1. Obecné schéma radiokomunikač ního systému, popis jednotlivých bloků, základní vztahy. Obecné schéma radiokomunikačního systému

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "1. Obecné schéma radiokomunikač ního systému, popis jednotlivých bloků, základní vztahy. Obecné schéma radiokomunikačního systému"

Transkript

1 1. Obecné schéma radiokomunikač ního systému, popis jednotlivých bloků, základní vztahy Obecné schéma radiokomunikačního systému Popis jednotlivých bloků Vysílač: kodér zdroje: je snížena (resp. odstráněna) redundance ( nadbytečnost ) a irelevance ( zbytečnost ) vstupního signálu, což se projeví ve snížení jeho přenosové rychlosti. V případě, že výstupní signál ze zdroje signálu je analogový, bývá součástí kodéru zdroje i A/D převodník. kodér kanálu: v něm je signál zabezpečen proti chybám při přenosu (záměrným zvýšením redundance, což má za následek nepatrné zvýšení přenosové rychlosti). modulátor: signál z kodéru zdroje je vhodnou digitální modulací namodulován na nosnou (nejčastěji se používá fázové a frekvenční klíčování: PSK, FSK). Pozn.: vícestavové modulace vyšší přenosová rychlost signálu, za cenu složitějšího demodulátoru. Modulovaný signál je veden do vf výkonového stupně a vysílací anténou je vyzářen do volného prostoru. Přijímač: Signál přicházející z přijímací antény je zesílen ve vf zesilovači a dále veden do demodulátoru, dekodéru kanálu a dekodéru zdroje inverzními postupy se získá signál původní, který je přiváděn do koncového stupně. Základní vztahy: S Přenosová kapacita systému (Shannonův Hartleyův vztah): C = B log 1 + N. 2 [ bit / s] C. je maximální dosažitelná rychlost bezchybného přenosu informace idealizovaným radiokomunikačním systémem při použití optimálního kódování a modulace B.. je šířka pásma radiokomunikačního kanálu S.. je střední hodnota výkonu signálu na výstupu kanálu, tj. na vstupu přijímače N. je střední hodnota výkonu šumu na výstupu kanálu, tj. na vstupu přijímače 1

2 S C = B. log N = B.N 0 0 N S = B.N 0 S N B. N = B. N S.. střední hodnota výkonu signálu N. střední hodnoty výkonu šumu N 0 spektrální výkonová hustota šumu S B 0 šířka pásma radiokomunikačního kanálu, při které je = 1 N Normovaný tvar Shannonova Hartleyova vztahu: C B B =. log + = x log B B B x C... normovaná přenosová kapacita B = B B = B B 0 x = B B 0 normovaná (poměrná) šířka pásma Radiokomunikační rovnice: 2 λ Gr Pr PG t t Lϕ L p = 4. π. d k. T N 0 0 umožňuje ze zadaných parametrů výpočet ostatních parametrů P t. celkový střední výkon vysílače (měřený v napájecím bodě antény) G t zisk vysílací antény λ.. délka vlny d.. vzdálenost mezi přijímací a vysílací anténou L ztráty nepřesným zaměřením antény ϕ L p polarizační ztráty G r zisk přijímací antény T 0 celková šumová teplota přijímacího systému P r střední výkon na výstupu přijímací antény N 0 = k.t 0. spektrální hustota šumu na vstupu přijímače Efektivní izotropický vyzařovaný výkon EIRP: Jakostní číslo přijímače: G r G = T0 T P. G t t Systémový zisk: G [ db] = P [ dbm] P [ dbm] nebo [ ] s yst _ db t r min G = P r min je určitý minimální výkon nutný pro správnou činnost navrhovaného systému (musí platit: P < P r min r ) Systémový zisk syst db syst Pt P r min G _ musí být vždy větší (minimálně rovný) než součet všech ztrát zmenšený o zisky přijímací a vysílací antény. 2

3 2. Zdrojové kódování tvaru vlny, hybridní zdrojové kódování Zdrojové kódování: Úkolem zdrojového kodéru je redukce redundance a irelevance na co nejmenší míru. Používá se hlavně při zpracování hovorových, zvukových a obrazových signálů. Výsledkem je snížení přenosové rychlosti signálu (tj. sníží se potřebná šířka přenosového kanálu). Kompresní poměr (Compress Ratio): kde R vst a R výst [ s] R vst CR = [ ] R výst bit / jsou přenosové rychlosti na vstupu a na výstupu kodéru. Pozn.: redundance (nadbytečnost): větší množství dat, než je množství nezbytně nutné pro přenos dané informace vzhledem ke ztrátám v komunikačním kanálu; redukce redundance je vratný proces. irelevance (zbytečnost): nepodstatná složka informace, příjemcem na přijímací straně nemůže být vnímána; redukce irelevance je nevratný proces, představující ztrátu informace. Zdrojové kódování hovorových (řečových) signálů (f mez = 4 khz): zdrojové kódování tvaru vlny (Waveform Coders): cílem je, aby se časový průběh analogového signálu na výstupu dekodéru co nejvíce shodoval s časovým průběhem na vstupu kodéru parametrické zdrojové kódování (Vocoders, Voice Coders): není přenášen původní signál, ale pouze jeho charakteristické parametry syntetická řeč hybridní zdrojové kódování Zdrojové kódování tvaru vlny: impulzová kódová modulace PCM (Pulse Code Modulation): převod A/D ve třech krocích vzorkování, kvantování, kódování; vzorkovací kmitočet 8000 Hz (uvažujeme signály od 300 do 3400 Hz), 256 kvantovacích hladin = = bit/s = 64 kbit/s. diferenční impulzová kodová modulace DPCM (Differential Pulse Code Modulation): přenáší se informace pouze o rozdílu kvantovaného vzorku a jeho predikované (předpokládané) hodnoty, odvozené obvykle z jednoho, případně několika předchozích vzorků. Rozdílový signál je ve srovnání s predikovanou hodnotou vzorku daleko menší; predikovaná hodnota vzorku představuje redundantní formu signálu a nepřenáší se. 3

4 modulace delta DM (Delta Modulation): rozdíl kvantovaného vzorku a vzorku předchozího je kvantován pouze do dvou kvantovacích úrovní, které jsou kvantovány jediným bitem; nevýhody: zkreslení přetížením strmosti (rekonstruovaný signál nesleduje prudké změny velikosti vstupního signálu) a granulační šum ( skákání u signálu s konstantní úrovní); LDM = lineární delta modulace (kvantizační krok je konstantní). Modulace delta DM adaptivní modulace delta ADM: kvantizační krok se mění podle velikosti signálu. adaptivní diferenciální impulzová kódová modulace ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation): používá adaptivní kvantování AQ i adaptivní predikci AP; adaptivní algoritmy jsou jednoduché neboť změny parametrů hovorových signálů jsou pomalé; kodeky (kodér + dekodér) jsou standardizované a používají se hlavně u systémů CT2 a DECT; přenosová rychlost = 32 kbit/s (kvalita srovnatelná s PCM). Hybridní zdrojové kódování: Spojuje přednosti zdrojového kódování tvaru vlny a parametrického zdrojového kódování. Součástí kodéru je i dekodér (stejný jako na přijímací straně), který již na vysílací straně vytváří syntetizovaný signál jež se odečítá od signálu vstupního. Vzniklá chyba se minimalizuje na základě smyslového (percerptuálního) vnímání. Podle způsobu buzení (minimalizace chyby) se rozlišují systémy: Multiimpulzní buzení MPE (Multi Pulse Excitation): vzájemná poloha i velikost budících impulsů se určují po jednom (8 až 16 kbit/s). Regulární buzení RPE (Regular Pulse Excitation): vzájemná poloha impulsů je přesně stanovena, určuje se tedy pouze poloha prvního impulzu a velikost všech impulsů (8 až 16 kbit/s). Kódové buzení CELP (Code Excited Linear Prediction): jednotlivé posloupnosti budících impulsů jsou uloženy v paměti (kódové knize), na přijímací stranu se přenáší pouze adresa příslušné posloupnosti (4 kbit/s a menší). Pozn.: kodéry s plnou rychlostí FR (Full Rate) 8 kbit/s kodéry s poloviční rychlostí HR (Half Rate) 4 kbit/s 4

5 3. Parametrické zdrojové kódování Využívá poznatků o lidském hlasu a hlasovém traktu. Lidská řeč se skládá ze znělých hlásek ( kvazipriodický charakter signálu) a neznělých hlásek ( pseudonáhodný charakter signálu) a mezer. Základním parametrem lidského hlasu je perioda základního tónu T 0 1 ( T 0 = kmitočet základního tónu (pitch)). Elektrický model pro syntézu řeči je základem vokodérů s lineárním prediktivním kódováním LPC (Linear Predictive Coding): zpracování signálů v časové oblasti. Vysílač: Hovorový analogový signál je v A/D převodníku převeden na digitální signál. Následuje segmentování signálu (jeho rozdělení na časové úseky o délce 10 až 13 ms po tuto dobu lze považovat vlastnosti hlasového traktu za konstantní). Dalším krokem je stanovení znělosti resp. neznělosti hlásky Z-N, periody základního tónu hlasu T 0, velikosti úrovně signálu G a určení několika parametrů filtru PF. Komunikačním kanálem se nepřenáší hovorový signál, ale pouze nejdůležitější parametry získané jeho analýzou. Přijímač: Skládá se ze šumového generátoru ( neznělé hlásky) a impulzového generátoru ( znělé hlásky; na jeho výstupu je impulzový signál s opakovací periodou T 0, která je typická pro mluvící osobu), filtru, zesilovače a reproduktoru. Výsledkem zdrojového kódování je výrazné snížení přenosové rychlosti hovorového signálu (méně než 4 kbit/s); reprodukovaná řeč ovšem není přirozená a má syntetický charakter. 5

6 4. Zdrojové kódování akustických signálů Využívá maskovacího jevu lidského sluchu, při kterým je užitečným signálem maskován kvantizační šum. Člověk vnímá zvuky pouze v kmitočtové oblasti od cca. 16 Hz do cca. 16 khz. Práh slyšitelnosti = kmitočtová závislost akustického tlaku P, při níž lidský sluch přestává vnímat sinusový akustický signál. Práh bolesti = nevnímáme zvuk, ale jen bolest. P Úroveň (hladina) tlaku: L = 20.log [ db ], P Pa P = 0 20µ 0 Při současném (simultánním) vnímání několika různých zvukových signálů delších než 200 ms může jeden signál potlačovat slyšitelnost jiného signálu, i když jejich kmitočty jsou různé (při určité určité úrovni akustického tlaku jej maskuje). maskování v kmitočtové oblasti ( simultánní maskování): Maskované signály není třeba přenášet na přijímací straně stejně by nebyly vnímány. Průběhy křivek maskovacích prahů byly získány na základě výsledků testů prováděných na velkém počtu posluchačů. maskování v časové oblasti ( nesimultánní maskování): 1. případ: když maskovaný signál určité hladiny přichází až po ukončení maskujícího signálu vyšší hladiny, v době do 10 ms. 2. případ: následuje-li maskující signál po maskovaném signálu do 5 ms. 6

