Dijagram Oka

Osnove komunikacija

Prijenosni sustavi

Osnove komunikacija

2

Osnove komunikacija

3

Osnove komunikacija

4

Prijenos analognog i digitalnog signala

analogni sustavi prenose analognu ili digitalnu informaciju kvaliteta prijama ne ovisi o sadraju signala osjetljivi su na um i nelinearna izoblienja poveanjem prijenosne udaljenosti raste guenje signala

radi guenja koriste se pojaala koja pored signala pojaavaju i um

digitalni sustavi kvaliteta prijama ovisi o sadraju signala osjetljivi su na guenje signala

impulsi postaju manji i zaobljeniji manje osjetljivi na um

pojaala regeneriraju izvorni oblik signala i ne pojaavaju um mogue je koristiti tehnike za otkrivanje i ispravljanje pogreaka u

prijenosu

Osnove komunikacija

5

Prednosti digitalnog prijenosa

visoka kvaliteta prijamnog signala jeftiniji sklopovi i ureaji mogue je ostvariti vee prijenosne udaljenosti u kanalima

niske kvalitete bolje iskoritenje prijenosnih kapaciteta i frekvencijskog

spektra poveana sigurnost i privatnost (ifriranje signala)

Osnove komunikacija

6

Osnove komunikacija

7

Osnove komunikacija

Znaajke prijenosnih medija

Osnove komunikacija

9

Upletena parica

dva izolirana vodia spiralno upletena jedan oko drugog vodii su upleteni jedan oko drugog radi smanjenja presluavanja debljina pojedinog vodia je izmeu 0,4 mm - 0,9 mm

vie tako upletenih parova zdruuje se u kabel duljina koja definira koliko gusto su vodii upleteni jedan oko drugog

(duljina ispreplitanja) se razlikuje za razliite parice u kabelu kako bi se smanjilo presluavanje izmeu parica

Duljina

Osnove komunikacija

10

Upletena parica

koriste se za povezivanje telefonskih pretplatnika na telefonsku centralu te u lokalnim mreama (LAN)

veina pripada u kategoriju neoklopljenih kabela (UTP, Unshielded Twisted Pair)

razliite kvalitete kabela kategorija 3

brzine prijenosa u LAN do 16 Mbit/s, duljina ispreplitanja 7,5 do 10 cm kategorija 5

brzine prijenosa u LAN do 100 Mbit/s, duljina ispreplitanja 0,6 do 0,85 cm

dobre strane jeftin medij jednostavan za polaganje

loe strane ograniene brzine prijenosa, ograniene prijenosne udaljenosti,

neotpornost na um i elektromagnetske smetnje

Osnove komunikacija

11

Upletena parica

kvaliteta kabela odreena je guenjem i presluavanjem presluavanje se oituje kao sprega signala izmeu parica

signal iz jedne parice se pojavljuje u drugoj parici

guenje se oituje kao smanjenje razine prijamnog signala radi kompenzacije guenja koriste se pojaala

za prijenos analognog signala pojaala se postavljaju svakih 5 6 km za prijenos digitalnog signala regeneratori se postavljaju svakih 2 3 km

Guenje (dB/100m)

Frekvencija

Osnove komunikacija

12

Koaksijalni kabel

dva vodia smjetena u istoj osi i odvojena izolatorom vie kabela moe biti zdrueno

Izolator

Vanjski vodi

Unutarnji vodi (jezgra)

Vanjski pokrov

Osnove komunikacija

13

Koaksijalni kabel

koristi se u sustavima kabelske televizije te za povezivanje radijskih odailjaa ili prijamnika s antenom

prijenos televizijskog signala u frekvencijskom podruju od 30 600 MHz (vie od 70 televizijskih kanala)

prije se koristio u lokalnim mreama (zamijenjen upletenom paricom) te za prijenos telefonskog signala na velike udaljenosti (zamijenjen optikim kabelom)

radi kompenzacije guenja koriste se pojaala za prijenos analognog signala pojaala se postavljaju svakih par

kilometara (ili blie ako se prenosi podruje visokih frekvencija) za prijenos digitalnog signala regeneratori se postavljaju svakih 1 km

(ili blie ako se koriste visoke brzine prijenosa)

Osnove komunikacija

14

Svjetlovod

svjetlovod je vrlo tanak (2 125 mm) i fleksibilan medij ponaa se kao valovod u frekvencijskom podruju 1014 1015 Hz

(podruje infracrvene i vidljive svjetlosti) za prijenos se koriste tri optika prozora: 0,85 m, 1,3 m i 1,55 m jezgra koja prenosi svjetlost nainjena je od stakla ili plastike omota i vanjski pokrov imaju sposobnost apsorpcije svjetlosti

jedan optiki kabel sadri vie svjetlovoda

Jezgra

Laser ili dioda Kut upadaKut

refleksije

Vanjski pokrov Apsorpcija svjetlosti u

vanjskom pokrovuOmota

Osnove komunikacija

15

Osnove komunikacija

16

Svjetlovod

kao izvori svjetlosti koriste se poluvodiki laseri ili diode (LED, Light Emitting Diode)

