ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΤΕ 10 Δορυφορικές Επικοινωνίες Θερινό εξάμηνο 2008 Διάλεξη 4 η Επίκουρος Καθηγητής Νικόλαος Χ. Σαγιάς Webpage: nsagias@uop.gr

2 Περιεχόμενα Εισαγωγικά Τροχιές Ανάλυση ραδιοζεύξεων Τεχνικές εκπομπής/λήψης Πολλαπλή πρόσβαση Δορυφορικά δίκτυα Ειδικά θέματα 2

3 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Σήματα βασικής ζώνης: Αναλογικά Τηλεφωνικά σήματα Τηλεοπτικά σήματα Ψηφιακά Τηλεφωνικά σήματα Ψηφιακή τηλεόραση (Digital video broadcasting - DVB-S) Ψηφιακό ραδιόφωνο (Digital audio broadcasting - DAB-S) Δεδομένα 3

4 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Αναλογικού Σήματος Η αναλογική μετάδοση χαρακτηρίζεται από: Επεξεργασία σήματος βασικής ζώνης Αριθμό καναλιών επικοινωνίας Ένα κανάλι ανά φέρον (Single channel per carrier SCPC) Πολυπλεξία με διαίρεση συχνότητας (Frequency division multiplexing FDM) Διαμόρφωση Τηλεφωνική μετάδοση (SCPC/FM, FDM/FM, FDM/SSB-AM) Τηλεοπτική μετάδοση (SCPC/FM) 4

5 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Αναλογικού Σήματος Τεχνικές: Τηλεφωνία Φωνητική ενεργοποίηση (Βελτίωση της τάξης των 4-6 db) Συμπίεση/αποσυμπίεση (Βελτίωση της τάξης των 15 db) Προέφμαση/αποέμφαση (Βελτίωση της τάξης των 4-5 db) Τηλεόραση Προέφμαση/αποέμφαση (Βελτίωση της τάξης των 3 db) 5

6 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Αναλογικού Σήματος Προέφμαση/αποέμφαση Ελαττώνεται ο υψίσυχνος θόρυβος 6

7 Αναλογική Τηλεφωνία Πλάτος Σήμα φωνής LO f c Πλάτος Hz LSB f c USB f c f c -300 f c +300 f c Hz Πλάτος Hz LO f c Πλάτος f c f c -300 SSB f c Hz LO f c Πλάτος Hz Εκπομπή Ζωνοπερατό φίλτρο Λήψη Χαμηλοπερατό φίλτρο 7

8 Αναλογική Τηλεφωνία Πλάτος Πλάτος Πλάτος Hz Hz Hz LO 12 khz LO 16 khz LO 20 khz Ζωνοπερατό φίλτρο Ζωνοπερατό φίλτρο Ζωνοπερατό φίλτρο Πλάτος Πλάτος Πλάτος SSB 20 SSB 24 SSB khz khz khz Π ο λ υ π λ έ κ τ η ς Πλάτος Pregroup FDM khz 8

9 Αναλογική Τηλεφωνία Διαμορφώσεις CCITT (επίγεια): Group 12 κανάλια εύρους ζώνης 4 KHz ολικό εύρος ζώνης: khz Supergroup πολυπλεξία 5 group 60 κανάλια ολικό εύρος ζώνης: khz Basic mastergroup πολυπλεξία 5 supergroup 300 κανάλια ζώνες φύλαξης 8 khz ολικό εύρος ζώνης: khz Super mastergroup πολυπλεξία 3 basic mastergroup 900 κανάλια ζώνες φύλαξης 88 khz ολικό εύρος ζώνης: khz Τηλεφωνία μέσω δορυφόρου FDM (Σύσταση ITU-R S.464) 9

10 Αναλογική Τηλεόραση Συνιστώσες τηλεοπτικού σήματος: Λαμπρότητα (luminance) Χρωμικότητα (chrominance) Ηχητικό σήμα Πρότυπα μετάδοσης: Αναλογικές Ψηφιακές PAL (Ευρώπη, Αυστραλία, Ν. Αμερική, Αφρική) 625 γραμμές/πλαίσιο, 50 πεδία/sec 25 πλαίσια/sec SECAM (Γαλλία, πρώην Σοβιετική Ένωση, Ανατολικές χώρες) 625 γραμμές/πλαίσιο, 50 πεδία/sec 25 πλαίσια/sec NTSC (Ιαπωνία, ΗΠΑ, Καναδάς, Μεξικό, Ασία) 525 γραμμές/πλαίσιο, 60 πεδία/sec 30 πλαίσια/sec MPEG-2, MPEG-4, Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (high definition TV) HDTV 10

