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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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 nick123 Verfasst am: 08. Okt 2007 21:34 Titel: Thema: Signalaufbau |
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Hallo zusammen,
wir nehmen in der Schule z.Z. das Thema Signalaufbau durch. Leider habe ich bei zwei Themen immer wieder Verständnisschwierigkeiten.
- Spektrum
- Frequenz
Um mir eine Frequenz vorzustellen, denke ich an meine Haushaltssteckdose die mit 50-60hz "ausgestattet" ist. Das bedeutet der Stromfließt 50-60 mal pro Sekunde von Plus nach Minus; sprich die Anzahl der Sinuskurven auf eine Zeitlinie von einer Sekunde??
Aber wie hängt das Spektrum mit der Frequenz zusammen?
Über Hilfe von Euch, würde ich mich sehr freuen!
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schnudel
Anmeldungsdatum: 04.10.2007
Beiträge: 56
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| schnudel Verfasst am: 08. Okt 2007 22:20 Titel: |
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Der Begriff Frequenz bezieht sich auf eine sinusförmige Schwingung. Z.B. hat die Netzspannung aus der Steckdose eine Sinusform, mit Amplitude=320V und Frequenz=50Hz. Beide Grössen werden vom Elektrizitätsanbeieter geregelt und sind weitgehend konstant.
Bezeichnen wir die Spannung mal allgemein als Signal. Ein reiner Ton besteht aus genau einer Frequenz. ZB wenn du das A am Klavier anschlägst, dann würdest du mit einem Mikrofon und einem Oszillografen genau eine Frequenz sehen, nämlich einen Sinus mit 440Hz. Nun kannst du aber mehrere Töne gleichzeitig anschlagen, zB gleichzeitig
ein E mit 330 Hz
ein D mit 297 Hz
ein A mit 440 Hz.
Auch wenn das vielleicht kein schöner Klang ist, aber es ist eine Überlagerung von drei sinusförmigen Schwingungen. Das Gesamtsignal ist dann kein Sinus mehr sondern sieht mehr oder weniger unregelmässig aus, siehe Bild, rote Kurve.
Man kann umgekehrt zu jedem gegebenen Signal herausfinden, welche reinen Töne (sinuse) in ihm drinstecken. Jedes Signal lässt sich nämlich durch eine Überlagerung von mehreren, u.U. unendlich vielen Sinusschwingungen zusammensetzen. Im Falle unseres Beispiels, könnte man durch eine "Fourieranalyse" herausfinden, dass es sich aus 330Hz, 297Hz und 440Hz Komponenten zusammensetzt, mit den Amplituden 1, 1, 0,75. Man kann nun die Freqenz auf der einen Achse und die zugehörige Amplitude auf der anderen Achse auftragen, das nennt man dann das Spektrum des Signals. Unser Spektrum bestünde also aus den Punkten
297Hz ... 1V
330Hz ... 1V
440Hz ... 0,75V
Je komplizierter ein Signal, um so mehr Frequenzen (mit von Null verschiedener Amplitude) hat sein Spektrum (siehe zweites Bild). ZB hat das Ton-Signal einer sprechenden Menschenmenge viele verschiedenen Frequenzen zwischen 20Hz und etwa 15kHz gleichzeitig, da dies der Bereich der menschlichen Sprache ist. Genauso ist das Farbspektrum eine Mischung von Lichtarten verschiedener Frequenzen und Amplituden...
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Zuletzt bearbeitet von schnudel am 17. Okt 2007 07:21, insgesamt einmal bearbeitet |
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 14. Okt 2007 12:22 Titel: |
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Danke schnudel!
Hab' ich nun auch verstanden.
Noch eine weitere Frage beschäftigt mich. Wenn mehrere "Teilnehmer" eine Leitung bzw. ein Medium benutzen, dann kann das in zwei verschiedenen Verfahren stattfinden:
a)Analog: Modulation
b)Digital: Zeitschlitz- bzw. Zeitmultiplex Verfahren
Wie genau funktioniert das beim Analogen Verfahren?
Im Digitalen Bereich werden die Informationen der verschiedenen "Teilnehmer" nach einander gesendet, zwischen gespeichert und später an die entsprechenden "Empfänger" weitergeleitet.
