- IZPISKI - [ GTK I ]

Transcript

1 ŠOLSKI CENTER ZA POŠTO, EKONOMIJO IN TELEKOMUNIKACIJE Celjska 16, Ljubljana VIŠJA STROKOVNA ŠOLA ZA TELEKOMUNIKACIJE - IZPISKI - [ GTK I ]

2

3

4 1. del (uvod) GTK I I. Fizikalne osnove komunikacij Osnovne sile oziroma interakcije Elektromagnetna sila oziroma interakcija - Elektromagnetna sila se pojavlja med telesi z električnim nabojem. - Elektromagnetno valovanje & fotoni so osnova za prenos informacij na večje razdalje! II. Elektromagnetika in optika Razvoj teorij, s katerimi opisujemo elektromagnetne pojave: - geometrijska teorija (lom, odboj, ) - valovna teorija (uklon, interferenca, absorbcija, ) - elektromagnetna teorija (polarizacija, optični pojavi, Maxwellove enačbe, ) - kvantna teorija (stanja svetlobe, odnosi med elektroni in vrzelmi, ) Elektromagnetna teorija (elektrodinamika) Vsa teorija sloni na Maxwellovih enačbah, ki so osnovni zakon elektrodinamike, s katerimi povezujemo električno in magnetno polje. - Elektromagnetno valovanje je valovanje električnega in magnetnega polja. - V praznem prostoru se širi s svetlobno hitrostjo (c = 2, m/s). - Elektromagnetno valovanje se obnaša kot valovanje in kot curek elektronov. - Elektromagnetno valovanje zaznavamo na anteni kot inducirano napetost. - Elektromagnetno valovanje podajamo z enačbo: E = h f h Planckova konstanta 6, Js - odvisnost v treh dimenzijah - B in E sta med seboj premaknjena za 90 - ko je E max je B nič in obratno - magnetno polje se pojav, ko je tokokrog sklenjen B gostota magnetnega polja (jakost) E gostota el. polja (jakost) - i -

5 1. del (uvod) GTK I Svetlobna hitrost Če se gibljemo s svetlobno hitrostjo postane čas t = 0! - Če se gibljemo z neko hitrostjo je čas gibajočega telesa krajši. - To je Lorentzova transformacija: 2 t` t 1 v 2 c v = hitrost gibanja gibajočega opazovalca c = svetlobna hitrost t = čas mirujočega opazovalca t` = čas gibajočega opazovalca (relativni čas) III. Telekomunikacijski sistemi Telekomunikacijski modeli: - splošni model - ISO/OSI model - TCP/IP model Splošni model TK sistema - Izvor informacij: sporočila, ki so lahko pisane, govorjene, številke, glasba, - Oddajnik: pretvarja sporočilo v električni signal primeren za prenos. - Linija: medij po katerem se signal prenaša od oddajnika do sprejemnika. Linija je lahko žična ali brezžična. Na liniji je prisoten tudi šum. - Sprejemnik: pretvarja električni signal v sporočilo. - ii -

6 1. del (uvod) GTK I ISO/OSI Model je predstavila in standardizirala Mednarodna Organizacija za Standardizacijo (ISO). OSI model je mednarodno priporočilo za razvoj in proizvodnjo TK sistemov in naprav. OSI model je sestavljen iz dveh različnih sistemov A in B. TK model TCP/IP Ime je dobil po dveh njegovih osnovnih protokolih (TCP in IP). Model omogoča pošiljanje in sprejemanje informacij v kateremkoli omrežju. - Pri TCP/IP določeni sloji niso definirani! - iii -

7 1. del (uvod) GTK I PRENOS a) Količina informacije I - Uporaba za digitalni prenos»0«in»1«. Enota za merjenje količine informacije je BIT. - Količina informacije I vsebuje n neodvisnih sporočil: log( n) I (bit) log 2 - Primer: Informacija z 8 neodvisnimi informacijami. Količina informacije je: log(8) I 3 log(2) n = 2 3 n = 2 x x =? b) Kapaciteta telekomunikacijskega kanala C - Koliko bitov informacije je telekomunikacijski sistem sposoben prenesti v eni sekundi. Ta podatek nam poda Shannonova enačba: PS log(1 ) f kb T C f (bit / s) log 2 P S = moč signala Δf = frekvenčna širina prenosnega kanala T = šumna temperatura k B = Boltzmannova konstanta k B = 1, (J/K) P f k T...šumna moč N B - Teoretična formula največje možne kapacitete TK kanala (na razpolago imamo celoten frekvenčni pas): C PS k T ln 2 B (bit / s) - iv -

8 1. del (uvod) GTK I IV. Telekomunikacije z uporabo električnih signalov Telegrafija - Morse: Kodni sistem, kjer so zaporedja kratkih znakov predstavljale cele besede. - Dve vrsti telegrafskih zvez: o Stalna telegrafska zveza (povezuje dva teleprinterja brez posredovanja telegrafske centrale). o Avtomatska telegrafska zveza (zvezo vzpostavi med naročniki pozivno, z vrtenjem številčnika, ali pa s tipkanjem številk na testaturi teleprinterja). Digitalizacija - Vsi današnji telefonski sistemi vse bolj uvajajo digitalizacijo na vseh nivojih. - Za vse prednosti moramo tehnike moramo analogni signal spremeniti v digitalnega. - Z uporabo digitalnih prenosnih naprav in multiplekserjev veliko zmanjšamo število povezav med centralami. - Pri prenosu digitalnih podatkov po liniji pride do slabljenja signala, zato je potrebno na poti digitalne impulze obnavljati (ponovno postaviti v pravilno obliko). - Telefonske centrale so večinoma še vedno analogne; digitalne so le povezave med njimi! - Multipleks je neka povezovalna matrika. - v -

9 1.) Razloži kaj je ISDN, kako deluje, kakšne so karakteristike! ISDN izhaja iz začetnic Integrated Services Digital Network. IS podpiranje številnih aplikacij DN digitalna povezava ISDN pomeni digitalno omrežje integriranih storitev. ISDN omogoča hitrost prenosa 128 Kbps. Po analogni liniji lahko prenaša sočasno podatke samo ena komunikacijska naprava. V tem primeru mora biti seveda PC računalnik opremljen z modemom, ki pretvarja digitalne signale v analogne, primerne za analogne telefonske (govorne) linije. Največja hitrost zanesljivega prenosa po tej metodi je okoli 56 Kbps. Nasprotno pa lahko PC računalnik in kaka druga naprava priključena na osnovno ISDN linijo prenaša podatke v njihovi prvotni digitalni obliki in pri tem dosega precej večje hitrosti (128Kbps). Karakteristike/lastnosti ISDN-ja: - visoka propustnost - hitra vzpostavitev klica - visoka stopnja zanesljivosti (značilna za digitalni prenos) - bolj zmogljiv dostop do informacij ISDN deluje na osnovi neoklopljenega sukanega para ali kabla za klasično analogno telefonsko zvezo preko NT (network termination). ISDN je sestavljen iz dveh tipov komunikacijskih kanalov: - B kanal: prenaša podatke s hitrostjo 64 Kbps - D kanal: prenaša signalizacijo in upravno izvršilne informacije za vzpostavitev in porušitev zveze. - B in D kanala sta na različnih frekvenčnih področjih! Za nemoteno delovanje je potrebna sinhronizacija med oddajnikom in sprejemnikom. Stran 2 od 42

