T ra n sm isja a n a lo g o w a i cyfro w a - cygnus
T ra n sm isja a n a lo g o w a i cyfro w a - cygnus
T ra n sm isja a n a lo g o w a i cyfro w a - cygnus
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
Koszt torów telet<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong>isyjnych<br />
(kable, urządzenia wzmacniające o<strong>ra</strong>z inne)<br />
stanowił - w sieci ana<strong>lo</strong>gowej - około 70 - 80 %<br />
kosztów inf<strong>ra</strong>struktury telekomunikacyjnej<br />
(miedź).<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
PROBLEM EKONOMICZNY:<br />
- jak obniżyć koszty inf<strong>ra</strong>struktury<br />
telet<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong>isyjnej ?<br />
Obniżenie kosztów inf<strong>ra</strong>struktury technicznej<br />
było i jest głównym motorem postępu w<br />
technice telekomunikacyjnej.<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
CECHY FALI AKUSTYCZNEJ I SYGNAŁU<br />
TRANSMISYJNEGO<br />
Amplituda<br />
Sygnał akustyczny<br />
A2<br />
A1<br />
T<br />
Tmin<br />
]<br />
2<br />
Dynamika D = Pa<strong>sm</strong>o<br />
A<br />
A<br />
1<br />
∆<br />
Tmax<br />
f = f max − f min [ Hz<br />
f max =<br />
T<br />
1<br />
min<br />
f min =<br />
T<br />
1<br />
max<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
Przykład dla toru kab<strong>lo</strong>wego, symetrycznego:<br />
α<br />
km<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0 20 40 60 80 100 f [kHz]<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
Przeciętny zakres słyszalności<br />
i poziomów natężeń dźwięków podczas mowy<br />
p [dB]<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
Pa<strong>sm</strong>o telefoniczne<br />
30<br />
100 300 1 000 3 400<br />
10 000<br />
f [Hz]<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
3 100<br />
300 3 400<br />
Przyjęto szerokość pa<strong>sm</strong>a telefonicznego<br />
podstawowego =<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa<br />
f [Hz]
POJĘCIE MODULACJI:<br />
Proces zmiany niektórych wielkości cha<strong>ra</strong>kterystycznych<br />
jednego przebiegu elektrycznego zmiennego w czasie<br />
(przebiegu modu<strong>lo</strong>wanego - nośnego) pod wpływem<br />
drugiego przebiegu tzw. przebiegu modulującego.<br />
Rodzaje modulacji:<br />
ana<strong>lo</strong>gowa, impulsowa, impulsowo-kodowa.<br />
Np. polski system TCK 30/32 - telefonia <strong>cyfro</strong>wo-kodowa o 32<br />
kanałach <strong>cyfro</strong>wych<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
f(∆f)<br />
Przebieg modulujący<br />
(„mowa”)<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa<br />
MODULATOR<br />
f(∆f+F)<br />
F<br />
Przebieg modu<strong>lo</strong>wany<br />
(sinusoida o f=const)
ILUSTRACJA MODULACJI AMPLITUDY<br />
Przebieg modulujący f(∆f)<br />
Przebieg modu<strong>lo</strong>wany F (nośny)<br />
Przebieg zmodu<strong>lo</strong>wany f(∆f+F)<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa<br />
t<br />
t<br />
t
PROBLEM:<br />
co się stanie, gdy zsumujemy elektryczny sygnał<br />
telefoniczny o paśmie akustycznym 300 - 3400 Hz<br />
(przebieg modulujący) z sinusoidą o częstotliwości 4 kHz<br />
(przebieg modu<strong>lo</strong>wany - nośny).<br />
ODPOWIEDŹ:<br />
otrzymamy sygnał elektryczny o paśmie 4300 - 7400 Hz o<br />
cechach amplitudy sygnału modulującego tj. elektrycznego<br />
sygnału telefonicznego z pa<strong>sm</strong>a akustycznego 300 - 3400<br />
Hz.<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
