Modulace analogových a číslicových signálů

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

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory

íta ové sít baseband narrowband broadband

9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST

Rozprostřené spektrum. Multiplex a mnohonásobný přístup

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

VY_32_INOVACE_E 15 03

Analogové 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

4.2. Modulátory a směšovače

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

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

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

Počítačové sítě. Lekce 5: Základy datových komunikací

1. Základy teorie přenosu informací

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

Druhy sdělovacích kabelů: kroucené metalické páry, koaxiální, světlovodné

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

Základní komunikační řetězec

Modulační metody, datové měniče telefonní modemy

Pulzní (diskrétní) modulace

Základní principy přeměny analogového signálu na digitální

Modulační parametry. Obr.1

Vlastnosti a modelování aditivního

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

KTE/TEVS - Rychlá Fourierova transformace. Pavel Karban. Katedra teoretické elektrotechniky Fakulta elektrotechnická Západočeská univerzita v Plzni

Amplitudová a frekvenční modulace

Modulací se rozumí ovlivňování některého parametru nosné vlny modulačním signálem.

Techniky kódování signálu

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

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

Předmět A3B31TES/Př. 13

Úvod do zpracování signálů

3. AMPLITUDOVĚ MODULOVANÉ SIGNÁLY

Digitalizace převod AS DS (analogový diskrétní signál )

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Modulace a šum signálu

3.cvičen. ení. Ing. Bc. Ivan Pravda

Přenosová technika 1

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

PB169 Operační systémy a sítě

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

2. GENERÁTORY MĚŘICÍCH SIGNÁLŮ II

Techniky kódování signálu KIV/PD

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

Přenos signálů v základním pásmu (Base Band).

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

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.

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

Úloha A - Měření vlastností digitální modulace

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

r Odvoď te přenosovou funkci obvodů na obr.2.16, je-li vstupem napě tí u 1 a výstupem napě tí u 2. Uvaž ujte R = 1Ω, L = 1H a C = 1F.

oblasti je znázorněn na obr Komplexní obálku můžeme rozepsat na její reálnou a

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Signál v čase a jeho spektrum

V Brně dne 28. května

Elektrické parametry spojů v číslicových zařízeních

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

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

25. DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SIGNÁL A KABELOVÁ TELEVIZE

ednáška a telefonní modemy Ing. Bc. Ivan Pravda

31SCS Speciální číslicové systémy Antialiasing

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

MĚŘENÍ ÚHLOVÝCH KMITŮ ZA ROTACE

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

Výkon komunik. systémů

1. Přednáška: Obecné Inf. + Signály a jejich reprezentace

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

TESTY K ODBORNÉ PŘIJÍMACÍ ZKOUŠCE MN - KIS

Přenos dat v počítačových sítích

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Modulované signály. Protokol 1

27. asové, kmitotové a kódové dlení (TDM, FDM, CDM). Funkce a poslání úzkopásmových a širokopásmových sítí.

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

Lineární a adpativní zpracování dat. 3. Lineární filtrace I: Z-transformace, stabilita

I. Současná analogová technika

DRUHY PROVOZU A ŠÍŘENÍ VLN

Kompresní metody první generace

A/D převodníky - parametry

Měření vlastností datového kanálu

2 Teoretický úvod Základní princip harmonické analýzy Podmínky harmonické analýzy signálů Obdelník Trojúhelník...

Hlavní parametry rádiových přijímačů

Rádiové funkční bloky X37RFB Krystalové filtry

PSK2-5. Kanálové kódování. Chyby

Analýza chování radiového systému s adaptivním frekvenčním skákáním v podmínkách intenzivního rušení

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Počítačové sítě I. 3. Přenos informace Miroslav Spousta,

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

Funkce komplexní proměnné a integrální transformace

Datové přenosy CDMA 450 MHz

BPC2E_C09 Model komunikačního systému v Matlabu

Kódováni dat. Kódy používané pro strojové operace

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

31ZZS 9. PŘEDNÁŠKA 24. listopadu 2014

BMS 0x1 Základy bezdrátové komunikace

Lineární a adaptivní zpracování dat. 2. SYSTÉMY a jejich popis v časové doméně a frekvenční doméně