7 Protože průběhy maskovacích prahů jsou závislé na kmitočtu, je výhodné zpracovávat akustický signál odděleně v dílčích kmitočtových pásmech neboli subpásmech subpásmové kódování SBC (SubBand Coding), obvykle stejné šířky pásma. Podle nejsilnějších složek zvukového signálu a jím odpovídajícím průběhům maskovacích prahů lze stanovit pro každé subpásmo maximální úroveň kvantizačního šumu, který bude užitečným signálem maskován a z ní určit počet bitů potřebných pro kvantování signálu. MPEG 1 úroveň 1 Nejjednodušší zdrojové kódování. Analogový akustický signál se nejdříve pomocí PCM převádí na signál digitální. Výsledná přenosová rychlost pro monofonní signál: f vz = 48 khz, 2 16 kvantovacích hladin = = 768 kbit/s. V kodéru je signál rozdělen do skupin po 384 vzorcích, tedy po = 6122 bitech, každá skupina má dobu trvání 384.(1/48000) = = 8 ms a nazývá se rámec dat. Každý rámec je transformován z časové do kmitočtové oblasti a vzniklé spektrum je rozdělen do 32 stejně širokých úseků subpásem. Šířka každého subpásma je 750 Hz. Kmitočtové spektrum se vzorkuje s kmitočtem 48000/32 = 1,5 khz ( podvzorkování spektra). Ve 32 subpásmech je celkem = 384 vzorků. Po dobu 8 ms je tedy v každém subpásmu 12 kmitočtových vzorků různé velikosti, z nichž se vybere jeden, který má největší velikost a podle něj kodér určí tzv. měřítko (scale factor) blok výběr měřítka. Psychoakustický model: pomocí něj je modelováno lidské sluchové vnímání porovnávají se činitelé měřítka s hodnotami stanovenými statisticky a stanoví se v něm hladina ještě maskovaného kvantizačního šumu. Podle přípustné hladiny kvantizačního šumu je každému subpásmu přidělen určitý počet bitů pro kvantování (od 2 do 15 bitů). Přenosová rychlost: od 448 kbit/s do 32 kbit/s. 7

8 8

9 5. Zdrojové kódování obrazových signálů Snímání barevných obrazů ve kvalitě dopovídající běžnému televiznímu vysílání se vytváří: analogový jasový signál 0 6MHz (vzorkovací kmitočet 13,5 MHz) a dvě chrominanční signály 0 1,6MHz (vzorkovací kmitočet 6,75 MHz). Po digitalizaci pomocí PCM vznikne datový tok (počet kvantovacích hladin je 2 8 ): (13, , , ).8 = Redukce bitového toku při statických obrazů: transformační kódování Kódování statických obrazů: 216 Mbit / s. při pohyblivých obrazů: navíc se využívá i vektory pohybu a predikce snímků nebo půlsnímků Před transformací jsou jednotlivé matice obrazových bodů pro jasový a dva chrominanční signály (u systému JPEG má jasová matice 720 sloupců a 576 řádků, obě chrominanční matice mají počet řádků i sloupců poloviční) rozděleny do bloky 8 8 (celkem 64 pixelů). Rozměry bloků jsou stanoveny jako kompromis mezi kvalitou rekonstruovaného obrazu a složitostí resp. dobou výpočtu. Bloky jasového i chrominančního signálu se zpracovávají stejným způsobem, avšak odděleně. Jednotlivé vzorky bloku jsou reprezentovány koeficienty (hodnota jasu nebo chrominance) v časové oblasti, které jsou transformovány (přepočítány) na jiné koeficienty v kmitočtové oblasti. Původní vzájemnost jednotlivých koeficientů (v důsledku korelace parametrů obrazových bodů) je transformací odstraněna, přičemž počet nových koeficientů (nenulových) je menší než počet koeficientů původních. Nejčastěji se používá diskrétní kosinová transformace DCT (Discrete Cosine Transform): Frekvenční koeficient v pozici (0,0) představuje ss složku (střední hodnotu) transformovaného signálu. Velikost koeficientů se po transformaci upravuje kvantováním, tj. dělí se čísly v tzv. kvantizační matici (ta je na základě statistických výsledků pozorování experimentálně zvolena tak, aby koeficienty vyšších kmitočtů byly více zmenšeny než koeficienty nižších kmiotčtů); výsledek se zaokrouhluje na celé číslo, malé koeficienty se zanedbávají. Tato úprava signálu je ztrátová. Kvantizační tabulky pro jasový a chrominanční signál jsou různé a jejich obsahem lze měnit kvalitu rekonstruovaného obrazu, resp. komprimační poměr. Pozn.: Huffmanovo kódování (entropické kódování, kódování s proměnnou délkou slova VLC Variable Lenght Coding). 9

10 Pro přenos signálu lze použít dva způsoby: 1. sekvenční mód: všechny koeficienty jednoho bloku se snímají postupně za sebou 2. mód progresivního kódování: používá se při prohlížení obrazů, kdy pro hrubou orientaci je výhodné zobrazit obraz bez podrobností (nejprve se přenášejí ze všech bloků stejnosměrné koeficienty, poté první střídavé koeficienty zase ze všech bloků, potom druhé sřídavé koeficienty atd. obraz se postupně obohacuje o podrobnosti). Využití tohoto módu: např. Internet. Kódování pohyblivých obrazů: U standardu MPEG se jasový signál sestavuje do makrobloků ( vzorků), každý makroblok obsahuje čtyři jasové složky a je doplněn jedním blokem každého chrominančního signálu. K dekodéru je přenášena pouze rozdílový signál (DPCM = DIFFERENTIAL Pulse Code Modulation). Plynulý sled snímků je na vstupu kodéru rozdělen na skupiny snímků GOP (Group of Pictures), které se opakují po 12 snímcích (cca. 0,5 s). Na začátku každé skupiny je přenášena referenční snímek I (Intra Frame). Ostatní snímky skupiny mohou být snímky P (Predict Frame) jednosměrná predikce ( předpověd snímku podle předcházejícího I nebo P), nebo snímky B (Bidirectional Frame) obousměrná predikce ( předpověd snímku podle předcházejícího I nebo P a následujícího snímku I nebo P přenos rozdílových signálů v jiném sledu než odpovídá sekvenci původních snímků). Kódování pohyblivých obrazů využitím DPCM s podporou vektorů pohybu: Myšlenka: sousední snímky jsou si značně podobné a obsahují prakticky stejné objekty, ale posunuté do jiných poloh. Zkoumá se, zda se bloky svým obsahem shodují. Pokud ano, je určen vektor pohybu a jeho souřadnice x,y jsou přenášeny v záhlaví makrobloku. Statický obraz: vektory pohybu jsou nulové. V případě, že není nalezen přesně stejný makroblok, je povolena určitá nepřesnost a přenáší se pouze souřadnice vektoru pohybu. Je-li tato nepřesnost překročena, vytváří se rozdílový makroblok, který se bežně zpracuje (FDCT, atd.). 10

11 6. Kanálové kódování (detekč ní kódy, konvoluční kódy) Kanálové kódování: Cílem kanálového kódování je zabezpečit signál proti chybám vznikajícím při přenosu v komunikačním kanálu. Chyby signálu mohou být způsobeny: šumem, různými druhy rušení, únikem signálu, odrazy, přepnutím signálu při handoveru, atd. Mohou být ojedninělé nebo se mohou vyskytovat ve skupinách. Podstatou zabezpečení signálu je mírné, úmyslné a kontrolované zvýšení jeho redundance (např. přidáním kontrolníh bitů). To má za následek nepatrné zvýšení přenosové rychlosti (a tím i šířky kmitočtového pásma kanálu) při výrazném snížení chybovosti signálu BER (Bit Error Rate). K tomuto účelu slouží zabezpečovací neboli bezpečnostní kódy umožňující chybu nejen detekovat, ale i opravit. Pozn.: maximální přípustné hodnoty BER: přenos hovorového signálu BER = 10-3 přenos televizního obrazového signálu s velkou rozlišovací schopností HDTV (High Definiton TeleVision) BER = přenos dat mezi počítači: ještě přísnější požadavky Detekční (zjišťovací kódy): zpětný kanál, ve kterém se přenáší automaticky žádost o opakování přenosu ARQ (Automatic Request Repetition). Korekční (opravné) kódy (neboli samoopravné kódy): nepotřebují zpětný kanál dopředná korekce chyb FEC (Forward Error Correction): konvoluční kódy blokové kódy Zisk kódování (Coding Gain)[ db ]: udává, kolikrát je možné při použitém kódování zmenšit poměr S/N oproti stavu bez kódování při zachování chybovosti BER. Detekční kódy s paritními bity: Doplnění jednotlivých kódových skupin jedním paritním (kontrolním) bitem na začátku nebo na konci kódové skupiny. Sudá parita sudý počet jedniček; lichá parita lichý počet jedniček. Příklad: máme kódovou skupinu , zabezpečujeme je sudou paritou, potom na konec nebo na začátek skupiny připíšeme nulu, tedy např.: máme kódovou skupinu , zabezpečujeme je lichou paritou, potom na konec nebo na začátek skupiny připíšeme jedničku, tedy např.:

12 Kontrola sudé nebo liché parity se na přijímací straně provádí nejčastěji sčítáním modulo 2 (0+0=1; 0+1=1; 1+1=0), tj. sudá parita výsledek je 0, lichá parita výsledek je 1. Správný výsledek však dostaneme i při sudém počtu chyb. Konvoluční kódy: Přídavná redundance se vkládá tím, že se nad původním a zpožděným bitovým tokem provádí podle známých pravidel jisté matematické operace. Důsledkem je zvýšení přenosové rychlosti signálu, aniž by k původnímu signálu byly přidány nějaké kontrolní bity. Konvoluční kódy lze považovat za konvoluci impulzní odezvy kodéru a vstupního signálu. Konvoluční kodéry se označují symbolem K(n,m), kde n je rámec výstupních bitů a m je rámec vstupních bitů, přičemž platí m< n. Vstupní signál je rozdělen do m cest a přiváděn do posuvného registru. Po provedení matematických operací (součtové členy vykonávají sčítání modulo 2) jsou signály na n výstupech sestavěny opět do jednoho bitového toku. Poměr rámce vstupních bitů m a rámce výstupních bitů n (m/n) udává kódový poměr R (kódovací rychlost). Je-li původní hodnota přensové rychlosti R p, potom po konvolučním kódování se zvýší na hodnotu R p /R. Délka působení kódu K = (S+1).m; S počet posuvných registrů v kodéru. Pro konkrétní příklad platí: rámec vstupních bitů... m = 1 rámec výstupních bitů n = 2 m 1 kódový poměr.. R = = = 0, 5 n 2 délka registru.. S = 4 kapacita paměti S.m = 4.1 = 4 bity délka působení. K = (S+1).m = (4+1).1 = 5 Dekódování konvolučních kódů: Viterbiho algoritmus nebo algoritmus sekvenčního dekódování. 12

13 7. Kanálové kódování (blokové kódy), prokládání Blokové kódy Vstupní bitový tok se rozděluje do m-bitových bloků a ke každému bloku je přidán (obvykle na konec) podle jistých pravidel určitý počet paritních bitů reprezentující přídavnou redundanci. Označíme-li počet bitů výsledného bloku n, potom počet paritních bitů je n-m. Přidáním paritních bitů se opět zvýší původní přenosová rychlost R p na hodnotu R p /R, kde R = m/n je kódový poměr. Kódová vzdálenost d (Code Distance): počet bitů v nichž se líší dvě požívané kódové skupiny (v případě binárních čísel se označuje jako Hammingova vzdálenost). Příklad: jedna kódová skupina: druhá kódová skupina: Hammingova vzdálenost je 2. Váha kódu w (Code Weight): počet nenulových prvků v kódové skupině. Počet chyb, který může být v kódové skupině opraven: = d min t 1 2 Pozn.: lineární blokový kód (je-li výsledek součtu dvou kódových skupin opět kódovou skupinou příslušného kódu) nelineární blokový kód (opačný případ) Nejužívanější blokové kódy: Fireho kódy: informační bity se doplňují určitým počtem bitů, získaných podle určitých pravidel. Používá se v systémech pagingu a pro zabezpečení signalizace v systému GSM. Cyklické kódy: generují se pomocí upraveného posuvného registru se zpětnou vazbou. Pro cyklický kód (n,m) je registr tvořen n-m klopnými obvody, mezi nimiž jsou zapojeny sčítací členy modulo 2. Používá se v systému GSM. Reedovy Solomonovy kódy RS Patří mezi nebinární cyklické kódy. Používají se předev-ším k opravám skupinových chyb. Kódování se neprovádí nad jednotlivými bity, ale nad byty (symboly). Tyto kódy se označují RS(N,M), kde N je počet bytů výstupního slova, M je počet bytů vstupního (zdrojového) slova a N-M = K je počet kontrolních bytů. RS kódy jsou schopny opravit T = (N-M)/2 = K/2 bytů a přitom jsou schopny opravit skupinovou chybu délky až B = J.(N-M)/2 = J.K/2 bitů (nezáleží na tom, kolik chybných bitů obsahuje jeden byte, ale pouze na tom, zda je byte chybný či nikoliv), kde J je počet bitů jednoho bytu přičemž platí N = 2 J 1. RS kódy jsou neefektivní pro opravu nezávilsých, ojedinělých chyb (pokud je v každém opraveném bytu pouze jeden chybný bit, opravý RS kód pouze tolik chybných bitů, kolik opravil chybných bytů) řešením je zřetězené kódování: dva kodéry zapojené v kaskádě: v prvním (vnějším) je bitový tok nejdříve kódován RS kódem a zabezpečen tak proti skupinovým chybám, v druhém (vnitřním) je bitový tok zabezpečen proti ojedinělým chybám. 13

