!wstep

DEFINICJE PODSTAWOWE

Informacja cyfrowa

informacja cyfrowa - niezależnie od tego, czy wynika z samej natury rozpa-trywanego procesu, czy jest rezultatem kwantyzacji procesu ciągłego -z wielu powodów bardziej nadaje się do transportu. W systemie dwójkowym najmniejszą jednostką informacji jest bit reprezentujący wybór między informacją o wartości umownej „0” a informacją o wartości umownej „1”. Informacja przenoszona przez kolejne bity w strumieniu transmisyjnym może być traktowana jako: * ciąg danych generowanych przez źródło, • informacja sterująca synchronizacją układów pośredniczących i końcowych, • informacja kontrolna o błędach zaistniałych w systemie transmisji danych. Przykładem jest bit parzystości <nieparzystości) uzupełniający informację do odpowiedniej liczby jedynek w kontrolowanej grupie bitów.

Dla przetwarzania i procesów transmisji strumień bitów jest grupowany w: • znaki obejmujące 5,6, 7 lub 8 bitów informacyjnych w zależności od systemu przetwarzania i sposobów transmisji, • bajty zawierające zawsze 8 kolejnych bitów informacyjnych (półbajt dolny i górny), • słowa maszynowe będące sekwencją 16, 24, 32 lub 64 bitów o formacie związanym z typem urządzenia lub komputera przeznaczonego do przetwarzania.

Formaty liczbowe

Bajty lub słowa odpowiedzialne za przekaz informacji liczbowych wymagają konwersji do odpowiedniego formatu liczb całkowitych lub zmiennoprzecinkowych. Wśród formatów stałoprzecśnkowych najbardziej typowym jest zapis liczb całkowitych zuzupełnieniem do dwóch, w którym najbardziej znaczący bit MSB (Afosf

Significant Bit) niesie informację o znaku liczby. Dla liczb dodatnich dwubajtowa liczba całkowita bez znaku może przyjmować wartości od 0 do 65535, a dla liczb ujemnych wartość w zakresie od -32 768 do +32 767, Liczby zmiennoprzecinkowe, zwane również rzeczywistymi, są zwykle zapisywane za pomocą 32 bitów (pojedyncza precyzja) lub 64 bitów (liczby o podwójnej precyzji). Wiele istniejących sposobów podziału bitów między mantysę i wykładnik liczby oraz stosowanie wielokrotnej precyzji umożliwiają prezentację liczb prawie o dowolnej dokładności.

Widmo częstotliwości mowy

Przesłanie sygnału głosu ludzkiego wymaga kanału zdolnego do przeniesienia określonego pasma częstotliwości. Głos ludzki zawiera wiele częstotliwości podstawowych i harmonicznych, których zestaw nadaje ton i barwę charakterystyczną dla każdego rozmówcy.

Widmo mowy obejmuje częstotliwości od 100 Hz do ponad 8 kHz, przy czym największa gęstość widmowa (energia) przypada w okolicy 500 Hz

i sukcesywnie maleje ze wzrostem częstotliwości. Ucho ludzkie odbiera sygnały w znacznie szerszym zakresie częstotliwości, a graniczne wyróżnianie sygnałów zależy od cech osobniczych człowieka. Typowy zakres sygnałów rejestrowanych przez ucho ludzkie obejmuje częstotliwości od 20 Hz do 15 kHz (niekiedy 20 kHz), a największa czułość mieści się od 1 kHz do 3 kHz.

Dla dobrego zrozumienia mowy i rozpoznania osoby mówiącej wystarczy pasmo, w którym jest zawarta główna część energii, to znaczy w zakresie od 300 Hz do 3400 Hz. Ze względów ekonomicznych zdecydowano transmitować w urządzeniach telefonicznych pasmo o szerokości 3,1 kHz (niekiedy 3,3 kHz w zakresie od 200 do 3500 Hz), zapewniające właściwe zrozumienie mowy. Uwzględniając bariery ochronne po obydwu stronach pasma, niezbędne przy mułttpieksowanlu 1 wydzielaniu sygnałów mowy na wyższych częstotliwościach pracy, rzeczywista szerokość pasma transmitowanego przez urządzenia telefoniczne 1 kanały transmisyjne wynosi 4 kHz. Do transmisji dźwięku (również tego o wysokiej jakości) przyjmuje się pasmo w zakresie częstotliwości naturalnych od 20 Hz do 1& kHz.

Wielokrotność	Przedrostek	Symbol
10^13	tera	T
10*	giga	G
IG^6	mega	M
10^5	kito	k
10^3	mili	m
10*	mikro	M
10*	nano	n
10“	piko	p
10^IS	femto	f

Gęstość widma 1 dynamika sygnału mocy

W systemach kablowej telefonii przewodowej zakres częstotliwości nośnych zależy od natury medium i wymagań aplikacyjnych. Na przykład typowa skrętka dwuprzewodowa przenosi częstotliwości w zakresie od 10 Hz do 1000 kHz, a w wykonaniach specjalnych nawet powyżej 1 MH2. Kable współosiowe (koncentryczne) są przystosowane do przekazów w zakresie częstotliwości od 1 do 100 MHz. Dla częstotliwości radiowych, aż do promieniowania widzialnego, zdefiniowano wiele pasm o różnych szerokościach i zastosowaniu.

(au)

Przykłady zakresów liczbowych

1

-2

i

C

Tf

£

—    7 zakres: oó -128 do +127

87    80

MS

1 16

615

1

ip.l- •-*■**•    ,>,*

zakres; od -32 768 do +32 767

60

zakres: od -2 147 483 648 do [phone]

ID

	1 /	SfSłcmuml-2nak e		23
i u o fi		C wyktednft ]		fir&ntysa
	B15		*
.11	1	11 r f		52
E N	W 663	wykładnik I		mantysa

BO

BO

..ty.'."    '    '    '

Przekaz informacji

Transmisja cyfrowa czy analogowa?

Istnieją dwa odmienne sposoby przesyłania dowolnej informacji przez łącza telekomunikacyjne: transmisja analogowa i transmisja cyfrowa, Transmisja cyfrowa w najprostszym wydaniu oznacza, że przesyłany jest ciąg impulsów dwustanowych typu TAK/N1E, podobnie jak w komputerach. Sygnały te, zwane bitami, mogą być transmitowane przy współczesnych technologiach w szerokim zakresie szybkości, nawet powyżej kilkuset Gb/s (np. 400 Gb/s w jednym włóknie optycznym systemu WaveStarOLS 400G Lucenta). Transmisja analogowa oznacza, że są przesyłane sygnały o ciągłym widmie częstotliwości, takim jak głos, dźwięk lub światło. Większość istniejących łączy telekomunikacyjnych, po których są przesyłane dane na najniższym poziomie infrastruktury, jest przeznaczona do transmisji analogowej, a nie cyfrowej. Również łącza telefoniczne, doprowadzone bezpośrednio do mieszkań abonentów, są głównie łączami analogowymi zdolnymi do przesyłania sygnałów w ograniczonym zakresie częstotliwości. Istnieje wiele parametrów charakteryzujących przydatność łączy telekomunikacyjnych do transmisji danych.