SIDE (IRT 3930) Loeng 3/2014 {15. sept.} Signaalide ülekanne sidesüsteemis Teema - signaalid Avo Ots telekommunikatsiooni õppetool, TTÜ raadio- ja sidetehnika instituut avo.ots@ttu.ee Telefoniside 81
I K T (ICT) Digital signal processing Communications Information theory Control theory Electronics Electrical Circuits Engineering Optics Power systems Electromagnetic Information Engineering Computer Engineering / Computer Science Algorithms Architecture Complexity Programming Language Compilers Operating Systems Signaalid 82
Kasutusviisi muutus One computer/phone, many users PC era cell phone era mainframe era home phone party line One computer/phone, one user Many computers/phones, one user ~ ubiquitous computing embedded VoIP anywhere, any time any media right place (device), right time, right media 83
Sidesüsteemi näide input Microphone Encoder Transmitter output signals signals Channel output Speaker Decoder Receiver Telephone System input Signaalid 84
vaatepilt Signaalid 85
BT FM/XM Seadmevaade A/D Cellular GPS A/D DVB-H A/D DSP Apps Processor Media Processor WLAN Wimax A/D Maksumus; võimsustarve, mõõtmed...? 86
Signaalid liideses Vaskjuhe Kiudoptiline Raadiokanal x(t) x[n] X(f) Signaalid 87
Võrguhierarhia T u u m Pöördusvõrk xdsl GPRS Signaalid 88
Võrguteenus ja -haldus content adaptation profile handling mobility management Network Service Domain AAA support access selection access discovery Access Network Domain Signaalid 89
Kanalid arvutis Signaalid 90
ISP ASP APPLICATION ALL IP NET Dynamic Bandwidth Allocation Open Air Interface (3G, BWA, WLAN, WLL) Wired Cat 5, Cat 6, P O N Signaalid 91
Võrgud ja terminalid B A D C G E F Signaalid 92
Terminaalid võrgus Mobiilvõrgud ja raadiovõrgud Telefonivõrgud ( IP ) Kodukeskjaam PBX IP telefoni võrgud Lairibavõrgud Elektrivõrgud Signaalid 93
Inmarsat Punkt-punkt ühendus Signaalid 94
Simpleksühendus http://en.wikipedia.org/wiki/his_masters_voice Multiple receivers Transmitter Signaalid 95
Leviühendus Broadcast DBS - direct broadcast satellite Multiple receivers Transmitter Signaalid 96
Ühe/Kahe_suunaline ühendus Signaalid 97
Dupleks - FDD FDD: Frequency Division Duplex Mobiilne Terminal M Allalüli Forward Channel Reverse Channel Üleslüli Tugijaam B Forward Channel and Reverse Channel use different frequency bands Signaalid 98
Dupleks - TDD TDD: Time Division Duplex Mobiilne Terminal M M B M B M B Tugijaam B A singe frequency channel is used. The channel is divided into time slots. Mobile station and base station transmits on the time slots alternately. Signaalid 99
Traadita kanal Signaalid 100
Moduleerimata sinusoid Konstantne amplituud,sagedus ja faas: kõik parameetrid on teada ja ei sisalda vastuvõtmisel infot; t A t cos t t x c Matemaatiline (ja eksperimentaalne) mugav mudel, valimaks parameetrite vahendusel modulatsioonivõimalusi Signaalid 101
Signaalide spektrid Lõpliku signaali spekter on leitav kasutades Fourier teisendust (transformation) või Fourier rida (series) Signaalid 102
Amplituudmodulatsioon t t t sinα sinβ = = sin (α + β) + + sin (α β) Signaalid 103
Digitaalsignaal kanalis AM FM PM DPM Signaalid 104
Selected Previous Work DTMF 1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz 697 Hz 1 2 3 A 770 Hz 4 5 6 B 852 Hz 7 8 9 C 941 Hz * 0 # D ITU DTMF Specifications Frequency Low Group 1.5% Tolerance High Group 3.5% Signal Operation 40 ms min Duration Non-operation 23 ms max Signal Pause Duration 40 ms max Exceptions Signal Interruption 10 ms min Twist Forward 8 db Reverse 4 db Twist is caused by a non-uniform power loss across the frequency spectrum Normal twist is when low frequency power is greater than high frequency Reverse twist is obviously the reverse condition The detector must reject 8dB and 4dB for normal and reverse twist respectively Signaalid 105
DTMF dekoodri väljund Signaalid 106
Kanali mahutavus Bitikiirus.. modulatsioonikiirus Signaalid 107
Bitikiiruse suurendamine Faas Amplituud Signaalid 108
Radio Frequency (RF) Modem Ülekantav signaal: bitivoog (stream of bits) Digital sinusoidal modulation in digital signaling Analog sinusoidal modulation in carrier circuits for upconversion to RF Error Correction Digital Signaling D/A Converter m[k] Signal Processing Carrier Circuits Transmission Medium Carrier Circuits Signal Processing mˆ [ k] TRANSMITTER s(t) CHANNEL r(t) RECEIVER Signaalid 109
Kiudoptiline kaabel Plastic Outer Coating Glass Core Optical Cladding 1620 Valguse murdumise seadus (W.Snellius, R.Descartes) n 1 sin 1 n2 sin 2 2 n 2 n 1 cladding core 1 2 Signaalid 110
Koaksiaalkaabel Insulation, ground, insulation, main wire kasutatakse 2 tüüpi koaksiaalkaableid: Jäme 1/2 tolli (thick) 10BASE5 (yellow cable) Peen 1/4 tolli (thin) 10BASE2 Signaalid 111
Üleslüli signaali spekter CATV-s Martin Murre Signaalid lõputöö kevadel 2004 112
Kiudmeedia ja kasutus DWDM DWDM OXC X Y Z WAN Router Core Router Access Router Customers Web Server Web Server Web Server Host Router/switch eye safety Signaalid 113
Keerukus only nodes on the same physical/link layer network could communicate Signaalid 114
Vahekihid Ssh FTP HTTP coaxial cable fiber optic packet radio Ssh FTP HTTP coaxial cable fiber optic packet radio Signaalid 115
Tradeoffs Rate 802.11n 802.11g/a 4G 802.11b Power UWB Bluetooth ZigBee Range
Subscriptions in million Penetration Mobiilterminali tehnoloogiad 5 000 Global Mobile subscriptions by technology (m) 4 500 4 000 3 500 WCDMA GSM CDMA Other 120% 100% 3 000 80% 2 500 2 000 60% 1 500 40% 1 000 500 20% 0 0% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 117
Sumbuvus atmosfääris db/km 10 2 10 H 2 O 1 10-2.005 1 2 5 10 20 50 100 200 500 O 2 Sagedus (GHz) Signaalid 118
Free space loss Signaalid 119
Lõpulingid (3) http://www.tomax7.com/ http://www.inmarsat.com/ http://www.mike-willis.com/tutorial/pf1.htm http://www.marconi.com/ http://www.3kgroup.ee/ http://en.wikipedia.org/wiki/optical_fiber http://en.wikipedia.org/wiki/free-space_path_loss http://www.ericsson.com/thecompany/our_publication s http://www.ieee.org/ Signaalid 120