11 Αναλογική Τηλεόραση ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΥΝΘΕΤΟΥ ΕΓΧΡΩΜΟΥ ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΒΑΣΙΚΗΣ ΖΩΝΗΣ 11

12 Αναλογική Τηλεόραση Σάρωση με εναλλαγή Προοδευτική σάρωση 12

13 Αναλογική Τηλεόραση ΦΑΣΜΑ ΕΓΧΡΩΜΟΥ ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΒΑΣΙΚΗΣ ΖΩΝΗΣ 13

14 Αναλογική Τηλεόραση Επίγεια τηλεόραση Δορυφορική τηλεόραση 14

15 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Ψηφιακού Σήματος Ψηφιοποίηση αναλογικών σημάτων Δειγματοληψία Κβάντιση Κωδικοποίηση 15

16 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Ψηφιακού Σήματος Πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου (Time division multiplexing-tdm) Asynchronous transfer mode - ATM Synchronous digital hierarchy - SDH 16

17 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Ψηφιακού Σήματος Συγχρονισμός μεταξύ δικτύων Κρυπτογραφία Scrambling/descrambling Συμπύκνωση σημάτων ομιλίας m επίγεια κανάλια DSI n κανάλια φορείς 17

18 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Ψηφιακού Σήματος Κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση καναλιού Forward error correction (FEQ) (συνελικτικοί κώδικες, BCH, Reed-Solomon) r bit πλεοναστικά n bit πληροφορίας R b Κωδικοποιητής καναλιού (n + r) bit R c 18

19 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Ψηφιακού Σήματος Κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση καναλιού Automatic repeat request (ARQ) Επανεκπομπή με διακοπή και αναμονή για αναγνώριση λήψης (ARQ Stop & Wait) Συνεχής επανεκπομπή (Go-back-N ARQ) Επιλεκτική επανεκπομπή (Selective-repeat ARQ) Απόδοση 3% Απόδοση 20% Απόδοση 90% 19

20 Τεχνικές Εκπομπής/Λήψης Ψηφιακού Σήματος Ψηφιακή διαμόρφωση/αποδιαμόρφωση QPSK, differentially encoded QPSK (DEQPSK), Offset QPSK (OQPSK) FSK, minimum shift keying (MSK) Quadrature amplitude modulation (QAM) Χωρίς ενισχυτή (bit/sec/hz) Με ενισχυτή HPA (bit/sec/hz) BPSK QPSK Ε / Ν 0 (db) 20

21 Σύγκριση Αναλογικής & Ψηφιακής Μετάδοσης 21

22 Σύγκριση Αναλογικής & Ψηφιακής Μετάδοσης 22

23 Σύγκριση Αναλογικής & Ψηφιακής Μετάδοσης LRE/DSI/TDM/QPSK DSI/TDM/QPSK FDM/CFM FDM/FM TDM/QPSK C / N (db) 23

24 Ψηφιακό Ραδιόφωνο DAB-S Digital audio broadcasting (DAB) Διαμόρφωση με ορθογώνια διαίρεση συχνότητας (OFDM) MPEG-1 Audio Layer II ("MP2") codec Απλοί κώδικές διόρθωσης σφάλματος Πολύ καλής ποιότητας ήχος (Ρυθμός > 128kbps) Παρέχει απλού τύπου δεδομένα Ηλεκτρονικός οδηγός προγράμματος (Electronic program guide EPG) Ιστοσελίδες Εικόνες Slideshow Video Εφαρμογές σε JAVA Φτηνοί δέκτες 24

25 Ψηφιακή Τηλεόραση DVB-S Digital video broadcasting (DVB) Κωδικοποίηση κινούμενης εικόνας MPEG-2 Κώδικές διόρθωσης σφάλματος Reed-Solomon, συνελικτικοί Υποστήριξη ήχου με περισσότερα από δύο κανάλια Ένας transponder 38 Mbps μπορεί να εκπέμπει: 4-8 κανάλια τηλεόρασης 2 κανάλια τηλεόρασης υψηλής ευκρίνειας HDTV 150 κανάλια ραδιοφώνου 550 ISDN κανάλια δεδομένων ρυθμού 64 kbps το καθένα Ποικιλία άλλων υπηρεσιών χαμηλού ρυθμού μετάδοσης 25

26 Ψηφιακή Τηλεόραση DVB-S 26

27 Ψηφιακή Τηλεόραση DVB-S 27

28 Ψηφιακή Τηλεόραση DVB-S 28