10 2.) Razlika med B in D kanali pri ISDN! - B kanali, ki prenašajo podatke in storitve s hitrostjo 64 Kbps; - D kanali, ki običajno prenaša signalizacijo in upravno izvršilne informacije, ki se uporabljajo za vzpostavitev in porušitev zveze. Hitrost prenosa po D kanalu je odvisna od tipa ISDN storitve, na katero smo naročeni. B kanali: B kanali so logične digitalne»cevi«, ki se nahajajo na eni sami ISDN liniji (če bi imeli na voljo dva, bi ju lahko združili). Vsak B kanal zagotavlja 64 Kbps čistega kanala (vsa pasovna širina je na razpolago za podatke). B kanali tvorijo povezavo s preklapljanjem linij. Namenjena je tudi za prenos podatkov med dvema napravama. D kanali: D kanal se uporablja za upravno signaliziranje: - Navodila ISDN centrali za vzpostavitev ali porušitev zveze po B kanalu. - zagotavljanje da je B kanal na voljo za sprejem dohodnega klica D kanal uporablja paketna povezovanja krajši čas vzpostavitve povezave (1-2 sekundi). Prenos podatkov po D kanalu je 16 Kbps (BRI) ali 64 Kbps (PRI). B in D kanal se lahko med seboj povezujeta. 3.) Kaj je ADSL in kako deluje? ADSL je Asymetric Digital Subecriber Line (širokopasovna povezava). ADSL dejstva: - je zelo hiter - enostaven za inštalacijo (uporablja obstoječe bakrene parice) - cenovno ugoden (malo posegov na obstoječo infrastrukturo) - hiter prenos podatkov lahko poteka istočasno z govornim klicem ali faksiranjem sporočila. Delovanje ADSL: Ne zahteva ponovnega ožičenja dostopovnega omrežja. Prenosna razdalja je 3,5 do 5,5 km. Uporabljamo bakren sukan par. ADSL je realiziran z analognim načinom prenosa digitalnih podatkov (preizkušeno na analognih modemih). ADSL modemi potiskajo skozi bakrene žice čim več podatkov. Pri ADSL je bolje izrabljen prenosni frekvenčni spekter vsak bit ima svojo frekvenco. ADSL razdeli 1 MHz pasovne širine na tri informacijske kanale: - zelo hiter navzdol kanal (downstream) - srednje hiter dupleksni navzgor/navzdol kanal (downstream/upstream) - običajen govorni kanal. ADSL razbremeni telefonske centrale - stikala, saj jih podatki enostavno obidejo. Zaradi tega trokanalnega dostopa lahko istočasno pošiljamo elektronsko pošto, surfamo po internetu in telefoniramo. ADSL omogoča tudi stalen priklop na internet. Stran 3 od 42

11 ADSL izkorišča neenakost pasovnih širin: Downstream (navzdol; download) - 1 do 8 Mb/s, Upstream (navzgor; upload) 64 do 640 kb/s. Na ADSL linijo lahko priključimo PC, LAN, TV, in pa tudi analogni telefon ali faks. 4.) Razloži razliko med paralelnim in serijskim prenosom! Paralelni prenos: je zelo hiter in omogoča hkratni prenos besede, uporabljamo ga pri prenosu podatkov na krajših razdaljah. Deluje na principu istočasnega prenosa vseh bitov hkrati (vzporedno). Pri paralelnem prenosu morajo obstajati fizične povezave med istoležnimi biti v besedi v oddajnem in sprejemnem podatkovnem terminalu. Biti, ki so medsebojno povezani, se prenesejo paralelno, znaki, ki jih tvorijo pa zaporedno. Tako govorimo o bitno paralelnem, znakovno serijskem prenosu. Slabost paralelnega prenosa: posamezni biti so lahko zakasnjeni, na daljših razdaljah se povečajo stroški. Serijski prenos: Je zaporedni prenos bitov, ki tvorijo besede. Prenos se izvaja v določenem časovnem zaporedju (prenos podatkov eden za drugim). PARALELNI PRENOS PODATKOV SERIJSKI PRENOS PODATKOV Stran 4 od 42

12 Asinhroni prenos: Oddajni in sprejemni postaji sta neodvisni. Med pošiljanimi podatki je poljubno dolg premor, zato je pri vsakem podatku nujno ponovno sinhronizirati oddajno in sprejemno postajo (start/stop biti). Vmesniško vezje se imenuje UART (univerzalni asinhroni sprejemnik in oddajnik). Sinhroni prenos: Uri v obeh postajah sta sinhronizirani. Tu prenašamo bloke podatkov zgrajene iz znakov ali bytov (ni start in stop bitov!). Pri tem prenosu moramo organizirati več nivojev sinhronizacije. Vmesniško vezje se imenuje USRT, ki je podoben UART zato ponavadi izdelujejo kombinacijo obeh USART. 5.) Kaj so periodični signali in kako jih predstavimo v časovnem prostoru (primer)? Periodični signali so tisti, pri katerem se ponavlja zaporedje njegovih vrednosti po točno določenem času T (perioda). Osnovna kotna frekvenca (s -I ): Pri opazovanju signalov v časovnem prostoru nas zanima njihovo spreminjanje v odvisnosti od časa. Na osi x je čas na osi y pa je veličina opazovanega signala. Krivulja grafa kaže, kako se signal s časom spreminja.! Pri periodičnem signalu se spreminja signal v odvisnosti od časa po periodi T! V časovnem prostoru periodične signale predstavimo z enačbo: y = y(t) = Y(t+T) ; velja za vsak t! Stran 5 od 42

13 6.) Kaj so neperiodični signali in kako jih predstavimo v časovnem prostoru (primer)? Neperiodični signali so signali, pri katerih ni mogoče najti nobene vrednosti za določitev periode T. Zato velja: y(t) y(t+t) ; velja za vsak t in T! Neperiodični signali so zelo pomembna skupina signalov, saj obsega vse signale, ki jih oddajajo naravni fizikalni viri (ti signali se začnejo in ponavadi končajo ob končnih časih). Ugotovitev je zelo pomembna, saj govori o tem, da periodičnih signalov v naravi ni!! Pri neperiodičnem se signal ne spreminja v odvisnosti od časa po periodi T! 7.) Kaj so harmonični signali in kako jih predstavimo v časovnem prostoru (primer)? Harmonične signale povzročajo harmonični oscilatorji. Primeri: Krogla na jekleni vzmeti, električni harmonični oscilator. Harmonično nihanje ponazarjamo s sinusno in kosinusno funkcijo: Stran 6 od 42

14 Harmonični signal; splošno, predstavitev v časovnem prostoru Harmonični signal ustvarja enakomerno nihanje krogle na vzmeti. Harmonični signal se na časovnem grafu vidi kot enakomerno sinusno nihanje (sinusna ali kosinusna funkcija). V časovnem prostoru jih predstavimo s sinusno ali kosinusno funkcijo. Harmonični signali so torej sinusne oziroma kosinusne funkcije upodobljene v časovnem prostoru.

