻訳されます。 Ø 数値の整数部分を 10 進法から B 進法に変換するには、それを B で割る必要があります。 O
数値を他の体系から 10 進数体系に変換します。
整数を 10 進数に変換します。 23510=2*102+3*101+5*100; 011012=0*24+1*23+1*22+0*
2 進数、8 進数、および 16 進数の相互変換。
実用的な観点からは、2 進数、8 進数、16 進数の相互変換手順が興味深いです。 2 進整数を 8 進数 neo に変換するには
プログラミング言語。 一般的な特性。
プログラミング言語は、人間とコンピューターのコミュニケーションのために特別に作成された人工言語です。 プログラミング言語は正確に設計された表記法です。
C プログラミング言語。 創造の歴史。 一般的な特性。
C プログラミング言語は、PDP-11 コンピューター用の UNIX オペレーティング システム (OS) を作成するためのツールとして、1972 年にデニス リッチーによって開発されました。
C プログラミング言語。 実行可能ファイルを作成するプロセス。
· ソース ファイル (C プログラミング言語のプログラム テキスト) は、Borland C++ などのプログラミング システム エディターで作成されます。 ・拡張ソースファイル
C プログラミング言語。 基本概念。
識別子は、変数、定数、関数、ラベルなどの名前です。 AN に基づく外部識別子 (リンク プロセスに関与する関数およびグローバル変数の名前)
基本的なデータ型。
· char 文字。 · int - 整数。 · float - 浮動小数点。 · double – 倍長浮動小数点。 · void – 空であり、値がありません。 タイプ
文字列定数。
文字列定数は、二重引用符で囲まれた一連の文字として定義されます (「文字列定数」)。 注: 「4. 文字列と文字列定数」を参照してください。 株式会社
イニシャライザ。
イニシャライザは、変数の定義時に初期値を変数に割り当てるために使用されます。 イニシャライザの形式は次のとおりです。 = 値; = (値のリスト); /* 複素数値
C プログラミング言語。 単純なプログラムの構造。
/* PROGRAM: information.c – メッセージ出力の例。 /* 1 */ */ /*######################################### ####*/ /* 2 */ /*============== 含む
知られているように、無線電子デバイスの目的は、電気信号の形で提示される情報を受信、変換、送信、および保存することです。 電子機器内で動作する信号、およびそれに応じて機器自体は 2 つに分けられます。 大人数のグループ：アナログとデジタル。
アナログ信号- レベルと時間において連続的な信号。つまり、そのような信号はいつでも存在し、特定の範囲から任意のレベルを取ることができます。
量子化信号- 量子化レベルに対応する特定の量子化値のみを取ることができる信号。 2 つの隣接するレベル間の距離が量子化ステップです。
サンプリングされた信号- サンプリング瞬間と呼ばれる、ある時点でのみ値が指定される信号。 隣接するサンプリング瞬間間の距離がサンプリング ステップです。 定数の場合、コテルニコフの定理が適用されます。 
、 ここで、 は信号スペクトルの上限周波数です。
デジタル信号- レベルで量子化され、時間で離散化された信号。 デジタル信号の量子化値は通常、何らかのコードでエンコードされ、サンプリングプロセス中に選択された各サンプルは対応するコードワードに置き換えられ、そのシンボルは0と1の2つの意味を持ちます（図2.1）。
アナログ電子機器の代表的なものとしては、通信、ラジオ放送、テレビ機器などが挙げられます。 一般的な要件アナログデバイスの要件 - 歪みを最小限に抑えます。 これらの要件を満たす必要があるため、複雑さが増します。 電気図そしてデバイスの設計。 アナログ電子機器のもう 1 つの問題は、アナログ通信チャネルのノイズは基本的に軽減できないため、必要なノイズ耐性を達成することです。