LED Laser

Brzina prijenosa Niska VisokaNain prijenosa Viemodni Viemodni i jednomodniUdaljenosti Kratke Dugeivotni vijek Dug KratakTemp. ovisnost Mala ZnatnaCijena Niska Visoka

Osnove komunikacija

17

Svjetlovod

vrste svjetlovoda viemodni

zrake svjetlosti imaju razliite putoveto izaziva proirenje impulsa

promjer jezgre: 50 m izvori svjetlosti: LED diode

jednomodni promjer jezgre: 8 12 m smanjenjem promjera jezgre na red

veliine valne duljine samo aksijalna zraka se iri kroz svjetlovod

izvori svjetlosti: LED diode i laseri

Osnove komunikacija

18

Osnove komunikacija

19

Svjetlovod

najee se koristi za prijenos signala na velike udaljenosti koristi se i u lokalnim mreama osiguravajui visoke brzine

prijenosa dobre strane

visoke brzine prijenosa (nekoliko stotina Gbit/s) male dimenzije i mala teina malo guenje signala otpornost na elektromagnetske smetnje potreba za uporabom pojaala svakih desetak kilometara ili vie

loe strane iako su optiki kabeli jeftini, ostali ureaji potrebni za elektrooptiku i

optoelektriku pretvorbu su relativno skupi sloenija instalacija te odravanje sustava

Osnove komunikacija

20

Usporedba voenih medija

Guenje (dB/km)

Frekvencija

0,5 mmupletena parica

9,5 mmkoaks. kabel

Svjetlovod

Osnove komunikacija

21

Frekvencija(Hz)

Upletena parica

Koaksijalni kabel

AM radio FM radio i TV

Zemaljski i satelitski prijenos

Svjetlovod

Energetski sustav Telefonska mrea Glazbeni instrumenti Mikrofoni

Prijenos radijskih i televizijskih programa Mobilna telefonija

Mikrovalne komunikacijeRadari

Infracrveno podrujeLaseriDaljinski upravljai

Vidljiva svjetlost

Valna duljina (m)

Osnove komunikacija

22

Osnove komunikacija

23

Radijski prijenos

prijenos informacije se ostvaruje putem elektromagnetskog (EM) vala koji se iri u slobodnom prostoru

radijski valovi su EM valovi frekvencija od 9 kHz do 3 000 GHz temeljni elementi radijskog sustava

odailja generira visokofrekvencijski prijenosni signal i provodi modulaciju

prijenosnog signala informacijom odailjaka i prijamna antena

zrae odnosno primaju elektromagnetski val prijenosni medij

atmosfera u blizini povrine Zemlje prijamnik

odabire eljeni kanal (signal), pojaava signal i izdvaja informaciju iz primljenog signala

Osnove komunikacija

24

Radijski prijenos

frekvencijska podjela radijskih valova

-1 0,1 mm-300 3000 GHz

Ekstremno visoke frekvencije10 1 mmEHF30 300 GHz

Supervisoke frekvencije10 1 cmSHF3 30 GHz

Ultravisoke frekvencije100 10 cmUHF300 3000 MHz

Vrlo visoke frekvencije10 1 mVHF30 300 MHz

Visoke frekvencije100 10 mHF3 30 MHz

Srednje frekvencije1000 100 mMF300 3000 kHz

Niske frekvencije10 1 kmLF30 300 kHz

Vrlo niske frekvencije100 10 kmVLF3 30 kHz

Naziv opsega Valna duljinaSkraenica za naziv opsega

Frekvencija

Osnove komunikacija

25

Radijski prijenos

radijski sustavi razlikuju se u odnosu na frekvencijsko podruje, namjenu, vrstu signala koji se prenosi i vrstu koritenoga modulacijskog postupka

radijski prijenos moe biti usmjeren

antena zrai uski snop elektromagnetskih valova slui za povezivanje dvije toke, pri emu odailjaka i prijamna antena

moraju biti tono usmjerene jedna prema drugoj (point to point) pogodan za podruje viih frekvencija (iznad 1 GHz)

neusmjeren odailjani signal se iri u vie smjerova signal jednog odailjaa moe biti primljen na velikom broju prijamnika u

podruju pokrivanja odailjaa

Osnove komunikacija

26

Radijski prijenos

frekvencijska podruja i njihova uporaba 30 MHz 2 GHz

uglavnom neusmjereni prijenos radijskih i televizijskih signala od pojedinog odailjaa do velikog broja prijamnika u podruju pokrivanja odailjaa (radiodifuzija), mobilne komunikacije (GSM, UMTS, )

