Transcript مشاهده فایل
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 :NRZاگر درزمان حضور بیت ،Tb،دامنه غیر صفر بماند(در شکل با خط چین نمایش داده شده است). :RZاگر 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