Rychlý vývoj technologií přinesl do našich životů široké použití vysílaček. Dají se použít všude. Dnes existují dva hlavní typy vysílaček: analogové a digitální.
Je pozoruhodné, že analogové vysílačky se pro civilní komunikaci používají od roku 1933 a pro vojenské účely se začaly používat o dvacet let dříve. Od té doby samozřejmě prošly nejrůznějšími vylepšeními a vylepšeními. Analogové vysílačky jsou nyní limitem dokonalosti. Nástup digitálních vysílaček však způsobil velkou revoluci v rádiové technologii.
Pokud porovnáme analogová a digitální zařízení, výrazně se liší nejen způsobem signalizace, ale také kvalitou zvuku a poměrem ceny. Ale navzdory jasným výhodám digitálních zařízení nikdy nemohou zcela nahradit analogové vysílačky. Stále se používají v různých oblastech života.

Digitální a analogový signál: srovnávací charakteristiky

Analogové vysílačky v podstatě používají frekvenční modulaci, tedy FM vlny. Jedná se o typ modulace, kdy zvukový signál řídí frekvenci nosné vlny. Náklady na analogovou vysílačku jsou nízké díky tomu, že ji bylo možné integrovat tento systém pouze s jedním čipem. Analogový signál se používá v mnoha moderních vysílačkách, ale příchod digitálních systémů snížil jejich popularitu.
Digitální signál - reprezentován binárními čísly 0 a 1. Metody digitálního přenosu zaručují přenos všech potřebných dat díky opravě chyb a řídicím bitům. Algoritmy software dokonale rozliší šum na pozadí od užitečného signálu.
Digitální bezdrátový přenos data zaručují stejně spolehlivé poskytování informací jako kabelový systém.

Vysílačka – oblíbený komunikační prostředek?

Existuje názor, že vysílačky jsou umírající technologií. Ve skutečnosti je to špatně. Vysílačky jsou stále žádané a oblíbené komunikační prostředky, protože umožňují:

• Rychlé zasílání zpráv
• Mluvte s více lidmi současně
• Odolný v provozu a funguje za jakýchkoli podmínek

Tyto komunikační prostředky se používají všude: v průmyslu, obchodu, bezpečnostních strukturách i ve vládě, v armádě.
Digitální a analogová zařízení mají téměř stejné funkce, ale jejich rozdíly jsou značné.

Analogové vysílačky: výhody a nevýhody

Výhody analogových vysílaček lze bezpečně zvážit:

• Zvuk je přenášen nekódovaně, což je u většiny uživatelů velmi oblíbené.
• Obrovská škála různých modelů a výběr všech druhů příslušenství
• Snadné ovládání a uživatelská znalost využití frekvence

Mezi nevýhody analogových rádií patří:

• Na jeden kanál můžete mít vždy pouze jednu konverzaci.
• Potřeba vysílače a přijímače specificky naladěného na stejnou frekvenci
• Neschopnost používat programy určené pro podnikání

Digitální vysílačky: výhody a nevýhody

Mezi výhody digitálních rádií patří:

• Vynikající potlačení hluku
• Vynikající kvalita zvuku na jakoukoli vzdálenost
• Možnost vést více konverzací na jednom kanálu současně
• Možnost posílat krátké zprávy
• Vysoká hustota kanálů
• Signály jsou přijímány standardními anténami
• Digitální zpracování snižuje šum na pozadí
• Dostupnost softwaru
• Digitální platforma umožňuje používat analogové i digitální vysílačky současně
• Můžete sledovat pohyb účastníků rozhovoru ve stejné síti

nedostatky:

• Vysoká cena
• Dlouhodobý výcvik v používání
• RF šum ruší digitální signál, může dojít k chybě

Ze všeho výše uvedeného můžeme usoudit, že digitální rozhlasové stanice se liší od analogových v přítomnosti vyšších provozních a funkční charakteristiky. Hlavní výhodou digitálních zařízení je vyšší stabilita signálu za přítomnosti rušení. Proto se stávají populárními.

Rozdíl mezi analogovou a digitální komunikací.
Při řešení radiokomunikací se často setkáváme s pojmy jako např "analogový signál" a "digitální signál". Pro specialisty v těchto slovech není žádná záhada, ale pro neznalé lidi může být rozdíl mezi „digitálním“ a „analogovým“ zcela neznámý. A přesto je zde velmi podstatný rozdíl.
Tak. Rádiová komunikace je vždy přenos informací (hlas, SMS, telesignalizace) mezi dvěma účastníky, vysílačem zdroje signálu (rozhlasová stanice, opakovač, základnová stanice) a přijímačem.
Když mluvíme o signálu, obvykle myslíme elektromagnetické oscilace, indukující EMF a způsobující kolísání proudu v anténě přijímače. Dále přijímací zařízení převádí přijímané vibrace zpět na audio frekvenční signál a vysílá jej do reproduktoru.
V každém případě může být signál vysílače reprezentován v digitální i analogové podobě. Koneckonců, například samotný zvuk je analogový signál. Na radiostanici se zvuk vnímaný mikrofonem převádí na již zmíněné elektromagnetické kmity. Čím vyšší je frekvence zvuku, tím vyšší je frekvence oscilací na výstupu a čím hlasitěji reproduktor mluví, tím větší je amplituda.
Vzniklé elektromagnetické kmity neboli vlny se šíří prostorem pomocí vysílací antény. Aby vzduch nebyl zanášen nízkofrekvenčním rušením a aby různé radiostanice měly možnost pracovat paralelně, aniž by se navzájem rušily, vibrace vzniklé dopadem zvuku se shrnují, to znamená, že se „překrývají“ ” na jiných vibracích, které mají konstantní frekvenci. Poslední frekvence se obvykle nazývá „nosná“ a právě na jejím vnímání ladíme náš rádiový přijímač, abychom „chytili“ analogový signál rádiové stanice.
V přijímači dochází k opačnému procesu: nosná frekvence je oddělena a elektromagnetické kmity přijímané anténou jsou převedeny na zvukové kmity a z reproduktoru je slyšet informace, kterou chtěl odesílatel sdělit.
V procesu převodu zvukový signál může dojít k cizímu rušení z radiostanice do přijímače, může se změnit frekvence a amplituda, což se samozřejmě projeví ve zvucích vydávaných rozhlasovým přijímačem. A konečně, jak vysílač, tak přijímač samotný zavádějí určitou chybu během konverze signálu. Proto zvuk reprodukovaný analogovým rádiem má vždy určité zkreslení. Hlas může být i přes změny perfektně reprodukován, ale bude docházet k syčení nebo dokonce k nějakému sípání způsobenému rušením v pozadí. Čím méně důvěryhodný je příjem, tím hlasitější a zřetelnější budou tyto vnější hlukové efekty.