2 GHz 40 GHz podruje mikrovalnih frekvencija zemaljske mikrovalne veze za usmjereni prijenos od toke do toke

(radiorelejne veze), satelitska radiodifuzija radijskih i televizijskih signala, satelitske usmjerene veze, radijske lokalne mree (WLAN, WirelessLocal Area Networks), point-to-multipoint sustavi (FWA, Fixed Wireless Access)

3 x 1011 do 2 x 1014 Hz infracrveno podruje pogodno za lokalni usmjereni prijenos signala

izmeu dvije toke ili vie toaka podruje u kome rade IR daljinski upravljai televizora

Osnove komunikacija

27

Radijski prijenos

propagacija elektromagnetskog vala u podruju 3 MHz 30 MHz elektromagnetski val se reflektira od

ionosfere

Odailjaka antena

Prijamna antenaZemlja

Ionos

fera

Prop

agac

ijasi

gnal

a

Osnove komunikacija

28

Osnove komunikacija

29

Radijski prijenos

u podruju iznad 30 MHz ionosfera je transparentna za elektromagnetske valove

elektromagnetski val se iri uzdu linije optike vidljivosti izmeu odailjake i prijamne antene (izravni val)

odailjaka i prijamna antena se smjetaju dovoljno visoko iznad povrine zemlje, kako bi se poveao domet

Odailjaka antena

Prijamna antenaZemlja

Optika vidljivost

Osnove komunikacija

30

Radijski prijenos

zbog refrakcije (loma) elektromagnetskog vala domet elektromagnetskog vala je vei od dometa optike vidljivosti

brzina elektromagnetskog vala je funkcija gustoe medija kroz koji se val iri

brzina irenja je 3108 m/s u vakuumu, a smanjuje se u drugim medijima pri prijelazu vala iz jednog medija u drugi, mijenja mu se brzina i smjer te

se val lomi prema mediju vee gustoe kut refrakcije ovisi o valnoj duljini signala gustoa atmosfere opada porastom visine to izaziva refrakciju

elektromagnetskog vala prema Zemlji

Odailjaka antena

Optiki horizont

Radijski horizont

Osnove komunikacija

31

Radijski prijenos

gubici u slobodnom prostoru

Udaljenost (km)

Gu

enje

(dB

)

Osnove komunikacija

32

Radijski prijenos

smetnje zbog viestaznog irenja smetnje izaziva refleksija signala zbog koje vie kopija istog signala

dolazi do mjesta prijama razliitim stazama (viestazno irenje ili viestruka propagacija) izazivajui smetnje u prijamu

u podruju radijskih frekvencija javlja se problem smetnji meu signalima tako da je dodjela i uporaba frekvencija strogo planirana i nadzirana

Osnove komunikacija

33

Radijski prijenos

zemaljske mikrovalne veze frekvencijsko podruje je 2 GHz 40 GHz odailjaka i prijamna antena su fiksno usmjerene jedna prema

drugoj uzdu linije optike vidljivosti koriste se paraboline antene promjera do oko 3m i irine snopa oko

1o

primljeni signal na odreenoj lokaciji se moe dalje odailjati do prijamnika na drugoj udaljenoj lokaciji

povezivanjem pojedinih veza u sustav radiorelejnih veza moe se ostvariti prijenos na vrlo velike udaljenosti

Odailjaka antena

Prijamna antena

Optika vidljivost

Osnove komunikacija

34

Radijski prijenos

satelitske usmjerene veze komunikacijski satelit je radiorelejna postaja koja prima signal od

jedne zemaljske postaje i odailje ga prema drugoj zemaljskoj postaji zbog duljine uzlazne i silazne veze kanjenje signala je znaajno i

ovisi o visini na kojoj se nalazi satelit

Odailjaka zemaljska

postaja

Prijamna zemaljska postaja

Satelit

Uzlazna veza Silazna veza

Osnove komunikacija

35

Radijski prijenos

sateliti GEO (Geostationary)

smjeteni su u geostacionarnoj orbiti na visini 35 784 km pojedini satelit stalno pokriva odreeno podruje na povrini Zemlje kako bi se izbjegla interferencija sateliti ne smiju biti preblizu jedan drugom

to ograniava mogui broj satelita u geostacionarnoj orbiti za globalno pokrivanje potrebna su 3 satelita zbog duine uzlazne i silazne veze kanjenje signala iznosi oko 270 ms

MEO (Medium-Earth Orbit) smjeteni su na visini 2 000 5 000 km iznad povrine Zemlje podruje pokrivanja satelita na povrini Zemlje se mijenja za globalno pokrivanje potrebno je 10 satelita zbog duine uzlazne i silazne veze kanjenje signala iznosi 35 85 ms

LEO (Low-Earth Orbit) smjeteni su na visini manjoj od 2 000 km iznad povrine Zemlje za globalno pokrivanje potrebno je 50 satelita kanjenje signala iznosi 1 7 ms

