Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σηµάτων

Σχετικά έγγραφα
Γραφική αναπαράσταση ενός ψηφιακού σήµατος

Σεραφείµ Καραµπογιάς Στοιχεία ενός Συστήµατος Ηλεκτρικής Επικοινωνίας

Τι είναι σήµα; Ωςσήµαορίζεταιέναφυσικόµέγεθοςτοοποίοµεταβάλλεταισεσχέσηµετοχρόνοή το χώρο ή µε οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητη µεταβλητή ή µεταβλητές.

Σεραφείµ Καραµπογιάς ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΗΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ. Εισαγωγή στα Σήµατα Εισαγωγή στα σήµατα Ανάπτυγµα - Μετασχηµατισµός Fourier Μετασχηµατισµός Laplace Μετασχηµατισµός Z Εφαρµογές

Σεραφείµ Καραµπογιάς ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Σεραφείμ Καραμπογιάς ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Εισαγωγή στα Σήµατα Εισαγωγή στα Συστήµατα Ανάπτυγµα - Μετασχηµατισµός Fourier Μετασχηµατισµός Z

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΑΛΜΟΚΩΔΙΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ - PCM (ΜΕΡΟΣ Α)

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Μοντέλο Επικοινωνίας Δεδομένων. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 6 ο

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 5: Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σημάτων. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Παράδειγµα ενός ηλεκτρικού συστήµατος

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες

Σεραφείµ Καραµπογιάς. Το κανάλι επικοινωνίας είναι το φυσικό µέσο που χρησιµεύει για να στέλνεται το σήµα από την πηγή στον προορισµό χρήσης.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Παλµοκωδική ιαµόρφωση

ιαφορική εντροπία Σεραφείµ Καραµπογιάς

Γενική εικόνα τι είναι σήµα - Ορισµός. Ταξινόµηση σηµάτων. Βασικές ιδιότητες σηµάτων. Μετατροπές σήµατος ως προς το χρόνο. Στοιχειώδη σήµατα.

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 12

Περιεχόµενα. οµή Η/Υ: Αναπαράσταση εδοµένων. υαδικό σύστηµα. Συστήµατα Αρίθµησης υαδικό Οκταδικό εκαεξαδικό Παραδείγµατα

Τεχνικές Ανάλυσης-Σύνθεσης

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 18

Ήχος και φωνή. Τεχνολογία Πολυµέσων 04-1

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: 2 Δυαδική Κωδικοποίηση

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. 5 ο Μάθημα. Λεωνίδας Αλεξόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ. url:

Μορφοποίηση και ιαµόρφωση Σηµάτων Βασικής Ζώνης

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής Εισαγωγή στα Συστήματα Τηλεπικοινωνιών Συστήματα Παλμοκωδικής Διαμόρφωσης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Παναγιώτης Μαθιόπουλος Ph.D.

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ΘΕΜΑ : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΗΣΗΣ. ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδους. 22/1/ :11 Όνομα: Λεκάκης Κωνσταντίνος καθ. Τεχνολογίας

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Διαδικασία Ψηφιοποίησης (1/2)

Συστήματα Επικοινωνιών

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Αναλογικά & Ψηφιακά Κυκλώματα ιαφάνειες Μαθήματος ρ. Μηχ. Μαραβελάκης Εμ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΨΗΦΙΑΚΟ

Εισαγωγή στην Πληροφορική ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ TEI ΧΑΛΚΙ ΑΣ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Εισαγωγή στα ψηφιακά Συστήµατα Μετρήσεων

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 3 : Πηγές Πληροφορίας Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΘΕΜΑ : ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ DIGITAL ELECTRONICS

Τετάρτη 5-12/11/2014. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 3 ου και 4 ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ Α ΕΞΑΜΗΝΟ