Pozemní analogový signál má navíc velmi slabý stupeň ochrany proti neoprávněnému přístupu. U veřejnoprávních rozhlasových stanic to samozřejmě nevadí. Ale během používání prvních mobilních telefonů došlo k jednomu nepříjemnému momentu spojenému s tím, že téměř každý cizí rozhlasový přijímač se dal snadno naladit na správnou vlnu, aby mohl odposlouchávat váš telefonický rozhovor.

K ochraně proti tomu se používá tzv. „tónování“ signálu, nebo jinak systém CTCSS (Continuous Tone-Coded Squelch System) je systém redukce šumu kódovaný nepřetržitým tónem nebo identifikací signálu „přítel / nepřítel“. systém určený k oddělení uživatelů pracujících ve stejném frekvenčním rozsahu do skupin. Uživatelé (korespondenti) ze stejné skupiny se mohou navzájem slyšet díky identifikační kód. Jasně vysvětleno, princip fungování tohoto systému je následující. Spolu s přenášenou informací je vysílán do éteru také dodatečný signál (nebo jiný tón). Přijímač kromě nosné tento tón s příslušným nastavením rozpozná a signál přijme. Pokud není v rádiovém přijímači nastaven tón, signál není přijímán. Existuje poměrně málo standardů šifrování, které se liší výrobce od výrobce.
Analogové vysílání má takové nedostatky. Kvůli nim například televize slibuje, že se v relativně krátké době zcela zdigitalizuje.

Digitální komunikace a vysílání jsou považovány za více chráněné před rušením a vnějšími vlivy. Jde o to, že při použití „čísel“ je analogový signál z mikrofonu vysílací stanice zašifrován do digitálního kódu. Ne, tok figurek a čísel se samozřejmě nešíří do okolního prostoru. Jde jen o to, že zvuku určité frekvence a hlasitosti je přiřazen kód z rádiových impulsů. Doba trvání a frekvence pulsů je nastavena předem - je stejná pro vysílač i přijímač. Přítomnost pulzu odpovídá jedničce, nepřítomnost odpovídá nule. Proto se takové spojení nazývá „digitální“.
Zařízení, které převádí analogový signál na digitální kód, se nazývá analogově-digitální převodník (ADC). A zařízení nainstalované v přijímači, které převádí kód na analogový signál odpovídající hlasu vašeho přítele v reproduktoru mobilní telefon GSM standard, nazývaný digitálně-analogový převodník (DAC).
Při přenosu digitálního signálu jsou prakticky vyloučeny chyby a zkreslení. Pokud se impuls trochu zesílí, prodlouží nebo naopak, systém jej stále rozpozná jako jednotku. A nula zůstane nulou, i když nějaká náhodná Slabý signál. Pro ADC a DAC neexistují žádné jiné hodnoty než 0,2 nebo 0,9 - pouze nula a jedna. Proto rušení digitální komunikace a vysílání nemá téměř žádný vliv.
Navíc je „číslice“ také lépe chráněna před neoprávněným přístupem. Aby DAC zařízení mohl dešifrovat signál, je nutné, aby „znal“ dešifrovací kód. ADC spolu se signálem může také přenášet digitální adresu zařízení vybraného jako přijímač. I když je tedy rádiový signál zachycen, nelze jej rozpoznat kvůli absenci alespoň části kódu. To platí zejména pro komunikaci.
Tak, rozdíly mezi digitálními a analogovými signály:
1) Analogový signál může být zkreslen rušením a digitální signál může být buď zcela rušen rušením, nebo může přijít bez zkreslení. Digitální signál je buď přesně tam, nebo úplně chybí (buď nula, nebo jedna).
2) Analogový signál je k dispozici pro vnímání všemi zařízeními pracujícími na stejném principu jako vysílač. Digitální signál je bezpečně kódován a je těžké jej zachytit, pokud není určen pro vás.

Kromě čistě analogových a čistě digitálních stanic existují rádiové stanice, které podporují analogový i digitální režim. Jsou navrženy pro přechod z analogové na digitální komunikaci.
Máte-li tedy k dispozici flotilu analogových rádiových stanic, můžete postupně přejít na digitální komunikační standard.
Například jste zpočátku vybudovali komunikační systém na Bajkalských 30 rozhlasových stanicích.
Dovolte mi připomenout, že se jedná o analogovou stanici s 16 kanály.

Jenže čas běží a stanice vám jako uživateli přestává vyhovovat. Ano, je spolehlivý, ano výkonný, ano s dobrá baterie až 2600 mAh. Ale s rozšířením parku rozhlasových stanic o více než 100 lidí a zejména při práci ve skupinách začíná jeho 16 kanálů chybět.
Nemusíte hned vybíhat a kupovat digitální standardní rádia. Většina výrobců záměrně uvádí model s analogovým přenosovým režimem.
To znamená, že můžete postupně přejít například na Baikal-501 nebo Vertex-EVX531 a přitom udržovat stávající komunikační systém v provozuschopném stavu.

Výhody takového přechodu jsou nepopiratelné.
Získáte pracovní stanici
1) déle (v digitálním režimu, menší spotřeba.)
2) Mít více funkcí (skupinový hovor, osamělý pracovník)
3) 32 paměťových kanálů.
To znamená, že ve skutečnosti vytvoříte zpočátku 2 základny kanálů. Pro nově zakoupené stanice ( digitální kanály) a základna asistenčních kanálů se stávajícími stanicemi (analogové kanály). Postupně, jak budete nakupovat vybavení, budete snižovat flotilu radiostanic druhé banky a zvyšovat tu první.
Nakonec dosáhnete svého cíle – zcela převést svou základnu na digitální komunikační standard.
Digitální opakovač Yaesu Fusion DR-1 může sloužit jako dobrý doplněk a rozšíření jakékoli základny.

