Komunikacijske tehnologije

Report
Komunikacijske tehnologije
Kodiranje podataka
Data Encoding
Tehnike kodiranja
Digitalni podaci, digitalni signal
Analogni podaci, digitalni signal
Digitalni podaci, analogni signal
Analogni podaci, analogni signal
Digitalni podaci, digitalni signali
Digitalni signal
Diskretnu, nekontinuirani pulsevi napona
Svaki puls je element signala
Binarni podaci se enkodiraju u elemente signala
Termini (1)
Unipolar
Svi elementi signala imaju isti predznak
Polar
Jedno logičko stanje se predstavlja pozitivnim a
drugo negativnim naponom
Brzina prijenosa
Brzina prijenosa podataka u bitovima u sekundi bps
Trajanje ili dužina jednog bita
Vrijeme potrebno odašiljaču da pošalje jedan bit
Termini (2)
Brzina modulacije
Brzina kojom se mijenjaju nivoi signala
Mjeri se u baud = signalni elementi u sekundi
Oznaka i razmak
Binarna 1 i binarna 0
Interpretacija signala
Potrebno je znati
Kada počinju a kada staju bitovi
Nivoi signala
Faktori koji utječu na uspješnu interpretaciju
signala
Odnos signal-šum
Brzina prijenosa
Bandwidth
Usporedba shema za
enkodiranje (1)
Spektar signala
Manje viših frekvencija smanjuje potrebni bandwidth
Bez istosmjerne komponente može se povezati preko
transformatora – izolacija
Koncentracija snage signala u sredini bandwith-a
Clocking
Sinkroniziranje odašiljača i prijemnika
Vanjski sat
Sinkronizacijski mehanizam u signalu
Usporedba shema za
enkodiranje(2)
Detekcija greški
Može biti ugrađena u enkodiranje signala
Otpornost na interferenciju i šum
Neki kodovi su bolji od drugih
Cijena i složenost
Veća brzina signala (-> veća brzina podataka)vodi ka
višim troškovima
Neki kodovi traže veću brzinu signala od brzine
podataka
Sheme za kodiranje
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
Bipolar -AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential Manchester
B8ZS
HDB3
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Dva različita napona za 0 i 1
Napon je konstatan za vrijeme jednog bita
Nema promjena, tj. nema vraćanja na nulu
Np. Nema napona – nula, pozitivni napon 1
Češće, negativni napon za jednu vrijednost a
pozitivni za drugu
Ovo je NRZ-L
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Koristi se kod sporih sinkronih i asinkronih veza
Problem kod sinkronizacije (kod nizova istih
vrijednosti)
Bandwith od 0Hz sa samo 1 ili 0, do pola brzine
prijenosa kod 010101010
Nonreturn to Zero Inverted
Nonreturn to zero invertiran na jedinicama
Napon je konstantan za vrijem trajanja bita
Podaci se kodiraju kao postojanje ili ne
promjene na početku bita
Promjena (low na high ili high na low) označava
binarnu jedinicu
Bez promjene označavao 0
FDDI, USB
Primjer:
NRZ
Diferencijalno kodiranje
Podaci se predstavljaju promjenama a ne
nivoima
Puno je pouzdanija detekcija promjene od
detekcije nivoa
Kod kompleksnih prijenosnih sustava lako se
izgubi osjećaj za polaritet
NRZ prednosti i mane
Prednosti
Lako za izvesti
Dobro iskorištava bandwith
Mane
Istosmjerna komponenta
Sinkronizacija
Upotrebljava se za magnetske zapise
Rijetko se koristi za prijenos signala
Binarni sa više nivoa
Upotrjebljava više od dva nivoa
Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion)
Nula se predstavlja izostankom signala
Jedinica se predstavlja negativnim ili pozitivnim
pulsom
Pulsovi alterniraju u polaritetu
Sinkronizacija lagana kod niza jedinca (nule su i dalje
problem)
Nema DC komponente
Niži bandwith
Lakša detekcija greški
Pseudoternary
Jedan se predstavlja izostankom signala
Nula se predstavlja alternirajućim negativnim ili
pozitivnim
Nema prednosti ili mana u odnosu an bipolarAMI
komplement
Bipolar-AMI and Pseudoternary
Nedostaci kod binarnog sa više
nivoa
Nije toliko efikasan kao NRZ
Svaki signalni element predstavlja samo jedan bit
U sistemu sa 3 nivoa mogao bi log23 = 1.58 bits
Prijemnik mora razlikovati tri nivoa signala
(+A, -A, 0)
Traži približno 3dB više snage signala za istu
vjerojatnost bit error-a
Dvofazno - Biphase
Manchester
Promjena u sredini trajanja bita
Promjena nam služi i kao sat i kao podatak
Visoko na nisko predstavlja 1
Nisko na visoko predstavlja 0
IEEE 802.3
diferencijalni Manchester
Promjena u sredini je samo radi sata
Promjena na početku bita predstavlja 0
Bez promjene na početku - 1
IEEE 802.5
Prednosti i mane
Mane
Barem jedan promjena po bitu, moguće i dvije
Dupla brzina modulacije u odnosu na NRZ
Traži veći bandwith
Prednost
Samo sinkronizacija
Nema istosmjerne komponente
Detekcija greške
Izostanak očekivane transmisije
Modulation Rate
Scrambling
scrambling - zamjenjuju se sekvence koji daju
konstantan napon
S čime?