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

5.1 Θεωρητική εισαγωγή

Τι είναι σήµα; Σεραφείµ Καραµπογιάς

Ψηφιακά Κυκλώματα Ι. Μάθημα 1: Δυαδικά συστήματα - Κώδικες. Λευτέρης Καπετανάκης

Συστήματα Επικοινωνιών

Αναπαράσταση Δεδομένων

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 4 : Σήματα Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Analog vs Digital. Δούρβας Ιωάννης ΙΩΑΝΝΗΣ ΔΟΥΡΒΑΣ

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

Β1.1 Αναπαράσταση Δεδομένων και Χωρητικότητα Μονάδων Αποθήκευσης

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου)

Συστήματα Επικοινωνιών

Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 4 : Σήματα Διάλεξη: Κώστας Μαλιάτσος Χρήστος Ξενάκης, Κώστας Μαλιάτσος. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Αριθμητικά Συστήματα Η ανάγκη του ανθρώπου για μετρήσεις οδήγησε αρχικά στην επινόηση των αριθμών Κατόπιν, στην επινόηση συμβόλων για τη παράσταση

Αναδρομή- PCM Ιεραρχίες PDH-SDH. Τα κυκλώματα που χρησιμοποιούν διαφορετική διόδευση μετάδοσης σε κάθε κατεύθυνση καλούνται κανάλια.

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Τι είναι σήµα; Ωςσήµαορίζεταιέναφυσικόµέγεθοςτοοποίοµεταβάλλεταισεσχέσηµετοχρόνοή το χώρο ή µε οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητη µεταβλητή ή µεταβλητές.

Κωδικοποίηση Πηγής. Η λειτουργία ενός συστήματος επικοινωνίας (γενικό διάγραμμα):

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Κωδικοποίηση Κυματομορφής

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 10: Κωδικοποίηση καναλιού με συνελικτικούς κώδικες. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Προγραμματισμός Υπολογιστών

ΚΩΔΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εργαστήριο 8 ο. Αποδιαμόρφωση PAM-PPM με προσαρμοσμένα φίλτρα

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Περιεχόµενα. Επικοινωνίες εδοµένων: Τρόποι Μετάδοσης και Πρωτόκολλα. Εισαγωγή

Κ15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 2: Δυαδικό Σύστημα / Αναπαραστάσεις

Αντοχή (ruggedness) στο θόρυβο μετάδοσης Αποτελεσματική αναγέννηση (regeneration) Δυνατότητα ομοιόμορφου σχήματος (uniform format) μετάδοσης Όμως:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συμπίεση Δεδομένων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Εισαγωγή στους Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 7 και 8: Αναπαραστάσεις. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Θεωρία πληροφοριών. Τεχνολογία Πολυµέσων 07-1

Transcript:

Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σηµάτων Τα σύγχρονα συστήµατα επικοινωνίας σε πολύ µεγάλο ποσοστό διαχειρίζονται σήµατα ψηφιακής µορφής, δηλαδή, σήµατα που δηµιουργούνται από ακολουθίες δυαδικών ψηφίων. Τα περισσότερα σήµατα στην πράξη είναι αναλογικά. Η µετάδοση των σηµάτων αυτών σε ψηφιακή µορφή απαιτεί τα αναλογικά αυτά σήµατα να µετατραπούν σε ψηφιακά. Η διαδικασία της µετατροπής αναλογικών σηµάτων σε ψηφιακά ονοµάζεται αναλογική σε ψηφιακήµετατροπή (A/D analog to digital conversion) ήκωδικοποιήσηςκυµατοµορφής. Υπάρχουν δύο βασικές τεχνικές κωδικοποιήσης κυµατοµορφής, παλµοκωδική διαµόρφωση και η διαµόρφωση δέλτα. Εισαγωγή στα σήµατα -5

