مشاهده فایل

Report
‫بخش اول‬
‫مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال‬
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Slide 1
:‫مراجع کتابی‬
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
2
‫مقدمه‬
‫‪‬‬
‫هدف اصلی این دوره یادآوری و بیان مفاهیم پایه مخابرات دیجیتال در حیطه های خاص‬
‫برودکاست و نیز حیطه های مشترک ارتباطات مالتی مدیا‪ ،‬موبایل و ‪ ...‬با توجه به‬
‫همگرائیهایی که امروزه بین وسایل ارتباطی وجود آمده و همچنان در حال توسعه میباشد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در انتهای دوره توقع داریم شرکت کننده ضمن اینکه بتواند درک تحلیلی کیفی صحیحی از‬
‫روشهای ارتباطی دیجیتال دارا شود‪ ،‬قادر به انجام برخی تحلیلهای کمی؛ نظیر محاسبه‬
‫نرخ داده‪،‬پهنای باند‪ ،‬احتمال خطا و ‪ ....‬باشد‪.‬‬
‫‪Slide33‬‬
‫‪Slide‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫سیستم تلویزیون دیجیتال‬
‫‪DTV‬‬
‫چرا دیجیتال؟‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫کیفیت های متنوع برای کاربردها و نیازهای مختلف‬
‫ارسال ایمن‪ ،‬دریافت مشروط‬
‫انعطاف پذیری‬
‫استفاده بهینه از پهنای باند‬
‫در این راستا پروژه ‪ DVB‬در سپتامبر‪ 1993‬تحت نظر ‪ EBU‬در اروپا شکل‬
‫گرفت و بدنبال آن کشورهای صنعتی مختلفی توجه خود را به این پروژه‬
‫معطوف و سبب تدوین استانداردها و متعاقبا تجهیزات آن گردید‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫سیستم تلویزیون دیجیتال‬
‫‪DTV‬‬
‫مبانی مورد نیاز؟‬
‫دراین سیستم عملیات پیچیده گسترده ایی در خصوص آماده سازی‪ ،‬ارسال‪،‬دریافت و بازیابی مدیا در‬
‫دو بخش فرستنده و گیرنده انجام می گیرد که برای درک صحیح و توجیه منطقی هر بلوک نیاز به‬
‫حداقل دانش ی خواهد داشت‪ ،‬برای پذیرش این موضوع در شکل زیر بلوک دیاگرام بخش ارسال‬
‫‪ DVB-T‬را آورده ایم‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫تئوری اطالعات(‪)1‬‬
‫‪Information Theory‬‬
‫در مخابرات آنالوگ سنجش کمی داده ها بر اساس پهنای باند ‪ ،‬دامنه و فاز سیگنال‬
‫ورودی انجام می گرفت و بر اساس این اطالعات سیستم های فرآوری و انتقال و ‪...‬‬
‫طراحی می شد‪.‬‬
‫ً‬
‫در مخابرات دیجیتال از آنجایی که اکثر سیگنالهای ورودی ذاتا آنالوگ می باشند ولی‬
‫در ادامه پس از تبدیل این دامنه های پیوسته زمان‪-‬دامنه تبدیل به سیگنالهایی‬
‫گسسته زمان‪ -‬دامنه خواهد شد و در نهایت با دنباله ایی از سمبلها(در باینری صفر و‬
‫یک) مواجه هستیم‪.‬‬
‫در ادامه خواهیم دید چگونه از پترن احتماالت حاکم بر این سمبلها انتخاب شیوه‬
‫ارسال‪ ،‬ارزیابی سیستم و ‪ ...‬انجام میشود‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫تئوری اطالعات(‪)2‬‬
‫‪Information Theory‬‬
‫‪ ‬دو جمله زیر را در نظر بگیرید‪ ،‬کدامیک اطالعات بیشتری را در بر میگیرد؟‬
