مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال

مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال

اسلاید 1: مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتالبخش اولSlide 1Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 2: Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh2مراجع کتابی:

اسلاید 3: Slide 3Slide 3هدف اصلی این دوره یادآوری و بیان مفاهیم پایه مخابرات دیجیتال در حیطه های خاص برودکاست و نیز حیطه های مشترک ارتباطات مالتی مدیا، موبایل و ... با توجه به همگرائیهایی که امروزه بین وسایل ارتباطی وجود آمده و همچنان در حال توسعه میباشد.در انتهای دوره توقع داریم شرکت کننده ضمن اینکه بتواند درک تحلیلی کیفی صحیحی از روشهای ارتباطی دیجیتال دارا شود، قادر به انجام برخی تحلیلهای کمی؛ نظیر محاسبه نرخ داده،پهنای باند، احتمال خطا و .... باشد. مقدمهAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 4: سیستم تلویزیون دیجیتال DTVچرا دیجیتال؟کیفیت های متنوع برای کاربردها و نیازهای مختلفارسال ایمن، دریافت مشروطانعطاف پذیریاستفاده بهینه از پهنای بانددر این راستا پروژه DVB در سپتامبر1993 تحت نظر EBU در اروپا شکل گرفت و بدنبال آن کشورهای صنعتی مختلفی توجه خود را به این پروژه معطوف و سبب تدوین استانداردها و متعاقبا تجهیزات آن گردید. 4Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 5: سیستم تلویزیون دیجیتال DTVمبانی مورد نیاز؟دراین سیستم عملیات پیچیده گسترده ایی در خصوص آماده سازی، ارسال،دریافت و بازیابی مدیا در دو بخش فرستنده و گیرنده انجام می گیرد که برای درک صحیح و توجیه منطقی هر بلوک نیاز به حداقل دانشی خواهد داشت، برای پذیرش این موضوع در شکل زیر بلوک دیاگرام بخش ارسال DVB-T را آورده ایم. 5Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 6: تئوری اطلاعات(1) Information Theoryدر مخابرات آنالوگ سنجش کمی داده ها بر اساس پهنای باند ، دامنه و فاز سیگنال ورودی انجام می گرفت و بر اساس این اطلاعات سیستم های فرآوری و انتقال و ... طراحی می شد.در مخابرات دیجیتال از آنجایی که اکثر سیگنالهای ورودی ذاتاً آنالوگ می باشند ولی در ادامه پس از تبدیل این دامنه های پیوسته زمان-دامنه تبدیل به سیگنالهایی گسسته زمان- دامنه خواهد شد و در نهایت با دنباله ایی از سمبلها(در باینری صفر و یک) مواجه هستیم.در ادامه خواهیم دید چگونه از پترن احتمالات حاکم بر این سمبلها انتخاب شیوه ارسال، ارزیابی سیستم و ... انجام میشود.6Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 7: Slide 7 دو جمله زیر را در نظر بگیرید، کدامیک اطلاعات بیشتری را در بر میگیرد؟فردا صبح خورشید طلوع میکند.فردا یک گردباد بوقوع خواهد پیوست.سنجش ”اطلاعات“ مبتنی بر چگونگی احتمال وقوع آن اطلاعات انجام میگیرد: اگر یک ”رویدادxi“ دارای احتمال وقوعی برابرP(xi)=Pi باشد،آنگاه آن رویداد(event) از مقدار اطلاعاتی(self-information) برابر زیر برخوردار است: توجه داریم که مقدار اطلاعات self-information برای ضریب احتمال“1“ یا یک رویداد ”حتمی“ برابر“صفر“ میباشد.ویژگیهای self-information را میتوان بصورت زیر خلاصه نمود:در حالت باینری و بازای احتمال وقوع مساوی سمبلهای”1”و”0” خواهیم داشت:Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehتئوری اطلاعات(2) Information Theory

اسلاید 8: Slide 8Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehنمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(1)

اسلاید 9: Slide 9Normal Stream 16 MbpsHDTVJacuzzi HDTVDigital Radio (DAB)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehنمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(2)

اسلاید 10: Slide 10MPEG-2 TSIP NetworkPacketizerPacketizer and MPEG2 Decoderواحد ارسالTS Packets……RTP PacketsHDV CamcorderIEEE1394 InterfaceHD Display……Analog 720/30pواحد دریافتAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehنمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(3)