デジタル信号が生成される 電子回路、トランジスタが閉じている (電流がゼロに近い) か完全に開いている (電圧がゼロに近い) ため、トランジスタでの電力消費はほとんどなく、デジタル デバイスの信頼性はアナログ デバイスよりも高くなります。
デジタル機器は、アナログ機器に比べて、小さな外乱による誤動作が少ないため、ノイズに強いです。 エラーは、信号レベルが低いと高いと認識される、またはその逆のような外乱がある場合にのみ発生します。 デジタル デバイスでは、特別なコードを使用してエラーを修正することもできます。 アナログ デバイスにはこのオプションがありません。
デジタルデバイスは分散の影響を受けません（ 許容限界) トランジスタおよびその他の回路要素のパラメータと特性。 エラーのないデジタル デバイスは設定を必要とせず、完全に再現可能です。 これらすべては、統合テクノロジーを使用したデバイスの大量生産において非常に重要です。 デジタル集積回路の製造と運用の費用対効果の高さにより、現代の無線電子機器ではデジタル信号だけでなくアナログ信号もデジタル処理の対象となるという事実が生まれています。 デジタル フィルター、レギュレーター、乗算器などが一般的です。デジタル処理の前に、アナログ信号はアナログ - デジタル コンバーター (ADC) を使用してデジタルに変換されます。 逆変換、つまりデジタル信号からアナログ信号を復元することは、デジタル - アナログ コンバーター (DAC) を使用して実行されます。
デジタル電子機器によってさまざまな問題がすべて解決されますが、その機能はゼロ (0) と 1 (1) の 2 桁だけで動作する数値体系で発生します。
デジタル機器の操作は通常、 クロックされた十分に高い周波数のクロックジェネレーター。 1 クロック サイクル中に、読み取り、シフト、論理コマンドなどの最も単純なマイクロ操作が実装されます。情報はデジタル ワードの形式で表示されます。 ワードの送信には、パラレルとシリアルの 2 つの方法が使用されます。 シーケンシャル コーディングは、デジタル デバイス間で情報を交換する場合 (コンピューター ネットワークやモデム通信など) に使用されます。 デジタル デバイスの情報処理は、並列情報コーディングを使用して実装され、最大限のパフォーマンスが保証されます。
デジタル デバイスを構築するための基本的な基盤は次のとおりです。 集積回路(IC)、それぞれは次を使用して実装されます。 特定の数論理要素 - 基本的な論理演算を実行する最も単純なデジタル デバイス。
信号は、メッセージまたは情報として送信できる電圧または電流として定義されます。 その性質上、DC または AC、デジタルまたはパルスにかかわらず、すべての信号はアナログです。 ただし、アナログ信号とデジタル信号を区別するのが一般的です。
デジタル信号は、特定の方法で処理され、数値に変換された信号です。 通常、これらのデジタル信号は実際のアナログ信号に接続されますが、それらの間に接続がない場合もあります。 例としては、ローカル エリア ネットワーク (LAN) またはその他の高速ネットワークを介したデータ伝送があります。
デジタル信号処理 (DSP) では、アナログ信号は、アナログ - デジタル コンバーター (ADC) と呼ばれるデバイスによってバイナリ形式に変換されます。 ADC 出力はアナログ信号のバイナリ表現を生成し、算術デジタル信号プロセッサ (DSP) によって処理されます。 処理後、信号に含まれる情報は、デジタル - アナログ コンバーター (DAC) を使用してアナログ形式に変換して戻すことができます。
信号を定義する際のもう 1 つの重要な概念は、信号が常に何らかの情報を運ぶという事実です。 これは、物理的なアナログ信号処理における重要な問題、つまり情報検索の問題につながります。
信号処理の目標。
信号処理の主な目的は、信号に含まれる情報を取得する必要があることです。 この情報は通常、信号振幅 (絶対または相対)、周波数またはスペクトル内容、位相、または複数の信号の相対タイミングに存在します。
信号から必要な情報が抽出されると、それをさまざまな方法で使用できます。 場合によっては、信号に含まれる情報を再フォーマットすることが望ましい場合があります。