Mora biti dovoljno promjena radi sinkronizacije
Mora biti prepoznato od strane prijemnika i
zamijenjeno originalom
Iste dužine kao i original
Bez istosmjerne komponente
Bez dužih sekvenci bez signala
Bez opadanja brzine prijenosa podataka
Sposobnost detekcije greški
B8ZS
Bipolar With 8 Zeros Substitution
Zasnovan na bipolar-AMI
Ako ide niz od 8 nula a prethodni puls je bio
pozitivan kodiraj kao: 000+-0-+
Ako ide niz od 8 nula a prethodni puls je bio
negativan kodiraj kao: 000-+0+Dva kršenja AMI koda
Malo vjerojatno da se desi zbog šuma
Prijemnik to detektira i interpretira kao sekvencu
sastavljenu od nula
HDB3
High Density Bipolar 3 Zeros
Baziran bipolar-AMI
1 0 0 0 0 1 1 0 postaje + 0 0 0 V - + 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0
+ 0 - 0 0 0 - 0 + - + 0 0 + - + - 0 0 - 0 0
E1
B8ZS and HDB3
Digitalni podaci, analogni Signal
Javni telefonski sustav
300Hz - 3400Hz
Modem (modulator-demodulator)
Amplitude shift keying (ASK)
Frequency shift keying (FSK)
Phase shift keying (PK)
Tehnike modulacije
Amplitude Shift Keying
Vrijednosti se predstavljaju različitim
vrijednostima amplitude nosioca
Uobičajeno, jedan amplituda je nula
 prisustvo odnosno odsustvo nosioca
Osjetljivo na nagli rast signala
Neefikasno
Do 1200bps na telefonskim paricama
Koristi se na optičkim nitima
Frequency Shift Keying
Vrijednosti se predstavljaju različitim
vrijednostima frekvencije (blizu nosioca)
Manje osjetljiv na greške od ASK
Do 1200bps na telefonskim linijama
HF radio
I više frekvencije u LAN-ovi korištenjem
koaksijalnog kabela
FSK na telefonskim linijama
Phase Shift Keying
Faza nosioca se mijenja i prikazuje podatke
Diferencijalni PSK
Faza se mijenja u odnosu na prethodno slanje
Quadrature PSK
Efikasniji – svaki signalni element predstavlja
više od jednog bita
np. promjena od /2 (90o)
Svaki element predstavlja 2 bita
Može koristiti 8 faznih kutova i može imati više od
jedne amplitude
9600bps koristi 12 kutova , od kojih 4 ima dvije
amplitude
Performanse Digital u Analog
modulacije
Bandwidth
ASK i PSK bandwidth direktno vezani uz brzinu
FSK bandwidth vezan u brzinu na nižim
frekvencijama, ali manje ovisan na višim
frekvencijama
U prisustvu šuma, bit error razina kod PSK i
QPSK je ok 3dB bolja od ASK i FSK
Analogni podaci, Digitalni signal
Digitalizacija
Konverzija analognih podataka u digitalne podatke
Digitalni podaci mogu onda biti slani korištenjem
NRZ-L
Digitalni podaci mogu onda biti slani korištenjem
drugih kodova osim NRZ-L
Digitalni podaci mogu biti prebačeni u analogni signal
Analogno – digitalna konverzija se obavlja codec-om
Pulse code modulation
Delta modulation
Pulse Code Modulation(PCM) (1)
Ako se signal uzorkuje brzinom dvaput većom
od najviše frekvencije u signalu, u uzorku će biti
sačuvana sva informacija originalnog signala
Glas do 4000Hz
8000 uzoraka u sekundi
Analogni uzorci (Pulse Amplitude Modulation,
PAM)
Svakom uzorku se dodjeljuje digitalna vrijednost
Pulse Code Modulation(PCM) (2)
4 bit sistem daje 16 nivoa
Quantized
Quantizing error or noise
Aproksimacija znači da je nemoguće postići original
egzaktno
8 bit sistem daje 256 nivoa
Kvaliteta je usporediva s analognom
transmisijom
8000 uzoraka u sekundi po 8 bita daje 64kbps
Nelinearno kodiranje
Kvantizacijski nivou nisu ravnomjerno
raspoređeni
Smanjuje distorziju
Delta modulacija
Analogni ulaz se aproksimira sa stepeničastom
funkcijom
Ide gore ili dole () u svakom intervalu
uzorkovanja
Binarno ponašanje
Funkcija ide gore ili dole u svakom intervalu
Delta Modulation - example
Delta Modulation - Operation
Delta modulacija
Dobra reprodukcija glasa
PCM - 128 nivoa (7 bit)
bandwidth za glas 4khz
8000 x 7 = 56kbps PCM US
8000 x 8 = 64kbps PCM EU
Kompresija podataka može popraviti
performanse
np. Interframe coding tehnike za video
Analogni podaci, analogni signali
Zašto modulirati analogni signal?
Više frekvencije omogućava efikasniju transmisiju
Omogućava frekvencijski multipleks
Vrste modulacije
Amplitudna
Frekvencijska
Fazna
Analog
Modulation
Spread Spectrum
Analogni ili digitalni podaci
Analogni signal
Raspršuje podatke preko šireg bandwidth-a
Otežava ometanje i prisuškivanje
Frequency hoping
Signal se emitira na pseudo slučajnom nizu
frekvencija
Direct Sequence
Svaki bit je predstavljen nizom bitova u poslanom
signalu
Chipping code

similar documents