اسلاید 11: Slide 11Cell phonePDAAudioLap top/PCSatellite DMBTerrestrial DMBMobilePortableFixedBroadcasting StationCAR AV(ITU-R System E)Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting (T-DMB)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehنمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(4)

اسلاید 12: Slide 12مبانی مخابرات دیجیتالداده ”Data“Analog:مقادیر پیوسته داده هایی نظیر“صوت،نور،دما و ...“؛Digital: :مقادیر گسسته داده هایی نظیر“متن،عدد،نماد و ...“؛سیگنال“Signal“Analog:امواج الکتریکی خروجی مبدلهای الکتریکی،نظیر ”میکروفن،دوربین و ....“Digital:یک سری پالسهای الکتریکی معمولا مربعیAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 13: Slide 13در شکل بالا مکانهای ذخیره اطلاعات یک فلاپی دیسک ، شامل ”تراک :Track برنگ قهوه ائی“ و ”سکتورsector: برنگ زرد“.Flash MemoryFloppy DriveAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehتجهیزات ذخیره داده های دیجیتال(1)

اسلاید 14: Slide 14DVDتجهیزات ذخیره داده های دیجیتال(2)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 15: Slide 15ساختار یک سیستم مخابراتی دیجیتالTransmitterReceiverافزایش میزان اطلاعات بر بیتافزایش میزان راندمان پهنای باندافزایش میزان مصونیت نویز Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 16: شکل موجهای پایه دیجیتال(1)Line Coding واژه ایی است که در آغاز برای انتقال داده های دیجیتال استفاده شد و به شیوه PAM مشهور گردید.Line Code ها با این رویکرد طراحی می شدند که ضمن نگاشت داده های باینری گیرنده بتواند اطلاعات تایمینگ را از سیگنال وارده در گیرنده استخراج کند.16Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 17: Slide 17 (a) uni-polar RZ & NRZ (b) polar RZ & NRZ (c) bi-polar NRZ (d) split-phase Manchester NRZ: اگر درزمان حضور بیت،Tb، دامنه غیر صفر بماند(در شکل با خط چین نمایش داده شده است).RZ: اگر درزمان حضور بیت،Tb، دامنه از یک سطح غیر صفر به صفر تغییر وضعیت بدهد و حتما ولتاژ صفر را درک کند(در شکل با خط پر نمایش داده شده است). شکل موجهای پایه دیجیتال(2)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadehفرمتهای مختلف یک سیگنال PAM باینری:

اسلاید 18: Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh18 ویژگی های شکل موجهای باند پایهParameterBipolarPolarPower Spectrum Densityمولفه DC فاقد انرژی است.مولفه DC تنها در حالت تقارن دامنه متناظر “1” و”0”فاقد انرژی است.BandwidthBW=RbBW=Rb(NRZ)BW=2Rb(RZ)Timing Recoveryبدبهتر از Bipolar

اسلاید 19: Slide 19چنانچه دامنه های موجود در سیگنالی با k بیت کد گردد، آنگاه نرخ بیت این سیگنال بر حسب“بیت بر ثانیه“ برابر است با:1/T = Symbol Ratek=log2MM تعداد سمبل ها :data rateR=k/Tbit rate: میزان اطلاعاتی که در واحد زمان عبور میکندboud (Bd) :تعداد واحد اطلاعات گذرنده در واحد زماننرخ داده Rate dataAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 20: مثال Exampleمدولاتور16QAMائی هر 4 بیت را به یک سمبل مدل می کند، اگر نرخ بیت این مدولاتور 64kbps باشد مطلوبست:کل تعداد نمونه هایی که این مدولاتور تولید میکند چند است؟در هر ثانیه چند سمبل تولید میشود؟پریود سمبل چقدر است؟هر بیت چه زمانی را اشغال میکند؟پاسخ:تعداد نمونه ها: “M=24=16” >> ns=4Rs= Rb/log2M=16 ksymbol/secTs= 1/Rs=1/16 msecTb= 1/Rb=1/64 msec20Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 21: Slide 21انتقال باند پایه(Baseband) داده های دیجیتالبلوک دیاگرام یک سیستم انتقال داده دیجیتال باند پایه(غیر RF)نمونه ای از یک دنباله ارسالی دیجیتال Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh