Prenos signálu v dátovej sieti

• definujte pojem signál ako nositeľ informácie
• charakterizujte analógový signál
• charakterizujte digitálny signál
• vysvetlite pojem modulácia signálu
• charakterizujte amplitúdovú, frekvenčnú moduláciu 
• popíšte jednotlivé etapy PCM modulácie - kvantovanie, kódovanie, diskretizácia
• vysvetlite použitie jednotlivých druhov modulácií v praxi

Signál

Signál je materiálny proces alebo stav materiálneho systému, ktorý môže byť nositeľom informácie. Je nositeľom informácie, ktorý prechádza spojovacím (komunikačným) kanálom.

Analógový signál je daný spojitými funkciami spojitého času. Analógové signály môžeme deliť na základe nosného média, čiže podľa média, ktorými sú prenášané. Hovoríme vtedy napríklad o akustických signáloch, elektrických signáloch, optických signáloch a podobne.

Digitálny signál alebo číslicový signál je nespojitý signál, ktorý je nespojitý (diskrétny) v hodnote aj v čase a na vyjadrenie hodnoty používa nejaký číselný kód. Je to vlastne postupnosť údajov. Najčastejšie ho vyjadrujeme binárnym kódom (dvojstavovým kódom) stanovujúcim potrebné hodnoty kombináciou dvojstavových elektrických veličín (napätia alebo prúdu). Jednotlivým stavom sa pripisujú dvojkové symboly 0 a 1 (pozri aj bit).

Modulácia

Modulácia je proces ovplyvňovania nosného signálu, typicky sínusového, za účelom prenesenia informácie. Nosný signál je ovplyvňovaný modulačným signálom. Modulačný signál je signál v základnom pásme, napr. analógový signál z mikrofónu, televíznej kamery, alebo číslicový (digitálny) signál. Opačný proces sa nazýva demodulácia.

Analógová modulácia

• Amplitúdová modulácia AM - modulačným signálom môžeme ovplyvňovať amplitúdu nosnej vlny, pôvodná konštantná amplitúda nosnej vlny sa vplyvom amplitúdy modulačného signálu mení.

• Uhlová modulácia - ovplyvňujeme uhol natočenia vektora napätia nosnej vlny. Môže byť frekvenčná alebo fázová.

• Amplitúdová modulácia (AM) patrí medzi jednoduché spojité modulácie. V závislosti na zmene modulačného signálu sa mení amplitúda nosného signálu. Frekvencia a ani fáza nosnej sa u tejto modulácie nemení. Historicky je to najstarší druh modulácie.

• Frekvenčná modulácia je modulácia, pri ktorej sa mení frekvencia nosnej vlny, amplitúda a fáza zostávajú konštantné.   

Impulzové modulácie – nekvantované

Impulzové metódy sú založené na princípe odoberania vzoriek v určitých časových intervaloch. Sú to diskrétne modulácie, pretože výsledný signál je nespojitý. Pri impulzovej modulácii je nosný signál impulzový.

PAM – impulzová amplitúdova modulácia – podľa vzoriek odobraných z pôvodného modulačného signálu sa moduluje amplitúda impulzov

PPM – polohová impulzová modulácia – podľa okamžitej hodnoty modulačného signálu sa mení poloha impulzu na časovej osi

PŠM – šírková impulzová modulácia – v závislosti na amplitúde modulačného signálu sa mení šírka impulzov

Pulzná kódová modulácia (PCM) je nekvantová (impulzová) modulačná metóda prevodu analógového zvukového signálu na signál digitálny.

• vzorkovanie – priebeh signálu je vzorkovaný s určitou frekvenciou, zisťujú sa okamžité hodnoty signálu.
• kvantovanie – okamžité hodnoty sú priradené určitej kvantovanej hodnote (y1,  y2, y3, ..yn), kvantované hodnoty sa priraďujú podľa rozhodovacej úrovne.
• kódovanie – každej kvantovanej hodnote je priradená určitá kódová kombinácia, ktorá je výsledným produktom PCM pre prenos kanálom.