Das Digitale Signalverfahren soll besser sein als das Analoge. Ist das so weil bei längeren Transportwegen und vielfacher Bearbeitung weniger Rauschüberlagerung und somit eine geringere Verfälschung auftritt?
Gruss,
nick123
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schnudel
Anmeldungsdatum: 04.10.2007
Beiträge: 56
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| schnudel Verfasst am: 14. Okt 2007 12:44 Titel: |
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Beim analogen Multiplexing arbeitet man normalerweise mit einem Träger der ähnlich moduliert wird wie bei einem Radiosender.
siehe hier.
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 14. Okt 2007 16:27 Titel: |
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Okay auch verstanden! Danke für den Link.
Wenn ich angenommen ein analoges Signal in ein digitales Signal umwandel und nach dem Abtasten
das Signal im Rahmen der nicht linearen Quantisierungsintervalle einteile, verändert/verdoppelt sich
anschließend die Speichergröße der Datei gegenüber dem linearen Quantisierungsverfahren?
Ich weiß wohl das je kleiner die Quantisierungintervalle auf der Y-Achse sind, desto geringer entstehen
Quantisierungsfehler.
Eine exkate Rekonstruction von wert und zeitkontinuierlichen Signalen ist aber i.a. nicht möglich.
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schnudel
Anmeldungsdatum: 04.10.2007
Beiträge: 56
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| schnudel Verfasst am: 15. Okt 2007 07:18 Titel: |
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| nick123 hat Folgendes geschrieben: | Okay auch verstanden! Danke für den Link.
Wenn ich angenommen ein analoges Signal in ein digitales Signal umwandel und nach dem Abtasten
das Signal im Rahmen der nicht linearen Quantisierungsintervalle einteile, verändert/verdoppelt sich
anschließend die Speichergröße der Datei gegenüber dem linearen Quantisierungsverfahren?
Ich weiß wohl das je kleiner die Quantisierungintervalle auf der Y-Achse sind, desto geringer entstehen
Quantisierungsfehler.
Eine exkate Rekonstruction von wert und zeitkontinuierlichen Signalen ist aber i.a. nicht möglich. |
Es geht darum, wie breit ein Datenwort ist (zB 8 Bit, 16 Bit, usw) und nicht wie die Quantisierungskennlinie konkret aussieht.
Jedes Signal, das hinreichend schnell (d.h. mit mindestens der doppelten darin maximal enthaltenen Frequenz) abgetatstet wird, lässt sich exakt rekonstruieren. Zusätzlich hat man aber immer Rauschen überlagert, das aufgrund der endlichen Datenbreite entsteht. Das logarithmische Verhältnis aus Signal und Quantisierungsrauschen, das Signal Noise Ratio, wird ungefähr linear mit der Anzahl der Bits besser. Samplings im Audio CD Format werden mit 16 Bit abgespeichert.
Zuletzt bearbeitet von schnudel am 17. Okt 2007 07:17, insgesamt einmal bearbeitet |
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 16. Okt 2007 13:41 Titel: |
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Hallo Schnudel,
vielen Dank für deine Information - du vermittelst den Unterrichtstoff besser, als manch ein Lehrer..
 http://image-upload.biz/files/9897924db2b2bd95a76b56f8b.jpg
Dieses Schaubild zeit ein 4B3T Code, den ich mit Hilfe einer Code- Tabelle ins
Binäre (Linie- Rot) übersetzt habe.
Wenn ich jetzt aus diesem Schaubild die Übertragungsgeschwindigkeit und
Schrittgeschwindigkeit ermitteln möchte, wie gehe ich dann am Besten vor?
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 16. Okt 2007 18:36 Titel: |
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Lösungansatz:
Schrittgeschwindigkeit gemessen in Baud/s!
1-Mirko Sekunde = 0,000001 Sekunden = 3 Schritte
3.000.000 Schritte pro Sekunde = 1 Schritt = 1baud = 3Mbaud?
Übertragungsgeschwindigkeit gemessen in Bit/s
1-Mirko Sekunde = 0,000001 Sekunden = 3 Schritte
Hm, jetzt komme ich irgendwie nicht mehr weiter..
