ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Κ 17 Επικοινωνίες ΙΙ Χειμερινό Εξάμηνο Διάλεξη 2 η Νικόλαος Χ. Σαγιάς Επίκουρος Καθηγητής Webpage: nsagias@uop.gr

2 Το Θεμελιώδες Πρόβλημα στην Επικοινωνία Πηγή Πληροφορίας Κανάλι Μετάδοσης Αποδέκτης Η πηγή πληροφορίας στέλνει σύμβολα προς τον αποδέκτη Το κανάλι αλλοιώνει τα εκπεμπόμενα σύμβολα Ο αποδέκτης πρέπει να αναγνωρίσει ποιο σύμβολο στάλθηκε The fundamental problem of communication is that of reproducing at one point either exactly or approximately a message selected at another point. (Claude Shannon, 1948) 2

3 Βαθμίδες Ψηφιακού Συστήματος Επικοινωνίας Πηγή πληροφορίας Κωδικοποίηση πηγής Κωδικοποίηση καναλιού Διαμορφωτής Κανάλι μετάδοσης Αποδέκτης Αποκωδικοποίηση πηγής Αποκωδικοποίηση καναλιού Αποδιαμορφωτής Η πηγή πληροφορίας μπορεί να είναι αναλογική ή ψηφιακή Η κωδικοποίηση πηγής ελαττώνει την πλεοναστική πληροφορία Η κωδικοποίηση καναλιού εισάγει ελεγχόμενη πλεοναστική πληροφορία για προστασία από το κανάλι της μεταδιδόμενης πληροφορίας Ο διαμορφωτής ομαδοποιεί έναν αριθμό από bit και τα αντιστοιχίζει με σύμβολα (κυματομορφές) Τόσο η πηγή πληροφορίας όσο και το κανάλι μετάδοσης δεν επιδέχονται καμία παρέμβαση 3

4 Κωδικοποίηση/Αποκωδικοποίηση Πηγής Τα φυσικά σήματα είναι αναλογικά. Για να τα μεταδώσουμε, ή/και να τα επεξεργαστούμε ή/και να τα αποθηκεύσουμε πρέπει πρώτα να τα ψηφιοποιήσουμε Σεισμικά σήματα σταθμού Αχαΐας δικτύου ΕΑΑ, 10 Σεπτ 2008 Τυπική κυματομορφή σήματος φωνής 4

5 Κωδικοποίηση/Αποκωδικοποίηση Πηγής Η διαδικασία ψηφιοποίησης ονομάζεται αναλογικοψηφιακή (A/D) μετατροπή και πραγματοποιείται με A/D μετατροπείς (analog-to-digital converter ADC) Η αντίστροφη διαδικασία ονομάζεται ψηφιακοαναλογική (D/A) μετατροπή και πραγματοποιείται με D/A μετατροπείς (digital-to-analog converter DAC) σήμα διακριτού χρόνου ADC κβαντισμένο σήμα αναλογικό σήμα Δειγματολήπτης Κβαντιστής Κωδικοποιητής ψηφιακό σήμα 5

6 Διαμόρφωση Διαδικασία μετατροπής της πληροφορίας σε μορφή αποδεκτή από το κανάλι μετάδοσης Αναλογική διαμόρφωση: Αποτύπωση σήματος πληροφορίας αναλογικής μορφής σε πλάτος, συχνότητα ή φάση φέροντος για εκπομπή (AM, FM, ) Ψηφιακή διαμόρφωση: Βασικής ζώνης: Αντιστοίχιση bits σε αναλογικό σήμα βασικής ζώνης (PAM, PPM, nonreturn-tozero (NRZ), return-to-zero (RZ), pseudoternary (P T), biphase, ) Διέλευσης ζώνης: Αντιστοίχιση bits σε αναλογικό σήμα διέλευσης ζώνης (η πληροφορία μεταφέρεται με πλάτος, συχνότητα, ή φάση του φέροντος) (ASK, PSK, FSK, )

7 Γιατί Ψηφιακή Διαμόρφωση; Η ψηφιακή μορφή πληροφορίας υπάρχει πλέον παντού Χαμηλό κόστος υλοποίησης λόγω προόδου της μικροηλεκτρονικής και των τεχνολογιών ψηφιακής επεξεργασίας σήματος Μεγάλη ανοχή σε θόρυβο και σε προβλήματα του καναλιού διάδοσης Δυνατότητα κωδικοποίησης πηγής (συμπίεση, PCM, MPEG, ) Εύκολη πολυπλεξία διαφορετικών τύπων πληροφορίας (TDM) Δυνατότητα κρυπτογράφησης και ασφάλειας δεδομένων Δυνατότητα κωδικοποίησης καναλιού με χρήση κωδίκων ανίχνευσης και διόρθωσης σφάλματος (CRC, BCH, ) Δυνατότητα υλοποίησης και ελέγχου λειτουργίας μέσω προσομοίωσης σε ΗΥ 7

8 Γνωστότερα Κανάλια Επικοινωνίας Καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους και ομοαξονικό Οπτική ίνα Κανάλι αποθήκευσης Υποβρύχιο ακουστικό κανάλι Ασύρματο κανάλι διάδοσης Προσθετικός θόρυβος Πολλαπλασιαστικός θόρυβος Παραμορφώσεις στο σήμα 8

9 Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα 9