‫فردا صبح خورشید طلوع میکند‪.‬‬
‫فردا یک گردباد بوقوع خواهد پیوست‪.‬‬
‫‪‬سنجش ”اطالعات“ مبتنی بر چگونگی احتمال وقوع آن اطالعات انجام میگیرد‪ :‬اگر یک ”رویداد‪ “xi‬دارای‬
‫احتمال وقوعی برابر‪ P(xi)=Pi‬باشد‪،‬آنگاه آن رویداد)‪ (event‬از مقدار اطالعاتی‪(self-‬‬
‫)‪ information‬برابر زیر برخوردار است‪:‬‬
‫‪‬توجه داریم که مقدار اطالعات ‪ self-information‬برای ضریب احتمال“‪ “1‬یا یک رویداد ”حتمی“‬
‫برابر“صفر“ میباشد‪.‬ویژگیهای ‪ self-information‬را میتوان بصورت زیر خالصه نمود‪:‬‬
‫‪‬در حالت باینری و بازای احتمال وقوع مساوی سمبلهای”‪”1‬و”‪ ”0‬خواهیم داشت‪:‬‬
‫‪Slide 7‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
)1(‫نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال‬
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Slide 8
)2(‫نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال‬
HDTV
Normal Stream 16 Mbps
Jacuzzi HDTV
Digital Radio (DAB)
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Slide 9
)3(‫نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال‬
HDV Camcorder
HD Display
…
TS
Packets
MPEG-2 TS
Analog
720/30p
IEEE1394
Interface
IP Network
…
…
‫واحد ارسال‬
…
Packetizer
RTP Packets
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Packetizer and
MPEG2 Decoder
‫واحد دریافت‬
Slide 10
)4(‫نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال‬
Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting (T-DMB)
CAR AV
Mobile
Satellite DMB
PDA
(ITU-R System E)
Portable
Cell phone
Broadcasting
Station
Audio
Terrestrial DMB
Lap top/PC
Fixed
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Slide 11
‫مبانی مخابرات دیجیتال‬
‫• داده ”‪“Data‬‬
‫– ‪:Analog‬مقادیر پیوسته داده هایی نظیر“صوت‪،‬نور‪،‬دما و ‪“...‬؛‬
‫– ‪: :Digital‬مقادیر گسسته داده هایی نظیر“متن‪،‬عدد‪،‬نماد و ‪“...‬؛‬
‫• سیگنال“‪“Signal‬‬
‫– ‪:Analog‬امواج الکتریکی خروجی مبدلهای الکتریکی‪،‬نظیر ”میکروفن‪،‬دوربین و ‪“....‬‬
‫– ‪:Digital‬یک سری پالسهای الکتریکی معموال مربعی‬
‫‪Slide 12‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫تجهیزات ذخیره داده های دیجیتال(‪)1‬‬
‫‪Flash Memory‬‬
‫‪Floppy Drive‬‬
‫در شکل باال مکانهای ذخیره اطالعات یک فالپی دیسک ‪ ،‬شامل ”تراک‬
‫‪ Track:‬برنگ قهوه ائی“ و ”سکتور‪ sector:‬برنگ زرد“‪.‬‬
‫‪Slide 13‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
)2(‫تجهیزات ذخیره داده های دیجیتال‬
DVD
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Slide 14
‫ساختار یک سیستم مخابراتی دیجیتال‬
‫افزایش میزان راندمان پهنای باند‬