Technická kybernetika. Obsah. Principy zobrazení, sběru a uchování dat. Měřicí řetězec. Principy zobrazení, sběru a uchování dat

Příloha č. 3 k cenovému rozhodnutí č. 01/2005

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

Transkript:

Modulace analogových a číslicových signálů - rozdělení, vlastnosti, způsob použití. Kódování na fyzické vrstvě komunikačního kanálu. Metody zabezpečení přenosu. Modulace analogových a číslicových signálů Signál prostředek pro přenos informace elektromagnetický signál prostředek pro přenos šířením změn elektromagnetických vlastností prostředí primárně funkce času a místa (zdroj, příjemce, přenosový kanál signálu) fyzická reprezentace dat informace se kóduje do signálových prvků signálové prvky jsou vymezeny charakteristikami signálu Rozdělení signálů: analogový signál = spojitý v čase + spojitý v hodnotách digitální signál = diskrétní v čase + diskrétní v hodnotách Modulace : Lineární modulace analogových sig. 1. AM (amplitudová m.) harmonického signálu : nosný signál - sig. s nižší frekvencí než modulační signál (nosič sig.) a(t) = A * cos (ω 0 *t+φ 0 ) modulační signál sig. který nese informaci (zvuk, obraz...) x(t) = X m * cos(ω*t+φ) g(t) = x(t)/x m = cos(ω*t+φ výsledný modul. signál : a A (t) = A [1+m A *g(t)]*cos (ω 0 *t+φ 0 ), m A = ΔA/A vlastnosti : Odvození viz. Skripta Přenos informace, 2004 str. 62 1. frek. spektrum x(t) se AM posune o kmitočet nosného signálu f 0

2. frek. spektrum amp. mod. sig. je souměrné kolem frekvence f 0 3. frek. spektrum amp. mod. sig. obsahuje doní postranní pásmo, složku s kmitočtem nosného sig. a horní postránní pásmo 4. šířka kmit. pásma je dvojnásobkem nejvyššího kmitočtu kmitočového spektra modulačního sig. ΔF s = 1/2π*[(ω 0 +nω)-(ω 0 -nω)ω] = 2*n*Ω/2*π = 2*n*f Ω střední výkon amp. mod. sig. : Výkon nosného sig. P S = A2 2 x 2 t 2 A 1 T T 0 x t dt Výkon obou postranních pásem Při nulové stř. hodnotě je nulový po úpravě předchozího vzorce : P S = A2 2 1 m 2 A k 2 v, k v = X max /X ef činitel výkonu Poúpravách a dostaneme tento vztach. Úpravy viz. Skripta Přenost informace, 2004, str. 65

2. DSB (amplitudová mod. s potlačenou nosnou) : variace :

1. oboustranná s potlačenou nosnou = DSB 2. jednostranná s nosnou 3. jednostranná s částečně potlačenou nosnou 4. jednostranná s potlačenou nosnou = SSB výsledný modul. signál : a ADSB (t) = x(t)*cos (ω 0 *t) šířka pásma : střední výkon amp. mod. sig. : ΔF s = 2*f nω P S = 1 T T x 2 t cos ω 0 t dt= 1 0 2 x 2 t 3. FM (kmitočtová mod.) harmonického signálu : rozdělení modulace a) malou amplitudu modulač. sig, které odpovídá úzkopásmová kmit. mod. v praxi se nevyužívá malé hodnoty činitele modulace (m F < <1) šířka pásma : ΔF S = 1/2π*[(ω 0 +Ω)-(ω 0 -Ω)] = 2*f Ωmax, f Ωmax max. frekvence sig. g(t) b) velkou amplitudu modulač. sig, které odpovídá širokopásmová kmit. mod vzorec pro a F (t) se musí převést do Besselových funkcí : a F (t) = A{J 0 *m F *cos(ω 0 *t )-J 1 *m F *[cos (ω 0 -Ω)*t +cos (ω 0 +Ω)*t ]} + A{J 2 *m F *[cos (ω 0-2*Ω)*t +cos (ω 0 +2*Ω)*t ]}+A{J 3 *m F *[cos (ω 0-3*Ω)*t +cos (ω 0 +3*Ω)*t ]}+..., m F = Δω m /Ω Kmitočtové spektrum (obr. 5.4 ) má s kmit. nosné a nekonečný počet bočních složek s kmit (ω 0 ±Ω), (ω 0 ±2*Ω), (ω 0 ±3*Ω)... P S a 2 F t = A2 2 šířka pásma : ΔF S 2*m F *f Ω = 2*Δf m, m F >>1 střední výkon kmit. mod. sig. : J 2 k m F = 1 2 A2, J 2 k m F =1