f 1<br />
(∆f 1<br />
+F 1<br />
)<br />
f 2<br />
(∆f 2<br />
+F 2<br />
)<br />
•<br />
•<br />
•<br />
f n<br />
(∆f n<br />
+F n<br />
)<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa<br />
MULTIPLEKSER<br />
ANALOGOWY<br />
f(∆F)
ZWIELOKROTNIENIE<br />
CZĘSTOTLIWOŚCIOWE<br />
12<br />
16<br />
20<br />
0,3 3,4<br />
12,3 23,4<br />
0 4 . . . 12 16 20 24 kHz<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> danych to usługa t<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong>isji pomiędzy<br />
urządzeniami (stacjami) końcowymi (abonentami),<br />
cha<strong>ra</strong>kteryzującymi się impulsową postacią<br />
sygnałów wejściowych i wyjściowych.<br />
Przykład: t<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> pomiędzy kompute<strong>ra</strong>mi to<br />
t<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> danych.<br />
Przypomnienie: w telefonii sygnały wejściowe i wyjściowe<br />
urządzeń końcowych (apa<strong>ra</strong>tów telefonicznych) mają<br />
cha<strong>ra</strong>kter ana<strong>lo</strong>gowy (ciągły).<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
SZYBKOŚCI TRANSMISJI DANYCH<br />
i u<br />
1 0 1 0 1 1 0<br />
t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7<br />
t<br />
Szybkość t<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong>isji danych (bit/sek) to odwrotność<br />
odstępu jednostkowego wy<strong>ra</strong>żonego w sek.<br />
Przykładowe szybkości: 200, 600, 1200, 2400, 9600,<br />
... 48 kbit/s, 64 kbit/s, 2.048 Mbit/s<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
• • • • • •<br />
N 1 N 2 N 12<br />
O 1 O 2 O 12<br />
Stacja A<br />
• •<br />
Tor<br />
przesyłowy<br />
Stacja B<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
1<br />
2<br />
•<br />
•<br />
•<br />
12<br />
ZWIELOKROTNIENIE CZASOWE c.d.<br />
i u<br />
t 1<br />
1 0 1 0 1 1 0<br />
t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t<br />
0 0 0 1 1 0<br />
1<br />
t<br />
0 1 0 1 0 0 1<br />
t<br />
t t<br />
1 t 12<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
Multiplekser jest to urządzenie, w którym następuje zwie<strong>lo</strong>krotnienie<br />
czasowe z przep<strong>lo</strong>tem bitowym lub bajtowym (bajt - słowo ośmio<br />
bitowe).<br />
n 1<br />
n 2<br />
MUX<br />
n 12<br />
N (Σ n)<br />
Cecha cha<strong>ra</strong>kterystyczna multiplekse<strong>ra</strong>: suma szybkości t<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong>isji<br />
sygnałów multipleksowanych (zwie<strong>lo</strong>krotnianych) nie może być<br />
większa od szybkości sygnału zbiorczego.<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
Czy aby odtworzyć przebieg ana<strong>lo</strong>gowy<br />
musimy znać wartość jego amplitudy w<br />
całym zakresie?<br />
Odpowiedź⇒P<strong>ra</strong>wo o próbkowaniu<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
PRAWO O PRÓBKOWANIU<br />
Sygnał akustyczny (mowa)<br />
Fmax<br />
W celu odtworzenia sygnału musimy<br />
próbkować amplitudę z f > 2Fmax<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
PRAWO O PRÓBKOWANIU<br />
Próbki sygnału akustycznego<br />
Fmax<br />
W celu odtworzenia sygnału musimy<br />
próbkować amplitudę z f > 2Fmax<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
W telefonii - dla pa<strong>sm</strong>a akustycznego - częstotliwość<br />
maksymalna wynosi 3.400 Hz i aby odtworzyć ten<br />
przebieg wystarczy mieć informację o jego<br />
amplitudzie ze stałą częstotliwością 2 <strong>ra</strong>zy 3.400 Hz<br />