Osnove komunikacija

36

Radijski prijenos

uzlazna veza prema satelitu (uplink) i silazna veza od satelita (downlink) koriste razliite frekvencijske pojaseve za prijenos signala

pojedini satelit moe podravati vei broj veza u razliitim frekvencijskim pojasevima, a dio opreme satelita za svaku pojedinu vezu naziva se transponder

za satelitske usmjerene veze najee se koristi C - pojas

5,925 6,425 GHz za uzlaznu vezu 4,2 4,7 GHz za silaznu vezu

Ka - pojas 27,5 30,5 GHz za uzlaznu vezu 17,7 21,7 GHz za silaznu vezu

Osnove komunikacija

37

Radijski prijenos

satelitska radiodifuzija radijskih i televizijskih programa Ku - pojas

14,0 14,5 GHz za uzlaznu vezu 11,7 12,2 GHz za silaznu vezu

Veliki broj prijamnika Veliki broj

prijamnikaOdailja

Satelit

Osnove komunikacija

38

Radijski prijenos

radijske lokalne mree (WLAN, Wireless Local Area Network)

kombiniraju radijski pristup mrei i mobilno raunarstvo, omoguavajui prijenos podataka visokim brzinama na kratke udaljenosti

najee koriste nelicenciranefrekvencijske pojaseve radijskog spektra namijenjene industriji, znanosti i medicini (ISM, Industrial, Scientific and Medical Applications)

za rad WLAN mrea najee se koristiISM pojas oko 2,4 GHz (24002483,5 MHz)

Prijenosnoraunalo s WLANmrenom karticom

Ethernet

Pristupnatoka

Radijskalokalna mrea

Pristupnatoka

Osnove komunikacija

39

Radijski prijenos

zemaljska radiodifuzija radijskih i televizijskih programa za odailjanje TV signala mreom zemaljskih odailjaa (radijska

sluba radiodifuzije televizijskog signala) koriste se etiri frekvencijska pojasa koja se oznaavaju kao

VHF I (Very High Frequency): 47 68 MHz VHF III: 174 230 MHz UHF IV (Ultra High Frequency): 470 582 MHz UHF V: 582 862 MHz ukupno 60 kanala irine 7 MHz u pojasu VHF i irine 8 MHz u pojasu

UHF za FM radiodifuziju analognih radijskih programa koristi se

frekvencijski pojas VHF II: 87,5 108,0 MHz 69 kanala irine po 300 kHz

radiodifuzija analognih radijskih programa obavlja se i na niimfrekvencijama: dugi val (nema u HR), srednji val i kratki val

Osnove komunikacija

Smetnje u komunikacijskom kanalu

Osnove komunikacija

41

Smetnje u komunikacijskom kanalu Prijenos digitalnih podataka preko fizikoga komunikacijskog

kanala ograniavaju dva neizbjena faktora: interferencija meu simbolima digitalnog signala (ISI, Intersymbol

Interference) koje nastaju zbog nesavrenosti frekvencijske karakteristike prijenosnog kanala i,

um u kanalu pod kojim se podrazumijeva neeljeni sluajni elektrini signal koji se javlja na izlazu prijenosnog kanala zajedno s korisnim informacijskim signalom.

Osnove komunikacija

42

Kapacitet kanala

iskazuje se kao brzina prijenosa u bitima u sekundi [bit/s] najvea brzina kojom se mogu prenositi podaci

kapacitet kanala ovisi o frekvencijskoj irini pojasa B izraenoj u Hz

ovisi o parametrima odailjaa i vrsti prijenosnog medija

na kapacitet kanala utjee broj naponskih razina signala srednja razina uma u kanalu potrebna vjerojatnost pogreke bita (BER, Bit Eror Rate)

u digitalnima komunikacijskim sustavima cilj je u odreenoj frekvencijskoj irini pojasa postii to veu brzinu prijenosa uz ogranienu vjerojatnost pogreke bita

Osnove komunikacija

43

Kapacitet kanala Nyquistova formula

pretpostavlja kanal bez uma za prijenos binarnog signala (dvije naponske razine) u frekvencijskom

pojasu irine B najvea mogua brzina prijenosa je 2B

C = 2B [bit/s]

ukoliko signal moe poprimiti M naponskih razina kapacitet kanala je

C = 2B log2M [bit/s]

za danu frekvencijsku irinu pojasa, kapacitet kanala raste porastom broja moguih naponskih razina

realne vrijednosti za M su ograniene umom i smetnjama u kanalu

Osnove komunikacija

44

Shannon je odredio teorijsku najviu moguu brzinu pouzdanog prijenosa informacije u zadanome pojasu frekvencija u uvjetima djelovanja bijelog uma. Ta bi se brzina ostvarila optimalnom obradom informacije (kodiranjem i modulacijom).