Jedná se o dvoupásmový (144/430 MHz) opakovač, který současně podporuje analogovou FM komunikaci i digitální protokol. Systém Fusion ve frekvenčním rozsahu 12,5 kHz. Jsme přesvědčeni, že zavedení nejnovější DR-1X bude úsvitem našeho nového a působivého multifunkčního systému fúze systému.
Jedna z klíčových příležitostí Systém Fusion je funkce AMS (automatická volba režimu) který okamžitě rozpozná, zda je signál přijímán v režimu V/D, hlasová komunikace nebo datový režim FR analogový FM nebo digitální C4FM a automaticky se přepne na odpovídající. Tedy díky našim digitálním transceiverům FT1DR a FTM-400DRSystém Fusion Chcete-li zůstat v kontaktu s analogovými rozhlasovými stanicemi FM, již není nutné pokaždé ručně přepínat režimy.
Na opakovači DR-1X, AMS lze nakonfigurovat tak, aby se příchozí digitální signál C4FM převedl na analogový FM a znovu vysílal, což umožňuje komunikaci mezi digitálními a analogovými transceivery. AMS lze také nakonfigurovat tak, aby automaticky předával vstupní režim na výstup, což umožňuje digitálním a analogovým uživatelům sdílet stejný opakovač.
Až dosud byly FM opakovače používány pouze pro tradiční FM komunikaci a digitální opakovače pouze pro digitální. Nyní však jednoduše nahrazením konvenčního analogového FM opakovače DR-1X, můžete nadále používat normální FM komunikaci a také používat opakovač pro pokročilejší digitální rádiovou komunikaci Systém Fusion . Další periferie, jako je duplexer a zesilovač atd. lze nadále používat jako obvykle.

Podrobnější charakteristiku zařízení je možné vidět na webu v sekci produkty.

Signály jsou informační kódy, které lidé používají k přenosu zpráv v informačním systému. Signál může být dán, ale není nutné jej přijímat. Zatímco zprávu lze považovat pouze za signál (nebo soubor signálů), který byl přijat a dekódován příjemcem (analogový a digitální signál).

Jednou z prvních metod přenosu informací bez účasti lidí nebo jiných živých bytostí byly signální ohně. Když nastalo nebezpečí, ohně se postupně zapalovaly od jednoho stanoviště k druhému. Dále se budeme zabývat způsobem přenosu informací pomocí elektromagnetických signálů a podrobně se budeme věnovat tématu. analogový a digitální signál.

Jakýkoli signál může být reprezentován jako funkce, která popisuje změny jeho charakteristik. Tato reprezentace je vhodná pro studium zařízení a systémů radiotechniky. Kromě signálu v radiotechnice existuje i šum, který je jeho alternativou. Šum nenese žádné užitečné informace a interakcí s ním signál zkresluje.

Samotný koncept umožňuje abstrahovat od konkrétních fyzikálních veličin při zvažování jevů spojených s kódováním a dekódováním informací. Matematický model signálu ve výzkumu umožňuje spoléhat se na parametry časové funkce.

Typy signálů

Signály podle fyzického média nosiče informace dělíme na elektrické, optické, akustické a elektromagnetické.

Podle způsobu nastavení může být signál pravidelný a nepravidelný. Regulární signál je reprezentován deterministickou funkcí času. Nepravidelný signál v radiotechnice je reprezentován chaotickou funkcí času a je analyzován pomocí pravděpodobnostního přístupu.

Signály, v závislosti na funkci, která popisuje jejich parametry, mohou být analogové a diskrétní. Diskrétní signál, který byl kvantován, se nazývá digitální signál.

Zpracování signálu

Analogový a digitální signál je zpracován a směrován k přenosu a příjmu informací zakódovaných v signálu. Jakmile jsou informace extrahovány, mohou být použity v různé účely. Ve zvláštních případech jsou informace formátovány.

Analogové signály jsou zesilovány, filtrovány, modulovány a demodulovány. Digitální kromě toho lze stále komprimovat, detekovat atd.

analogový signál

Naše smyslové orgány vnímají všechny informace, které do nich přicházejí, v analogové formě. Pokud například vidíme projíždějící auto, vidíme jeho pohyb nepřetržitě. Pokud by náš mozek mohl přijímat informace o své poloze jednou za 10 sekund, lidé by se neustále dostávali pod kola. Ale můžeme odhadnout vzdálenost mnohem rychleji a tato vzdálenost je v každém okamžiku jasně definovaná.

Naprosto to samé se děje s dalšími informacemi, můžeme v každém okamžiku vyhodnocovat hlasitost, cítit, jak moc naše prsty tlačí na předměty atd. Jinými slovy, téměř všechny informace, které mohou vzniknout v přírodě, mají analogovou formu. Nejjednodušší způsob přenosu takové informace je pomocí analogových signálů, které jsou spojité a definované v libovolném čase.

Abyste pochopili, jak vypadá analogový elektrický signál, můžete si představit graf zobrazující amplitudu na svislé ose a čas na vodorovné ose. Pokud například změříme změnu teploty, objeví se na grafu souvislá čára zobrazující její hodnotu v každém časovém okamžiku. Chcete-li vyslat takový signál pomocí elektrický proud, potřebujeme porovnat hodnotu teploty s hodnotou napětí. Takže například 35,342 stupňů Celsia lze zakódovat jako napětí 3,5342 V.

Analogové signály se používaly ve všech typech komunikací. Aby se zabránilo rušení, musí být takový signál zesílen. Čím vyšší je úroveň šumu, tedy rušení, tím silněji musí být signál zesílen, aby mohl být přijímán bez zkreslení. Tento způsob zpracování signálu spotřebovává mnoho energie na výrobu tepla. V čem zesílený signál může samo o sobě způsobit rušení jiných komunikačních kanálů.