nosný signál a(t) = A * cos (ω 0 *t+φ 0 ) modulační signál sig. který nese informaci (zvuk, obraz...) výsledný modul. signál : x(t) = X m * cos(ω*t+φ) g(t) = x(t)/x m = cos(ω*t+φ a F (t) = A*cos [ω 0 *t + m F * sin(ω*t +φ 0 +Φ)], m F = Δω m /Ω střední výkon kmit. mod. sig. : Odvození viz. Skripta Přenos informace, 2004 str. 68 P S = 1 T T a 2 F t dt=...= A2 0 2 A2 T 2 T cos 2 ω 0 t 2 m F sin Ω t dt 0 Bude roven nule (je-li T Výkon nemodulovaného sig. perioda a platí Ω <<ω 0 ) Odvození viz. Skripta Přenos informace, 2004 str. 68 - tento vztah byl odvozen pro harmonický modulační sig., ale platí i pro neharmonický sig.

Impulsová modulace analogových sig. nosný sig. : sled impulsů, jejichž vlastnosti se mění podle typu modulace = modulované impulsové signály

imp. modulace musí s dostatečnou rezervou akceptovat vzarkovací teorém (po rekosntrukci sig. přenášeného disk. Cestou musí výsledek splňovat stanovené podmínky.) Rozdělení modulace podle způsobu vzorkování informačního signálu : 1. impulsová analogová modulace nosný signál je sled periodyckých impulsů, jejichž char. parametry (výška, šířka, trvání...) se mění spojitě podle informačního sig. Dělení : a) amplitudovou impulsovou mod. - výška imp. úměrná modulač. sig. b) kmitočtová impulsová mod. - změna kmitočtu c) polohová impulsová mod. (fázová) mění se poloha impulsu vzhledem k předchozímu d) šířková impulsová mod. - mění se šířka impilsů 1. jednostranná šířková mod. 2. oboustranná šířková mod. 2. impulsová kódová modulace ad. d. Šířková impulsová modulace :

ad. b. Kmitočtová impulsní modulace : způsoby : 1. T (perioda) stejná, mění se τ (obr. 5.12 c) ) 2. mení se T (perioda) i τ (obr. 5.12 b)) Modulace pro přenos dat 1. ASK (amplitudová modulace) nosný signál a(t) = A * cos (ω*t+φ)

výsledný modul. signál : vlastnosti : a ASK (t) = d(t) * A *cos (ω*t+φ), kde d(t) nabývá hodnot 0 ; 1 nevýhody z hlediska detekce signálu pro demodulátor (kolísání amplitudy) obecně možné nastavit několik různých amplitud nosného harm. sig. neovlivňuje přenosové parametry kanálu 2. FSK (kmitočtová modulace) rozšíření ASK princip : log 0 a log 1 jsou přiřazeny různé frekvence vlastnosti : jednoduché kódování využívá dostupnou FM techniku menší možnost rušení než u ASK omezením kmit. pásma se zvýší odolnost proti rušení výsledný modul. signál : a FSK (t) = A *cos [2*π*(f S ±Δf)*t] šířka pásma pro přenos kmitočtu f 1 resp. f 2 :

Δf = f 2 f 1 = 1 2 4 τ Pro kmit. přiřazené jednotlivýmstavům: f 1 = f s Δf = f s 1 4 τ f 2 = f s Δf = f s 1 4 τ šířka pásma pro FSK : ΔF = f 2 1 τ f 1 1 τ = f 2 f 1 2 τ 3. PSK (fázová modulace) výsledný modul. Signál : varianty : i=1,2,...,m a PSK t =a sin [ω t 2 π i 1 ] M M=2 n je počet fázových stavů, n- počet fáz. Stavů, které určují fáz. stavy 1. BPSK M=2, binární modulace 2. QPSK M=4, kvadraturní modulace 3. 8Φ PSK M=8 Zvýšením počtu stavů se zvyšuje rychlost přenosu, ale musí se dát pozor na poměr signál/ šum