15 8.) Nariši idealni harmonični oscilator in napiši enačbo nihanja! Tok v nihajnem krogu: Lastna frekvenca nihanja Napetost v nihajnem krogu (na tuljavi in kondenzatorju): Stran 7 od 42

16 9.) Kako ponazorimo periodične signale s harmoničnimi signali matematično? Matematično lahko periodičen signal zapišemo z enačbo, ki jo imenujemo Fourierjeva vrsta: u( t) a 0 2 n k 1 a k cos( k t) n k 1 b k sin( k t) Koeficiente a 0, a k, b k, Fourierjeve vrste izračunamo s pomočjo integralnih enačb: T 2 ak u( t) cos( k t) dt T 0 T 2 bk u( t) sin( k t) dt T 0 10.) Nariši primer diskretnega signala v časovnem prostoru! Stran 8 od 42

17

18

19

20

21

22

23 11.) Ponazori sledeči periodični signal s Fourier-jevo vrsto! (reševanje primerov) Stran 9 od 42

24 12.) Kako ponazorimo signale v frekvenčnem prostoru? Signali so sestavljeni iz vsote harmoničnih signalov, ki jih imenujemo tudi harmonske ali spektralne komponente signala. Spektralnih komponent signala je lahko končno ali neskončno mnogo, odvisno od oblike signala. Iz slike signala v časovnem prostoru večinoma ne moremo neposredno razbrati vrednosti posameznih harmonskih komponent signala. Razvidne so šele v tako imenovanem frekvenčnem prostoru. Frekvenčni prostor je navidezni prostor, ki smo ga vpeljali z namenom lažje ponazoritve signalov oziroma njihovih spektralnih komponent. V frekvenčnem prostoru nas zanima odvisnost signala od frekvence. V frekvenčnem prostoru vidimo amplitude posameznih spektralnih komponent. V frekvenčnem prostoru nas zanima odvisnost signala od frekvence. V frekvenčnem prostoru vidimo signale s pomočjo ponazoritve posameznih spektralnih komponent. Če vzamemo absolutno vrednost amplitud dobimo naslednjo sliko: 13.) Kaj nam omogoča preslikavo časovnega zapisa signala v frekvenčni zapis? Preslikavo nam omogoča Fourierjeva transformacija! Preslikavo časovnega zapisa signala v frekvenčni zapis nam omogoča Fourierjeva transformacija. To je matematična transformacija poenostavljeno zapisana kot: u u() t U U( ) Signale iz časovnega v frekvenčni prostor preslikamo s pomočjo matematične transformacije, imenovane Fourierjeva transformacija. Poenostavljeno lahko Fourierjevo transformacijo zapišemo kot: u u( t) U U ( ) Izraz imenujemo tudi Fourierjev par. Stran 10 od 42

25 Enačba Fourierjeve transformacije je integralna enačba, ki jo zapišemo: U ( ) u( t) e j t dt Iz frekvenčnega prostora lahko signal transformiramo nazaj s pomočjo inverzne fouierjeve transformacije, ki jo zapišemo z enačbo: u t 1 j U e t ( ) d ( 2 ) Fourierjeva transformacija harmoničnega signala je diskretna kompleksna funkcija. 14.) Kaj je delta funkcija in zakaj je pomembna? Delta funkcijo imenujemo tudi Dirackov impulz ali vzorčevalna funkcija. Funkcijo dobimo iz pravokotnega impulza s ploščino 1 tako, da limitiramo širino impulza proti 0, pri čemer gre širina impulza proti neskončnosti, pri tem pa se ohranja ploščina, ki je enaka 1. Funkcija je pomembna ker lahko z njo izračunamo trenutno vrednost funkcije. Vzorčevanje uporabljamo pri pretvarjanju iz analogne v digitalno obliko (tu se pojavi le vprašanje koliko vzorcev moramo vzeti, da je prenos informacije razumljiv). Stran 11 od 42

26 15.) Kako ponazorimo harmonične signale v frekvenčnem prostoru? Harmonične signale v frekvenčnem prostoru ponazorimo s pomočjo Fourijerjeve transformacije. Z njo funkcijo v časovnem prostoru pretvorimo v funkcijo v frekvenčnem prostoru. Nato izračunamo dobljeni integral in signal predstavimo v frekvenčnem prostoru. Fourierjeva transformacija harmoničnega signala je diskretna kompleksna funkcija (ni zvezna, saj nastopa samo na enem mestu). Frekvenčni spekter sestavljata dve δ funkciji v frekvenčnem območju ω0 do ω0. Ploščini δ funkciji predstavljata amplitudo harmoničnega signala pomnoženo z π. Fazni spekter predstavljata dve δ funkciji v frek. območju ω0 do ω0. Ploščini δ funkcij predstavljata fazo harmoničnega signala. Stran 12 od 42

27 16.) Kakšen je frekvenčni spekter vlaka pravokotnih impulzov? Frekvenčni spekter je diskreten (ker je tudi periodičen). V telekomunikacijah prenašamo tisti del spektra, ki ima največjo energijo (zelena ovojnica). Čim ožji je impulz, tem večja je 4 pasovna širina kanala. Pasovna širina kanala B: B ; Tw je v spodnjem primeru T! Tw Frekvenčni spekter vlaka pravokotnih impulzov je tako kot pri vseh periodičnih signalih diskreten. Na grafu je prikazana poleg frekvenčnega spektra tudi njegova ovojnica (črta, ki povezuje vrhove posameznih frekvenčnih komponent). Ua amplituda impulzov; T trajanje posameznega impulza Zaradi neprenašanja celotnega frekvenčnega spektra (prenašamo samo tisti del ki ima največjo energijo), so impulzi nekoliko popačeni a še vedno razpoznavni. Stran 13 od 42

28 17.) Ponazori sledeč neperiodični signal v frekvenčnem prostoru! Integral fourierjeve transformacije računamo le v mejah trajanja signala (drugje je 0). Neperiodični signali imajo zvezni frekvenčni spekter in fazni spekter. Pomeni, da so sestavljeni iz neskončno veliko spektralnih komponent posejanih druga ob drugi. Stran 14 od 42

29 18.) Razloži pomen diskretne Fourier-jeve transformacije (DFT)! DFT je sestavljena iz poznanih vzorcev signala v časovnem prostoru. Definirana je kot: DFT oziroma FFT (hitra transformacija) se uporablja za izračunavanje v digitalnih računalnikih inštrumenti za vzorčenje signalov; digitalni vzorčevalni osciloskop. 19.) Kakšni so razlogi za uporabo modulacije? Z modulacijo prenašamo informacijske signale iz nižjih frekvenčnih področij v višja.! Razlogi za uporabo:! - zaradi neprilagojenosti informacijskega signala na neposredni prenos prek komunikacijskih signalov - prenos večih neodvisnih informacijskih signalov po enem prenosnem mediju. Pri tem prihaja do motenj kar odpravimo z modulacijo (razporeditev signalov po različnih frekvenčnih pasovih) Poznamo več tipov modulacij: - Amplitudna modulacija: spreminjamo ji amplitudo nosilnega signala U0 v ritmu modulacijskega signala (AM) - Frekvenčna modulacija: spreminjamo ji frekvenco nosilnega signala ω0 v ritmu modulacijskega signala (FM) - Fazna modulacija: spreminjamo ji fazo nosilnega signala Φ0 v ritmu modulacijskega signala (PM) Delitev glede na vrsto modulacijskega signala: - analogne mod. - digitalne mod. Stran 15 od 42

30 20.) Predstavi AM modulacijo tipa DSBLC v časovnem in frekvenčnem prostoru! DSBLC: dvobočna amplitudna modulacija s poudarjenim nosilcem Časovni prostor: Amplituda nosilnega signala se spreminja v ritmu modulacijskega signala oziroma mu sledi. Frekvenčni prostor: Na mestu ω0 se pojavi nosilni signal. Desno od njega se je pojavil spekter modulacijskega signala (levo pa zrcalni). Informacija se prenaša po obeh bočnih pasovih. Nosilni signal na sredini ne vsebuje informacij. Zato bi lahko uporabljali le en bočni pas. Prednost: enostavnost izvedbe (demodulatorji). Stran 16 od 42