Terorijski najvea ostvariva brzina prijenosa bita naziva se kapacitetom kanala i jednaka je,

, bit/s ,1log2

+=

NSBC

gdje je B irina pojasa koji zauzima kanal, S srednja snaga signala i Nsnaga bijelog uma u pojasu irine B. S/N je omjer snaga u apsolutnom iznosu (nije iskazan u dB).

Prema Shannonu pri toj brzini ne nastaju pogreke. Izraz pokazuje da se smanjenjem irine kanala poveava potrebni omjer

signala i uma, a da bi se zadrao nepromijenjeni kapacitet kanala.

Primjer: Analogni telefonski irine pojasa 3,1 kHz ima omjer C/N = 40 dB. Prema Shannonu kapacitet tog kanala iznosi C = 41,168 kbit/s.

Kapacitet kanala Shannonova formula

Osnove komunikacija

Interferencija simbola

Osnove komunikacija

46

Interferencija simbola

Pravokutni impuls, koji je osnova svih linijskih kodova, zauzima pojas frekvencija beskonane irine.

Prijenosni je kanal konane irine pojasa potrebno je ograniiti irinu pojasa digitalnog signala filtrirati digitalni signal.

Osnove komunikacija

47

Utjecaj irine pojasa na digitalni signal

Digitalnom signalu konane irine pojasa kontinuirano se mijenja razina izmeu diskretnih stanja.

Bitna je samo razina signala u trenucima donoenja odluke o primljenom binarnom znaku.

Filtar za ograniavanje irine pojasa obavlja oblikovanje impulsa digitalnog signala.

Propusti li se pravokutni impuls kroz sustav konane irine pojasa, impuls se proiruje u vremenu, tako da e se dio tako proirenog impulsa pojaviti i u intervalima susjednih impulsa (znakova).

Proireni impuls djeluje na signal u susjednim intervalima i stvara smetnju u susjednim intervalima, a mogue je i preko vie intervala nastaje smetnja odnosno interferencija meu simbolima ISI.

Osnove komunikacija

48

Posljedice ograniavanja irine pojasa digitalnog signala interferencija simbola (ISI)

Filtriranje digitalnog signala

1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 ? 1 1 ?

t t

tt

Trenuci donoenja odluke u prijamniku

Odzivi na pojedinane impulse linijskog koda

Ukupni odziv na signal linijskog koda

Primjeri NRZ linijskog koda za dva binarna slijeda

Osnove komunikacija

49


Negativni upliv ISI odraava se na potencijalno netonom prepoznavanju pojedinih binarnih znakova na prijamnoj strani.

Idealni niskopropusni filtar: Idealni filtar pravokutna

frekvencijska karakteristika, granina frekvencija filtra fg.

Diracov impuls na ulazu filtra stvara odziv oblika,

>

=

.za,0

,za,1)2j(

g

g

ff

fffH

{ } .2

)2(sin2)2j()(

g

gg

1

tftf

ffHFth

==

Osnove komunikacija

50


Idealni niskopropusni filtar (nastavak): Nul-toke impulsnog odziva su u

trenucima,

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

h(t)

t/Tb

0

0,5

1

odziva, onda ne bi nastala smetnja meu simbolima. Idealni filtar granine frekvencije fg omoguuje prijenos 2fg simbola u

sekundi bez smetnji meu njima 1. Nyquistov teorem teorem minimalne irine pojasa.

...,2,1,21

gb == kf

kTk

Ako bi se drugi impuls pojavio nakon vremena koje je neki viekratnik od Tb, tj. u trenutku nultoke impulsnog

Osnove komunikacija

51


Idealni niskopropusni filtar (nastavak): Nyquistova brzina prijenosa RN predstavlja najviu ostvarivu brzinu rada

bez smetnji meu simbolima u sustavu s idealnom frekvencijskom prijenosnom karakteristikom.

.2 gN fR =

Spektralna uinkovitost postupka Rb/B broj prenesenih bita u sekundi po jedinici irine pojasa, tj. po Hz. Mjeri se u jedinicama bit/s/Hz.

Najvia teorijski ostvariva spektralna uinkovitost prijenosa u osnovnom pojasu frekvencija iznosi onda 2 bit/s/Hz.

Idealni Nyquistov filtar ne moe se praktino izvesti.

Osnove komunikacija

52


2. Nyquistov teorem teorem simetrije bilo koji idealni filtar irine pojasa fg konvoluiran s proizvoljnom simetrinom funkcijom s linearnom fazom oko fg daje isti nulti ISI kao i idealni filtar.

Filtrirani signal zauzima veu irinu pojasa od minimalno potrebne irine, ali mogua je praktina izvedba filtra.

Niskopropusni filtar s kosinusnimzaobljenjem karakteristike

U digitalnim sustavima esto se koristi filtar s zaobljenjem frekvencijske karakteristike po zakonu kosinus kvadrat funkcije (filtar s kosinusnim zaobljenjem).

Osnove komunikacija

53


Veliina naziva se faktorom zaobljenja ili faktorom strmine filtra. On pokazuje relativno poveanje irine pojasa u odnosu na minimalnu vrijednost.