14 Příklad: Je používán RS (255, 223). Jak velkou skupinovou chybu je schopen opravit? Kolik opraví nezávislých chyb? Řešení: N = 255 (proto J = 8) M = 223 K = N M = = 32 Kód může opravit T = K/2 = 32/2 = 16 bytů, tedy B = J.K/2 = 8.32/2 = 128 bitů. Odpověď: Pomocí kódu RS (255, 223) je možné opravit skupinovou chybu délky až 128 bitů. V případě ojedinělých chyb (uvažujme v každém bytu jednu chybu) opraví maximálně 16 bitů. Postup kódování a dekódování signálu RS kódem: Prokládání Ochrana proti skupinovým chybám (shluku chyb): shlukovou chybu rozprostříme na bitové chyby a ty už opravíme příslušnými algoritmy. hloubka prokládání: čím je větší hloubka prokládání, tím větší skupinovou chybu dokáže prokládací stupeň rozprostřít rámec vnějšího kódu: počet bitů, po kterých se budou opakovat vzniklé ojedinelé chyby 14

15 Řetězové kódování: 15

16 8.1. Základní parametry digitálních modulací Digitální modulace Definice modulace: Modulace je proces, při kterém dochází k ovlivňování některého parametru nosného signálu v závislosti na okamžité hodnotě modulačního signálu. U radiokomunikačních systémů je nosným signálem harmonický signál se třemi parametry: amplitudou, kmitočtem a počáteční fází. U digitálních radiokomunikačních systémů je modulačním signálem digitální signál, který může nabývat hodnot pouze logická 0 nebo 1. Proto se podle okamžité hodnoty modulačního signálu mění parametry nosné vlny skokem (digitální modulace). Tři základní typy digitálních modulací: ASK (Amplitude Shift Keying) FSK (Frequency Shift Keying) PSK (Phase Shift Keying) Dvoustavové modulace každému bitu modulačního signálu je přirazen jeden stav nosné vlny. Vícestavové modulace M stavů nosné vyjadřuje n bitů (kombinaci jedniček a nul) dle vztahu M = 2 n (např.: chceme, aby n=3, potom potřebujeme osmistavovou modulaci M=2 3 ). 16

17 Konstelační (stavový) diagram grafické znázornění digitálních modulací (I-Q diagram). Lepší využití konstelačního diagramu modulace QAM (Quadrature Amplitude Modulation) modulační signál klíčuje nejen fázi, ale také amplitudu nosné. Výhoda vícestavových modulací: při stejné přenosové rychlosti se snižuje symbolová rychlost vůči základním dvojstavovým modulacím. Nevýhoda: zvyšujícím se počtem stavů se snižují vzájemné rozdíly mezi stavy modulované nosné vlny, tj. klesá odolnost vůči rušení v přenosovém kanále. Základní parametry digitálních modulací přenosová (bitová) rychlostmodulačního signálu: f b (kolik bitů za sekundu?) doba trvání jednoho bitu : T b = 1/f b u M stavové modulace reprezentuje každý stav nosné skupinu o počtu bitů: n = log 2 M doba trvání jednoho stavu nosné (symbolu): T s = n.t b Symbolovou rychlost (jak rychle změní vektor svou polohu viz konstelační diagramy) uvažované M stavové modulace: f 1 T 1 = n. T f fb = log 2 M b s = = [ baud ]. s b n Bitová chybovost BER (Bit Error Rate): poměr průměrného počtu chybných bitů ku celkovému počtu bitů, přenesených za určitou dobu. Symbolová chybovost SER (Symbol Error Rate): poměr průměrného počtu chybných symbolů ku celkovému počtu symbolů, přenesených za určitou dobu. Pro danou modulaci je chybovost závilsá především na poměru signál šum C/N (Carrier to Noise), vztaženému ke vstupu demodulátoru přijímače (zde je C/N v celém komunikačním řetězci nejmenší). Pozn.: Chceme-li dosáhnout stejnou chybovost ve více zašuměném komunikačním kanálu, musíme použít míňstavovou (případně dvoustavovou) modulaci. Energetická účinnost (Energetic Efficiency) je definována pro určitou chybovost BER (referenční hodnota se volí obvykle BER = 10-5 ): e = E b η [ ] N 0 E b nebo = edb 10.log N 0 η [ db ] kde E b střední energie modulovaného signálu na 1 bit: E b = C.T b = C/f b N 0 šumová výkonová spektrální hustota: N 0 = N/B š (B š šumová šířka pásma). 17

18 Spektrální účinnost (Spectral Efficiency): f bit 1 b η s = B vf s Hz kde B vf šířka pásma rádiového kanálu. 18

19 8.2. Modulace π /4 DQPSK (Differential QPSK) U demodulací QPSK a O-QPSK byly informace o dibitech vyjádřeny fázovými úhly mezi vektory nosné a kladným směrem osy I. U modulaci π/4 DQPSK jsou jednotlivým dibitům přirazeny fázové změny vektoru nosné. Na přijímací straně lze provést demodulaci signálu π/4 DQPSK buď složitější koherentní demodulací (musí být obnoven nosný signál) nebo může být využita mnohem jednodušší nekoherentní demodulace, při které se zjišťuje fázový rozdíl modulovaných signálů odpovídající dvěma po sobě následujícím stavům. Vektorový diagram modulace π/4 DQPSK: z libovolného stavu je možné se dostatpouze do některého ze čtyř stavů (změnou fáze nosné vlny o ± 45 nebo ±135 ). Parazitní AM u modulace π/4 DQPSK je menší než u QPSK, ale větší než u O-QPSK. Vstupní signál je rozdělen ve splitteru (sériově paralelním převodníku) do dvou kanálů I a Q. Na vstupy kodéru přichází signály s poloviční bitovou rychlostí. Na výstupu kodéru jsou signály I* a Q*, které mají stejnou přenosovou rychlost jako signály I a Q, avšak jejich úroveň může nabývat jedné z pěti hodnot -1; -0,707; 0; 0,707; 1. Dvojici signálů vytváří kodér na základě předchozího stavu nosné a fázové změny odpovídající dibitu, který je právě na jeho vstupu. 19

20 9. Modulace (a demodulace) QPSK a O-QPSK QPSK Modulace QPSK: Vstupní digitální signál s přenosovou rychlostí f b přichází do obvodu splitter. V tomto obvodu dochází k rozdělení jednotlivých bitů (liché a sudé bity) do dvou větví I (In-phase) a Q (Quadrature) viz další obrázek. Výsledné bitové toky lichých a sudých bitů, každý s poloviční přenosovou rychlostí f b /2, jsou vedeny přes DP na součinové modulátory DSB SC. Nosné vlny obou modulátorů mají stejný kmitočet, jsou však vzájemně posunuty o 90. Po sečtení signálů a pásmové filtraci dostáváme signál QPSK. Demodulace QPSK pomocí koherentního demodulátoru: 20

21 Problémy s QPSK: Vektorový diagram Při změnách stavů, kdy se v dibitu mění současně oba bity (např.: nebo 00 11, atd.), posune se fáze signálu o 180 ; při změnách stavů, kdy se v dibitu mění pouze jediný bit (např.: nebo 10 00, atd.), posune se fáze signálu o 90. Doba přechodu je velice krátká (řádově ns), přesto vzniká v obou případech v modulovaném signálu parazitní amplitudová modulace. Průchodem signálu QPSK přes nelineární obvod (např. koncový stupeň vysílače pracující v třídě C), dochází k obohacení spektra signálu. Modulace O-QPSK (Offset - QPSK): Od QPSK se líší tím, že nemůže dojít v dibitu ke současně změně obou bitů (např.: nebo 00 11, atd.): dosáhne se toho zařazením zpožďovacího členu s dobou zpoždění T b do kanálu Q. Při změně stavu mění nosná svoji fázi vždy pouze o 90, parazitní AM proto může mít u O-QPSK hloubku modulace nejvýše cca. 30% (při změně fáze o 180 by dosáhla hloubka parazitní amplitudové modulace 100% - jak to je u modulace QPSK) v nelineárních obvodech vzniká míň nežádoucích spektrálních produktů ve srovnání s QPSK. Nevýhoda O-QPSK vůči QPSK: větší šířka kmitočtového pásma pro přenos. 21

22 22

23 10. Modulace MSK a GMSK Modulace MSK Dvojstavová modulace FSK (Frequency Shift Keying): v závislosti na vstupním digitálním signálu mění skokově kmitočet nosné (signalizační kmitočty f 1 a f 2 ). Důsledkem těchto skokových změn fáze se výrazně rozšiřuje spektrum modulovaného signálu. Modulace, u kterých je při změnách signalizačních kmitočtů zajištěna plynulá změna fáze signálu, se nazývají modulace FSK se spojitou fází a označují se CPFSK (Continuous Phase FSK). Pro signalizační kmitočty u FSK platí vztahy: f1 = f c f a f 2 = f c + f (12.1a,b) kde f c je kmitočet nosné a f je kmitočtový zdvih (kmitočtová deviace). Index modulace (normovaný kmitočtový zdvih, deviační poměr): f f 2 f1 h = = (12.2) f / 2 b f b kde f b je bitová rychlost digitálního signálu. Šířka kmitočtového pásma, potřebná pro přenos modulovaných signálů FSK (přibližný vztah): pro 2-stavovou FSK modulaci: pro M-stavovou FSK modulaci: fb B2 FSK 2. + f (12.3a) 2 vícestavová modulace menší B2FSK BMFSK = šířka pásma (12.3b) log M Dvojstavové kmitočtové klíčování s minimálním zdvihem MSK (Minimum Shift Keying) patří do kategorie digitálních modulací CPFSK. Bitová perioda modulačního digitálního signálu je T b je přesně rovna celistvému násobku polovin period T 1 a T 2 obou signalizačních signálů: 2 T 1 T b = n 2 f b f 1 = n (12.4a) 2 T 2 T b = ( n + 1) 2 f b f 2 = ( n + 1) (12.4b) 2 Dosazením (12.4a) a (12.4b) do (12.2) lze odvodit: h = 0,5 a f b f = (12.5a,b) 4 Dosazením (12.5a,b) do (12.1a,b) lze napsát: f 1 f b = f c a 4 f b f 2 = f c + (12.6a,b) 4 Rozdíl posuvů fáze signalizačních signálů za dobu t = T b lze pomocí (12.1a,b) a (12.5a,b) vyjádřit jako: 23