Παλµοκωδική ιαµόρφωση (PCM) Σεραφείµ Καραµπογιάς Η παλµοκωδική διαµόρφωση (Pulse Code Modulation (PCM)) είναι το απλούστερο σχήµα κωδικοποιήσης κυµατοµορφής. Ένας παλµοκωδικός παλµών αποτελείται από τρία βασικά µέρη: ένα δειγµατολήπτη, έναν κβαντιστή και ένα κωδικοποιητή. ΣΥΣΤΗΜΑ PC M ειγµατολήπτης Κβαντιστής x (t ) x ( n ) x ( n ) t 4 5 6 7 8 9 2 3 2 3 n 4 5 6 7 8 9 2 3 2 3 n Εισαγωγή στα σήµατα -6

E Σεραφείµ Καραµπογιάς Σε ένα ψηφιακό σύστηµα επικοινωνίας τα µηνύµατα που παράγονται από την πηγή, σύµβολα ή επιτρεπόµενες στάθµες, µετατρέπονται συνήθως σε µιαακολουθίαδυαδικώνψηφίων. Η διαδικασία της αποδοτικής µετατροπής της µίας αναλογικής ή ψηφιακής, σε ακολουθία δυαδικών ψηφίων καλείται κωδικοποίηση ή συµπίεση δεδοµένων. Στον κώδικα Morse τα γράµµατα του αγγλικού αλφαβήτου τα αναπαράστησε µε µία ακολουθία από τελείες και παύλες (δηλαδή από κωδικές λέξεις). A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 2 3 4 5 6 7 8 9 Ο κώδικας ASCII (American Standard Code for Information Interchange), σύνολοχαρακτήρων τουλατινικούαλφάβητου. είναι ένα κωδικοποιηµένο Εισαγωγή στα σήµατα -7

Ο ρόλος του κωδικοποιητή είναι να εισάγει, κατά έναν ελεγχόµενο τρόπο, κάποιο πλεονασµό στη δυαδική ακολουθία πληροφορίας ο οποίος να µπορεί να χρησιµοποιηθεί στο δέκτη για να κατανικήσει τις επιδράσεις του θορύβου. Έτσι αυξάνεται η αξιοπιστία των λαµβανοµένων δεδοµένων. Ένας (τετριµµένος) τρόπος κωδικοποίησης µίας δυαδικής ακολουθίας πληροφορίας είναι απλώς η επανάληψη κάθε δυαδικού ψηφίου m φορές, όπου m θετικός ακέραιος Εισαγωγή στα σήµατα -8

Ο ρόλος του κωδικοποιητή είναι να εισάγει, κατά έναν ελεγχόµενο τρόπο, κάποιο πλεονασµό στη δυαδική ακολουθία πληροφορίας ο οποίος να µπορεί να χρησιµοποιηθεί στο δέκτη για να κατανικήσει τις επιδράσεις του θορύβου. Έτσι αυξάνεται η αξιοπιστία των λαµβανοµένων δεδοµένων. Ένας πιο σύνθετος κωδικοποιητής λαµβάνει k bits πληροφορίας κάθε φορά και απεικονίζει κάθε ακολουθία των k-bits σε µία ενιαία ακολουθία n-bits (n > k), καλούµενη κωδική λέξη. Μπλοκ από k bits 2 3 k k bits πληροφορίας Κωδικές λέξεις των n bits 2 3 k k+ k bitsπληροφορίας n-k bits ελέγχου n Εισαγωγή στα σήµατα -9

Σεραφείµ Καραµπογιάς υαδική ακολουθία Αναλογικό σήµα Επειδή σχεδόν όλα τα κανάλια επικοινωνίας που συναντάµε στην πράξη είναι ικανά να µεταδίδουν ηλεκτρικά σήµατα (κυµατοµορφές). Ο πρωταρχικός ρόλος του ψηφιακού διαµορφωτή είναι να απεικονίζει τις δυαδικές ακολουθίες σε κυµατο- µορφέςσήµατος. Ο ψηφιακός απεικονίζει το δυαδικό ψηφίο στην κυµατο- µορφή s (t) και το δυαδικό ψηφίο στηνκυµατοµορφή s (t). g T (t) A g T (t) t A u(t) A A T b T b Tb t 2Tb 3Tb t Εισαγωγή στα σήµατα -2