31 21.) Predstavi AM modulacijo tipa DSBSC v časovnem in frekvenčnem prostoru! DSBSC: dvobočna amplitudna modulacija z zadušenim nosilcem Tu moramo zadušiti srednjo frekvenčno komponento, ki predstavlja nosilni signal. Časovni prostor: Amplituda nosilnega signala se spreminja v ritmu modulacijskega signala (vendar drugače kot pri amplitudni modulaciji s poudarjenim nosilcem). DVOBOČNO ZRCALJENJE. Frekvenčni prostor: Na mestu ω0 se ne pojavi nosilni signal. Desno se pojavi spekter modulacijskega signala (levo pa zrcalna slika). Frekvenčni spekter vsebuje le dve bočni komponenti, ki nosita informacijo modulacijskega signala. Stran 17 od 42

32 22.) Predstavi AM modulacijo tipa SSBSC v časovnem in frekvenčnem prostoru! SSBSC: enobočna amplitudna modulacija z zadušenim nosilcem Tu moramo zadušiti srednjo frekvenčno komponento, ki predstavlja nosilni signal in pa eno bočno komponento (spodnjo bočno odstranimo s SSB filtrom, ki je pasovno prepustni filter). Časovni prostor: Amplituda nosilnega signala se spreminja v ritmu modulacijskega signala (vendar drugače kot pri amplitudni modulaciji s poudarjenim nosilcem in zadušenim nosilcem). Tu se s frekvenco informacije spreminja valovanje. Frekvenčni prostor: Na mestu ω0 se ne pojavi nosilni signal. Desno se pojavi le spekter modulacijskega signala. Frekvenčni spekter vsebuje le eno bočno komponento z informacijo modulacijskega signala. Energetsko je najboljša, saj je vsa energija v enem bočnem pasu, ki nosi informacijo. Stran 18 od 42

33 Primerjave med tipi AM modulacije: DSBLC: Slab izkoristek moči oddajnika, zmerne zahteve za linearnost oddajnika, potreben dvojni bočni pas. DSBSC: Boljši izkoristek moči oddajnika, zmerne zahteve za linearnost oddajnika, potreben dvojni bočni pas. SSBSC: Dober izkoristek moči oddajnika, zmerne zahteve za linearnost oddajnika, zelo stroge zahteve za točnost nosilne frekvence (f mora biti stabilna). 23.) Predstavi v časovnem in frekvenčnem prostoru FM signal, če je za modulacijski signal izbran harmonični signal (grafi)! Časovni prostor: Frekvenčni prostor: Stran 19 od 42

34 24.) Primerjaj AM in FM modulacijo glede na razmerje S/N! Prednosti kotne modulacije: - Kotna modulacija obsega precej širši frekvenčni pas kot amplitudna. Zato je uporabna pri višjih frekvencah od VHF frekvenčnega področja naprej. - Prednost kotne modulacije je tudi v razmerju S/N (razmerje signal/šum) na izhodu demodulatorja, ki je pri enakih pogojih v prostoru za cca. 20 db ugodnejša kot pri AM. - Omogoča visoke izkoristke izhodnih stopenj oddajnikov ob majhnih zahtevah za njihovo linearnost. Graf nam prikazuje do kje se nam splača uporabljati AM in kje pričnemo uporabljati FM. Stran 20 od 42

35 25.) Kako predstavimo digitalne modulacije v kompleksnem prostoru? Predstavitev nemodulirnanega nosilnega signala: U (t) =U 0 cos(ω 0t+Ф 0 ) Predstavitev signala v frekvenčnem prostoru s fourierjevo transformacijo: Dobljeno enačbo razbijemo na dva dela (realni in imaginarni del): Realni in imaginarni del imata rešitev pri vrednosti kotne frekvence: ω=ω0 in ω= -ω0. Zanima nas le prvi (pozitivni): Stran 21 od 42

36 Potek predstavitve digitalne modulacije v kompleksnem prostoru: Dani signal moramo najprej pretvoriti s Fourierjevo transformacijo (predstavitev v frekvenčnem prostoru). Dobljeno enačbo (pridobljeno s Fourierjevo transformacijo) nato razbijemo na realni in imaginarni del. Realni in imaginarni del podajata rešitve pri ω = ω 0 in ω = -ω 0. Zanima nas le ω = ω 0 (pozitivni del). Na graf v kompleksni ravnini (Im + Re) vrišemo imaginarno in realno komponento v ravnini dobimo točko!

37 Dolžina kazalca je absolutna vrednost signala, ki predstavlja razdaljo od izhodišča do točke: Kot med kazalcem in realno osjo je (po pitagorovem izreku): 26.) Razloži dve nivojsko ASK modulacijo (princip, časovni graf, predstavitev v kompleksnem prostoru, frekvenčni spekter, pasovna širina)! ASK je vrsta digitalnih amplitudno moduliranih signalov, ki jim spreminjamo amplitudo nosilnega signala v ritmu diskretnega modulacijskega signala. ASK dobimo če nosilni signal množimo z digitalnim modulacijskim signalom. S tem na izhodu modulatorja dobimo pakete harmoničnega signala na mestih, kjer je vrednost digitalnega modulacijskega signala "1". Nosilni harmonični signal pa se ne pojavlja na mestih kjer je vrednost digitalnega modulacijskega signala "0". Opomba: z nosilcem vklapljamo in izklapljamo nosilne frekvence. Stran 22 od 42

38 V kompleksnem prostoru dobimo dve točki. Točka v izhodišču je enaka vrednosti modulacijskega signala "0", druga točka pa pripada vrednosti modulacijskega signala "1". Digitalni AM nosilni signal v kompleksnem prostoru Na spektru se poleg frekvenčne komponente nosilnega signala pojavljajo tudi bočne komponente. Najmočnejši sta bočni komponenti, ki ustrezata osnovni frekvenčni komponenti digitalnega modulacijskega signala. Ostale bočne komponente z nižjo amplitudo pripadajo višjim harmonskim komponentam digitalnega modulacijskega signala. Stran 23 od 42

39 Osnovni, amplitudno modulacijski signal (zgornji) in digitalno amplitudno moduliran signal (spodaj): Ocena potrebnega frekvenčnega pasu za prenos ASK: Stran 24 od 42

40 27.) Razloži dve nivojsko FSK (blokovna shema modulatorja, časovni graf, frekv. graf, pasovna širina...)! FSK je vrsta digitalne frekvenčne modulacije, ki ji spreminjamo frekvenco nosilnega signala v ritmu digitalnega modulacijskega signala. FKS dobimo, če nosilnemu harmoničnemu signalu spreminjamo frekvenco v ritmu digitalnega modulacijskega signala. Na izhodu modulatorja dobimo pakete harmoničnega signala. Na izhodu modulatorja dobimo pakete harmoničnega signala frekvence ω 1 tam, kjer je vrednost digitalnega modulacijskega signala enaka 1 oziroma frekvence ω 0 tam, kjer je vrednost digitalnega signala enaka 0. Na spektru se pojavljata dve glavni frekvenčni komponenti a mestih ω 0 in ω 1. Bočne komponente, ki se pojavljajo v okolici dveh glavnih frekvenčnih komponent so posledica modulacije ali sekanja signala na prehodu iz 0 v 1 in obratno. Stran 25 od 42

41 ω 0 ω 1 Ocena potrebnega frekvenčnega pasu za prenos FSK: 4 BFSK 2 m T Stran 26 od 42