特に、信号フォーマットの変更は、周波数分割多元接続 (FDMA) 電話システムでオーディオ信号を送信するときに発生します。 この場合、アナログ方式を使用して、マイクロ波無線リレー、同軸ケーブル、または光ファイバー ケーブルを介して送信する周波数スペクトル内に複数の音声チャネルを配置します。
デジタル通信では、アナログ音声情報はまず ADC を使用してデジタルに変換されます。 個々のオーディオ チャネルを表すデジタル情報は時間多重化 (時分割多元接続、TDMA) され、シリアル デジタル リンク (PCM システムと同様) を介して送信されます。
信号処理を行うもう 1 つの理由は、（情報を大幅に損失することなく）信号帯域幅を圧縮し、続いて低速で情報をフォーマットして送信することで、必要なチャネル帯域幅を狭めることができるようにすることです。 高速モデムおよび適応パルス符号変調 (ADPCM) システムでは、デジタル移動通信システム、MPEG オーディオ記録システム、および高品位テレビ (HDTV) と同様に、データ冗長性除去 (圧縮) アルゴリズムが広く使用されています。
産業用データ収集および制御システムは、センサーから受信した情報を使用して適切な信号を生成します フィードバック、これがプロセスを直接制御します。 これらのシステムには、ADC と DAC の両方に加え、センサー、シグナル コンディショナー、DSP (またはマイクロコントローラー) が必要であることに注意してください。
場合によっては、情報を含む信号にノイズが含まれており、主な目的は信号を再構築することです。 フィルタリング、自己相関、畳み込みなどの技術は、アナログ領域とデジタル領域の両方でこのタスクを達成するためによく使用されます。
信号処理の目標- 信号情報の抽出 (振幅、位相、周波数、スペクトル成分、タイミング関係)
- 信号フォーマット変換（FDMA、TDMA、CDMA）
- データ圧縮 (モデム、 携帯電話、HDTV テレビ、MPEG 圧縮）
- フィードバック信号の生成 (工業プロセス制御)
- 信号をノイズから分離 (フィルタリング、自己相関、畳み込み)
- 後続の処理のために信号をデジタル形式で分離して保存する (FFT)
信号調整
上記の状況 (DSP テクノロジの使用に関連する) のほとんどでは、ADC と DAC の両方が必要です。 ただし、DSP と DAC からアナログ信号を直接生成できる場合は、DAC のみが必要な場合もあります。 良い例スイープ ビデオ ディスプレイは、デジタル生成された信号がビデオ画像または RAMDAC (ピクセル アレイ デジタル アナログ コンバーター) ユニットを駆動するものです。
もう 1 つの例は、人工的に合成された音楽や音声です。 実際には、デジタルのみの方法を使用して物理アナログ信号を生成する場合、同様の物理アナログ信号のソースから以前に取得した情報に依存します。 ディスプレイ システムでは、ディスプレイ上のデータが関連情報をオペレーターに伝える必要があります。 サウンド システムを設計する場合、生成されるサウンドの統計的特性が指定されます。この統計的特性は、DSP 手法 (音源、マイク、プリアンプ、ADC など) を広範囲に使用することで事前に決定されています。
信号処理方法と技術
信号は、アナログ技術 (アナログ信号処理、つまり ASP)、デジタル技術 (デジタル信号処理、つまり DSP)、またはアナログ技術とデジタル技術の組み合わせ (混合信号処理、つまり MSP) を使用して処理できます。 方法の選択が明確な場合もあれば、選択が明確でない場合もあり、最終決定は特定の考慮事項に基づいて行われます。
DSP に関して、従来のコンピューター データ分析との主な違いは次のとおりです。 高速と実装効率 複雑な関数フィルタリング、分析、リアルタイムデータ圧縮などのデジタル処理。
「複合信号処理」という用語は、システムがアナログ処理とデジタル処理の両方を実行することを意味します。 このようなシステムは、プリント回路基板、ハイブリッド集積回路 (IC)、または集積要素を備えた別個のチップとして実装できます。 ADC と DAC は、それぞれアナログ機能とデジタル機能の両方を実装しているため、複合信号処理デバイスとみなされます。