24 2π 2π f 2 f1 f b ϕ 21 = ϕ 2 ϕ1 = Tb Tb = = f = = 2πTb ( f 2 f1) = π (12.7) T T Stejným způsobem se určí pomocí (12.1a,b) a (12.6a,b) fázový posuv každého z obou signalizačních signálů vůči nosné za dobu t = T b : (12.8a,b) Časový průběh modulovaného signálu MSK lze vyjádřit vztahem: kde s k = 1 pro bit 1, s k = -1 pro bit 0 (12.9) modulátor MSK lze realizovat jako modulátor s oscilátorem VCO, který je skokově přelaďován z jednoho signalizačního kmitočtu na druhý (nevýhoda: malá stabilita a přesnost signalizačních kmitočtů protože nemůžeme použít krystalem řízený oscilátor: ten by se nedalo rozlaďovat v takové míře, abychom dostali potřebný kmitočtový zdvih). Pomocí goniometrického vztahu cos( α + β ) = cosα.cos β sinα. sin β lze pro časový průběh modulovaného signálu MSK také napsát: (12.10) další způsob realizace modulátoru MSK: signál MSK se vytváří jako součet dvou modulovaných signálů jejichž fáze nosné se liší o 90 (tzv. kvadraturní modulátory neboli modulátory IQ). (12.11) tyto dva signály jsou fixní pro jejich vytvoření už můžeme použít krystalem řízený oscilátor; změníme parametry I(t) a Q(t) 24

25 kde I ( t) s k = ± 1 platí pro liché bity s dobou trvání 2.T b a Q ( t) s k = ± 1 pro sudé bity s dobou trvání 2.T b (přičemž S c = 1). Modulace GMSK (Gaussian-filtered MSK) Je variantou modulace MSK. Před modulátor MSK je zařazena Gaussovská dolní propust, která kmitočtově omezí spektrum vstupního digitálního signálu (nepoužijeme klasický filtr, protože ten by se nestíhal rychle přelaďovat cca. až 1500-krát za sekundu: frequency hopping (abychom předišli interferenci signálů při telefonování)). Modulátor GMSK se tedy skládá z Gaussovské DP, zajišťující speciální předmodulační filtraci signálu, a z modulátoru MSK. Základním parametrem modulace GMSK je poměrná šířka pásma: b = B. T b (12.12) kde B je šířka pásma Gaussova filtru pro pokles o 3 db a T b je bitová perioda modulačního signálu. Volba parametru b je kompromisem mezi dostatečně potlačenými postranními laloky spektra a přijatelnými mezisymbolovými interferencemi ISI (b je velká málo potlačené postranní laloky a nízká ISI; b je malá více potlačené postranní laloky, ale značná ISI). 25

26 11. Modulace OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) Odražené signály (terénní p ekážky, budovy, apod.) mají r zná asová zpožd ní, amplitudy, fáze Interference p ímého a odraženého signálu (ISI Inter Symbol Interference BER Bit Error Rate) Prodloužení T B - odražené signály s velkou amplitudou a malou dobou zpožd ní neovlivní sousední bity Velký po et paralelních cest (2k, 8k) mapování do symbol vhodných pro následné modulace QPSK, QAM 8 Blokové schéma modulátoru OFDM Spektrum signálu u klasického systému Spektrum signálu u ortogonálního systému 9 26

27 Jednotlivé subnosné jsou od sebe vzdáleny o celo íselný násobek p evrácené hodnoty délky symbolu T S - podmínka ortogonality. V praxi se modulace OFDM realizuje pomocí IFFT a FFT v signálovém procesoru 10 27

28 12. Kmitoč tový multiplex FDM Systémy s mnohonásobným přístupem a metody multiplexování Metody mnohonásobného přístupu umožňují sdílení rádiového prostředí mnoha účastníkům. Čtyři základní metody mnohonásobného přístupu do systému: FDMA (Frequency Division Multiple Acces) TDMA (Time Division Multiple Acces) CDMA (Code Division Multiple Acces) ALOHA stochastický (náhodný přístup) protokol s opakovaným náhodným přístupem protokol s náhodným přístupem s rezervací U systémů s jednorozměrnou topologií a terminálovým řízením se používají metody multiplexování: FDM (Frequency Division Multiplex) TDM (Time Division Multiplex) CDM (Code Division Multiplex) Kmitočtový multiplex FDM Každý účastnický kanál je definován svým číslem, středním kmitočtem a šířkou kmitočtového pásma. Jeden z kanálů může být vyhrazen pro řídící účely a přenáší se v něm například informace o volných kanálech, aj. Vstupní signály jsou nejprve kmitočtově omezeny, potom jsou modulovány na pomocné nosné vlny (subnosné) tak, aby se jednotlivé kanály kmitočtově nepřekrývaly; SCPC (Single Channel Per Carrier) jeden kanál na jednu nosnou: každý signál má svoji samostatnou nosnou vlnu MCPC (Multi Channel Per Carrier) více kanálů na jednu nosnou: vytvořený multiplexní signál je ještě namodulován na hlavní nosnou vlnu a teprve přenášen. 28

29 29

30 13. Časový multiplex TDM Systémy s TDM se převážně používají pro přenos digitálních sigálů (při přenosu analogových signálů se ty nejprve musí převést na diskrétní vzorky). Jednotlivé signály se přenáší v určitých časových intervalech (time slot) opakujících pro daný signál po určitém čase (tzv. rámec TDMA): Časové sdružování (multiplexování) se může provádět až na čtyřech úrovních, lišících se bitovou rychlostí (telefonní signál: f vz = 8 khz, 2 8 kvantovacích úrovní (8 - bitové slovo) 64 kbit/s): 30

31 14. Kódový multiplex (CDMA) systémy s rozprostřeným spektrem SS (Spread Spectrum) jsou funkčně i obvodově složité (náročná synchronizace a časování) Bitová rychlost PNP (čipová rychlost chip rate) je úmyslně volena o několik řádů vyšší než bitová rychlost modulačního signálu dochází k rozprostření spektra. PNP je pseudonáhodný binární signál o délce 10 7 až taktů (čipů). Ideální PNP musí mít impulzní autokorelační funkci R X (τ) (předpokládám to znamená, že signál nemá v čase konstantní charakter) a nulovou vzájemnou korelační funkci R XY (τ) (a to zase, že dvě posloupnosti PNP se vůbec nepodobají). Používají se především Walshovy kódy. Poznámka: Uvažujme dva účastníky systému CDMA, označené A a B. 31

32 32

33 Způsoby rozšíření spektra: 1. s přímou modulací kódovou posloupností DS (Direct Sequence): nosná je přímo modulovaná digitálním signálem, který má bitovou rychlost větší než informační signál. 2. s kmitočtovým skákáním FH (Frequency Hopping): kmitočet nosné se mění skokem podle PNP 3. hybridní DS-FH Systémy s CDMA jsou velice odolné proti rušení úzkopásmového i širokopásmového charakteru (na korelátoru se rušivý signál rozprostří). Díky nízké výkonové hustotě je možné činnost systému v uvažovaném kmitočtovém pásmu utajit a použitím PNP, specifické pro každého uživatele, je zajištěno utajení i přenášené informace. Existují i kombinované systémy, např.: FDMA-TDMA nebo FDMA-CDMA. 33

34 15. Způsoby př enosu a buňková struktura systémů Způsoby přenosu Podle směru komunikace mezi dvěma účastníky A, B: simplexní přenos, simplex (komunikace pouze v jednom směru; např.: televizní a rozhlasové vysílání, radiový paging). poloduplexní přenos, poloduplex (pro komunikaci je využit jeden kanál oběma směry, které ne nutné přepínat; např.: policie, taxislužba) plněduplexní přenos, duplex (komunikace probíhá mezi účastníky současně oběma směry; např.: radiotelefonní systémy). Podle oddělení směru přenosu: a) kmitočtový duplex FDD (Frequency Division Duplex) duplexní pár, vysílač + přijímač (transceiver), společná anténa (ta je připojena ke vstupu přijímače a vysílače přes filtr nazvaný duplexer kmitočtově odděluje směry přenosu) uplink = směr přenosu od MS k BTS downlink = směr přenosu od BTS k MS b) časový duplex TDD (Time Division Duplex) časový úsek (time slot), přenos má pulsní charakter: menší příkon, životnost zdrojů, menší hmotnost celé účastnícké stanice; nevýhoda: dopravní zpoždění Buňková struktura systémů Typy radiových spojení: spojení bod-bod PP (Point to Point) spojení bod-několik bodů PM (Point to Multipoint) buňková (celulární) struktura: Požadované území je rozděleno na velký počet malých území, buněk. Uprostřed každé buňky je základnová stanice BTS (Base Transceiver Station), která zajišťuje spojení mobilních účastníků v dané buňce se systémem. Typy buněk: pikobuňka (poloměr do 50 m) mikrobuňka (poloměr do 1 km) makrobuňky buňky deštníkového typu (umbrella cells) vykrývají nepokryté části území mezi menšími pikobuňkami nebo mikrobuňkami Svazek buňek řídí základnová řídící jednotka BSC (Base Station Controller). Jednotlivé BSC jsou koordinovaně řízeny z jednoho nebo několika málo center, radiotelefonních ústředen MSC (Mobile Switching Centre), které zajišťují spojení s jinými radiokomunikačními sítěmi. roaming = funkce umožňující najít mobilní stanici v síti handover = přepínání spojení mezi jednotlivými BTS 34

35 16. Možnosti využití kmitoč tového pásma systému (s buňkovou strukturou) - efektivní hospodaření s kmitočtovým spektrem (mnohonásobné opakování jednoho a téhož kmitočtu v obsluhované oblasti takhle lze pokrýt s omezeným kmitočtovým pásmem nekonečně rozlehlé území) - pevné přidělování kanálů FCA (Fixed Channel Allocation) - zvýšení kapacity sítě: sektorizace buněk (každá buňka se rozdělí na 3 nebo 6 sektorů zvýší se počet kanálů jedné buňky na trojnásobek resp. šestinásobek) překrývání buněk (do přetížené buňky je přidána další BTS využívající kanály sousedních buněk výkon vysílače této BTS-ky je omezen, takže svým signálem pokrývá pouze část území původní buňky a nedochází k interferencím se signály sousedních buněk). - nevýhoda pevného přidělování kanálů je nevyužití radiových kanálů s maximální efektivitou (může se nastat případ, kdy v jedné buňce bude nedostatek volných kanálů a v druhé buňce bude využit pouze nepatrný počet radiových kanálů): tento problém řeší dynamické přidělování kanálů DCA, DCS (Dynamic Channel Allocation, Selection) každá BTS má přístup ke všem kanálům svazku. 35