Impulsni odziv takvog filtra dobiva se inverznom Fourierovomtransformacijom frekvencijske prijenosne karakteristike H(j2f).

[ ]

+

+

=

.)1(za,0

),1()1(za,)1(4

cos

),1(0za,1

)2j(

g

gggg

2

g

ff

ffffff

ff

fH

0 20

0,2

0,4

0,6

0,8

1

f/fg

= 0,0 = 0,25 = 0,5 = 0,75= 1,0

1

H(f)

Osnove komunikacija

54


Zaobljenjem karakteristike filtra ne mijenja se poloaj nul-toaka impulsnog odziva uvjeti za prijenos bez smetnji meu simbolima su ispunjeni kao i kod idealnog filtra.

Primjenom filtra s kosinusnimzaobljenjem postie se konana irina pojasa digitalnog signala bez unoenja smetnji meu simbolima i za realno izvodive filtre.

U praksi se koriste filtri s faktorima zaobljenja najee do oko 0,4.

.)4(1

)2(cos2

)2(sin)( 2

g

g

g

g

tftf

tftf

th

=

Osnove komunikacija

55


Kad je = 0,4 onda je irina pojasa B = 1,4fg pa to daje,

Spektralna uinkovitost

Na frekvenciji fg(1+ ) filtar za oblikovanje morao bi teorijski potpuno priguiti ulazni signal (beskonano priguenje). U praksi se zadovoljavamo priguenjem od 35 dB na toj frekvenciji.

Radi potrebe za filtriranjem digitalnog signala prije odailjanja kao i nakon prijama funkcija filtriranja H(j2f) se raspodjeljuje na odailjaki i na prijamni dio komunikacijskog sustava.

Odailjaki i prijamni filtar jednakih su frekvencijskih karakteristika koje odgovaraju, drugom korijenu od H(j2f), tj. ,pa ukupna funkcija filtriranja u odailjau i prijamniku odgovara karakteristici s kosinusnim zaobljenjem.

.bit/s/Hz43,14,1

2==

)2j( fH

Osnove komunikacija

56

Dijagram oka

Dijagram oka slui za procjenu kvalitete digitalnoga signala. Dijagram oka nastaje preklapanjem velikog broja intervala bita (simbola)

jedan preko drugog. Dijagram oka moe se dobiti na zaslonu osciloskopa ako se analizirani

digitalni signal privede y-ploicama, a vremenska baza sinkronizirana s taktnim impulsima x-ploicama. Perioda vremenske baze mora biti neki viekratnik od Tb.

Dijagram oka idealno pravokutnoga digitalnog signala odgovara dvjema horizontalnim crtama.

Osnove komunikacija

57

Osnove komunikacija

58

Dijagram oka

Na temelju dijagrama oka moe se npr. procijeniti: veliina smetnji meu znakovima ISI smanjuje otvor oka (idealno iznosi

100%), u praksi zadovoljavaju otvori oka preko 50%, vremenska tonost regeneriranoga taktnog signala (podrhtavanje takta).

Ukoliko se sinkronizacija osigurava iz prolazaka kroz nulu (est sluaj), podrhtavanje dovodi do neoptimalnog vremena uzorkovanja.

ISI

Podrhtavanje takta

Optimalno vrijeme uzimanja uzoraka

Otvor okaOsjetljivost na vremensku

pogreku

Prag odluke

Tb

Nelinearnosti u prijenosu uzrokuju asimetrino izoblieni dijagram oka.

Osnove komunikacija

59

Izlazni signal idealnoga Nyquistova filtra (nema ISI)

Dijagram oka

Kad u digitalnom signalu nema ISI razina signala u sredini intervala bita trajanja Tb poprima jednu od dvije nazivne vrijednosti (+1 ili 1 u primjeru na slici).

Osnove komunikacija

60

Dijagram oka izlaza idealnoga Nyquistova filtra (nema ISI)

Dijagram oka

Osnove komunikacija

61

Digitalni signal na izlaznim prikljunicama filtra s karakteristikom (postoji ISI)

Dijagram oka

Postojanje ISI u digitalnom signalu vidljivo je iz injenice da razina signala u sredini intervala bita trajanja Tb ne poprima uvijek jednu od dvije nazivne vrijednosti (+1 ili 1 u primjeru na slici).

)2j( fH

Osnove komunikacija

62

Dijagram oka

Dijagram oka (postoji ISI)

Osnove komunikacija

63

Ujednaavanje komunikacijskog kanala

Prijenosni kanal linearnih i frekvencijski selektivnih osobina uzrokom je dodatnih smetnji meu simbolima koje su posebno izraene kod prijenosa velikim brzinama.

Na temelju poznavanja karakteristike kanala moe se izvesti tzv. filtar za ujednaavanje (Equalizer) koji e kompenzirati izoblienja to ih unosi frekvencijski selektivni kanal. Filtar za ujednaavanje izvodi se kao transverzalni filtar.