42 28.) Razloži MSK in njene prednosti! Pri MSK je razlika med frekvencama ω 0 in ω 1 majhna. Ocena potrebnega frekvenčnega pasu za prenos MSK moduliranega signala: 3 B MSK Tw Opomba: Ker sta frekvenci skoraj prekriti je obvezna uporaba filtra. Frekvenčni pas potreben za MSK moduliran signal je manjši kot pri FSK! 29.) Razloži dve nivojsko PSK (blokovna shema modulatorja, časovni graf, frekv. graf, pasovna širina...)! Nosilnemu harmoničnemu signalu spreminjamo fazo v ritmu digitalnega modulacijskega signala. Na izhodu modulatorja se harmoničnem signalu pri prehodu modulacijskega signala iz 0 v 1 spremeni faza za +180 о, pri prehodu modulacijskega signala iz 1 v 0 pa se faza nosilnega signala spremeni za -180 о. Digitalno fazno moduliran signal v časovnem prostoru: Stran 27 od 42

43 V kompleksnem prostoru dobimo dve točki. Zgornja točka pripada vrednosti modulacijskega signala 0, spodnja točka pripada vrednosti modulacijskega signala 1. Frekvenčni spekter: Na spektru ni frekvenčne komponente nosilnega signala, pojavljajo pa se ostale harmonske komponente. Zgornji: Originalni, modulacijski signal; spodnji: digitalno fazno moduliran signal: Stran 28 od 42

44 Ovojnica frekvenčnega spektra digitalno fazno moduliranega signala (ω 0 manjka!): Izračun potrebnega frekvenčnega pasu za PSK moduliran signal: 4 BPSK 2 m T širina trajanja impulza T 30.) Primerjaj različne digitalne modulacije glede na šum! S povečanjem moči na oddajnika odpornost na šum ter motnje povečuje. Po drugi strani pa s povečanjem števila nivojev odpornost zmanjšuje. Stran 29 od 42

45 31.) Spektralna in močnostna učinkovitost modulacij! 1.SPEKTRALNA UČINKOVITOST: Osnova je shannovo enačbo za kapaciteto prenosnega sistema: C f P log 2 (1 P S N ) Enačbo na obeh straneh delimo z f dobimo izraz za spektralno učinkovitost: C f PS log 2 (1 ) log 2 (1 P f N P S k B ) T [Bit / s / Hz ] Ps moč k B Bolzmanova konstanta T temperatura Sistem je tem bolj spektralno učinkovit, čim večja je vrednost koeficienta C/ f, oziroma čim več bitov informacije na sekundo lahko prenesemo na Hz frekvenčnega pasu. C max pri: Ps f f 0 Pri povečanju moči signala Ps se moramo zavedati praktičnih omejitev moči in popačenj, tako da je spektralna učinkovitost omejena na: C < 11 (Bit / s / Hz) f limita funkcije je 11 (to je teoretična možna vrednost, ki je v resnici ne moremo doseči) Pri digitalnih modulacijah je spektralna učinkovitost odvisna od števila nivojev modulacijskega signala oziroma kazalcev v kompleksnem prostoru N. V praksi so spektralne učinkovitosti praviloma dosti manjše, kot jih lahko izračunamo. 2.MOČNOTNA UČINKOVITOST: Za izračun močnostne učinkovitosti je potrebno iz enačbe za kapaciteto prenosnega sistema izraziti moč signala Ps. Sitem je tem bolj močnostno učinkovit, čim manjšo moč potrebujemo za prenos čim več bitov informacije na sekundo: Ps/min pri: Ps 0 f Praktično omejitev lahko izračunamo tako, da izračunamo moč signala s predpostavko, da je na razpolago celoten frekvenčni spekter. Glavna prednost spektralno učinkovitih modulacij je, da zasedajo relativno majhen (optimalen) frekvenčni prostor. Slabosti pa so: relativno visoka moč oddajnika, občutljivost na popačenja in občutljivost na motnje. Glavna prednost močnostno učinkovitih modulacij je relativno majhna potrebna moč oddajnika. Slabost pa je, da zasedajo širok frekvenčni prostor. Stran 30 od 42

46 32.) Kaj je frekvenčno filtriranje? Frekvenčno filtriranje je prepuščanje signalov oziroma posameznih frekvenčnih komponent signalov ob hkratnem blokiranju drugih signalov oziroma drugih frekvenčnih komponent signalov. Glede ne obliko frekvenčne karakteristike filtra poznamo: nizko prepustne, visoko propustne, pasovno prepustne in pasovno zaporne filtre. Stran 31 od 42

47 33.) Napiši splošno enačbo za prevajalno funkcijo filtra! H ( ) Uiz( ) Uvh( ) Prevajalna funkcija je v splošnem kompleksna racionalna funkcija. Ničle števca predstavljajo ničle funkcije, ničle imenovalca pa pole funkcije. Funkcija je sestavljena iz realnega in imaginarnega dela. 34.) Kakšna je razlika med filtri z enojnim in dvojnim polom? Razlika je v karakteristiki posameznega filtra: - Z enojnim polom je karakteristika naslednja: - Z dvojnim polom je pa karakteristika naslednja: Filtri z dvojnim polom so boljši saj v večji meri omejijo nepotrebno frekvenco Stran 32 od 42

48 35.) Kakšne filtre poznamo glede na frekvenčno karakteristiko in uporabljene elemente? Poznamo: - Nizkoprepustni filter (R zaporedno,c vzporedno), - visokoprepustni filter (C zaporedno, R vzporedno), - pasovnoprepustni filter, - pasovno zaporni filter a) Nizko prepustni RC filter z enojnim polom Stran 33 od 42

49 b) Visoko propustni RC filter z enim polom Opomba: -db slabljenje ; +db ojačanje (dogovor) c) Nizko prepustni filter z dvojnim konjugirano kompleksnim polom Stran 34 od 42

50 d) Visoko prepustni filter z dvojno konjugirano kompleksnim polom e) Pasovni prepustni filter z dvojnim polom Stran 35 od 42

51 f) Pasovno zaporni filter z dvojnim polom 36.) Kaj je termični šum in kaj šum spontane emisije? (zapiši skupno gostoto spektra šumne moči z Nyquistovo enačbo in jo komentiraj!) Šum je osnovna naravna omejitev telekomunikacijskih sistemov, ki delno prihaja iz okolice, delno pa ga ustvarjajo sistemi sami! Šum nastaja kot posledica neurejenega sevanja atomov in molekul. Skupno gostoto šumne moči sevalnega šuma lahko zapišemo z Nayquist-ovo enačbo, ki je sestavljena iz šuma toplotnega sevanja črnega telesa in spontano emisijo: dp h f h h f f df Kb T e 1 TOPLOTNO SEVANJE SPONTANA EMISIJA Opomba: šum s temperaturo narašča. Kb Boltzmanova konstanta h Planckova konstanta Prvi del enačbe je šum zaradi toplotnega sevanja, drugi pa šum spontane emisije. Stran 36 od 42

52 37.) Razloži definicijo ekvivalentne šumne temperature! (enačba Te =?) Ekvivalenta šumna temperatura pri šumu spektralne emisije je definirana z enačbo: Te h f Kb Razlagamo si jo kot temperaturo, ki v primeru, da šum povzroča toplotno sevanje, povzroča enak šum, kot ga povzroča šum spontane emisije. 38.) Pojasni šum toplotnega sevanja in šum spontane emisije! (podkrepi z enačbami) Šum toplotnega sevanja: Imenujemo ga tudi beli šum. V radijskem spektru prevladuje šum toplotnega sevanja. Večina šuma prihaja iz toplotnega sevanja! Te T Šum spontane emisije: Imenujemo ga tudi modri šum. V optičnem spektru prevladuje šum spontane emisije. dp dp 1 h f f df df α premosorazmerno Stran 37 od 42

