Transcript Signály a jejich přenos komunikačním řetězcem

Signály a jejich přenos
komunikačním řetězcem
Miroslav Šedivý
BS1/2
1
Komunikační řetězec
(obecné schéma)
zdroj zprávy
•
•
•
•
•
•
•
kódovací
zařízení
vysílač
signálu
přenosová cesta
(drátová nebo
bezdrátová)
dekódovací
zařízení
přijímač
signálu
příjemce zprávy
zdroj zpráv
kódovací zařízení
vysílač signálu
přenosová cesta (médium)
dekódovací zařízení
přijímač signálu
příjemce zpráv
2
Signál
• signál=fyzický nosič zpráv
• zdroj zprávy může generovat signály:
– analogové (spojité)
– diskrétní (nespojité)
– digitální (číslicové)
3
Signál
• dále můžeme rozlišovat signály:
– akustické
– optické
– elektrické
4
Kódování
• kódovací zařízení má za úkol tzv. kódování
zprávy
• po zakódování je třeba zprávu vyslat do
přenosového média
5
Vysílač signálu
• slouží k vyslání zprávy do přenosového
média
• může jím být :
– laser → optický signál
– reproduktor → akustický signál
– tranzistor → elektrický signál
• signály se používají s ohledem na použité
přenosové médium
6
Telefonní rozhovor
(příklad použití více typů signálu)
• je použito více typů signálů
– volající účastník → mikrofon → přenosová cesta
(akustický signál → elektrický signál popř. optický)
– přenosová cesta →sluchátko →volaný účastník
(elektrický signál →akustický signál)
7
Nedokonalosti přenosové cesty
• během přenosové cesty dochází ke
zkreslení signálu
• příčinou
– přeslechy
– interference
– šumy
• zkreslení ale mohou způsobit všechny
bloky přenosového řetězce (nikoliv jenom
přenosová cesta)!
8
Šumy
Rozdělujeme je
• podle vzniku
• podle rozložení pravděpodobnosti
• podle možnosti odstranění
9
Šumy podle vzniku
• při snímání informace
• kvantizační šum
• při přenosu
• při zpracování informace
10
Šumy podle rozložení pravděpodobnosti
• bílý šum
• Gaussův šum
11
Šumy podle možnosti odstranění
• systematický
• náhodný
12
Okruh
• okruh je pár vzájemně přiřazených
protisměrných kanálů umožňujících
protisměrnou komunikaci
• dva základní způsoby provozu:
– simplex (poloduplex) – přenos signálů
okruhem střídavě v jednom či druhém směru
– duplex – přenos signálů okruhem současně
v obou směrech
13
Požadavky na přenos signálu
• co nejmenší odlišnosti původní a
reprodukované zprávy
• přiměřené finanční náklady
14
Hodnocení el.signálu
• pomocí třech, vzájemně svázaných veličin,
jejich souhrn nazýváme objem signálu VS
• dynamický rozsah signálu DS
– dynamický rozsah signálu se vyjadřuje jako
odstup střední hodnoty výkonu signálu PS ku
střední hodnotě výkonu šumu PŠ
– např. u hovorového signálu představuje
změnu amplitudy signálu vyjadřující rozsah
hlasitosti od šepotu až do nejhlasitějšího
výkřiku
15
Hodnocení el.signálu
• šířka pásma signálu FS (šířka frekvenčního
spektra)
– např. u akustických signálů je tato veličina
ohraničena nejnižšími a nejvyššími sluchem
vnímatelnými frekvencemi (20Hz – 20kHz)
• doba trvání signálu TS
16
Vlastnosti telekomunikačního
kanálu
• vyjadřujeme obdobnými veličinami:
– dynamický rozsah kanálu DK
– šířka pásma kanálu FK
– minimální doba trvání signálového prvku TK,
jehož přenos kanál umožňuje
– propustnost telekomunikačního kanálu PK
 propustnost kanálu musí být větší nebo rovna
objemu příslušného signálu a vysílač signálu musí
parametry signálu přizpůsobit parametrům kanálu
17
Telefonní kanál
• hlavním kritériem srozumitelnost
• na základě analýzy řeči stanoveno základní
pásmo 300 – 3400Hz
• dolní mezní frekvence byla určena