U radijskom prijenosu, posebno u mobilnim uvjetima, brzo se mijenja karakteristika prijenosnog kanala potreban je transverzalni filtar za ujednaavanje s prilagodljivim koeficijentima.

Osnove komunikacija

um

Osnove komunikacija

65


um um se moe definirati kao neeljeni signal koji se pojavljuje u isto

vrijeme, na istom mjestu ili u istom frekvencijskom podruju kao i eljeni signal

uvijek je prisutan u komunikacijskim sustavima um se pojavljuje u razliitim oblicima

npr. za dva ovjeka koji razgovaraju zvukovi koje proizvodi okolni promet djeluju kao um i sl.

u elektronikim komunikacijskim sustavima pojavljuje se termiki ("bijeli") um intermodulacijski um presluavanje impulsni um

t

u

Osnove komunikacija

66

Smetnje u komunikacijskom kanalu termiki um

uzrok mu je gibanje elektrona unutar atoma koje je prisutno u svim materijalima i na svim temperaturama osim apsolutne nule

uvijek prisutan u elektronikim komunikacijskim sustavima ne moe biti uklonjen i postavlja gornju granicu znaajki sustava ima jednoliku razdiobu snage du frekvencijskog spektra s Gaussovom

razdiobom razina signala ( U efektivna vrijednost napona uma)

u

p(u)

Osnove komunikacija

67


termiki um na irini pojasa od 1 Hz je:N0 = kT [W/Hz]

N0 - gustoa snage uma u W po 1 Hz irine pojasak - Boltzmannova konstanta = 1,3803 10-23 J/KT - temperatura u Kelvinima

termiki um u pojasu frekvencija B Hz za idealni prijamnik jeN = kTB [W]

moe se izraziti u dBW (decibel u odnosu na 1 W)N = 10 log k + 10 log T + 10 log B [dBW]N = -228,6 + 10 log T + 10 log B [dBW]

idealni prijamnik je onaj koji ne unosi vlastiti termiki um, dok stvarni prijamnici unose termiki um i poveavaju njegovu ukupnu razinu u signalu

Osnove komunikacija

68


intermodulacijski um rezultat je nastanka novih neeljenih frekvencijskih komponenti kad

signali razliitih frekvencija dijele isti prijenosni medij uzrok je u nelinearnost elektronikih sklopova u odailjau i prijamniku

presluavanje neeljena sprega izmeu putova kojima se signali ire pojavljuje se zbog elektrine sprege izmeu upletenih parica u istom

kabelu, vie signala u koaksijalnom kabelu, neeljenih signala primljenih mikrovalnom antenom

reda je veliine termikog uma impulsni um

nekontinuirani um koji se povremeno pojavljuje u obliku neregularnih impulsa kratkog trajanja i velike amplitude

izvori mogu biti sijevanje, mehanike sklopke, neonska rasvjeta, itd. ne predstavlja problem u analognim sustavima, ali u digitalnim sustavima

moe izazvati znaajne gubitke informacije

Osnove komunikacija

69


odnos signal/um irenjem signala, signal postaje sve slabiji tako da u odreenom

trenutku razina uma (koji je najee vrlo niska) postaje ograniavajui faktor za realizaciju komunikacije

u procjeni utjecaja uma na znaajke komunikacijskog sustava vaan je relativni odnos snage signala i snage uma, a ne njihovi apsolutni iznosi

omjer snage signala (S) i snage uma (N) naziva se odnos signal/um (S/N, Signal/Noise) i izraava se u decibelima (dB)

S/N [dB] = 10 log10(S[W]/N[W]) pravilo da je odnos signala i uma znaajan za realizaciju

komunikacije poznato je i iz svakodnevnog ivota npr. kada dva ovjeka razgovaraju u bunoj prostoriji oni moraju govoriti glasnije

nego u tihoj prostoriji kako bi odnos izmeu govora i pozadinskog uma ostao isti u elektronikim komunikacijama ukoliko je snaga prijamnog signala vrlo mala,

prijamnik mora imati niski um, a ako je um prijamnika visok snaga prijamnog signala mora biti dovoljno velika da se postigne jednaki omjer

Osnove komunikacija

70

Kvaliteta digitalne informacije na prijamnoj strani odreena je prosjenom vjerojatnou pogreke u prepoznavanju binarnog znaka, bita (BER, Bit Error Rate ili Bit Error Ratio).

Taj se parametar naziva i uestalou pogreke bita. Pogreka bita nastaje kad postoji razlika izmeu odaslanog bita i iz

prijamnika isporuenog bita. Ako je u slijedu od N bita nalazi n pogrenih bitova onda je,

.lim

=

NnBER

N

Pogreke u prijenosu nastaju zbog prevelikih smetnji meu simbolima digitalnog signala ili zbog djelovanja uma koji maskiraju impulse digitalnog signala.