Nyní se analogové signály stále používají v televizi a rádiu, pro převod vstupního signálu do mikrofonů. Ale obecně je tento typ signálu univerzálně nahrazen nebo nahrazen digitálními signály.

digitální signál

Digitální signál je reprezentován sekvencí digitální hodnoty. Nejčastěji se nyní používají binární digitální signály, protože se používají v binární elektronice a snáze se kódují.

Na rozdíl od předchozího typu signálu má digitální signál dvě hodnoty „1“ a „0“. Pokud si vzpomeneme na náš příklad s měřením teploty, tak zde bude signál tvořen jinak. Pokud napětí dodávané analogovým signálem odpovídá hodnotě měřené teploty, bude v digitálním signálu pro každou hodnotu teploty aplikován určitý počet napěťových impulsů. Samotný napěťový impuls se zde bude rovnat "1" a nepřítomnost napětí - "0". Přijímací zařízení dekóduje impulsy a obnoví původní data.

Když jsme si představili, jak bude digitální signál vypadat na grafu, uvidíme, že přechod z nulová hodnota na maximum se dělá ostře. Právě tato funkce umožňuje přijímacímu zařízení „vidět“ signál jasněji. Pokud dojde k jakémukoli rušení, je pro přijímač snazší dekódovat signál než při analogovém přenosu.

Je však nemožné obnovit digitální signál s velmi vysokou úrovní šumu, zatímco je stále možné „vylovit“ informace z analogového typu s vysokým zkreslením. To je způsobeno ořezovým efektem. Podstatou efektu je, že digitální signály mohou být přenášeny na určitou vzdálenost a poté jednoduše odříznuty. Tento efekt se vyskytuje všude a je řešen jednoduchou regenerací signálu. Tam, kde se signál láme, je potřeba vložit opakovač nebo zmenšit délku komunikační linky. Opakovač signál nezesiluje, ale rozpozná jeho původní podobu a vytvoří jeho přesnou kopii a lze jej libovolně použít v obvodu. Takové metody opakování signálu se aktivně používají v síťových technologiích.

Analogové a digitální signály se mimo jiné liší ve schopnosti kódovat a šifrovat informace. To je jeden z důvodů přechodu mobilní komunikace na "číslo".

Analogový a digitální signál a digitálně-analogový převod

Je nutné mluvit trochu více o tom, jak jsou analogové informace přenášeny digitálními komunikačními kanály. Vraťme se k příkladům. Jak již bylo zmíněno, zvuk je analogový signál.

Co se děje v mobilní telefony které přenášejí informace digitálními kanály

Zvuk vstupující do mikrofonu je podroben analogově-digitální konverzi (ADC). Tento proces se skládá ze 3 kroků. V pravidelných intervalech se odebírají samostatné hodnoty signálu, tento proces se nazývá vzorkování. Podle Kotelnikovovy věty na šířku pásma kanálů, frekvence načítání těchto hodnot by měla být dvakrát vyšší než nejvyšší frekvence signálu. To znamená, že pokud má náš kanál frekvenční limit 4 kHz, bude vzorkovací frekvence 8 kHz. Dále jsou všechny vybrané hodnoty signálu zaokrouhleny nebo jinými slovy kvantovány. Čím více úrovní to vytvoří, tím vyšší je přesnost rekonstruovaného signálu na přijímači. Poté se všechny hodnoty převedou na binární kód, který se přenáší na základna a poté dosáhne druhého účastníka, kterým je příjemce. V telefonu příjemce probíhá proces digitálně-analogového převodu (DAC). Jedná se o inverzní postup, jehož účelem je dostat výstup co nejblíže původnímu signálu. Dále analogový signál vychází ve formě zvuku z reproduktoru telefonu.

Analogové komunikační kanály

Analogové komunikační kanály jsou nejběžnější díky dlouhé historii vývoje a snadné implementaci. Typickým příkladem analogového kanálu je tónový frekvenční kanál (telefonie).

Potřeba modulace analogové informace vzniká, když je nutné přenášet nízkofrekvenční analogový signál kanálem umístěným ve vysokofrekvenční oblasti spektra.

Příkladem takové situace je přenos hlasu přes rozhlas a televizi. Hlas má spektrum široké asi 10 kHz, zatímco rádiová pásma zahrnují mnohem vyšší frekvence, od 30 kHz do 300 MHz. V televizi se používají ještě vyšší frekvence. Je zřejmé, že prostřednictvím takového média nelze hlas přímo přenášet.

modulace tzv. transformace signálu, která spočívá ve změně libovolného z jeho informačních parametrů v souladu s přenášenou zprávou.

Přenášená informace je vnořena do řídícího (modulačního) signálu a roli informačního nosiče plní vysokofrekvenční oscilace nazývaná nosič. Modulace je tedy proces „přistání“ informační vlny na známém nosiči.

Analogová modulace je metoda fyzického kódování, ve které jsou informace kódovány změnou amplitudy, frekvence nebo fáze sinusového nosného signálu.

Amplitudová modulace (AM)- modulace, při které je amplituda nosné vlny řízena informačním (modulačním) signálem.

Frekvenční modulace (FM)- modulace, při které je frekvence nosné vlny řízena informačním (modulačním) signálem.

Fázová modulace (PM)- modulace, při které je fáze nosné vlny řízena informačním (modulačním) signálem.

Digitální komunikační kanály

Mezi digitální komunikační kanály patří kanály ISDN, T1/E1.

Při přenosu diskrétních dat komunikačními kanály se používají dva hlavní typy fyzického kódování - založené na sinusovém nosném signálu a na základě sekvence obdélníkové impulsy. První metoda se často nazývá analogová modulace nebo klíčování, přičemž se zdůrazňuje skutečnost, že kódování se provádí změnou parametrů analogového signálu. Druhá metoda se obvykle nazývá digitální kódování. Tyto metody se liší šířkou spektra výsledného signálu a složitostí zařízení potřebného pro jejich realizaci.

Analogová diskrétní datová modulace

Potřeba použít analogovou modulaci pro přenos diskrétních dat vzniká, když je nutné přenášet počítačová data přes telefonní kanály.

Zařízení, které plní funkce modulace nosné sinusoidy na vysílací straně a demodulace na přijímací straně, se nazývá modem (modulátor - demodulátor).

