مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال

مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال

بخش اول

Slide 1Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh 2

مراجع کتابی:

Slide 3

هدف اصلی این دوره یادآوری و بیان مفاهیم پایهمخابرات 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 اینکهبتواند 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.

مقدمه

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

سیستم تلویزیون دیجیتالDTV

چرا دیجیتال؟کیفیت های متنوع برای کاربردها و نیازهای مختلفارسال ایمن، دریافت مشروطانعطاف پذیریاستفاده بهینه از پهنای باند

1993 در سپتامبرDVBدر این راستا پروژه در اروپا شکل گرفت و بدنبال EBUتحت نظر

آن کشورهای صنعتی مختلفی توجه خود را به این پروژه معطوف و سبب تدوین

استانداردها و متعاقبا تجهیزات آن گردید.

4Autor: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 دانشی خواهد داشت، برای پذیرش این موضوع در شکل زیر بلوک دیاگرام بخش ارسال

DVB-T .را آورده ایم


(1تئوری اطالعات)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 ذاتاً آنالوگ می باشند ولی در ادامه پس از تبدیل این دامنه های پیوسته زمان-دامنه تبدیل به سیگنالهایی گسسته زمان- داgمنه 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.


دو جمله زیر را در نظر بگیرید، کدامیک اطالعات بیشتری را دربر میگیرد؟

فردا صبح خورشید طلوع میکند.فردا یک گردباد بوقوع خواهد پیوست.

سنجش ”اطالعات“ مبتنی بر چگونگی احتمال وقوع آن“ دارای احتمال وقوعی xiاطالعات انجام میگیرد: اگر یک ”رویداد

-self) از مقدار اطالعاتی(event) باشد،آنگاه آن رویدادP(xi)=Piبرابرinformation):برابر زیر برخوردار است

توجه داریم که مقدار اطالعاتself-information برای ضریب“ یا یک رویداد ”حتمی“ برابر“صفر“ 1احتمال“

را میتوان بصورت زیر خالصه self-informationمیباشد.ویژگیهای نمود:

در حالت باینری و بازای احتمال وقوع مساوی خواهیم داشت:”0”و”1”سمبلهای


(2تئوری اطالعات)Information Theory


نمونه های از کاربرد مخابرات (1دیجیتال)

Normal Stream 16 MbpsHDTV Jacuzzi HDTV

Digital Radio (DAB)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh


MPEG-2 TS

IP Network

Packetizer Packetizer and MPEG2 Decoder

واحد ارسال

TS Packets …

…RTP Packets

HDV Camcorder

IEEE1394Interface

HD Display

…

…

Analog 720/30p

واحد Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehدریافت


Cell phone

PDA

Audio Lap top/PC

Satellite DMB

Terrestrial DMB

Mobile

Portable

Fixed

Broadcasting Station

CAR AV

(ITU-R System E)

Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting (T-DMB)



مبانی مخابرات دیجیتال

“Data ”داده•–Analogمقادیر پیوسته داده هایی نظیر“صوت،نور،دما و ...“؛:–Digitalمقادیر گسسته داده هایی نظیر“متن،عدد،نماد و ...“؛: :

“Signal“سیگنال•–Analog امواج الکتریکی خروجی مبدلهای الکتریکی،نظیر:

”میکروفن،دوربین و ....“–Digitalیfیک سری پالسهای الکتریکی معموال مربع:


در شکل باال مکانهای ذخیره اطالعات یک برنگ Trackفالپی دیسک ، شامل ”تراک :

“.زرد برنگ :sector“ و ”سکتورقهوه ائی

Flash Memory

Floppy Drive


(1تجهیزات ذخیره داده های دیجیتال)

DVD

(2تجهیزات ذخیره داده های دیجیتال)


ساختار یک سیستم مخابراتی دیجیتال

Transmitter

Receiver

افزایش میزان راندمان پهنای باندافزایش میزان اطالعات بر بیت

افزایش میزان مصونیت نویز


(1شکل موجهایg پایه دیجیتال)Line Coding واژه ایی است که در آغاز برای انتقال

PAMداده های دیجیتال استفاده شد و به شیوه مشهور گردید.

Line Code ها با این رویکرد طراحی می شدند که ضمن نگاشت داده های باینری گیرنده بتواند

اطالعات تایمینگ را از سیگنال وارده در گیرنده استخراج کند.


(a) uni-polar RZ & NRZ

(b) polar RZ & NRZ

(c) bi-polar NRZ

(d) split-phase Manchester NRZ : اگر درزمان حضور

، دامنه غیر صفر بماند)در Tbبیت،شکل با خط چین نمایشg داده

شده است(.RZ: ،اگر درزمان حضور بیتTb ،

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(.

(2شکل موجهای پایه دیجیتال)


باینری:PAMفرمتهای مختلف یک سیگنال

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh 18

ویژگی های شکل موجهای باند پایه

Parameter Bipolar PolarPower Spectrum

Density فاقد DCمولفه

انرژی است. تنها در حالت DCموgلفه

”1“تقارن دامنه متناظر فاقد انرژی است.”0”و

Bandwidth BW=Rb BW=Rb(NRZ)BW=2Rb(RZ)

Timing Recovery بد Bipolarبهتر از

چنانچه دامنه های موجود در سیگنالی باk بیت کد گردد، آنگاه نرخ بیت این سیگنال بر حسب“بیت بر

ثانیه“ برابر است با:

1/T = Symbol Ratek=log2MM تعداد سمبل ها :

data rate

R=k/T

bit rate: میزان اطالعاتی که در واحد زمان عبور میکند

boud (Bd) :تعداد واحد اطالعات گذرنده در واحد زمان

نرخ داده Rate data


مثال Example

بیت را به یک سمبل مدل 4ائی هر 16QAMمدوالتوgر باشد 64kbpsمی کند، اگر نرخ بیت این مدوالتور

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=4“ :تعداد نمونه هاRs= Rb/log2M=16 ksymbol/secTs= 1/Rs=1/16 msecTb= 1/Rb=1/64 msec


داده های (Baseband)انتقال باند پایهدیجیتال

بلوک دیاگرام یک سیستم انتقال داده

دیجیتال باند پایه)غیر RF)

نمونه ای از یک دنباله ارسالی دیجیتال


مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال

Documents

Transcript of مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال