Μετάδοση σήματος PCM

Σχετικά έγγραφα
Μετάδοση σήματος PCM

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Θόρυβος και λάθη στη μετάδοση PCM

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

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

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

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

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

Συμπίεση Δεδομένων

Ημιτονοειδή σήματα Σ.Χ.

Παράμετροι σχεδίασης παλμών (Μορφοποίηση παλμών)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

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

Μοντέλο Επικοινωνίας Δεδομένων. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 6 ο

Δεύτερη Σειρά Ασκήσεων

Ήχος. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 04-1

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 4: Ήχος Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

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

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

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

Δυαδικά Αντίποδα Σήματα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Πιθανότητα Σφάλματος σε AWGN Κανάλι. r s n E n. P r s P r s.

Αποδιαμόρφωση γωνίας με θόρυβο

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ #5

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΨΗΦΙΑΚΟ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Εξετάσεις Θ.Ε. ΠΛΗ22 Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ Περίοδος (01/07/2012)

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

ΡΗ Α&DC /1/ :18 πµ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ασκήσεις C B (2) SNR 10log( SNR) 10log(31) 14.91dB ΑΣΚΗΣΗ 1

ΘΕΜΑΤΑ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα. λ από τον ρυθμό μετάδοσής της. Υποθέτοντας ότι ο κόμβος A

Βασικές λειτουργίες Ανίχνευση πλαισίων Τι κάνει το επίπεδο ζεύξης Χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού επιπέδου, ήτοι την (ανασφαλή) μεταφορά δεδομέ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Διαδικασία Ψηφιοποίησης (1/2)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

«Επικοινωνίες δεδομένων»

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

Ευρυζωνικά δίκτυα (2) Αγγελική Αλεξίου

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 2: Εισαγωγικά θέματα Ψηφιοποίησης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

15. ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ Γενικά Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (FDM)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2011

Ένα αναλογικό σήμα περιέχει άπειρες πιθανές τιμές. Για παράδειγμα ένας απλός ήχος αν τον βλέπαμε σε ένα παλμογράφο θα έμοιαζε με το παρακάτω:

Μορφοποίηση και ιαµόρφωση Σηµάτων Βασικής Ζώνης

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο

ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΣΤΙΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 29/10/2014 1:55 µµ

Βίντεο. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 06-1

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήµατα Πολυµέσων Ενδιάµεση Εξέταση: Οκτώβριος 2004

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΑΛΜΟΚΩΔΙΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ - PCM (ΜΕΡΟΣ Α)

Θεώρημα κωδικοποίησης πηγής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΒΔΟΜΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΛΜΟΚΩΔΙΚΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Θεώρημα δειγματοληψίας

Πολυπλεξία. Creative Commons License 3.0 Share-Alike

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Παναγιώτης Μαθιόπουλος Ph.D.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Συστήματα Επικοινωνιών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Transcript:

Μετάδοση σήματος PCM

Θόρυβος κατά τη μετάδοση

Εύρος ζώνης μετάδοσης Το (διαμορφωμένο) σήμα PCM όταν μεταδίδεται μέσω του διαύλου είναι ένα σήμα συνεχούς χρόνου και έχει το δικό του εύρος ζώνης Το εύρος ζώνης μετάδοσης ικανοποιεί τη σχέση B T r f W s Το εύρος ζώνης μετάδοσης είναι τουλάχιστον ν=log M q φορές μεγαλύτερο του εύρους ζώνης του σήματος!

Εύρος ζώνης μετάδοσης Το εύρος ζώνης εξαρτάται τόσο από το ρυθμό μετάδοσης r όσο και από την κωδικοποίηση γραμμής Εάν χρησιμοποιηθούν παλμοί sinc, τότε Β Τ =r/ Εάν χρησιμοποιηθούν τετραγωνικοί παλμοί, τότε Β Τ =r Για δειγματοληψία στο ρυθμό Nyquist f s =W Κατώτερο όριο εύρος ζώνης Β Τ =νw Για τετραγωνικούς παλμούς Β Τ =νw Στην πράξη vw B vw T