超高レベル集積 (VLSI) IC テクノロジーの最近の進歩により、単一チップ上で複雑な (デジタルおよびアナログ) 処理が可能になりました。 DSP のまさにその性質は、これらの機能がリアルタイムで実行できることを意味します。
アナログ信号処理とデジタル信号処理の比較
今日のエンジニアは、信号処理の問題を解決するために、アナログ技術とデジタル技術の適切な組み合わせを選択する必要に迫られています。 のみを使用して物理的なアナログ信号を処理することはできません。 デジタル手法すべてのセンサー (マイク、熱電対、圧電結晶、磁気ディスク ドライブ ヘッドなど) はアナログ デバイスであるためです。
信号の種類によっては、アナログとデジタルの両方でさらに信号処理を行うための正規化回路が必要です。 信号正規化回路は、増幅、蓄積（測定および予備（バッファ）アンプ）、ノイズを背景とした信号検出（高精度コモンモードアンプ、イコライザー、リニアレシーバー）、ダイナミックレンジ圧縮（対数アンプ、対数 DAC、プログラマブル ゲイン アンプ)、およびフィルタリング (パッシブまたはアクティブ)。
信号処理を実装するためのいくつかの方法を図 1 に示します。図の上部の領域は純粋にアナログのアプローチを示しています。 残りの領域は DSP 実装を示します。 DSP テクノロジを選択したら、次の決定は信号処理パス内の ADC の位置を決定する必要があることに注意してください。
アナログおよびデジタル信号処理
図 1. 信号処理方法
一般に、ADC がセンサーの近くに移動されるため、アナログ信号処理のほとんどが ADC によって行われるようになります。 ADC の能力の向上は、サンプリング レートの向上、ダイナミック レンジの拡大、分解能の向上、入力ノイズの遮断、入力フィルタリングとプログラマブル アンプ (PGA) の使用、オンチップ電圧リファレンスの存在などに反映されます。 前述したすべての追加機能により、機能レベルが向上し、システムが簡素化されます。
の存在下で 現代のテクノロジー高いサンプリング レートと分解能を備えた DAC および ADC の製造では、ますます多くの回路を ADC/DAC に直接統合することが大幅に進歩しました。
たとえば測定業界では、プログラマブルアンプ（PGA）を内蔵し、フルスケールの10mVブリッジ信号を正規化せずに直接デジタル化できる24ビットADCがあります（AD773xシリーズなど）。
音声およびオーディオ周波数では、複雑なエンコード/デコード デバイスであるコーデック (アナログ フロント エンド、AFE) が一般的です。コーデック (アナログ フロント エンド、AFE) には、外部正規化コンポーネント (AD1819B および AD73322) の最小要件を満たすアナログ回路がチップに組み込まれています。
CCD 画像処理などのアプリケーション用のビデオ コーデック (AFE) やその他 (AD9814、AD9816、AD984X シリーズなど) もあります。
実装例
DSP の使用例として、それぞれカットオフ周波数が 1 kHz のアナログとデジタルのローパス フィルター (LPF) を比較します。
デジタル フィルターは、図 2 に示す典型的なデジタル システムとして実装されます。この図では、いくつかの暗黙の仮定が行われていることに注意してください。 まず、信号を正確に処理するために、ADC/DAC パスには十分なサンプリング周波数、分解能、ダイナミック レンジの値があることが前提となります。 次に、サンプリング間隔 (1/f s) 内ですべての計算を完了するには、DSP デバイスが十分に高速である必要があります。 第三に、ADC 入力と DAC 出力では、信号スペクトルを制限および復元するためのアナログ フィルター (アンチエイリアシング フィルターとアンチイメージング フィルター) が依然として必要ですが、その性能に対する要件は低いです。 これらの仮定を置くことで、デジタル フィルターとアナログ フィルターを比較できます。