36 17. Typy handoverů a typy spojování Typy handoverů handover = přepnutí spojení MS a BTS během komunikace z jednoho kanálu na jiný kanál. Dochází k němu v případě, kdy systém vyhodnotí nový kanál jako kvalitnější. Typy handoveru podle průběhu přepínacího procesu: tvrdý handover systém nejdřívě odpojí MS z původního kanálu a teprve potom ji připojí na nový kanál (krátké přerušení spoje cca. do 100 ms; synchronizace základnových stanic (BTS-ek)) bezešvý (seamless) handover nejdřívě se vytvoří spojení v novém kanále a teprve potom je původní kanál odpojen (tj. po určitou krátkou dobu existuje paralelní spojení na dvou kanálech) měkký handover MS je spojena se všechny dostupné základnové stanice (minimálně 2) a spojení se uskutečňuje paralelně po všech kanálech (- větší nároky na kapacitu sítě); použití např. v systémech UMTS Rozdělení handoverů podle toho, která část systému provádí měření kvality spojení, rozhoduje o handoveru a řídí jej: sítí řízený handover NCHO (Network Controlled Handover) měrení kvality spojení, rozhodnutí o handoveru a přepojení provádí BTS; použití: v analogových systémech handover řízený mobilní stanicí MCHO (Mobile Controlled Handover) měření kvality kanálů (všech) provádí MS i BTS. Rozhodnutí o přepnutí provádí MS, předá je do systému a ten zajistí provedení přepnutí; použití: DECT sítí řízený handover s asistencí mobilní stanice MAHO (Mobile Assisted Handover) MS neustále měří velikost signálu sousedných BTS a výsledky předává základnové stanici, ke které je právě připojena. Současně MS i BTS provádí měření kvality probíhajícího spojení a podle naměřených údajů se systém rozhoduje o přepnutí a uskutečňuí je. Typy spojování komutované spojování: spojení s přepínáním okruhů. Při využití pro přenos digitálních signálů se používá tzv. synchronní přenosový mód STM (Synchronous Transfer Mode), při kterém je přenosová rychlost signálu konstantní. paketové spojování (tok dat je rozdělen do menších částí): služba bez spojení (datagramová služba) vhodná pro přenos kratších zpráv služba se spojením první (vyhledávací) paket vyznačí tzv. virtuální okruh a rezervuje v každém přepojovacím uzlu dostatečnou paměť pro celou zprávu. Tento způsob spojování je vhodný pro přenos velkého objemu dat. Paketový způsob přenosu umožňuje velice efektivní využití přenosové kapacity sítě. Nevýhodou jsou určité problémy vznikající při vzájemné komunikaci v reálném čase. Výrazné zvyšování rychlosti paketového přenosu umožnilo zavedení asynchronního přenosového módu ATM (Asynchronous Transfer Mode). 36

37 18. Diverzitní př íjem únik (fading) = kolísání úrovně signálu v ístě příjmu (způsobeno terénními překážkami, postupnými změnami ionosféry, mnohocestným šířením signálu dojde v každém bodě terénu k vektorovému sčítání přímé a odražených vln: vytvářejí se lokální maxima a minima signálu). diverzitní (výběrový) příjem: slouží pro omezení, případně potlačení uvedených jevů. Podstata diverzitního příjmu je vytvoření několika nezávislých přenosových kanálů mezi vysílačem a přijímačem, ve kterých je přenášen stejný informační signál. (Pozn.: důležitou podmínkou je minimální vzájemná korelace úniků v jednotlivých kanálech tj., aby úniky měli odlišný charakter.) makroskopické diverzitný systémy: používají se k omezení vlivu pomalých úniků, způsobených zastíněním MS relativně velkým objektem nebo překážkou (realizace MS si vybere BTS, kterou bude mít nejlepší spojení) mikroskopické diverzitní systémy: pro omezení rychlých (Rayleighových) úniků, způsobených mnohocestným šířením signálu i pohybem mobilní stanice - kmitočtové skákání nosné (Frequency Hopping) Způsoby vytváření nezávislých radiových kanálů: diverzitní systém s prostorovým výběrem: na přijímací straně je určitý počet samostatných antén, vzájemně vzdálených o několik vlnových délek diverzitní systém s úhlovým výběrem: používají se směrové antény, které jsou nastaveny do různých směrů diverzitní systém s polarizačním výběrem: vyžaduje úpravu vysílače dvě různé antény s horizontální a vertikální polarizací diverzitní systém s kmitočtovým výběrem: odstup jednotlivých kmitočtů by měl být 2-4 % kmitočtu nosné vlny. Tyto systémy mohou používat jednu vysílací a jednu přijímací anténu, avšak počet vysílačů a přijímačů je dán počtem použitých kmitočtů diverzitní systémy s časovým výběrem: prakticky systémy s TDM 37

38 5 Radiotelefonní systémy jeden multirámec. Dalším spojením 51 multirámc vznikne jeden superrámec a kone n spojením 2048 superrámc vznikne jeden hyperrámec s dobou periody 3 hodiny, 28 minut, 53 sekund a 760 ms. V p ípad, že v TDMA rámcích jsou p enášeny signaliza ní signály (kanály), potom jeden multirámec vznikne spojením 51 TDMA rámc. Spojením 26 t chto multirámc vznikne jeden superrámec. Hierarchie rámc v systému GSM je p ehledn znázorn na na obr Uvedená struktura všech rámc spolu s použitou ekvalizací, dovolují používat mobilní stanice až do rychlosti 250 km/hod. Po této úprav signálu následuje modulace GMSK ( BT b 0,3 ). 19. Architektura systému GSM Systém GSM je navržen tak, aby nebyl autonomní a uzav ený, ale aby umož oval p ístup i do jiných sítí. Lze jej rozd lit na t i základní subsystémy, jak je nazna eno na obr Subsystém základnových stanic BSS (Base Station Sub-System) neboli rádiový subsystém, se kterým prost ednictvím rádiového rozhraní U m p ímo komunikují mobilní stanice MS (Mobile Stations). Sí ový a spínací (p epojovací) subsystém NSS (Network and Switching Subsystem) ozna ovaný n kdy jako radiotelefonní úst edna s rozší enými úkoly a funkcemi. Opera ní subsystém OSS (Operation Support Subsystem) zajiš uje servis a koordinuje funkce celého systému (provoz, údržba, opravy poruch, atd.). Obr Architektura systému GSM BTS BSC MSC HLR VLR AuC EIR IMEI OMC NMC ADC (Base Transceiver Station) základnová rádiová stanice (Base Station Controller) základnová ídící jednotka (Mobile Switching Centre) mobilní radiotelefonní úst edna (Home Location Register) domovský loka ní registr (Visitor Location Register) návšt vnický loka ní registr (Authentication Centre) centrum autenti nosti (Equipment Identity Register) registr mobilních stanic (International Mobile Equipment Identity) mezinárodní identifikace ( íslo) registrované MS (Operational and Maintenance Centre) provozní a servisní centrum (Network Management Centre) centrum managementu sít (Administrative Centre) administrativní centrum P i pln ní základních funkcí kooperuje systém GSM se t emi externími složkami: Uživatelé systému se svými mobilními stanicemi

39 5 Radiotelefonní systémy Operáto i, což jsou spole nosti angažující se v oblasti telekomunikací, kte í ídí systém z hlediska finan ního, ekonomického a áste n i provozního (ú tují služby, evidence, tarifování, vydávají SIM karty, atd.). Externí telekomunika ní sít, p edevším ve ejné komutované telefonní sít PSTN (Public Switching Telecommunication Network), digitální sít ISDN (Integrated Services Digital Network), ve ejné datové sít, atd. Mezi jednotlivými ástmi systému jsou p esn definovaná rozhraní. Mezi MS a BTS je tzv. rádiové rozhraní ozna ované U m, jehož popis byl uveden v p edchozím textu, a to dostate n podrobn. Mezi základnovou stanicí BTS a ídící jednotkou BSC je tzv. rozhraní A bis. Zde má signál p enosovou rychlost 16 kbit / s. Signál s touto rychlostí vznikne z hovorového signálu s rychlostí 13 kbit / s nebo z datových signál s nižšími rychlostmi, p idáním dalších signaliza ních a synchroniza ních bit pro rozlišení p enosu hovoru nebo dat. Na výstupu ídící jednotky BSC bývá zapojena transkódovací jednotka TRAU (Transcoder and Rate Adaptor Unit), která m ní p enosovou rychlost signálu na hodnotu 64 kbit / s, která je nutná pro komunikaci mezi ídící jednotkou BSC a mobilní úst ednou MSC na rozhraní A. Jednotka TRAU m že však být také použita ke slou ení (multiplexování) ty signál s rychlostmi 16 kbit / s do výsledného signálu s rychlostí 64 kbit / s. Na rozhraní A se používá signaliza ní systém SS7. Ten využívá zvláštních kanál pro p enos signaliza ních signál a podporuje komunikaci nejen mezi BSS a MSC, ale i p enos sí ových informací mezi MS a MSC. Plošná struktura systému GSM je symbolicky nazna ena na obr Nejvyšším lánkem plošné struktury je území všech stát používajících systém GSM. Nižším lánkem je území pod kontrolou operátora PLMN (jeden nebo n kolik ve stát ), obr a. Dále je to území pod kontrolou jedné mobilní radiotelefonní úst edny MSC, obr b. V p ípad, že úst edna umož uje komunikaci s externími sít mi, ozna uje se GMSC (Gateway MSC). Dalšími lánky jsou oblasti LA (Location Areas) a bu ky (Cells). a) b) Obr Plošná struktura systému GSM Základnová stanice BTS v každé bu ce je ozna ena šestibitovým kódem BSIC, jak je uvedeno v tab Podobn každá oblast v systému GSM je ozna ena pomocí identifika ního kódu oblasti LAI (Location Area Identity), který má následující strukturu

40 Zdrojové kódování 20. Systém GSM zdrojové a kanálové kodování P i výb ru celkem 20 návrh z 9 zemí Evropy Záv re né hodnocení se zúžilo na 4 kodeky - kvalita výsledného hovorového signálu a schopnost transkódování Testování pro sedm evropských jazyk, p i t ech r zných úrovních signál (12 db, 22 db a 32 db pod maximální úrovní), zkoumal se vliv BER (0, 10-4, 10-2 ) a vliv šumového prost edí Kódování MOS ( 1 ~ špatný 5 ~ výborný ) Po et pásem P enosová rychlost [kbit/s] Po et matemat. operací [mil./s] Výrobce RPE - LPC 3, ,77 1,5 Philips, Germany MPE - LTP 3, ,20 4,9 IBM, France SBC - APCM 3, ,0 1,5 Ellemtel, Sweden SBC - ADPCM 2, ,0 1,9 Britisch Telecom Research Analogová FM 1, Analogový hovorový signál v pásmu Hz je po filtraci vzorkován skmito tem 8 khz a segmentován do asových rámc 20 ms V A p evodníku se vytvo í vkaždém asovém rámci 160 vzork, z nichž každý je kódován 13 bity, tj. do 8192 úrovní. Bitová rychlost signálu na vstupu kodéru je tedy ( ) / = 104 kbit/s 2 40

41 P edzpracování signálu - odstran ní stejnosm rné složky a provedení preemfáze Analýzy LPC výsledkem je 8 filtra ních koeficient (tzv. koeficient odrazu) kvantovaných a vyjád ených v logaritmické mí e Krátkodobá analýza a filtrace výsledkem je filtrovaný signál (160 vzork ) a filtra ní koeficienty. Filtr lze považovat za digitální imitaci lidského hlasového traktu, kde koeficienty p edstavují vliv jeho ostatních ástí (zuby, jazyk, hltan, atd.) Kódování RPE - hovorový rámec 160 filtrovaných vzork je rozd len do 4 blok po 40 vzorcích (5 ms). První blok obsahuje vzorky 1, 5, 9, 13, , druhý 2, 6, 10, 14, , atd. Z t chto blok je vybrán blok s nejv tším signálem Analýza LTP - smy ka LTP používá k výpo tu odhadu rozdílového signálu z rekonstruovaného excita ního signálu Výsledkem zdrojového kódování je = 188 bit excita ního signálu a = 72 bit reprezentujících koeficienty LTP filtru a LPC analýzy Celkem 260 bit za 20 ms p edstavuje výstupní p enosovou rychlost signálu 13 kbit/s (half rate coder 6,5 kbit/s ) 41 4

DSY-4. Analogové a číslicové modulace. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

DSY-4. Analogové a číslicové modulace. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti DSY-4 Analogové a číslicové modulace Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti DSY-4 analogové modulace základní číslicové modulace vícestavové modulace modulace s rozprostřeným

Více

Digitální modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206

Digitální modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206 EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206 Modulace analogových modulací modulační i

Více

9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST

9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST 9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST Modulace tvoří základ bezdrátového přenosu informací na velkou vzdálenost. V minulosti se ji využívalo v telekomunikacích při vícenásobném využití přenosových

Více

Základy a aplikace digitálních. Katedra radioelektroniky (13137), blok B2, místnost 722