‫افزایش میزان اطالعات بر بیت‬
‫افزایش میزان مصونیت نویز‬
‫‪Transmitter‬‬
‫‪Receiver‬‬
‫‪Slide 15‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫شکل موجهای پایه دیجیتال(‪)1‬‬
‫‪ Line Coding‬واژه ایی است که در آغاز برای انتقال داده های دیجیتال استفاده‬
‫شد و به شیوه ‪ PAM‬مشهور گردید‪.‬‬
‫‪ Line Code‬ها با این رویکرد طراحی می شدند که ضمن نگاشت داده های باینری‬
‫گیرنده بتواند اطالعات تایمینگ را از سیگنال وارده در گیرنده استخراج کند‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫شکل موجهای پایه دیجیتال(‪)2‬‬
‫فرمتهای مختلف یک سیگنال ‪ PAM‬باینری‪:‬‬
‫‪(a) uni-polar RZ & NRZ‬‬
‫‪(b) polar RZ & NRZ‬‬
‫‪(c) bi-polar NRZ‬‬
‫‪(d) split-phase Manchester‬‬
‫‪ :NRZ‬اگر درزمان حضور بیت‪ ،Tb،‬دامنه غیر‬
‫صفر بماند(در شکل با خط چین نمایش داده شده‬
‫است)‪.‬‬
‫‪ :RZ‬اگر درزمان حضور بیت‪ ،Tb،‬دامنه از یک‬
‫سطح غیر صفر به صفر تغییر وضعیت بدهد و حتما‬
‫ولتاژ صفر را درک کند(در شکل با خط پر نمایش داده‬
‫شده است)‪.‬‬
‫‪Slide 17‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫ویژگی های شکل موجهای باند پایه‬
Parameter
Bipolar
Polar
Power Spectrum
Density
‫ فاقد انرژی‬DC ‫مولفه‬
.‫است‬
‫ تنها در حالت تقارن دامنه متناظر‬DC ‫مولفه‬
.‫”فاقد انرژی است‬0”‫“ و‬1”
Bandwidth
BW=Rb
BW=Rb(NRZ)
BW=2Rb(RZ)
Timing Recovery
‫بد‬
Bipolar ‫بهتر از‬
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
18
‫نرخ داده‬
‫‪data Rate‬‬
‫‪data rate‬‬
‫‪ ‬چنانچه دامنه های موجود در سیگنالی با ‪ k‬بیت کد گردد‪ ،‬آنگاه نرخ بیت این‬
‫سیگنال بر حسب“بیت بر ثانیه“ برابر است با‪:‬‬
‫‪1/T = Symbol Rate‬‬
‫‪k=log2M‬‬
‫تعداد سمبل ها ‪M:‬‬
‫‪R=k/T‬‬
‫میزان اطالعاتی که در واحد زمان عبور میکند ‪bit rate:‬‬
‫تعداد واحد اطالعات گذرنده در واحد زمان‪boud (Bd) :‬‬
‫‪Slide 19‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫مثال‬
‫‪Example‬‬
‫مدوالتور‪16QAM‬ائی هر ‪ 4‬بیت را به یک سمبل مدل می کند‪ ،‬اگر نرخ بیت این‬
‫مدوالتور ‪ 64kbps‬باشد مطلوبست‪:‬‬
‫‪ ‬کل تعداد نمونه هایی که این مدوالتور تولید میکند چند است؟‬
‫‪ ‬در هر ثانیه چند سمبل تولید میشود؟‬
‫‪ ‬پریود سمبل چقدر است؟‬
‫‪ ‬هر بیت چه زمانی را اشغال میکند؟‬
‫پاسخ‪:‬‬
‫‪: “M=24=16” >> ns=4‬تعداد نمونه ها‬
‫‪Rs= Rb/log2M=16 ksymbol/sec‬‬
‫‪Ts= 1/Rs=1/16 msec‬‬
‫‪Tb= 1/Rb=1/64 msec‬‬
‫‪20‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬
‫انتقال باند پایه)‪ (Baseband‬داده های دیجیتال‬
‫بلوک دیاگرام یک سیستم انتقال داده‬
‫دیجیتال باند پایه(غیر ‪)RF‬‬
‫نمونه ای از یک دنباله ارسالی‬
‫دیجیتال‬
‫‪Slide 21‬‬
‫‪Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh‬‬

similar documents