vzhledem k přenosu energeticky bohatých
složek hlasu, horní mezní frekvence
vzhledem ke srozumitelnosti
18
Rozhlasový kanál
• pro přenos rozhlasu a zvukového doprovodu
•
•
televize režimu jednosměrného (simplexního)
provozu
snaha o co největší věrnost původní informace
při přenosu rozhlasového signálu doporučeny tři
typy rozhlasových kanálů:
– normální typu B:
– normální typu A:
– vysoce kvalitní Q:
50Hz až 7kHz
50Hz až 10kHz
40Hz až 15kHz
19
Kanál pro obrazovou telegrafii
• obrazová telegrafie se používá k přenosu
•
nepohyblivých (statických) obrazů
půltónová telegrafie
– umožňuje rozlišovat tóny barev (odstíny šedi, sytost)
– např. letecké a družicové snímky
• dokumentová telegrafie
– zařízení pro přenos je jednoduší
– pro přenos černých a bílých bodů
– např.TELEFAX (máme namysli klasický fax)
20
Televizní kanál (videokanál)
• pro přenos pohyblivých (dynamických) obrazů
• obraz snímané scény se rozkládá na obrazové řádky
• definovány normy
– pro obdélníkový rastr obrazu (4:3 nebo 16:9)
– počet snímků za sekundu (25)
• jasová složka
– bílá barva scény se elektricky vyjadřuje nižším napětím (10%
maxima) a černá barva vyšším napětím (70% maxima)
• barvonosná složka
• zatemňovací synchronizační signály
21
Digitální kanály
• pro přenos se používají digitální kanály
s různými přenosovými rychlostmi
(např.64kbit/s)
• kvalitnější přenos
22
Telekomunikační sítě
• rozhlasová síť
• televizní síť
• datová síť
23
Inovační trendy
• nahrazování metalických kabelů optickými
• stírání rozdílu mezi přenosovými zařízeními na



krátké a dlouhé vzdálenosti
integrace původně oddělených spojovacích a
přenosových zařízení
digitalizace původních analogových signálů
prorůstání výpočetní a telekomunikační techniky
a „zvyšování inteligence“ telekomunikačních sítí
24
Modulace
• modulace slouží k efektivnímu využití šířky
pásma daného přenosového média
• rozlišujeme:
– spojité modulace (s harmonickou nosnou
vlnou)
– impulzní modulace
25
Spojité modulace
• Amplitudová modulace
– tato modulace je technicky nejméně náročná, ale málo kvalitní a
neodolná proti rušení
• frekvenční modulace
– amplituda signálu ovlivňuje frekvenci nosné
– mnohem odolnější proti rušení a kvalitnější
• fázová modulace
– amplituda nosné postupně mění fázi nosné
• Vícenásobné použití spojitých modulací vede
k vícenásobnému využití kapacity přenosové cesty
(frekvenčně dělený multiplex)
26
Spojitý modulátor
nosná
modulační
produkty
signál
Modulátor
27
Impulsní modulátor
zdroj taktovacího
signálu
modulační
produkty
signál
Modulátor
28
Impulsní modulace
• na principu odebíraní vzorků ze vstupního
signálu v rytmu taktovacího signálu
29
Impulsní modulace
• nekvantované impulsní modulace
– založeny na metodě vzorkování signálu
• kvantované impulsní modulace
– používají navíc tzv. metodu kvantování
– velikost vzorku je nikoliv analogová, ale
digitální (její velikost může nabývat pouze
předem daného počtu hodnot)
30
Druhy impulsních modulací
• nekvantované
– pulzně-amplitudová (PAM)
– pulzně-polohová (PPM)
– pulzně-šířková (PŠM)
• kvantované
– pulzně-kódová (PCM)
– delta modulace (DM)
31
Impulsní modulace
• vícenásobné využití přenosové cesty
metodou tzv. časového třídění kanálů
(časový multiplex)
32
Zdroje informací
• Telekomunikační technika I., J. Svoboda a
kolektiv, Nakladatelství Sdělovací technika,
Praha 2000
• http://komzak.webz.cz/old/skola/dp/sum.h
tml
33
Děkujeme za
pozornost
34