Základy a aplikace digitálních. Katedra radioelektroniky (13137), blok B2, místnost 722 Základy a aplikace digitálních modulací Josef Dobeš Katedra radioelektroniky (13137), blok B2, místnost 722 dobes@fel.cvut.cz 6. října 2014 České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická

Více

Rozprostřené spektrum. Multiplex a mnohonásobný přístup

Rozprostřené spektrum. Multiplex a mnohonásobný přístup Rozprostřené spektrum Multiplex a mnohonásobný přístup Multiplex Přenos více nezávislých informačních signálů jedním přenosovým prostředím (mezi dvěma body) Multiplexování MPX Vratný proces sdružování

Více

transmitter Tx - vysílač receiver Rx přijímač (superheterodyn) duplexer umožní použití jedné antény pro Tx i Rx

transmitter Tx - vysílač receiver Rx přijímač (superheterodyn) duplexer umožní použití jedné antény pro Tx i Rx Lekce 2 Transceiver I transmitter Tx - vysílač receiver Rx přijímač (superheterodyn) duplexer umožní použití jedné antény pro Tx i Rx u mobilního telefonu pouze anténní přepínač řídící část dnes nejčastěji

Více

Rádiové rozhraní GSM fáze 1

Rádiové rozhraní GSM fáze 1 Mobilní komunikace Semestrální práce Rádiové rozhraní GSM fáze 1 Martin Klinger 22.5.2007 V průběhu 80.let Evropa zaznamenává prudký nárůst analogových celuárních systémů, bohužel každá země provozuje

Více

21. DIGITÁLNÍ SÍŤ GSM

21. DIGITÁLNÍ SÍŤ GSM 21. DIGITÁLNÍ SÍŤ GSM Digitální síť GSM (globální systém pro mobilní komunikaci) je to celulární digitální radiotelefonní systém a byl uveden do provozu v roce 1991. V České republice byl systém spuštěn

Více

VY_32_INOVACE_E 15 03

VY_32_INOVACE_E 15 03 Název a adresa školy: Střední škola průmyslová a umělecká, Opava, příspěvková organizace, Praskova 399/8, Opava, 746 01 Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, oblast podpory

Více

25. DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SIGNÁL A KABELOVÁ TELEVIZE

25. DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SIGNÁL A KABELOVÁ TELEVIZE 25. DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SIGNÁL A KABELOVÁ TELEVIZE Digitalizace obrazu a komprese dat. Uveďte bitovou rychlost nekomprimovaného číslicového TV signálu a jakou šířku vysílacího pásma by s dolním částečně

Více

Systémy pozemní pohyblivé služby

Systémy pozemní pohyblivé služby Lekce 1 Systémy pozemní pohyblivé služby umožňují komunikaci pohyblivých objektů během pohybu (mobilní) nebo při zastávkách (přenosné) veřejné neveřejné veřejné radiotelefonní sítě (GSM) dispečerské sítě

Více

íta ové sít baseband narrowband broadband

íta ové sít baseband narrowband broadband Každý signál (diskrétní i analogový) vyžaduje pro přenos určitou šířku pásma: základní pásmo baseband pro přenos signálu s jednou frekvencí (není transponován do jiné frekvence) typicky LAN úzké pásmo

Více

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ Komunikační kanál (přenosová cesta) vždy negativně ovlivňuje přenášený signál (elektrický, světelný, rádiový). Nejčastěji způsobuje: útlum zeslabení, tedy zmenšení amplitudy

Více

Základní principy přeměny analogového signálu na digitální

Základní principy přeměny analogového signálu na digitální Základní y přeměny analogového signálu na digitální Pro přenos analogového signálu digitálním systémem, je potřeba analogový signál digitalizovat. Digitalizace je uskutečňována pomocí A/D převodníků. V

Více

Semestrální práce-mobilní komunikace 2004/2005

Semestrální práce-mobilní komunikace 2004/2005 Václav Pecháček Semestrální práce-mobilní komunikace 2004/2005 Provozní parametry celulárních sítí Celulární systém -struktura založená na určitém obrazci, ve kterém je definované rozložení dostupného

Více

Mobilní komunikace. Semestrální úloha GSM stručný přehled

Mobilní komunikace. Semestrální úloha GSM stručný přehled Mobilní komunikace Semestrální úloha GSM stručný přehled Jméno: Jan Melich Datum měření: 27.2.2006 1.Úvod: GSM (Global Systém for Mobile communication) - Globální Systém pro mobilní komunikaci Jedná se

Více

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ Komunikační kanál (přenosová cesta) vždy negativně ovlivňuje přenášený signál (elektrický, světelný, rádiový). Nejčastěji způsobuje: útlum zeslabení, tedy zmenšení amplitudy

Více

Modulační metody, datové měniče telefonní modemy

Modulační metody, datové měniče telefonní modemy Modulační metody, datové měniče a telefonní modemy Úvodem: objem signálu V s vs. objem kanálu V k 1. Dynamický rozsah signálu D s změna amplitudy signálu vyjadřující rozsah hlasitosti (prakticky: odstup

Více

Moderní multimediální elektronika (U3V)

Moderní multimediální elektronika (U3V) Moderní multimediální elektronika (U3V) Prezentace č. 13 Moderní kompresní formáty pro přenosné digitální audio Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. Ústav radioelektroniky, FEKT VUT v Brně Program prezentace Princip

Více

Komprese dat Obsah. Komprese videa. Radim Farana. Podklady pro výuku. Komprese videa a zvuku. Komprese MPEG. Komprese MP3.

Komprese dat Obsah. Komprese videa. Radim Farana. Podklady pro výuku. Komprese videa a zvuku. Komprese MPEG. Komprese MP3. Komprese dat Radim Farana Podklady pro výuku Obsah Komprese videa a zvuku. Komprese MPEG. Komprese MP3. Komprese videa Velký objem přenášených dat Typický televizní signál - běžná evropská norma pracuje

Více

Druhy sdělovacích kabelů: kroucené metalické páry, koaxiální, světlovodné

Druhy sdělovacích kabelů: kroucené metalické páry, koaxiální, světlovodné 7. Přenos informací Druhy sdělovacích kabelů: kroucené metalické páry, koaxiální, světlovodné A-PDF Split DEMO : Purchase from www.a-pdf.com to remove the watermark MODULACE proces, při kterém se, v závislosti

Více

Struktura sítě GSM. obr. 1.1 Buňková struktura

Struktura sítě GSM. obr. 1.1 Buňková struktura Struktura sítě GSM 1 Buňková struktura Síť GSM je jedním z celulárních (buněčných) systémů. Základní idea je taková, že obsluhovanou oblast rozdělíme na 14 šestiúhelníkových buněk, které tvoří dva svazky

Více

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory Číslo projektu Číslo materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická

Více

Modulační parametry. Obr.1

Modulační parametry. Obr.1 Modulační parametry Specifickou skupinou měřicích problémů je měření modulačních parametrů digitálních komunikačních systémů. Většinu modulačních metod používaných v digitálních komunikacích lze realizovat

Více

Evropský projekt digitální televize DVB a základní principy jeho standardu

Evropský projekt digitální televize DVB a základní principy jeho standardu Evropský projekt digitální televize DVB a základní principy jeho standardu Ústav radioelektroniky VUT FEI Program semináře Co je DVB a jaké přináší výhody? Základní principy a dělení systémů DVB. Digitalizace

Více

Analogové modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206

Analogové modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206 EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND Analogové modulace PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206 Modulace Co je to modulace?

Více

Signál v čase a jeho spektrum

Signál v čase a jeho spektrum Signál v čase a jeho spektrum Signály v časovém průběhu (tak jak je vidíme na osciloskopu) můžeme dělit na periodické a neperiodické. V obou případech je lze popsat spektrálně určit jaké kmitočty v sobě

Více

1. Základy teorie přenosu informací

1. Základy teorie přenosu informací 1. Základy teorie přenosu informací Úvodem citát o pojmu informace Informace je název pro obsah toho, co se vymění s vnějším světem, když se mu přizpůsobujeme a působíme na něj svým přizpůsobováním. N.

Více

Mobilní komunikace. Vývojové trendy sítě GSM (2G) a 3G. Petra Píšová

Mobilní komunikace. Vývojové trendy sítě GSM (2G) a 3G. Petra Píšová Mobilní komunikace Vývojové trendy sítě GSM (2G) a 3G Petra Píšová Mobilní síť: GSM - Globální Systém pro Mobilní komunikaci, Global System for Mobile communications - digitální buňková radiotelefonní

Více

MOBILNÍ KOMUNIKACE STRUKTURA GSM SÍTĚ

MOBILNÍ KOMUNIKACE STRUKTURA GSM SÍTĚ MOBILNÍ KOMUNIKACE STRUKTURA GSM SÍTĚ Jiří Čermák Letní semestr 2005/2006 Struktura sítě GSM Mobilní sítě GSM byly původně vyvíjeny za účelem přenosu hlasu. Protože ale fungují na digitálním principu i

Více

ednáška a telefonní modemy Ing. Bc. Ivan Pravda

ednáška a telefonní modemy Ing. Bc. Ivan Pravda 11.předn ednáška Telefonní přístroje, modulační metody a telefonní modemy Ing. Bc. Ivan Pravda Telefonní přístroj princip funkce - klasická analogová telefonní přípojka (POTS Plain Old Telephone Service)

Více

Osnova. Idea ASK/FSK/PSK ASK Amplitudové... Strana 1 z 16. Celá obrazovka. Konec Základy radiotechniky

Osnova. Idea ASK/FSK/PSK ASK Amplitudové... Strana 1 z 16. Celá obrazovka. Konec Základy radiotechniky Pulsní kódová modulace, amplitudové, frekvenční a fázové kĺıčování Josef Dobeš 24. října 2006 Strana 1 z 16 Základy radiotechniky 1. Pulsní modulace Strana 2 z 16 Pulsní šířková modulace (PWM) PAM, PPM,

Více

Datové přenosy GPRS, EDGE

Datové přenosy GPRS, EDGE 37MK Datové přenosy GPRS, EDGE Semestrální práce Martin Štorek 17. 5. 2007 Obsah 1 Jak přenášet data v sítích GSM... 2 2 Základní rozdělení datových přenosů v GSM... 2 2.1 CSD (Circuit Switched Data)...