Osnove komunikacija

71


Odaslani podaci: 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0

Izvorni signal

um

Signal+um

Primljeni podaci: 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0Pogreni bitovi

Osnove komunikacija

72


Osnove komunikacija

73


guenje (atenuacija) signala, kanjenje, um u analognim sustavima izazivaju smanjenje kvalitete

prijamnog signala, a u digitalnim sustavima pogreke bita

Impuls

Guenje

Kanjenje

um

Osnove komunikacija

74


guenje signala smanjenje razine elektrinog signala pri prijenosu komunikacijskim

kanalom ovisi o vrsti prijenosnog medija koji se koristi za prijenos signala ovisi o frekvenciji signala (raste porastom frekvencije) razina elektrinog signala mora biti dovoljno visoka, ali ne previsoka

kako ne bi dolo do prepobude sklopova u odailjau ili prijamniku razina prijamnog signala mora biti dovoljno visoka da omogui

detekciju signala

Osnove komunikacija

75


guenje signala (L)

iskazuje se kao omjer snage signala na ulazu u komunikacijski kanal (Pul) i snage signala na izlazu iz kanala (Pizl) u decibelima (dB)

L = 10 log (Pul/Pizl) u decibelima se mogu izraavati i omjeri napona

L = 20 log (Uul/Uizl)

Komunikacijski kanal

Pul Pizl

Osnove komunikacija

Mjernajedinica decibel

Osnove komunikacija

77

Razina snage signala u decibelima (dB)

Decibelima se izraava omjer npr. snaga, napona, struje i sl. Omjer snaga izraen u decibelima dobiva se kao:

[ ] [ ][ ] . WWlog 10 dB

1

2

1

2

PP

PP

=

Ako se umjesto P1 stavi neka referentna razina, npr. 1 W ili 1 mW, dobit e se snaga u jedinici koja se oznauje dBW odnosno dBm, a to znai: decibela iznad 1 W odnosno decibela iznad 1 mW:

[ ] [ ] ; W1Wlog10 dBW PP = [ ] [ ] .

mW1mWlog10 dBm PP =

Ovi izrazi posluit e za pretvorbu snage izraene u vatima u snagu izraenu u dBW odnosno u dBm.

Osnove komunikacija

78


Snaga signala izraena u dBW ili u dBm moe se pretvoriti u snagu izraenu u vatima pomou inverznih izraza,

Kako je,P[mW] = P[W] 1000onda izlazi,P[dBm] = P[dBW] + 30 ,odnosno,P[dBW] = P[dBm] 30 .

[ ][ ]

; 10 W 10dBWP

P =

[ ][ ]

; 10 mW 10dBmP

P = [ ][ ]

. 1010 W 10dBm

3P

P =

Osnove komunikacija

79


Primjeri:0,1 W -10 dBW = 20 dBm0,25 W -6 dBW = 24 dBm0,5 W -3 dBW = 27 dBm

1 W 0 dBW = 30 dBm2 W 3 dBW = 33 dBm4 W 6 dBW = 36 dBm5 W 7 dBW = 37 dBm8 W 9 dBW = 39 dBm

10 W 10 dBW = 40 dBm25 W 14 dBW = 44 dBm40 W 16 dBW = 46 dBm

100 W 20 dBW = 50 dBm200 W 23 dBW = 53 dBm

1000 W 30 dBW = 60 dBm

Osnove komunikacija

80


guenje signala se kompenzira uporabom pojaala pojaanje signala (A) definira se kao omjer snage signala na izlazu iz

pojaala (Pizl) i snage signala na ulazu u pojaalo (Pul) u dB

A = 10 log (Pizl/ Pul)

ukoliko se za prijenos koristi iroko frekvencijsko podruje, provodi se ujednaavanje signala (ekvilizacija) kako bi se signali visokih frekvencija vie pojaali od signala niskih frekvencija

Osnove komunikacija

81


izoblienje zbog promjenjivosti kanjenja znaajka voenih prijenosnih medija ovisi o brzini propagacije signala kroz medij i duljini prijenosne linije uzrokovano injenicom da se brzina propagacije signala kroz medij

mijenja promjenom frekvencije razliite frekvencijske komponente dolaze do prijamnika u razliitim

vremenskim trenucima to rezultira u razliitim faznim pomacima izmeu razliitih frekvencija

ukoliko se fazni pomaci mijenjaju nelinearno u odnosu na frekvenciju pojavljuje se fazno izoblienje signala

ukoliko se fazni pomaci mijenjaju linearno u odnosu na frekvenciju signal nee biti izoblien

u digitalnim komunikacijama ova pojava izaziva proirenje impulsa i smetnje meu simbolima (komponente signala jednog bita se proiruju na poloaje drugih bita) koje ograniavaju brzinu prijenosa u sustavu

Documents

Dijagram Oka