図2。 構造スキームデジタルフィルター
両方のフィルターに必要なカットオフ周波数は 1 kHz です。 アナログ変換は、第 1 種の 6 次チェビシェフ フィルター (通過帯域内に伝達係数リップルが存在し、通過帯域外にリップルが存在しないことを特徴とする) によって実装されます。 その特性を図 2 に示します。実際には、このフィルタは 3 つの 2 次フィルタで表すことができ、各フィルタはオペアンプといくつかのコンデンサで構築されます。 を使用することで 最新のシステムフィルターのコンピューター支援設計 (CAD) による 6 次フィルターの作成は非常に簡単ですが、満足のいくものを得るには 技術的要件特性のばらつきが0.5dBあるため、精密な部品選定が必要です。
図 2 に示す 129 係数のデジタル FIR フィルターは、通過帯域の平坦性がわずか 0.002 dB、位相応答が線形で、ロールオフが非常に急峻です。 実際には、このような特性はアナログ手法では実現できません。 この回路のもう 1 つの明らかな利点は、デジタル フィルターがコンポーネントの選択を必要とせず、フィルター クロック周波数が水晶共振器によって安定化されるため、パラメーターのドリフトの影響を受けないことです。 129 個の係数を持つフィルターでは、出力サンプルを計算するために 129 回の積和演算 (MAC) が必要です。 リアルタイム動作を保証するには、これらの計算は 1/fs サンプリング間隔内に完了する必要があります。 この例では、サンプリング レートは 10 kHz であるため、大幅な追加の計算が必要でない限り、処理時間は 100 μs で十分です。 ADSP-21xx ファミリの DSP は、積和プロセス全体 (およびフィルタの実装に必要なその他の機能) を 1 つの命令サイクルで完了できます。 したがって、129 個の係数を持つフィルターには、129/100 μs = 130 万命令/秒 (MIPS) を超える速度が必要です。 既存の DSP ははるかに高速であるため、これらのアプリケーションの制限要因にはなりません。 16 ビット固定小数点 ADSP-218x シリーズは、最大 75MIPS のパフォーマンスを実現します。 リスト 1 は、ADSP-21xx ファミリの DSP プロセッサにフィルタを実装するアセンブリ コードを示しています。 実行可能コードの実際の行には矢印が付いていることに注意してください。 残りはコメントです。
図 3. アナログ フィルターとデジタル フィルター
もちろん、実際には、一般にアナログとデジタルのフィルター、またはアナログとデジタルの信号処理方法を比較する際には、他にも多くの要素が考慮されます。 最新の信号処理システムは、アナログ方式とデジタル方式を組み合わせて、目的の機能を実装し、 最良の方法、アナログとデジタルの両方。
組み立てプログラム:
ADSP-21XX用FIRフィルター（単精度）
モジュール fir_sub; ( FIR フィルタ サブルーチン サブルーチン呼び出しパラメータ I0 --> 遅延ラインの最も古いデータ I4 --> フィルタ係数テーブルの先頭 L0 = フィルタ長 (N) L4 = フィルタ長 (N) M1,M5 = 1 CNTR = フィルタ長 - 1 (N-1) 戻り値 MR1 = 加算結果（四捨五入し制限付き） I0 --> ディレイラインの最も古いデータ I4 --> フィルタ係数テーブルの先頭 変数レジスタ MX0,MY0,MR 実行時間 (N - 1) + 6 サイクル = N + 5 サイクル すべての係数は 1.15).ENTRY fir; の形式で書き込まれます。 fir: MR=0、MX0=DM(I0,M1)、MY0=PM(I4,M5) CNTR = N-1; CE まで畳み込みを実行します。 畳み込み: MR=MR+MX0*MY0(SS)、MX0=DM(I0,M1)、MY0=PM(I4,M5); MR=MR+MX0*MY0(RND); MV SAT MRの場合; RTS; .ENDMOD; リアルタイム信号処理
文学：
「信号の種類」という記事に加えて、次のように書かれています。