Σηματοθορυβική σχέση εξόδου Όσο δεν υπάρχουν λάθη μετάδοσης Η σηματοθορυβική σχέση είναι σταθερή ανεξάρτητη της SNR b Φαινόμενο κατωφλίου Βελτιώνεται όσο αυξάνει το v Μονοπολική σηματοδότηση, S x =0,5

PCM και θόρυβος διαύλου Ο θόρυβος στον δίαυλο αλλοιώνει τις τιμές των κωδικών λέξεων Λάθη σε bit Η επίδραση του θορύβου είναι μεγαλύτερη στα πιο σημαντικά bit Για το bit τάξης m έχουμε αλλαγή m σταθμών κβαντισμού ύψους /q, άρα λάθος (/ q) m m Το μέσο τετραγωνικό λάθος είναι m 4 q 1 4 3 q 3

PCM και θόρυβος διαύλου Ο θόρυβος αποκωδικοποίησης είναι επομένως P 4 3 d e m e όπου P e η πιθανότητα σφάλματος bit Η ισχύς θορύβου στην έξοδο είναι N D q d P και η σηματοθορυβική σχέση γίνεται SNR o 3q 1 4 qpe 1 4 3q S x qpe

Κατώφλι Η επίδραση των σφαλμάτων bit εξαρτάται από την ποσότητα 4qPe Έχουμε δύο ακραίες καταστάσεις SNR o P e 3q S P 1/ 4q x e 3S x P 1/ 4q e 4P 10 5 e Εάν τα σφάλματα μετάδοσης είναι αμελητέα και η PCM λειτουργεί πάνω από το κατώφλι

Πιθανότητα σφάλματος Στη γενική περίπτωση Μ-κης σηματοδότησης με Μ άρτιο και ισοπίθανες εμφανίσεις των συμβόλων αποδεικνύεται ότι 1 A A Pe Q ( m ) Q M 1 A 1 Q M όπου Q(x) η συνάρτηση Q

Πιθανότητα σφάλματος και σηματοθορυβική σχέση επίσης για M-κη σηματοδότηση ισχύει A 3 S 3 R M 1 NR M 1 SNR c

Κατώφλι λαθών Λύνοντας την 1 3 P 1 Q SNR 10 e c M M 1 λαμβάνουμε την ελάχιστη σηματοθορυβική σχέση διαύλου για λειτουργία χωρίς λάθη SNR 6( M 1) c, th Για σύγκριση με τα αναλογικά συστήματα μετάδοσης μπορούμε να υπολογίσουμε SNR B W SNR M ( / ) 6( 1) b, th T o, th 6 ( M 1) 5 BT W

Φαινόμενο κατωφλίου Τα συστήματα PCM λειτουργούν κοντά στο κατώφλι με την ελάχιστη δυνατή ισχύ Δεν υπάρχει κέρδος με αύξηση της SNR c! Η επίδοση καλυτερεύει μόνο με την αύξηση των σταθμών κβάντισης Η διαμόρφωση PCM, όταν λειτουργεί πάνω από το κατώφλι, έχει ιδιότητες καταστολής του θορύβου παρόμοιες με αυτές της FM και PPM

Σύγκριση με αναλογικές διαμορφώσεις Έστω ρυθμός Nyquist r=b T /, οπότε B W q M M T SNR 3q S 3M S b o x x όπου b=b T /W, η διεύρυνση εύρους ζώνης Έχουμε εκθετική ανταλλαγή σηματοθορυβικής σχέσης προς εύρος ζώνης προφανώς μειώνεται ο θόρυβος κβαντισμού ο θόρυβος μετάδοσης δεν επηρεάζει τη λειτουργία πάνω από το κατώφλι Στην FM, η ανταλλαγή αυτή είναι ανάλογη του b b

Σύγκριση με αναλογικές διαμορφώσεις Η επίδοση της PCM παραμένει σταθερή μέχρις ότου η πιθανότητα σφάλματος μεγαλώσει Μετά έχουμε δραματική πτώση Είναι καλύτερη της FM και PPM για χαμηλές ισχείς (μικρές SNR b ) SNR b