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schnudel
Anmeldungsdatum: 04.10.2007
Beiträge: 56
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| schnudel Verfasst am: 16. Okt 2007 21:57 Titel: |
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| nick123 hat Folgendes geschrieben: | Lösungansatz:
Schrittgeschwindigkeit gemessen in Baud/s!
1-Mirko Sekunde = 0,000001 Sekunden = 3 Schritte
3.000.000 Schritte pro Sekunde = 1 Schritt = 1baud = 3Mbaud?
stimmt.
Übertragungsgeschwindigkeit gemessen in Bit/s
1-Mirko Sekunde = 0,000001 Sekunden = 3 Schritte
Hm, jetzt komme ich irgendwie nicht mehr weiter..
Es werden in drei Schritten 4 Bit Information übertragen, d.h
4 Bit pro (3 x Schrittdauer)
oder
D.h die Übertragungsgeschwindigkeit ist 4/3 mal so gross wie die Baudrate, also 4 MBit/s
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 17. Okt 2007 11:10 Titel: |
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Wow - ich lerne immer mehr!
Klar das Verhältnis ist 4/3; weil in 3-Schritten genau 4Bit übertragen wird!
Wie lange dauert eine 7,3Mbyte große Datei runterzuladen?
Lösungsansatz:
7,3Mbyte * 8 = 58,4mbit/s (8Bit = 1Byte)
58,4mbit/s : 4mbit/s = 14,6Sekunden
Das Ergebnis sollte doch dann so richtig sein?
Zuletzt bearbeitet von nick123 am 17. Okt 2007 12:22, insgesamt einmal bearbeitet |
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schnudel
Anmeldungsdatum: 04.10.2007
Beiträge: 56
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| schnudel Verfasst am: 17. Okt 2007 11:48 Titel: |
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ich würde sagen, ja.
Zu den Einheiten:
7,3Mbyte * 8 bit/byte = 58,4 Mbit
58,4Mbit : 4Mbit/s = 14,6s
Warum ich mir nicht ganz 100% sicher bin:
Mit 3 Zuständen kann man
 \approx 1,58)
Bit kodieren. In drei Zeitschritten könnte man daher 3x1,58Bit = 4,75Bit Information übertragen. Hier werden aber nur 4 Bit in dieser Zeit übertragen. Ich nehme aber an, dass die restlichen 0,75 Bit für redundantes Kodieren mancher Zeichen verwendet werden, wie dies zB auch beim Genetischen Code (vier Zustände statt drei) der Fall ist. Leucin ist z.B. gleich durch sechs (!) Triplets vertreten. Der GC hatte ja genug Zeit um sich zu optimieren, und auch der vorliegende Code soll ja in irgendiner Form den Gleichspannungsanteil minimieren, sodass ich mir gut vorstellen kann, dass man für diese Nebenbedingung Ressourcen hergeben muss.
Wenn man das Obige auf die Nettoinformation bezieht, stimmt es also.
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 17. Okt 2007 12:32 Titel: |
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Danke Schnudel!
Ich streite mich gerade über das Ergebnis mit anderen aus meiner Stufe 
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nick123
Anmeldungsdatum: 08.10.2007
Beiträge: 8
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| nick123 Verfasst am: 17. Okt 2007 15:22 Titel: |
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Hallo Schnudel,
ich glaube ich habe die Übungsaufgabe falsch interpretiert!
Es wird gefragt wie lange dauert eine Übertragung einer 7,3MB großen Datei
..und ich habe keine Ahnung!
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schnudel
Anmeldungsdatum: 04.10.2007
Beiträge: 56
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| schnudel Verfasst am: 18. Okt 2007 07:18 Titel: |
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| nick123 hat Folgendes geschrieben: |
Es wird gefragt wie lange dauert eine Übertragung einer 7,3MB großen Datei |
kommt das nicht aufs gleiche raus? Um eine Datei runterzuladen, musst du sie ja übertragen...
Nur: Ein Übertragungsprotokoll (zB TCP/IP) besteht üblicherweise aus Paketrahmen mit Nutz- und Verwaltungsdaten (Checksummen, Länge, Routinginformation, etc...), sodass die Übertragung mit zusätzlichem Overhead verbunden sein wird. Noch dazu sind die Protokolle meistens gestackt, d.h. verschachtelt. Das wird hier aber nicht betrachtet.
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