Více

4.2. Modulátory a směšovače

4.2. Modulátory a směšovače Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 4.2. Modulátory a směšovače 4.2.1 Modulace V přenosové technice potřebujeme přenést signály na velké vzdálenosti

Více

Hlavní parametry rádiových přijímačů

Hlavní parametry rádiových přijímačů Hlavní parametry rádiových přijímačů Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal Pro posouzení základních vlastností rádiových přijímačů jsou zavedena normalizovaná kritéria parametry, podle kterých se rádiové přijímače

Více

Základy rádiové digitální komunikace. Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář Katedra radioelektroniky K13137

Základy rádiové digitální komunikace. Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář Katedra radioelektroniky K13137 Základy rádiové digitální komunikace Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář Katedra radioelektroniky K13137 (Shannonovo) Schéma digitálního komunikačního řetězce Modeluje zpracování informace v digitálních komunikačních

Více

Modulace analogových a číslicových signálů

Modulace analogových a číslicových signálů Modulace analogových a číslicových signálů - rozdělení, vlastnosti, způsob použití. Kódování na fyzické vrstvě komunikačního kanálu. Metody zabezpečení přenosu. Modulace analogových a číslicových signálů

Více

Metody multiplexování, přenosové systémy PDH a SDH

Metody multiplexování, přenosové systémy PDH a SDH Metody multiplexování, přenosové systémy PDH a SDH KIV/PD Přenos dat Martin Šimek O čem přednáška je? 2 Vzorkování lidského hlasu Multiplexace kanálů PDH SDH Digitalizace lidského hlasu 3 Při telefonním

Více

BMS 0x1 Základy bezdrátové komunikace

BMS 0x1 Základy bezdrátové komunikace BMS 0x1 Základy bezdrátové komunikace Petr Hanáček Faculty of Information Technology Technical University of Brno Božetěchova 2 612 66 Brno tel. (05) 4114 1216 e-mail: hanacek@fit.vutbr.cz BMS0x Slide

Více

2. GENERÁTORY MĚŘICÍCH SIGNÁLŮ II

2. GENERÁTORY MĚŘICÍCH SIGNÁLŮ II . GENERÁTORY MĚŘICÍCH SIGNÁLŮ II Generátory s nízkým zkreslením VF generátory harmonického signálu Pulsní generátory X38SMP P 1 Generátory s nízkým zkreslením Parametry, které se udávají zkreslení: a)

Více

Základní komunikační řetězec

Základní komunikační řetězec STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA NA PROSEKU EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND Základní komunikační řetězec PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL

Více

Úvod do zpracování signálů

Úvod do zpracování signálů 1 / 25 Úvod do zpracování signálů Karel Horák Rozvrh přednášky: 1. Spojitý a diskrétní signál. 2. Spektrum signálu. 3. Vzorkovací věta. 4. Konvoluce signálů. 5. Korelace signálů. 2 / 25 Úvod do zpracování

Více

Techniky kódování signálu KIV/PD

Techniky kódování signálu KIV/PD Techniky kódování signálu KIV/PD Přenos dat Martin Šimek O čem přednáška je? 2 děje na fyzické vrstvě spoje kódování digitálních dat do digitálního signálu kódování digitálních dat do analogového signálu

Více

BPC2E_C09 Model komunikačního systému v Matlabu

BPC2E_C09 Model komunikačního systému v Matlabu BPCE_C9 Model komunikačního systému v Matlabu Cílem cvičení je vyzkoušet si sestavit skripty v Matlabu pro model jednoduchého komunikačního systému pro přenos obrázků. Úloha A. Sestavte model komunikačního

Více

Předmět A3B31TES/Př. 13

Předmět A3B31TES/Př. 13 Předmět A3B31TES/Př. 13 PS 1 1 Katedra teorie obvodů, místnost č. 523, blok B2 Přednáška 13: Kvantování, modulace, stavový popis PS Předmět A3B31TES/Př. 13 květen 2015 1 / 28 Obsah 1 Kvantování 2 Modulace

Více

4. Co je to modulace, základní typy modulací, co je to vícestavová fázová modulace, použití. Znázorněte modulaci, která využívá 4 amplitud a 4 fází.

4. Co je to modulace, základní typy modulací, co je to vícestavová fázová modulace, použití. Znázorněte modulaci, která využívá 4 amplitud a 4 fází. Písemná práce z Úvodu do počítačových sítí 1. Je dán kanál bez šumu s šířkou pásma 10kHz. Pro přenos číslicového signálu lze použít 8 napěťových úrovní. a. Jaká je maximální baudová rychlost? b. Jaká je

Více

Techniky kódování signálu

Techniky kódování signálu Techniky kódování signálu KIV/PD Přenos dat Martin Šimek O čem přednáška je? 2 Děje na fyzické vrstvě spoje Kódování digitálních dat do digitálního signálu Kódování digitálních dat do analogového signálu

Více

3.cvičen. ení. Ing. Bc. Ivan Pravda

3.cvičen. ení. Ing. Bc. Ivan Pravda 3.cvičen ení Úvod do laboratorních měřm ěření Základní měření PCM 1.řádu - měření zkreslení Ing. Bc. Ivan Pravda Měření útlumového zkreslení - Útlumové zkreslení vyjadřuje frekvenční závislost útlumu telefonního

Více

PB169 Operační systémy a sítě

PB169 Operační systémy a sítě PB169 Operační systémy a sítě Řízení přístupu k médiu, MAC Marek Kumpošt, Zdeněk Říha Řízení přístupu k médiu Více zařízení sdílí jednu komunikační linku Zařízení chtějí nezávisle komunikovat a posílat

Více

PCM30U-ROK 2 048/256 kbit/s rozhlasový kodek stručný přehled

PCM30U-ROK 2 048/256 kbit/s rozhlasový kodek stručný přehled 2 048/256 kbit/s rozhlasový kodek stručný přehled TELEKOMUNIKACE, s.r.o. Třebohostická 5, 100 43 Praha 10 tel: (+420) 23405 2429, 2386 e-mail: pcm30u@ttc.cz web: http://www.ttc.cz, http://sweb.cz/rok-ttc

Více

Pulzní (diskrétní) modulace

Pulzní (diskrétní) modulace EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND Pulzní (diskrétní) modulace PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206 Pulzní modulace

Více

ednáška a metody digitalizace telefonního signálu Ing. Bc. Ivan Pravda

ednáška a metody digitalizace telefonního signálu Ing. Bc. Ivan Pravda 2.předn ednáška Telefonní kanál a metody digitalizace telefonního signálu Ing. Bc. Ivan Pravda Telekomunikační signály a kanály - Při přenosu všech druhů telekomunikačních signálů je nutné řešit vztah

Více

Mobilní komunikace GSM

Mobilní komunikace GSM Mobilní komunikace GSM 1.Úvod GSM (Global Systém for Mobile communication) - Globální Systém pro mobilní komunikaci. Jde o plně digitální systém, který byl budován jako celoevropský systém na celulární

Více

Vývoj GSM I. 1986 testy technologií digitálního vysílání v Paříži (TDMA a FDMA) 1987 12 zemí sepsalo memorandum o technologii GSM (MoU)

Vývoj GSM I. 1986 testy technologií digitálního vysílání v Paříži (TDMA a FDMA) 1987 12 zemí sepsalo memorandum o technologii GSM (MoU) Lekce 4 Vývoj GSM I 1982 CEPT zakládá skupinu GSM (Groupe Spécial Mobile) jejímž úkolem je navrhnout panevropský systém s následujícími kritérii: kvalitní přenos lidské řeči digitální ISDN kompatibilní

Více

Standard IEEE

Standard IEEE Standard IEEE 802.11 Semestrální práce z předmětu Mobilní komunikace Jméno: Alena Křivská Datum: 15.5.2005 Standard IEEE 802.11 a jeho revize V roce 1997 publikoval mezinárodní standardizační institut

Více

Počítačové sítě I. 3. Přenos informace. Miroslav Spousta, 2004

Počítačové sítě I. 3. Přenos informace. Miroslav Spousta, 2004 Počítačové sítě I 3. Přenos informace Miroslav Spousta, 2004 1 Bit a byte bit (kousek) nabývá hodnoty 0 nebo 1 jedna binární číslice oktet je 8 bitů 1 0 1 1 0 0 1 1 byte (bajt) je základní adresovatelná

Více

MODERNÍ RADIOTECHNIKA Josef Dobeš Václav Žalud MODERNÍ RADIOTECHNIKA Praha 2006 Doc. Ing. Josef Dobeš, CSc. obhájil dizertaèní práci v oboru mikroelektronika na ÈVUT v Praze v roce 1986. V letech 1986

Více

Zpracování signálu v GSM

Zpracování signálu v GSM Strana 1 (celkem 7) Obr.: Princip tvorby spojení GSM Ve stručnosti si níže popíšeme základní principy zpracování signálu v telefonech GSM, - zdrojové kódování, kódování kanálu, šifrování a možnost odposlechu,

Více

MĚŘENÍ A ANALÝZA ELEKTROAKUSTICKÝCH SOUSTAV NA MODELECH. Petr Kopecký ČVUT, Fakulta elektrotechnická, Katedra Radioelektroniky

MĚŘENÍ A ANALÝZA ELEKTROAKUSTICKÝCH SOUSTAV NA MODELECH. Petr Kopecký ČVUT, Fakulta elektrotechnická, Katedra Radioelektroniky MĚŘENÍ A ANALÝZA ELEKTROAKUSTICKÝCH SOUSTAV NA MODELECH Petr Kopecký ČVUT, Fakulta elektrotechnická, Katedra Radioelektroniky Při návrhu elektroakustických soustav, ale i jiných systémů, je vhodné nejprve

Více

Mobilní telefon GSM Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal

Mobilní telefon GSM Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal Mobilní telefon GSM Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal Mobilní telefon GSM Mobilní telefon je běžnou součástí života. Rozmach a dostupnost mobilních telefonů nastal zavedením 2. generace mobilních sítí GSM (

Více

A/D převodníky - parametry

A/D převodníky - parametry A/D převodníky - parametry lineární kvantování -(kritériem je jednoduchost kvantovacího obvodu), parametry ADC : statické odstup signálu od kvantizačního šumu SQNR, efektivní počet bitů n ef, dynamický

Více

Počítačové sítě I. 3. Přenos informace Miroslav Spousta, 2005 <qiq@ucw.cz>, http://www.ucw.cz/~qiq/vsfs/

Počítačové sítě I. 3. Přenos informace Miroslav Spousta, 2005 <qiq@ucw.cz>, http://www.ucw.cz/~qiq/vsfs/ Počítačové sítě I 3. Přenos informace Miroslav Spousta, 2005 , http://www.ucw.cz/~qiq/vsfs/ 1 Základy: bit a byte bit (kousek) nabývá hodnoty 0 nebo 1 jedna binární číslice, jedno paměťové

Více

Rádiové a mobilní komunikace

Rádiové a mobilní komunikace FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Rádiové a mobilní komunikace Garant předmětu: Ing. Aleš Prokeš, Ph.D. Autor textu: Doc. Ing. Stanislav Hanus, CSc. Rádiové

Více

Výkon komunik. systémů

Výkon komunik. systémů Výkon komunik. systémů Tyto slajdy vznikly jako podklady k přednáškám v průběhu mého aktivního působení na Katedře radioelektroniky Českého vysokého učení technického v Praze. Souvisí s problematikou radiotechniky

Více

TESTY K ODBORNÉ PŘIJÍMACÍ ZKOUŠCE MN - KIS

TESTY K ODBORNÉ PŘIJÍMACÍ ZKOUŠCE MN - KIS TESTY K ODBORNÉ PŘIJÍMACÍ ZKOUŠCE 217 - MN - KIS 1. Linková signalizace přenáší: a) číslo volaného účastníka b) kategorii volajícího c) informace o sestaveném spojení 2. Co nepatří mezi funkce ukazatele

Více

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE. Scénáře a sestavování hovorů v GSM. Fakulta elektrotechnická Duch Zdeněk. Katedra radioelektroniky

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE. Scénáře a sestavování hovorů v GSM. Fakulta elektrotechnická Duch Zdeněk. Katedra radioelektroniky ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Katedra radioelektroniky Scénáře a sestavování hovorů v GSM - semestrální práce z předmětu 37MK - 2007 Duch Zdeněk Dříve než se podíváme na

Více

Direct Digital Synthesis (DDS)

Direct Digital Synthesis (DDS) ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Ing. Radek Sedláček, Ph.D., katedra měření K13138 Direct Digital Synthesis (DDS) Přímá číslicová syntéza Tyto materiály vznikly za podpory

Více

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav radioelektroniky. prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc v Brně

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav radioelektroniky. prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc v Brně Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav radioelektroniky Autor práce: Vedoucí práce: prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. 3. 6. 22 v Brně Obsah Úvod Motivace

Více

Kompresní metody první generace

Kompresní metody první generace Kompresní metody první generace 998-20 Josef Pelikán CGG MFF UK Praha pepca@cgg.mff.cuni.cz http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/ Stillg 20 Josef Pelikán, http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca / 32 Základní pojmy komprese

Více

Binární data. Číslicový systém. Binární data. Klávesnice Snímače polohy, dotykové displeje, myš Digitalizovaná data odvozená z analogového signálu

Binární data. Číslicový systém. Binární data. Klávesnice Snímače polohy, dotykové displeje, myš Digitalizovaná data odvozená z analogového signálu 5. Obvody pro číslicové zpracování signálů 1 Číslicový systém počítač v reálném prostředí Klávesnice Snímače polohy, dotykové displeje, myš Digitalizovaná data odvozená z analogového signálu Binární data

Více

Zvuk včetně komprese. Digitálně = lépe! Je to ale pravda? X36PZA Periferní zařízení

Zvuk včetně komprese. Digitálně = lépe! Je to ale pravda? X36PZA Periferní zařízení Zvuk včetně komprese Digitálně = lépe! Je to ale pravda? Obsah přednášky Digitalizace spojitého signálu. Aliasing, kvantizační chyba. Praktická realizace digitálního zvukového řetězce. Komprese zvuku.