+ε. Próbki powinny występować z częstotliwością<br />
np.. 6.800,1 Hz.<br />
Dla pa<strong>sm</strong>a akustycznego, telefonicznego przyjęto ze<br />
względów p<strong>ra</strong>ktycznych - 8 kHz (2*4kHz)
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
+A<br />
U<br />
SYGNAŁ MODULUJĄCY I MODULOWANY<br />
0<br />
t<br />
-A<br />
T T<br />
t
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
+A<br />
U<br />
SYGNAŁ MODULUJĄCY I ZMODULOWANY<br />
0<br />
t<br />
-A<br />
T T
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
+A<br />
0<br />
-A<br />
POZIOMY KWANTYZACJI<br />
U<br />
T T<br />
Nr poziomu kwantyzacji<br />
w zapisie<br />
dziesiętnym<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
t
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
+A<br />
0<br />
-A<br />
POZIOMY KWANTYZACJI<br />
U<br />
T T<br />
Nr poziomu kwantyzacji<br />
w zapisie<br />
dziesiętnym<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
w zapisie<br />
dwójkowym<br />
1111<br />
1110<br />
1101<br />
1100<br />
1011<br />
1010<br />
1001<br />
1000<br />
0111<br />
0110<br />
0101<br />
0100<br />
0011<br />
0010<br />
0001<br />
0000<br />
t
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
SYGNAŁ Z MODULACJĄ KODOWO-IMPULSOWĄ<br />
+A<br />
0<br />
-A<br />
U<br />
T T<br />
Nr poziomu kwantyzacji<br />
w zapisie<br />
dwójkowym<br />
1111<br />
1110<br />
1101<br />
1100<br />
1011<br />
1010<br />
1001<br />
1000<br />
0111<br />
0110<br />
0101<br />
0100<br />
0011<br />
0010<br />
0001<br />
0000<br />
t<br />
t
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
Nr poziomu kwantyzacji<br />
+A<br />
0<br />
-A<br />
U<br />
T T<br />
w zapisie<br />
dziesiętnym<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
w zapisie<br />
dwójkowym<br />
1111<br />
1110<br />
1101<br />
1100<br />
1011<br />
1010<br />
1001<br />
1000<br />
0111<br />
0110<br />
0101<br />
0100<br />
0011<br />
0010<br />
0001<br />
0000<br />
t<br />
t
+A<br />
0<br />
-A<br />
MODULACJA KODOWO-IMPULSOWA<br />
Nr poziomu kwantyzacji<br />
U<br />
w zapisie<br />
dziesiętnym<br />
w zapisie<br />
dwójkowym<br />
255<br />
11111111<br />
192<br />
11000000<br />
128 10000000<br />
t<br />
64<br />
01000000<br />
0 00000000<br />
T<br />
t
Wpisywanie kodu 8 bitów (1 Bajt)<br />
Zegar 64 kHz<br />
REJESTR<br />
1 2 3 4 5 6 7 8<br />
Sygnał 2.048* kbit/s<br />
Zegar 2.048 kHz<br />
u<br />
64 kbit/s<br />
1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0<br />
8 bitów (Bajt) 8 bitów (Bajt)<br />
2.048 kbit/s<br />
T SZ<br />
T SZCZELINY<br />
= 1/32 Bajtu<br />
Bajt<br />
T RAMKI = T BAJTU<br />
t<br />
t
1 bit równy 488 nsec.<br />
1 szczelina równa 8 bitom (3.9 µsec.)<br />
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8<br />
SK<br />
KT<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31<br />
1 <strong>ra</strong>mka równa 32 szczelinom kanałowym (125 µsec.)<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa
1 (4 kHz)<br />
2 (4 kHz)<br />
2.048 kbit/s<br />
30 (4 kHz)<br />
Krotnica PCM<br />
1 (4 kHz)<br />
2 (4 kHz)<br />
2.048 kbit/s<br />
30 (4 kHz)<br />
Krotnica PCM<br />
T<strong>ra</strong>n<strong>sm</strong><strong>isja</strong> ana<strong>lo</strong>gowa i <strong>cyfro</strong>wa<br />
R<br />
Regene<strong>ra</strong>tor<br />
R<br />
Regene<strong>ra</strong>tor<br />
Krotnica PCM<br />
1<br />
2<br />
30<br />
Łącznica z Polem<br />
Przestrzennym<br />
Łącznica z Polem<br />
Czasowym
Change language