53 39.) Pojasni galaktični, atmosferski in umetni šum Galaktični šum izvira iz vesolja. Glavni generator galaktičnega šuma je sonce, k galaktičnemu šumu pa prispevajo delno tudi galaktična telesa. Značilnost: Moč šuma pada s frekvenco (hitro pada): dp f 2 df Opomba: če imamo anteno obrnjeno proti soncu je galaktični šum veliko večji kot, če jo imamo obrnjeno stran! Atmosferski šum povzročajo atmosferska praznjenja. Najbolj izrazit je pri frekvenci do 50MHz, moč šuma pa se s časom močno spreminja, saj je različen podnevi kot ponoči, odvisna pa je tudi od letnega časa. Drugi način povzročanja atmosferskega šuma je zaradi emisije molekul (molekule kisika in vode pri določenih frekvencah še posebno močno absorbirajo elektromagnetno valovanje in ga ponovno oddajo v prostor v obliki šuma) Atmosferski šum je najmanjši v frekvenčnem območju od 1 do 10 GHz (ugodno za satelitske komunikacije). Stran 38 od 42

54 Umetni šum povzročajo razne elektronske naprave in sistemi. Moč šuma je odvisna od števila dejavnikov oz. izvora šumov. Moč šuma se s časom spreminja. Umetni šum pada z večanjem frekvence, to je podobno kot pri galaktičnem šumu: dp f df 2 Opombe: Na podeželju je umetni šum veliko manjši kot v urbanem območju (zaradi povečanja števila elektronskih naprav). Največ motenj se pojavlja pri nizkih frekvencah! 40.) Pojasni beli šum v elektronskih vezjih! Povzročitelji belega šuma (ali termični šum) so pasivni linearni elementi (upori). Beli šum je naključno toplotno gibanje elektronov v uporovni snovi, ki povzroča električno napetost termičnega šuma na priključkih upora. Upor si zato lahko predstavljamo kot napetostni šumni generator belega šuma. Beli šum s frekvenco narašča. U NG je šumna napetost. U 4 K T R B NG B Upor je izvor termičnega šuma in ga lahko ponazorimo kot tokovni šumni generator. Efektivni šumni tok kratko sklenjenega tokovno šumnega generatorja je: I NG 4 B K T B R Stran 39 od 42

55 41.) Pojasni barvasti šum v elektronskih vezjih! Povzročitelji barvastega šuma v vezjih so pasivni in aktivni nelinearni elementi. Gostota spektralne šumne moči barvastega šuma je premo sorazmerna f a : dp df f V odvisnosti od vrednosti koeficienta α poznamo: Barva šuma Odvisnost od frekvence f Beli šum α = 0 Rožnati šum α = 1 Rdeči / rjavi šum α = 2 Barvasti šum s frekvenco pada. 42.) Pojasni zrnati šum v elektronskih vezjih! Povzročitelji zrnatega šuma v vezjih so pasivni in aktivni nelinearni elementi. Še posebej je prisoten v elektronkah. Zrnati šum, je posledica dejstva, da je električni tok sestavljen iz kvantov elektronov. V optičnih telekomunikacijah je svetlobni tok prav tako sestavljen iz kvantov fotonov. Pri majhnih električnih tokovih, ko je število nosilcev toka majhno prihaja do neenakomernega pretoka elektronov v posameznih enakih časovnih intervalih. Kratka definicija: Zrnati šum povzroča spreminjanje pretoka elektronov! Čim krajši so časovni intervali, tem bolj prihaja do izraza zrnasti šum. Efektivni šumni tok je definiran kot: I 2 e I B ZNef I ZNef efektivni šumni tok e naboj elektrona I tok, ki teče skozi B pasovna širina Stran 40 od 42

56 43.) Razloži pomen razmerja signal/šum in pomen šumnega števila! (razloži s primerom) I. Razmerje signal / šum: Bolj kot moč samega šuma, je pomembno razmerje med močjo koristnega signala in močjo šuma. Razmerje signal/šum lahko zapišemo: (koristen signal / šum) PS ( S / N) PN Primer ojačevalnika z ojačanjem A, pasovno širino B in ekvivalentno šumno temperaturo T eoj. a) Moč signala in šuma na vhodu ojačevalnika: P P Sv vhod, P S signal Sv P S Nv K b B Tok P Nv šum P Razmerje SIGNAL ŠUM na vhodu ojačevalnika: P P Sv S ( S / N) v Tok temperatura okolice PNv Kb B Tok b) Moč signala in šuma na izhodu ojačevalnika: P P A Si S P K B ( T T ) A Teoj temperatura ojačevalnika Ni b ok eoj Razmerje SIGNAL ŠUM na izhodu ojačevalnika: ( S/ N) i PSi PS P K B ( T T ) Ni b ok eoj Opomba: poleg temp. okolice se pojavi še temp. ojačevalnika. Z ojačevalnikom se razmerje signal / šum poslabša (zaradi ojačitve vhodnega signala se pojavi še notranji šum ojačevalnika). Stran 41 od 42

57 II. Šumno število: Enako je razmerju SIGNAL ŠUM Tok=290K: SIGNAL na vhodu in na izhodu pri temperaturi okolja ŠUM F ( S/ N) T T T 1 ( S/ N) T T v ok e e i ok ok Največjo vlogo pri šumnem številu ima prva stopnja ojačevalnika (če je več ojačevalnikov vezanih zaporedno). Stran 42 od 42

58 45. Razloži TDMA. Pri TDMA zagotovimo medsebojno neodvisne komunikacijske kanale v časovnem prostoru. Po vsakem tako zagotovljenem kanalu je mogoča ena neodvisna komunikacija. Posamezna med seboj neodvisnim informacijam, ki jih prenašamo v TDMA zagotovimo svoja časovna okna. To pomeni, da za čas trajanja prvega časovnega okna prenašamo prvo informacijo, za čas drugega okna drugo in tako naprej. Signali, ki jih prenašajo informacijo morajo biti diskretni in ne smejo biti enaki nič, izven tega okna pa enaka nič. 46. Razloži CDMA izveden s tehniko neposrednega frekvenčnega mešanja. Pri kodnem sodostopu ustvarimo medseboj neodvisne komunikacijeske kanale tako, da informacijske signale množimo s posebnimi kodnimi signali in jih razpršimo v frekvenčnem prostoru. Vsi info signali uporabljajo isti široki frekvenčni pas. Signal med seboj ločeni s kodami, ki so izbrane tako, da se signali med seboj ne motijo preveč (ortogonalne kode!). 47. Razloži CDMA izveden s tehniko neposrednega frekvenčnega skakanja. Pri tehniki frekvenčnega skakanja razširimo frekvenčni spekter tako, da skačemo z moduliranim nosilnim signalom po širšem frekvenčnem spektru. Zaporedne skoke določa posebna koda, ki je različna pri posameznih uporabnikih, tako da se ti med seboj ne motijo.