4. QAM (kvadraturní amplitudová modulace) kombinace amplitudové a fázové modulace kapacitu kanálu určuje frekvence nosné a poměr signál/šum Rozprostřené spektrum využití : wi-fi, mobilní komunikace výhody : 1. potlačení rušení 2. omezení odposlechu 3. využití použitého kmit. pásma dalšími uživateli 1. DSSS (systém s přímou modulací kódovou posloupností) způsoby modulace : 1. bity vlastní zprávy se nahradí M bity pseudonáhodné posloupnosti ve vysílači (zvýší se počet přenášených bitů) => zvětšení šířky pásma. Vlastní modulace se prování binární PSK (fáze se mění 0-180 ). šířka pásma B i = 2*Δf vst 2. úmyslně zvýšíme objem přenášených dat rozmítáním datového signálu PRBS posloupností. Data se sečtou mod2 s generovanou PRBS posloupností. Takto upravený signál se pak moduluje na nosnou frek. Demodulace probíhá korelačním způsobem.

potlačení rušení : zisk zpracování signálu : G P = ΔF S /ΔF M = 2*t M / t L ΔF S šířka pásma zprávy t M ΔF M - šířka pásma signálu t M délka zprávy t L - délka vzorku PRBS SNR= G P P R P N G P, SNR signál/šum P 2 t i M P R výkon přijatého sig. P N výkon šumu 2. FHSS (systém se skokovou změnou kmitočtu nosné) princip : M-FSK rozdělení : 1. Fast Hopping (FFH) 1 bit se přenáší postupně několika kanály 2. Slow Hopping (SFH) připojeným kanálem se přenáší několik bitů

spektrum se volí tak, aby se dosáhlo potřebné šířky pásma signálu přenášený signál se směšuje s pomocnou nosnou f m potlačení rušení : zisk zpracování signálu : G P = ΔF S /ΔF M = n*m*k K konstanta násobiče kmitočtů n počet úseků, na které se dělí zpráva M délka posloupnosti generátoru náhodné posloupnosti 3. DS/(F)FH (hybridní systém) kombinace DSSS a FHSS základem je hopping, který je řízen PRBS generátorem a sekvence, která je přenášena v kanále je kódována dalším PRBS generátorem při komunikaci více uživatelů způsopem point-point je třeba pro kódování zvolit

Walsh kódy (sčítání několika posloupností PRBS) Metody zabezpečení přenosu Rozdělení: 1. Detekční kódy detekují chyby během přenosu počet detekovaných chyb je dán min. vzdáleností : d min q Z +1, q Z počet chyb druhy : 1. Izokódy kódy s konstantní váhou (počet 1 je ve všech slovech stejný) označení C k n, k počet 1, n celkový počet prvků slova výpočet možných slov : C k n = k n = n! k! n k! redundance : R= n n 0 n 0, n počet prvků kód. slova, n 0 počet prvků ekvivalentního kódu, který je schopen zakódovat shodný počet slov 2. Kódy s paritou parita = přidání jednoho bitu ke slovu, který zajišťuje sudost/lichost jedniček v daném slovu

Znak Kód. slovo Příčná parita A 100 0001 0 B 100 0010 0 C 100 0011 1 D 100 0100 0 E 101 0000 0 Podélná parita 101 0100-3. Cyklické kódy ochrana signálu proti shluku chyb výpočet : n = n i + n k, n k stupeň zabezpeč. polynomu 2 nk n i + n k + 1, n i - stupeň informačního kód. slova používané kódy : CRC-12, CRC-16, CRC-32 2. BCH kódy detekční a opravný kód parametry : délka bloku dat : n = 2 m 1 počet informačních bitů : k n m*t min. kódová vzdálenost : d min 2*t + 1, t počet opravitelných chyb Kódování na fyzické vrstvě komunikačního kanálu Tuto část jsem nenašel ani ve skriptech. Pokud by někdo vědel co to je, tak ať mi to dá vědět rád to dodělám.