Více

Úloha B Měření parametrů GSM

Úloha B Měření parametrů GSM Úloha B Měření parametrů GSM 1. Zadání: Změřte GSM parametry a funkčnost svého mobilního telefonu pomocí daného testeru v operačním módu AUTOTEST v operačním módu FAULT FIND 2. Vypracování: Měřený přístroj:

Více

cca 3dB DVB-T přijímač Testovací vysílač cca 3dB Obr. 1: Blokové schéma

cca 3dB DVB-T přijímač Testovací vysílač cca 3dB Obr. 1: Blokové schéma 3. MĚŘENÍ NA SYSTÉMU ZEMSKÉ DIGITÁLNÍ TELEVIZE DVB-T PARAMETRY, PŘENOSOVÉ RYCHLOSTI SYSTÉMU Cíl měření 1) Seznamte se s možnostmi měření testovacím přijímačem EFA. 2) Zobrazte výsledné spektrum signálu

Více

Výukový program: Moderní komunikační technologie. Modul 6: Mobilní rádiové sítě. Ing. Roman Šebesta

Výukový program: Moderní komunikační technologie. Modul 6: Mobilní rádiové sítě. Ing. Roman Šebesta Výukový program: Moderní komunikační technologie Modul 6: Mobilní rádiové sítě Ing. Roman Šebesta Výukový program: Moderní komunikační technologie 1 6 Mobilní rádiové sítě Cíl modulu: vysvětlení principu

Více

Modulace 2. Obrázek 1: Model klíčování amplitudovým posuvem v programu MATLAB

Modulace 2. Obrázek 1: Model klíčování amplitudovým posuvem v programu MATLAB Modulace 2 Modulace je nelineární proces, který mění parametry nosného signálu pomocí modulačního signálu. Cílem úlohy je probrat takové typy modulací, jako jsou fázová modulace (Phase Modulation PM),

Více

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Přístup WCDMA v systémech UMTS

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Přístup WCDMA v systémech UMTS SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Přístup WCDMA v systémech UMTS Vypracoval: Pavel Mach Úvod Sítě třetí generace budou implementovány do existujících sítí druhé generace. Koncept využití mobilních sítí třetí generace

Více

Kódování signálu. Problémy při návrhu linkové úrovně. Úvod do počítačových sítí. Linková úroveň

Kódování signálu. Problémy při návrhu linkové úrovně. Úvod do počítačových sítí. Linková úroveň Kódování signálu Obecné schema Kódování NRZ (bez návratu k nule) NRZ L NRZ S, NRZ - M Kódování RZ (s návratem k nule) Kódování dvojí fází Manchester (přímý, nepřímý) Diferenciální Manchester 25.10.2006

Více

Stručně o GSM tzv. uplink tzv. downlink E-GSM (Extended-GSM) GSM-R (Railway GSM)

Stručně o GSM tzv. uplink tzv. downlink E-GSM (Extended-GSM) GSM-R (Railway GSM) Stručně o GSM Technické parametry systému GSM určeného pro provoz mobilních telefonů jsou závazně určeny souborem norem GSM, který v roce 1989 vypracoval Evropský telekomunikační standardizační úřad (ETSI,

Více

Otázka 22(42) Přístroje pro měření signálů, metody pro měření v časové a frekvenční doméně. Přístroje

Otázka 22(42) Přístroje pro měření signálů, metody pro měření v časové a frekvenční doméně. Přístroje Otázka 22(42) Přístroje pro měření signálů, metody pro měření v časové a frekvenční doméně Rozmanitost signálů v komunikační technice způsobuje, že rozdělení měřicích metod není jednoduché a jednoznačné.

Více

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/34.0452 Číslo projektu Číslo materiálu Název školy CZ.1.07/1.5.00/34.0452 OV_1_23_měření DVB-T s

Více

Přenos signálů v základním pásmu (Base Band).

Přenos signálů v základním pásmu (Base Band). - - Přednášky MOS, Ing. Jiří Burda Přenos digitálních signálů. Přenos signálů v základním pásmu (Base Band). Pokud chceme přenášet digitální signál (kvantovaný a kódovaný tedy 0 a, u analogových systémů

Více

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY TEMATICKÉ OKRUHY Signály se spojitým časem Základní signály se spojitým časem (základní spojité signály) Jednotkový skok σ (t), jednotkový impuls (Diracův impuls)

Více

BEZDRÁTOVÉ A MOBILNÍ KOMUNIKACE

BEZDRÁTOVÉ A MOBILNÍ KOMUNIKACE BEZDRÁTOVÉ A MOBILNÍ KOMUNIKACE Doc. Ing. Stanislav Hanus, CSc. ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY Autor Název Vydavatel Vydání Rok vydání 2003 Náklad 150 Doc. Ing. Stanislav Hanus, CSc. BEZDRÁTOVÉ A MOBILNÍ KOMUNIKACE

Více

DECT II. Komunikační parametry

DECT II. Komunikační parametry DECT II. Komunikační parametry 9.10.2003 v sekci Hardware napsal Jan Bláha V následujícím článku se budeme podrobně zabývat otázkami týkající se parametrů dostupnosti, spolehlivosti, chybovosti a integrity

Více

Datové přenosy CDMA 450 MHz

Datové přenosy CDMA 450 MHz 37MK - seminární práce Datové přenosy CDMA 450 MHz Vypracoval: Jan Pospíšil, letní semestr 2007/08 43. Datové přenosy CDMA 450 MHz CDMA Co je CDMA CDMA je zkratka anglického výrazu Code Division Multiple

Více

Rozdíl mezi ISDN a IDSL Ú ústředna K koncentrátor pro agregaci a pro připojení k datové síti. Pozn.: Je možné pomocí IDSL vytvořit přípojku ISDN.

Rozdíl mezi ISDN a IDSL Ú ústředna K koncentrátor pro agregaci a pro připojení k datové síti. Pozn.: Je možné pomocí IDSL vytvořit přípojku ISDN. xdsl Technologie xdsl jsou určeny pro uživatelské připojení k datové síti pomocí telefonní přípojky. Zkratka DSL (Digital Subscriber Line) znamené digitální účastnickou přípojku. Dělí se podle typu přenosu

Více

100G konečně realitou. Co a proč měřit na úrovni 100G

100G konečně realitou. Co a proč měřit na úrovni 100G 100G konečně realitou Co a proč měřit na úrovni 100G Nárůst objemu přenášených dat Jak jsme dosud zvyšovali kapacitu - SDM více vláken, stejná rychlost (ale vyšší celkové náklady na instalaci a správu

Více

Moderní technologie linek. Zvyšování přenosové kapacity Zvyšování přenosové spolehlivosti xdsl Technologie TDMA Technologie FDMA

Moderní technologie linek. Zvyšování přenosové kapacity Zvyšování přenosové spolehlivosti xdsl Technologie TDMA Technologie FDMA Moderní technologie linek Zvyšování přenosové kapacity Zvyšování přenosové spolehlivosti xdsl Technologie TDMA Technologie FDMA Zvyšování přenosové kapacity Cílem je dosáhnout maximum fyzikálních možností

Více

Připojení k rozlehlých sítím

Připojení k rozlehlých sítím Připojení k rozlehlých sítím Základy počítačových sítí Lekce 12 Ing. Jiří ledvina, CSc Úvod Telefonní linky ISDN DSL Kabelové sítě 11.10.2006 Základy počítačových sítí - lekce 12 2 Telefonní linky Analogové

Více

Vývoj digitální televizní techniky

Vývoj digitální televizní techniky Vývoj digitální televizní techniky Obsah přednášky 1. Důvody a principy digitalizace 2. Evropské standardy digitální televize 3. Digitalizace zemského TV vysílání v ČR 1. Důvody a principy digitalizace

Více

Fyzická vrstva. RNDr. Ing. Vladimir Smotlacha, Ph.D.

Fyzická vrstva. RNDr. Ing. Vladimir Smotlacha, Ph.D. Fyzická vrstva RNDr. Ing. Vladimir Smotlacha, Ph.D. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Vladimír Smotlacha, 2011 Počítačové sítě BI-PSI LS

Více

Amplitudová a frekvenční modulace

Amplitudová a frekvenční modulace Amplitudová a frekvenční modulace POZOR!!! Maximální vstupní napětí spektrálního analyzátoru je U pp = 4 V. Napěťové úrovně signálů, před připojením k analyzátoru, nejprve kontrolujte pomocí osciloskopu!!!

Více

Grafika na počítači. Bc. Veronika Tomsová

Grafika na počítači. Bc. Veronika Tomsová Grafika na počítači Bc. Veronika Tomsová Proces zpracování obrazu Proces zpracování obrazu 1. Snímání obrazu 2. Digitalizace obrazu převod spojitého signálu na matici čísel reprezentující obraz 3. Předzpracování

Více

Digitální magnetický záznam obrazového signálu

Digitální magnetický záznam obrazového signálu Digitální magnetický záznam obrazového signálu Ing. Tomáš Kratochvíl Současná televizní technika a videotechnika kurz U3V Program semináře a cvičení Digitální videosignál úvod a specifikace. Komprese obrazu

Více

Elektrické parametry spojů v číslicových zařízeních

Elektrické parametry spojů v číslicových zařízeních Elektrické parametry spojů v číslicových zařízeních Co je třeba znát z teoretických základů? jak vyjádřit schopnost přenášet data jak ji správně chápat jak a v čem ji měřit čím je schopnost přenášet data

Více

Komprese videa Praha 2010 Účel komprese Snížení zátěže přenosového média Zmenšení objemu dat pro uložení Metody komprese obrazu Redundance Irelevance Redundantní složka část informace, po jejíž odstranění

Více

PSK1-5. Frekvenční modulace. Úvod. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka. Název školy: Vzdělávací oblast:

PSK1-5. Frekvenční modulace. Úvod. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka. Název školy: Vzdělávací oblast: PSK1-5 Název školy: Autor: Anotace: Vzdělávací oblast: Předmět: Tematická oblast: Výsledky vzdělávání: Klíčová slova: Druh učebního materiálu: Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova

Více

Modulace OFDM DVB-T, DAB, DRM

Modulace OFDM DVB-T, DAB, DRM Modulace OFDM DVB-T, DAB, DRM OFDM - ortogonální frekvenční multiplex Přenos realizován na více nosných vlnách Kmitočty nosných vln jsou voleny tak, aby byly navzájem ortogonální (neovlivňovaly se) Modulace

Více

Fyzická úroveň. Teoretický základ datových komunikací. Fourierova analýza Signály limitované šířkou pásma Maximální přenosová rychlost kanálem

Fyzická úroveň. Teoretický základ datových komunikací. Fourierova analýza Signály limitované šířkou pásma Maximální přenosová rychlost kanálem Fyzická úroveň Úvod do počítačových sítí Lekce 03 Ing. Jiří ledvina, CSc. Teoretický základ datových komunikací Fourierova analýza Signály limitované šířkou pásma Maximální přenosová rychlost kanálem 3.10.2008

Více

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech piezoelektrický jev při mechanickém namáhání krystalu ve správném směru na něm vzniká elektrické napětí po přiložení elektrického napětí se

Více