59 48. Razloži frekvenčni prostor in prednosti CDMA. 49. Razloži SDMA in kako določimo minilmalni razdaljo med isto kanalnimi celicami. Pri prostorskem sodostopu so posamezni signali ločeni prostorsko. To je pri radijskih sistemih mogoče doseči z delitvijo geografskega območja na posamezne celice in te nadalje na posamezne sektorje. Tako se signali ne prekrivajo in se med seboj ne motijo. V praksi to pomeni da lahko v posameznih celicah in sektorjih uporabljamo za prenos iste frekvenčne pasove. Minimalno razdaljo med razdaljami določimo z največjim dovoljenim razmerjem med koristnim radijskim signalom in vsoto motilnih signalov istokanalnih celic v okolici. Pri tem praviloma upoštevamo le motilne signale najbližjih šestih istokanalnih celic, medtem ko ostale oddaljene celice zanemarimo. 50. Pojasni enostaven teoretični model, ki opisuje širjenje radijskih valov v ravnini. Enostaven teoretični model za izračun jakosti radijskega signala na sprejemniku P s(x) v odvisnosti od moči oddajnika P 0, višine oddajnika h 0 in sprejemnika h s in razdalje med njima x lahko zapišemo z enačbo: P 2 P0 h0hs S ( x) = = P0 2 L( x) x Slabljenje signala L(x) iz zgornje enačbe: L = x 2 ( ) x h0hs 2

60 51. Ethernet računalniško omrežje in CSMA/CD okvir. Ethrnet je najbolj razširjen standrad za lokalna računalniška omrežja. Nastal je ob sodelovanju firm Xerox, Intel, DEC, kasneje pa ga je organizacija IEEE, kot standard z oznako IEEE Ethrnet je vodilo ki je zasnovano na protokolu CSMA/CD, določa način pristopa postaj do skupnega vodila, po katerem se prenaša promet med njimi in fizične značilnosti pri zaseganju vosila in prenosa. CSMA/CD okvir je okvir ki prenaša paketne podatke. Okvirju CSMA/CD se doda izvorni in ciljni naslov postaje, doda se tudi izračunano kontrolno polje za odkrivanje napak(fcs). Skupna dolžina tega okvirja je lahko najmanj 64byt-ov in največ 2524 byt-ov. NA sprejemni strani se najprej preveri kontrolno polje za odkrivanje napak in ugotovi, če je okvir sploh veljaven. Nato se izvede še preverjanje naslova in primerjava z naslovom sprejemne strani. Če sta enaka je okvir namenjen tej postaji drugače pa ga postaja ignorira. 52. Token ring omrežj in podatkovni okvir. Obroč z žetonom je tip lokalnega računalniškega omrežja. Logično gledano je to omrežje obroč, fizična izvedba omrežja pa je najpogosteje zvezda. Pristop do postaj je omogočen z uporabo posebnega okvira žetona, ki kroži med postajami v omrežju. Ima določeni dve prenosni hitrosti 4 in 16 Mbit/s. Osnovna značilnost obroča z žetonom je, da lahko naenkrat v omrežju oddaja le ena postaja, kar zagotavlja uporaba posebnega okvira(frame) žetona, ki kroži po omrežju. Žeton(token) je dolg tri zloge. Žeton predstavlja podatkovni bit, ji ga oddajna postaja pošlje v omrežje. Po omrežju lahko potuje samo en podatkovni okvir oz. žeton. 53. Lastnosti žičnega voda. Glavne lastnosti so: Slabljenje ali disperzija-pojavljajo se C,G,L,R Odboji Šum, pri katerem prevladuje šum zaradi signalov v sosednjih dovodih 54. Nizko izgubne linije pri višjih frekvencah. Pri nizkoizgubnih vodih in pri visokih frekvencah velja da je R<<ωL in G<<ωC. V tem primeru lahko zadnji člen v enačbi zanemarimo.če sta člena jg jr 1,se lahko znebimo zadnjega + ωc ω L korena v enačbi tako, da enačbo razvijemo v Taylorjevo vrsto in obdržimo samo prve dva člena:

61 jg jr G LC R LC γ = jω LC 1 + = + + jω LC 2ωC 2ωL 2C 2L Prvi člen enačbe predstavlja izgube v dielektriku vodnika, drugi člen predstavlja izgube v vodniku, tretji člen pa predstavlja fazno konstanto. Slabljenje električnih vodnikov pri višjih frekvencah se tako glasi: G LC R LC R LC R C R α = + = = 2C 2L 2L 2 L 2Z 0 Fazna konstanta pa se glasi: β = ω LC 55. Nizko izgubne linije pri nizkih frekvencah. Pri nizkih frekvencah, če zanemarimo izgube v dielektriku, se enačba slabljenja glasi: CR γ = ωcr + j ω 2 2 Slabljenje pri nizkih frekvencah se glasi: ωcr Np α = K 3 f 2 m Fazna konstanta pa se glasi: ωcr rad β = = K 3 f 2 m

62 56. Razloži pojav disperzije, odbojov in presluhov pri žičnih vodih (linijah). Disperzija je posledica razlik v fazni hirosti v spektralnih komponent signala. Neposredna posledica disperzije pa je časovna razpršitev signala na prenosni liniji. Pojav disperzije je izrazitejši na linijah s spremenljivim slabljenjem. Odboji so posledica sprememb karakteristične impedance linije, ki jih povzročajo različne nehomogenosti še zlasti pri spojih. Presluh med dovodi je posledica elektromagnetnega sklopa, ki nastopa zaradi bližine različnih parov dovodov. Presluh med pari lahko močno zmanjšamo s prepletanjem žic dovodov. Postopek kompenzacije presluha s prepletanjem je učinkovit predvsem pri nižjih frekvencah, zato s frekvenco presluh narašča. Glede na vrsto nastanka ločimo bližnji (NEXT) in oddaljeni (FEXT) presluh.

63 57. Prenosne tehnike po fiksnih vodih in stopnja učinkovitosti prenosa. Dvosmerni prenos po eni liniji lahko poteka na več načinov: Sočasno v istem frekvenčnem pasu z uporabi izločevalnikom odbojev S časovnim multipleksom v istem frekvenčnem pasu Sočasno v različnih frekvenčnih pasovih z frekvenčnim multipleksom Stopnjo učinkovitosti prenosa določa izbira vrste modulacije. Različne modulacijske postopke prikazuje spodnja slika. a)pam b)qam, CAP 58.Telefonsko omrežje analogno, digitalno. Telefonsko omrežje je nastalo zaradi velikega povpraševanja po telefonih in zaradi neurejenosti povezav med uporabniki, tako so nastali najprej preklopni centri in iz tega je nastalo nekakšno hiearharična struktura povezav, ki v veliki meri velja še danes. Telefonsko omrežje pa delimo na analogno in digitalno. Analogno omrežje je v celoti prilagojeno govornemu signalu in je na celotni prenosni poti analogen. Signal se prenaša po frekvenčnem kanlu med 300Hz in 3400Hz.Med centralami se govorni signal prenaša preko FDMA pri čemer je vsakemu izmed njih dodeljen kanal s pasovno širino 4 khz. Digitalno omrežje na prenosni poti nimam več analognega prenosa, ampak se govorni signal digitalizira že pri uporabniku (v telefonskem aparatu, računalniku, itd.). Med centralami se digitalni signal prenaša v impulzih in se uporablja TDMA modulacija. Digitalno telefonsko omrežje zagotavlja visoko kakovost komunikacij omogoča pa tudi mnoge storitve, kot je prenos podatkov. 59. Omrežje kabelske TV in energetsko omrežje. Omrežje kabelske TV omogoča dovolj pasovne širine, ki je potrebna za dostop do interneta. Edina pomankljivost je bila le v tem da se delala v eni smeri samo proti naročniku programov. To pa sedaj ni več problem. Omrežje je omogočale hitrosti od 10 Mbit/s do 40 Mbit/s do naročnikov nazaj pa s približmo hitrostjo od 1 Mbit/s do 10 Mbit/s. Za prenos do uporabnikov je izbran TV kanal v frek. Območju MHz, za povratni kanal pa je izbran po frekvenci nižjeležeči TV kanal 5 45Mhz. Energetsko omrežje je omrežje ki ima vgrajeno zmogljivo optično omrežje na daljnovodih in železniških progah. Do transformatorskih postaj bodo morali napeljati optične