Σύγκριση με αναλογικές διαμορφώσεις Με PCM θέλουμε 10 bit και εύρος ζώνης > 10 15 khz Με FM έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα με β=6 και εύρος ζώνης 7 15 khz Γιατί η PCM είναι καλύτερη; Για ραδιοφωνική μετάδοση FM θέλουμε SNR o 60 SNR b

Πλεονεκτήματα PCM Ψηφιακή μετάδοση αναλογικών σημάτων Πολυπλεξία Μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις Αναγεννητικοί επαναλήπτες

Αναγεννητικοί επαναλήπτες

Επαναλήπτες Στα συστήματα μετάδοσης PCM χρησιμοποιούνται αναγεννητικοί επαναλήπτες (regenerative repeaters) Ο αναγεννητικός επαναλήπτης ανιχνεύει τα bit στην είσοδο και αναγεννά το ψηφιακό σήμα στην έξοδο Εάν η πιθανότητα σφάλματος είναι αμελητέα, τότε το σήμα στην έξοδο είναι ακριβές αντίγραφο του αρχικού σήματος

Αναγεννητικοί επαναλήπτες Η μετάδοση (αναλογική ή ψηφιακή) σε μακρινές αποστάσεις απαιτεί χρήση επαναληπτών Σε αντίθεση με την αναλογική περίπτωση, στις ψηφιακές επικοινωνίες το σήμα αναγεννιέται Εάν η πιθανότητα λάθους είναι μικρή, ακόμη και για μεγάλο πλήθος m αναγεννητικών επαναληπτών το κέρδος από την αναγέννηση είναι σημαντικό

Επαναλήπτες Οι αναλογικοί, μη αναγεννητικοί επανάληπτες, απλώς ενισχύουν το λαμβανόμενο σήμα και οδηγούν σε σημαντικά μεγαλύτερη πιθανότητα λάθους 1 Pe Q SNR1 m όπου SNR 1 η σηματοθορυβική σχέση σε ένα βήμα Ο όρος 1/m προκύπτει από το γεγονός ότι ο θόρυβος συσσωρεύεται κατά μήκος της διαδρομής Η ισχύς ανά αναγεννητή αυξάνει γραμμικά ως προς το m Για μεγάλες αποστάσεις απαιτούνται πάνω από 100 βήματα

Αναγεννητικοί επαναλήπτες Στους αναγεννητικούς επαναλήπτες η πιθανότητα λάθους είναι P mq SNR e 1 όπου SNR 1 η σηματοθορυβική σχέση σε ένα βήμα Για να γίνει τελικά λάθος σε ένα bit πρέπει να έχουμε περιττό αριθμό λαθών Ο άρτιος αριθμός οδηγεί σε διόρθωση! Η πιθανότητα λάθους αυξάνει γραμμικά με το m και απαιτεί πολύ λιγότερη ισχύ σε σχέση με την αναλογική περίπτωση

Ψηφιακή πολυπλεξία

Παράδειγμα PCM Στην τηλεφωνία το φάσμα του σήματος φωνής εκτείνεται από τα 300 Hz μέχρι τα 3400 Hz Ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι 8 khz Τα δείγματα κωδικοποιούνται σε λέξεις των 8 bit Προκύπτει ρυθμός 64 kbps και απαιτείται εύρος ζώνης για τη μετάδοση τουλάχιστον 3 khz (το πολύ 64 khz)

PCM και συστήματα πολυπλεξίας Στην εφαρμογή της PCM στα τηλεφωνικά συστήματα μετάδοσης γίνεται πολυπλεξία πολλών καναλιών φωνής Στις ΗΠΑ χρησιμοποιείται το σύστημα T1 όπου 4 κανάλια φωνής πολυπλέκονται σε πλαίσιο των 15 μs (=1/8000) για μετάδοση πάνω από μια συνήθη τηλεφωνική γραμμή Στην Ευρώπη χρησιμοποιείται το σύστημα Ε1 όπου πολυπλέκονται 30 κανάλια φωνής και άλλα για συγχρονισμό και σηματοδοσία

PCM και συστήματα πολυπλεξίας Πλαίσιο T1 Κανάλια=χρονοσχισμές συγχρονισμός Πλαίσιο E1 Σηματοδοσία