u(t) r(t) Οποιοδήποτε και αν είναι το φυσικό µέσο για τη µετάδοση του σήµατος, το κύριο χαρακτηριστικό είναι ότι τοµεταδιδόµενοσήµααλλοιώνεταικατάτυχαίοτρόποαπόµίαποικιλίαπιθανώνµηχανισµών. Η πιο συνήθης µορφή υποβάθµισης του σήµατος προέρχεται από έναν προσθετικό θόρυβο ο οποίος συχνά καλείται θερµικός θόρυβος. u(t) r(t) Tb 2Tb 3Tb t Tb 2Tb 3Tb t Εισαγωγή στα σήµατα -2

u(t) απο r(t) Στο άλλο άκρο της λήψης ενός ψηφιακού συστήµατος επικοινωνίας, ο ψηφιακός απο επεξεργάζεται τις αλλοιωµένες από το κανάλι διαβιβασµένες κυµατοµορφές και εκτιµά το διαβιβασµένο δυαδικό ψηφίο. r(t) Tb 2Tb 3Tb t απο Εισαγωγή στα σήµατα -22

Αποκωδικοποιητής απο Ο προστιθέµενος πλεονασµός στην ακολουθία πληροφορίας χρησιµοποιείται από τον αποκωδικοποιητή στηναποκωδικοποίησητηςεπιθυµητήςακολουθίαςπληροφορίας. Εισαγωγή στα σήµατα -23

Αποκωδικοποιητής απο Σφάλµα στη µετάδοση Ο προστιθέµενος πλεονασµός στην ακολουθία πληροφορίας χρησιµοποιείται από τον αποκωδικοποιητή στην αποκωδικοποίηση της επιθυµητής ακολουθίας πληροφορίας. Έτσι, ο προστιθέµενος πλεονασµός χρησιµεύει στο να αυξήσει την αξιοπιστία των λαµβανόµενων δεδοµένων και να βελτιώνει την πιστότητα του λαµβανόµενου σήµατος. Εισαγωγή στα σήµατα -24

Ε Ε Αποκωδικοποιητής Αποκωδικοποιητής απο Ο αποκωδικοποιητής της δέχεται την ακολουθία του αποκωδικοποιητή και γνωρίζοντας την µέθοδο που χρησιµοποιείται για την κωδικοποίηση της προσπαθεί να ανακατασκευάσει όσο γίνεται πιστότερα το αρχικό αναλογικό σήµα της. Τα συστήµατα ψηφιακής επικοινωνίας µπορούν να µεταδώσουν δεδοµένα µε διαφορετικούς ρυθµούς µετάδοσης (transmission rate). Ο ρυθµός µετάδοσης µιας ζεύξης µετρείται σε bits/sec. Εισαγωγή στα σήµατα -25

Σεραφείµ Καραµπογιάς Ποµπός έκτης Σύστηµα Επικοινωνίας Τα περισσότερα συστήµατα επικοινωνίας, όπως το διαδίκτυο και τα συστήµατα κινητής τηλεφωνίας, περιλαµβάνουν µεγάλο αριθµό ποµπών και δεκτών, οι οποίοι πρέπει να χρησιµοποιούν από κοινού το ίδιο φυσικό µέσο. Τα επίπεδα δικτύου και ελέγχου (network and control layers) εξασφαλίζουν την αξιόπιστη και αποτελεσµατική χρησιµοποίηση του ίδιου φυσικού µέσου από πολλά τερµατικά. Επίπεδα δικτύου και ελέγχου Ποµπός Επίπεδα δικτύου και ελέγχου έκτης Σύστηµα Επικοινωνίας ιάγραµµα λειτουργικών βαθµίδων ενός συστήµατος επικοινωνίας Εισαγωγή στα σήµατα -26