64 vodnik, od tam naprej pa obstaja kratko žično omrežje.obstajajo pa že rešitve za prenose s hitrostjo 2Mbit/s. 60.Razloži od česa so odvisne radijske izgube radijskega signala v praznem prostoru Odvisne so od: moči na oddajni točki točkaste antene oddaljenosti točkaste antene in sprejemne antene slabljenje v praznem prostoru a( db) = log d ( km) + 20 log f ( MHz) 10 loggt 10 loggr G t je dobitek oddajne antene G r je dobitek sprejemne antene Sprejemna in oddajna antena morata biti točkasti Prostor razširjanja radijskega vala mora biti prazen in neomejen 61. Razloži od česa so odvisne radijske izgube radijskega signala na ravninskih območjih. Odvisne so od: Moči na oddajni anteni Dobitka sprejemne in oddajne antene Pt Pr = (W ) a... slabljenje v prostoru a 4 d slabljenje v prostoru a = 2 2 Gt Gr hb hm razdalje med sprejemno in oddajno anteno saj na razdljo moč signala pada s četrto potenco razdalje oz.40db/dec. 62. Razloži od česa so odvisne radijske izgube radijskega signala zaradi senčenja. O senčenju govorimo takrat, ko je med oddajnikom in sprejemnikom ovira. Ta lahko delno ali v celoti zakriva njuno medsebojno vidno polje in tako povzroča dodatno slabljenje radijskega signala na njegovi poti. Odvisne so od: višine koničaste ovire nad linijo, ki povezuje oddajnik in sprejemnik frekvence svetlobne hitrosti razdalje med oddajnikom in oviro razdaljo med oviro in sprejemnikom. 63.Razloži pojav prehitrega presiha polja pri razširjanju radijskega signala in Reyleighjevo razporeditev. Hiter presih polja je posledica širjenja signala po različnih poteh. Na vsaki poti signal oslabi, zakasni, in se fazno premakne. V sprejemniku se tako signali, ki so prispeli po različnih poteh seštejejo. Signal na sprejemniku pa je vsota oslabljenih, zakasnjenih in fazno premaknjenih ponovitev oddanega signala. Reyleighjevo porazporeditev za določitev presiha polja uporabimo v

65 primeru, ko nimamo neposredne vidne povezave z oddajnikom. To pomeni, da pridejo na vhod sprejemnika samo odbiti valovi, ki so prepotovali različne poti. 64. Vezja z osnovnimi logičnimi funkcijami. IN(AND) ALI(OR) NE(NO) A B C X A B C X A X Pomnilniki ROM(PROM, EPROM in FLASH) in RAM. Bralni pomnilnik (ROM) je logična struktura, ki omogoča le branje podatkov, ki so v pomnilniku shranjeni. Vsebine shranjenih podatkov ne moremo spremeniti.vsebina se vpiše v pomnilnik v tovarni, kjer ta pomnilnik izdelujejo. Notranja zgradba takega pomnilnika je sorazmerno preprosta. Spodnja slika prikazuje primer notranje zgradbe takšnega ROM pomnilnik.

66 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D PROM(Programable ROM) Ta pomnilnik je enake zgradbe kot ROM pomnilnik, le da ima to prednost, da lahko program v pišemo sami. To pomeni, da se diode nahajajo na vseh križiščih podatkovnih in naslovnih linij. Vsaka dioda pa ima zaporedno vezano še varovalko, ki jo pri programiranju uničimo. Če bi preverili vsebino novega PROMa, bi morale biti vrednosti vseh podatkov na vseh naslovih 1. EPROM je bralni pomnilnik z možnostjo vpisa in reprogramiranja. Poznamo različne vrste EPROM-ov: UV EPROM, EEPROM, flash.uv EPROM je pomnilnik, pri katerem lahko izvedemo brisanje s pomočjo ultravijolične svetlobe. EEPROM je pomnilnik ki ga lahko izbrišemo s pomočjo električnega polja. Podatke lahko vpišemo v ta EEPROM že v napravi. Flash pomnilnik združujejo električno zbrisljivost EEPROM-ov in višjo gostoto ter nižjo ceno po bitu UV EPROM-ov. RAM pomnilnik z naključnim dostopom. V tak pomnilnik lahko vpisujemo podatke, lahko iz tega pomnilnika beremo podatke. Sama struktura RAM pomnilnika vsebuje D flip-flope kot spomniske elemente.ti D flip-flopi so vezani v registre. Dolžina spominske besede je določena s številom teh spominskih elementov v registru, posamezen register pa dosežemo s posameznim naslovnim vodilom. Za vpisovanje Branje nen... enable»00«r/nw...read /write»01«noe...output enabel»11«

67 66. Mikroprocesorji, mikrokrmilniki, mikroračunalniki. Prvi mikroprocesor ji prišel iz japonske leta 1969 izdelala ga je firma Busicom.(Hoffov izdelek 4- bitni mikroprocesor 4004). Mikroprocesor je centralna procesna enota(cpe) računalnika zgrajena na eni sami Si ploščici(čipu). Z mikroprocesorjem torej lahko zgradimo računalnik. Mikroračunalnik je računalnik, ki ima za svojo centralno procesno enoto mikro procesor. Drugače povedano je mikroprocesor le eden delov mikroračunalnika. Primer mikroračunalnika: Mikrokrmilniki so mikroračunalniki na enem čipu. To so mikroračunalniki, ki so narejeni za uporabo v aplikacijah, kot so vodenje in nadzor procesov in naprav. V ta namen imajo poleg elementov, ki jih srečujemo pri običajnih mikroračunalnikih, pogosto vgrajene še elemente, kot so analogno-digitalni in digitalno-analogni pretvorniki, časovna vezja, Problemi pri načrtovanju z sodobno logiko in njihovo odpravljanje oz. zmanjševanje. Problemi pri načrtovanju z sodobno logiko so EMC problemi, ki se vedno pojavijo v eni od dveh oblik: elektromagnetna emisija, dovzetnost na zunanja elektromagnetna polja. Obe obliki sta lahko prevodne ali sevalne narave. Na možni EMC problem moramo pomisliti že na začetku razvoja določenega elektronskega vezja. Da se kar se da odpravijo motnje v vezju je treba poskrbeti za: dobro napajalno vezje(večja ko je površina Vcc in GND manjša je količina motenj v vezjih). Uporabo ustreznih blokirnih kondenzatorjev(blokirni kondenzatorji delujejo tako, da lokalizirajo izvorni ali ponorni tok in tako zmanjšajo površino poteka tokovne motnje. Preprečevanje poskakovanja mase(potencialno nevarne signale peljemo blizu priključka mase, zato morajo bit vezja že prej tako projektirana). Preprečevanje nastanka presluha(razdalje med signali morajo biti čim daljše, sklopne dolžine linij pa morajo biti čim krajše) Prabilna izbira vgrajenih elementov(nikoli naj nebi izdelali vezja s hitrejšimi elementi kot je nujno). Pravilna izbira ohišij(na čipih vedno manj se uporablja DIL in stem se več uporablja ohišja SMD).

68

69