Hlavní metody analogové modulace diskrétních dat:

U amplitudové modulace AM se pro logickou jedničku volí jedna úroveň amplitudy sinusoidy nosné frekvence a pro logickou nulu druhá. Tato metoda se ve své čisté podobě v praxi používá jen zřídka kvůli nízké odolnosti proti šumu, ale často se používá v kombinaci s jiným typem modulace - fázovou modulací.

S FM frekvenční modulací jsou hodnoty 0 a 1 původních dat přenášeny jako sinusoidy s různými frekvencemi. Tento způsob modulace nevyžaduje složité obvody v modemech a obvykle se používá v nízkorychlostních modemech pracujících při 300 nebo 1200 bps.
Při fázové modulaci PM odpovídají datové hodnoty 0 a 1 signálům stejné frekvence, ale různé fáze, například 0 a 180 stupňů nebo 0,90, 180 a 270 stupňů.

U vysokorychlostních modemů se často používají kombinované způsoby modulace, zpravidla amplitudové, v kombinaci s fází.

Digitální kódování komunikačních kanálů

Při digitálním kódování diskrétních informací se používají potenciální a impulsní kódy.

V potenciálových kódech se k reprezentaci logických jedniček a nul používá pouze hodnota potenciálu signálu a jeho poklesy, které tvoří úplné impulsy, se neberou v úvahu. Pulzní kódy umožňují reprezentovat binární data buď pulzy určité polarity, nebo částí pulzu - potenciálním poklesem určitého směru.

Požadavky na metody digitálního kódování:

• měl při stejné přenosové rychlosti nejmenší šířku spektra výsledného signálu;
• zajišťovala synchronizaci mezi vysílačem a přijímačem;
• měl schopnost rozpoznat chyby;
• měla nízké náklady na realizaci.

Užší rozsah digitálních signálů umožňuje stejnou linkou (se stejnou šířkou pásma) dosáhnout více vysoká rychlost přenos dat. Navíc je na spektrum signálu často kladen požadavek, aby zde nebyla žádná konstantní složka, tedy přítomnost stejnosměrný proud mezi vysílačem a přijímačem. Zejména použití různých transformátorových obvodů galvanická izolace zabraňuje toku stejnosměrného proudu.

Je potřeba synchronizace vysílače a přijímače, aby přijímač přesně věděl, v jakém časovém okamžiku je potřeba načíst nové informace z komunikační linky. Tento problém se v sítích řeší obtížněji než při výměně dat mezi těsně umístěnými zařízeními. Na krátké vzdálenosti schéma založené na samostatné taktovací komunikační lince funguje dobře.

V sítích způsobuje použití tohoto schématu potíže kvůli:

• Heterogenita charakteristik vodičů v kabelech. Na velké vzdálenosti může zvlnění rychlosti signálu způsobit, že hodiny přijdou tak pozdě nebo příliš brzy pro odpovídající datový signál, že je datový bit přeskočen nebo znovu načten.
• Úspora vodičů v drahých kabelech.

Proto se v sítích používají tzv. samosynchronizační kódy. Jakákoli ostrá hrana v signálu - tzv. přední - může být dobrou indikací pro synchronizaci přijímače s vysílačem.

Historicky je Schillingův telegraf (1832) považován za první pokus o přenos obrazce. Postupně vynálezce ve snaze snížit počet spojovacích řádků zavedl techniku ​​kódování tištěných znaků ve dvou stavech. Podobně funguje i morseovka (1840).

Digitální komunikace je typ telekomunikace, která obvykle používá diskrétní signály binární systém zúčtování.

Historie kódování informací z hlediska komunikace

Zmiňovat se o kouři ohně jeskynních lidí, který se čtenářům znechucuje, považujeme za nadbytečné. Stejně zbytečným příkladem je Chappův semafor. A pak Wikipedie hlásila: Leibniz, zakladatel binárního počítání, se zajímal o Čínskou knihu proměn... Dnes je nejhlubší starověké vědění podceňováno ignoranty, kteří hbitě odhazují nepochopené. Pojďme po úzké cestě.

Starověcí obyvatelé Malajsie používali kombinovanou binární a desítkovou číselnou soustavu. Rituální bubny Afriky tvořily kódový signál, který sloužil různým účelům.

Starověký Egypt

Wikipedie vás nenechá lhát – Egypťané uměli dobře počítat. Existovaly dokonce dva typy zlomků:

1. Egypťané dostali své vlastní jméno. Existoval záznam čísla jako konečného součtu jednoduchých zlomků. Matematici dokázali, že každé kladné racionální číslo je rozloženo zadaným způsobem. Technika byla přijata mnoha starověkými civilizacemi.
2. Eye of Horus (připomíná oko Ra), znamení poskytuje ochranu, královské hodnosti, vynikající zdraví. Moderní výzkumníci dali obrazu svá vlastní jména, přičemž si všimli podobnosti jednotlivých prvků s čísly.

Horovy oči

Hor je považován za syna Osirise a Isis. Tradičně obdařen hlavou sokola. Pravé oko starověkých obrazů zosobňuje boha slunce Ra, levé oko - boha moudrosti Thotha. Oba jsou zrcadlové odrazy navzájem. Hieroglyfy označující oko dávají smysl: dělník; osoba, která dělá práci. Různé části obrázku představovaly jeden dělený prvními 6 mocninami dvou, což připomíná moderní binární kód:

1. 1/2. Pravá strana oka.
2. 1/4. Oční bulva.
3. 1/8. Obočí.
4. 1/16. Levá strana.
5. 1/32. Ohnout, zvlnit, imitující vrásku pod okem.
6. 1/64. Stezka slz.

V roce 2003 Jim Ritter konečně prokázal nekonzistentnost teorie podobnosti prvků oka s hieroglyfy označujícími čísla. Terminologie se však zakořenila a nadále ji aktivně používají matematici. Egypťané používali dělitele podle stupně dvojek, počítali sklizeň, objem tekutin. První stopy používání pocházejí z roku 2400 před naším letopočtem. Postup násobení používá algoritmus, který zahrnuje binární reprezentaci druhého čísla.

Kniha proměn

Dokument z devátého století. př. n. l., demonstruje systém věštění v kvartérní číselné soustavě. Základní systém je tvořen:

1. Dvojí povaha sil: jin, jang.
2. Osm trigramů Boudois (celkem: třetí mocnina ze dvou).
3. 64 hexagramů Lushisygua (celkem: šestá mocnina dvou).

Shao Yong seřadil hexagramy podle vzestupného pořadí a vytvořil tak sadu čísel. Nikdy jsem se nepokoušel používat obrázky při matematice.

Indie

Starověký učenec Pingala (2. století př. n. l.) vyvinul rytmický systém versifikace, připomínající morseovku – dlouhé / krátké slabiky. Traktát Chandas-shastra se stal rituální klasikou doprovázející Védy. Informace jsou popsány matricí, která pomáhá poskytnout básni jedinečný rytmus. Neexistuje žádný moderní binární analog.

Středověká binární soustava

V roce 1605 uvažoval o systému Francis Bacon binární kódování dopisy, nabídka vizuální systém rozpoznávání zašifrovaných informací. Cestou zmínil možnost využití:

1. Zvony.
2. Světla.
3. Pochodně.
4. Salvy z mušket.
5. Melodie na trubku.

John Napier (1617) popsal systém binárních výpočtů. Thomas Harriot se o otázku zajímal, byl příliš líný zveřejnit výsledky. Později byly papíry nalezeny mezi rukopisy vědce. Za první tematický rukopis je považováno dílo Juana Caramuela a Lobkowitze (1670). Sekce Ru binara aritmetica představuje koncept binárního systému:

• 1 = a.
• 0 = asi.

Po cestě se teolog zmiňuje o možnosti použití základů nad desetinnou čárkou a navrhuje nahradit chybějící čísla písmeny. 32 = aoooh. Stále je používán moderními výpočetními systémy. Vědec se pokusil ukázat: binární počítání navrhla příroda. Lobkowitz se opíral o hudební strukturu nástrojů. Utkal spletité myšlenky filozofie a poukázal na nebeské pozadí aplikace ternárního systému. Čtyři světové strany spojené se čtyřmi světy.

Podobné cesty hýbaly myšlenkami Harriota, jehož dílo bylo pro jeho současníky záhadou.

Leibniz

Leibniz se o problém začal zajímat v roce 1979. O první seznámení s čínskou raritou se zasloužil člen misionářské komunity Joachim Bouvet, který osobně navštívil (1685) zemi hedvábí. Hexagramy potvrdily univerzálnost Leibnizových vlastních křesťanských světonázorů. Ukažme si ne zřejmý myšlenkový pochod vědce:

1. Kristus byl stvořen z ničeho (Ex nihilo) na příkaz Boží. V kontrastu s jinými lidmi vytvořenými z hmoty. „Není snadné předat pohanům koncept stvoření z ničeho skrze Boží moc. Nyní se každý může jevit jako báječná číselná soustava, kde svět představuje číslo 1, nic číslo 0. Citace z dopisu vévodovi z Brunswicku s připojenými hexagramy.
2. Spojení Bytí/Nic tvoří dualistický systém.
3. Binární počítání je dar z nebes.

O 25 let později vyšla esej Vysvětlení binární aritmetiky pomocí čísel 0 a 1 doplněná o vysvětlení užitečnosti a souvislosti s čínskými figurkami Fu Xi. Sémantická reprezentace hodnot je totožná s obecně uznávanou moderní reprezentací. Vědec si dal tu práci se sestavením hexagramů (viz výše), protože dostal mocný prostředek k provádění výpočtů.

Binární aritmetika

George Boole (1854) vytvořil slavnou logiku, která získala jedinečné jméno z vůle komunity matematiků. Logika se stala základem pro návrh moderních digitálních zařízení. Claude Shannon (1937, Massachusetts Institute of Technology) formuloval klíčové teze pro implementaci elektronických počítačů pomocí přepínačů a relé. V listopadu George Stibitz realizoval tento koncept tím, že postavil Model K. Dopis označoval kuchyni, kde vynálezce pracoval.

USA

První kalkulačka uměla sčítat čísla. Bell Labs vytvořily výzkumný program se Stibitzem na starosti. Dokončen 8. ledna 1940, stroj používal komplexní čísla. Vynálezce demonstroval nápad konference American Mathematical Society na Dartmun College a dával příkazy prostřednictvím telefonní linky pomocí dálnopisu. Ukázka prototypu moderní klávesnice – vstupního zařízení. Demonstrace se osobně zúčastnili:

1. John von Neumann.
2. Norbert Wiener.
3. John Mauchly.

Německo

Souběžně s tím sestrojil počítač Z1 (alternativní název V1 - experimentální model) Konrad Zuse. Binární kalkulačka přečetla nejjednodušší instrukce z perforovaného filmu. Produkt 1935-1936 považován za první programovatelné zařízení moderní historie lidstvo. Vývoj je plně hrazen ze soukromých zdrojů. Počítač o hmotnosti 1 tuny byl zcela zničen bombardováním Berlína v roce 1943 spojeneckými silami. Plány shořely...

To je zajímavé! Původní název V1 opakoval název slavné V-1 (projektily). Proto moderní literatura používá Z1.

1. Řídicí jednotka je analogem procesoru.
2. Matematická logika s pohyblivou řádovou čárkou.
3. Paměť (čitelná/spustitelná) s kapacitou 64 slov.
4. Vstupně-výstupní zařízení, včetně 35mm čtečky děrné pásky.

Řídicí blok umožňoval sledovat sled prováděných operací. Výpočetní jednotka pracovala s 22bitovými čísly s pohyblivou řádovou čárkou. Rozšířená funkčnost booleovských operací. Původní sada obsahovala 9 instrukcí, které trvaly 1-20 "procesorových" cyklů.

Vstupní/výstupní data jsou dekadická.

Historie vývoje digitálních komunikací

Historicky první amplitudové modulace signál, zavedený Popovem pro nedostatek výběru. Frequency patentován 26. prosince 1933 Edwinem Armstrongem. Liší se v širším pásmu frekvencí obsazených přenášeným signálem. Digitální signál využívá obě techniky. Rozdíl je popsán způsobem prezentace informací:

1. Hodnota fyzického světa analogového znaku se stává číslicí binárního číselného systému.
2. Znaky 0, 1 jsou zakódovány předepsaným způsobem.
3. Přijímající strana zprávu dešifruje.

Historicky se Schillingův telegraf (1832) nazývá prvním zařízením, které používá kódování - implementace myšlenky Andre-Marie Ampère. Je nesprávné nazývat spojení digitální, protože písmena jsou také diskrétní objekty. Neexistuje žádný fakt konverze hodnoty.

Multiplexování

Potřeba přerušit signál je způsobena přáním telegrafních operátorů používat jednu přenosovou linku. První transatlantický kabel nebyl levný. Okamžitě začal kanál zdvojnásobovat, čtyřnásobně. Věda o diskretizaci probíhá paralelně s prvními snahami námořníků utopit kabel. Americký vynálezce Moses Farmer navrhl (1853) multiplexování časového dělení. Několik vysílačů bylo schopno sdílet stejnou linku.

O dvacet let později sestrojil Émile Baudot automatický telegrafní multiplexní stroj Hagis. Na dlouhou dobu stav věci vyhovoval veřejnosti. Nedostatek elementové základny zastavil práci. V roce 1903 vytvořil Miner elektromechanický telegrafní spínač s časovým multiplexováním. Důsledně byla technologie převedena na telefonní linky. Frekvence krájení byla 3,5-4 Hz, takže nebylo potřeba mnoho.

Bartleinův kabelový systém přenosu obrazu (1920) odeslal digitalizované kresby do přijímacího faxu na druhé straně Atlantského oceánu. Použití binární aritmetiky zkrátilo dobu přenosu na 3 hodiny. Zpočátku se kódování vyrábělo v pěti odstínech šedé. Postupně se počet zvyšoval a dosáhl (1929) patnácti. Název technologie je odvozen od dvou tvůrců konceptu:

1. Harry Bartoloměj.
2. Meinhard McFarlane.

Myšlenku převzal Paul Rainey, který si nechal patentovat faksimilní stroj, který digitalizuje obraz v 5bitovém kódu pomocí opto-mechanického převodníku. Pokus o průmyslovou výrobu selhal. Britský inženýr Alec Reeves je považován za zakladatele digitalizace hlasové zprávy. Teoreticky, po zvážení problému, vynálezce podal žádost francouzskému úřadu (v místě hlavního pracoviště). Válka rozhodnutí komise zdržela. Kladná odpověď přišla v roce 1943.

Zelený sršeň

Historici jen těžko naznačují první fakt vzniku digitální komunikace zmatené tajemstvími druhé světové války. Šifrovací zařízení SIGSLAY potěšilo spojence přenosy pro nepřátele nesrozumitelnými. Wikipedie jednoznačně označuje alianci za průkopníky. Technika využívala pulzní kódovou modulaci. Jsou nadšenci, kteří roli průkopníka přisuzují Popovovi. Domníváme se, že nejednotnost výkladu je zřejmá.

To je zajímavé! Prototyp prvního digitálního komunikačního zařízení se jmenoval program Green Hornet. Zdálo se, že vysílač bzučel a kódoval informace. Zelený sršeň pomohl uspořádat 3000 konferencí.

Němečtí špióni odposlouchávali styčné rušičky A-3 postavené Western Electric. Občas ucpaný provoz. Válčící strany se neustále nabourávaly do vzájemné obrany. Útočníkům pomáhal spektrální analyzátor. Sigsally zamaskoval zprávu, dříve skrytou vokodérem, pseudošumovým signálem. Vývojáři nastavili vzorkovací frekvenci 25 Hz. Vynálezci prokázali řadu nových technologií implementací schématu:

1. Výběr z deseti kanálů řádkového rozsahu 250...2950 Hz šifrování.
2. Digitalizace podle pravidla přítomnosti, absence fonace.
3. Přítomnost byla charakterizována výškou tónu, rychlostí změny pod 25 Hz.

Vzorky byly řezány s frekvencí 50 Hz, amplituda byla převedena o šest úrovní (číslo 0..5). Vzorkovací škála je nelineární s velkými rozpětími na silných signálech. Vývojáři použili data fyziologů a uvedli, že odstíny hlasu nejsou stanoveny všemi vibracemi hlasivek stejným způsobem. Zvuk s fonací byl zakódován dvojicí šestiúrovňových čísel, čímž bylo dosaženo 36 úrovní.

Kryptografický klíč je tvořen řadou náhodných hodnot šestiúrovňových čísel. Kód byl odečten ze vzorku hlasových vzorků modulo 6, čímž byl skryt obsah. Nosná byla podrobena klíčování frekvenčním posunem (prudká změna hodnoty nosné). Přijímač přijal sadu hodnot, vytvořil vzorek podle přijatého kódovacího systému. Signál byl poté dekódován přidáním modulo 6. Vokodér dokončil řetězec transformací.

1. Bílý šum zaplnil mezery bez fonace.
2. Generátor vytvořil mřížku harmonických, jejíž frekvence byla řízena výškou tónu (viz výše).
3. Samostatný tonální přepínač ovládal typ zvuku.
4. Skříň doplnil nastavitelný zesilovač.

Kombinace šifrovacího klíče šumu byly původně nahrány z velkého rtuťového usměrňovače na fonografu. Informace byly zaslány uživatelům systému. Terminál tvořený 40 bloky vážil 50 tun a spotřeboval 30 kW energie. Místnost musela být chlazena vzduchem. První souprava obsadila prostory budovy Pentagonu. Prezident Franklin Roosevelt měl příležitost nepřetržitě komunikovat a naslouchat plánům premiéra Winstona Churchilla, který měl pod Oxford Street svou vlastní kopii. 15. července 1943 se konala první spojenecká tisková konference. Strany stanovily požadovaný počet sad, včetně té, která obsadila palubu vlajkové lodi, generála Douglase MacArthura.

Úspěchy

1. První tajná rádiová komunikace.
2. První přenos vzorků dat.
3. Implementace konceptu rádiového kanálu s kódovým impulsem.
4. Použití Compading.
5. První rádiový přenos víceúrovňového frekvenčního klíčování.
6. První technologie komprese spektra řeči.
7. Implementace metody frekvenčního dělení kanálů pomocí manipulace.

Vývoj konceptu digitální komunikace

Kanadský námořní systém DATAR (1949) začal vysílat informace. Formace je považována za první příklad vojenského informačního systému, implementujícího koncept jednotného velitelského stanoviště. Kanada si dobře pamatovala rok 1943, kdy byla schopna koordinovat akce spojeneckých námořních sil. Velení se rozhodlo proces zjednodušit. Kulatý tablet, připomínající obrazovku radarové stanice, ukazoval polohu účastníků bitvy. Projekt ovlivnil námořnictvo, po cestě odborníci zaznamenali možné pokrytí všech složek armády.

Demonstrace v roce 1953 se nezdařila, což donutilo USAF vyvinout SAGE. Centrální systém řídil akce NORADu a odrážel možné útoky nepřátelské letecké flotily. Prostředí ochucené pořádným podílem displejů, počítačů, se stalo nedílnou součástí studené války. Superpočítač AN/FSQ-7, který poskytoval procesorový čas velitelským centrům, zabíral 22 000 čtverečních stop podlahy, tvořil základ výrobní kapacity.

Náklady, odhadované v miliardách dolarů, převýšily náklady na projekt Manhattan. Test Sky Shield ukázal zachycení 25 % bombardérů. Řídicí roli dnes mají mikropočítače, které duplikují funkce počítačových místností. Omezení technologie byla vysvětlena nutností používat vakuová elektrická zařízení. Armáda dala průmyslu část technologií. 24kanálové stroje z roku 1953 byly daleko od oceánu, vojenského letectví. Skutečným posláním technologie RCA je posílat zvukové zprávy na Broad Street (New York), aby linky Rocky Point - Long Island fungovaly.

Digitální revoluce

Podložka byla připravena už dávno. Základy pečlivě vyvinuté vědci položil Charles Babbage. Komunikační technologie vyvinuli telegrafisté. Spojené státy vyčlenily rozpočet na digitální projekty. Článek Clauda Shannona The Mathematical Theory of Communication (1948) se stal vůdčím světlem tohoto odvětví. Průmysl spěchal s digitalizací analogových signálů. Kopie se staly totožné s originálem, přestaly stárnout. digitální informace bez ztráty překonal kabel, vzduch.

1947 přinesl světu polovodičovou triodu. Armáda okamžitě ocenila nabízené příležitosti. Pravděpodobně dříve utajované informace byly speciálně zveřejněny a posuzovaly potenciál amerického civilního průmyslu. Ve stejné době Japonsko udělalo velký průlom, když ztratilo zbytky feudálního systému. V 50. a 60. letech zůstaly hlavními spotřebiteli armáda a vláda. V roce 1969 rok Intel vydala mikroprocesor 4004, který připravil základ pro budoucí revoluci. Spojené státy zároveň iniciací projektu ARPANET položily základy budoucnosti globální internetové sítě.

Časová osa vývoje pulzní kódové modulace

Důležité! Americká národní síň slávy vynálezců ocenila Bernarda Olivera, Clauda Shannona za vytvoření pulzní kódové modulace (US patent 2.801.281, 1957).

První vysílací systém transceiveru (1961) nesl 24 telefonních kanálů s pulzní kódovou modulací (CMM) se vzorkovací frekvencí 8 kHz, kódovaných 8bitovými čísly. Kvalita komunikace odpovídala dříve používanému frekvenčnímu multiplexování. Výše uvedené pomohlo k digitalizaci:

1. Spojení. Generace 2G (1992) celulární sítě se stal digitálním.
2. TV vysílání (počátek 90. ​​let 20. století). Ženevská dohoda přijatá 17. června 2015 stanovila zemím lhůtu pro odstranění posledních známek analogového vysílání. První (2006) opustil Nizozemsko, Lucembursko. Rusko plánuje dokončit proces v roce 2019.
3. Vysílání (konec 80. let, XX století). Norská korporace NRK 1. června 1995 jako první zahájila komerční vysílání. Do roku 2017 spustilo službu 38 zemí, včetně Ruska.

PCM, který vynalezl Alec Reeves (1937), se postupně dostal do oblasti záznamu zvuku, později převzal komerční vysílání. Průkopníky byly produkty japonské značky (1971) NHK, Nippon Columbia. Paralelně experimenty provádělo letectvo, které vytvořilo digitální dvoukanálový záznamník. O rok později provedli Britové zkušební digitální vysílání. Rozvoj digitálního záznamu předcházel nástupu vysílání.

• Čtvrtá generace přepínačů 4ESS byla zavedena do systému telefonních linek USA (1976).
• Lineární pulzní kódová modulace (1982) zahrnutá v červené knize standardů nahrávání CD.
• AES3, základ budoucího S/DIF, je představen (1985).
• Formát souboru .WAV se stává standardem osobní počítače (1991).
• World Recording Media Goes Digital: DVD (1995), Blu-ray (2005).
• Vývoj digitálních přenosových protokolů (2001) pro amatérská rádia (D-STAR, ICOM).
• HDMI podporuje Pulse Code Modulation (2002).
• Kontejner RF64 obsahuje CMM (2007).

Shrnutí vývoje technologie

Druhy amatérské rádio přinesl tisíciletí do HF. Při zmínce o vývoji druhé světové války diskutovali také o obrovských rozměrech zařízení (strojoven). Minimalizace byla v plném proudu, ale nové položky zůstaly utajeny. Kromě záznamových oblastí, počítačové sítě. Rozpad SSSR ukázal světu zázraky digitální technologie: vysílání, osobní počítacích strojů, připojení. Postupně svět vyhazuje analogovou technologii a modernizuje zařízení.

Blokové schéma procesu umožňuje ignorovat stárnutí, povětrnostní podmínky, rušení. Modem vtipně vykonává práci strojovny z druhé světové války. Radioamatéři začali přidělovat vybavení, o kterém vietnamští vojáci snili. Tento proces brzy umožní lidem, kteří zůstanou doma, navrhovat systémy v pohodlném křesle. Děkujme internetu, který dal lidem možnosti, které planeta dosud nepoznala.