OSNOVE PRENOSA SIGNALAPredava: Student:Prof.dr. Milorad K.Banjanin Boidar Mandi 3370 Novi Sad, 2008

SignalSignal je (elektrini) ekvivalent poruke, fiziki nosilac podataka o nekoj pojavi ili dogadjajuAnalogni signalDigitalni signal

Signal se posmatra kao zavisna fizika veliina koja se menja u zavisnosti od druge fizike veliine (nezavisne promenljive).

Signal se zapisuje u obliku x(t), x(n) ili xn gde je x zavisna promenljiva (moe da bude napon,struja ili neka trea veliina), a t ili n nezavisna promenljiva.

Elektromagnetni signal je funkcija vremena ali se moze izraziti i kao funkcija frekvencije,to znai da se signal sastoji od komponenti sa razliitim frekvencijama.Analogni signal je onaj kod kog se intenzitet menja postepeno tokom vremena.Digitalni signal je onaj kod kog se intenzitet odrava na konstantnom nivou tokom nekog vremenskog perioda,a zatim se menja do nekog drugog konstantnog nivoa.

Periodini signal- kod koga se signalna ema ponavlja tokom vremena.Signal s(t) je periodian ako i samo ako je s(t+T) = s(t), -

-1.0-0.501.00.500.51.01.5A=1,f=1,=0tS(t)Parametri sinusnog signalaAmplituda A je max. vrednost ili jacina signala tokom vremena,obicno se meri u voltima.Frekvencija f je brzina kojom se signal ponavlja (merena u ciklusima u sekundi ili hercima ( Hz ) ). Ekvivalentan parametar frekvenciji je period signala (T). To je vreme koje je potrebno za redno ponavljanje signala,stoga je T = 1/f .Faza je mera relativnog polozaja u vremenu,unutar rednog perioda signala. AmplitudaFrekvencijaFaza

Koncept domena frekvencije

Spektar signala je skup kompleksnih koeficijenata esto se prikazuje grafiki, pri emu se posebno crta amplitudski, a posebno fazni spektar.

irina opsega Apsolutna irina opsega signala je irina spektra Mnogi signali imaju beskonanu irinu opsega ali vei deo njihove energije se nalazi u relativno uskom opsegu frekvencija. Ova irina opsega se oznaava kao efektivna irina opsega,ili samo irina opsega.

to je vea irina opsega,vei je i kapacitet za prenos informacija Bilo koji digitalni oblik talasa e imati beskonanu irinu opsega. Ako pokuamo da prenesemo ovaj oblik talasa preko bilo kog medijuma, transmisioni sistem e ograniiti irinu opsega koja se moe prenetiOgraniavanje irine opsega stvara distorzije. to je irina opsega vie ograniena, to je vea distorzija i vei je potencijal za nastanak greke od strane prijemnika.

ANALOGNI I DIGITALNI PRENOS PODATAKA

Analogno

Digitalno

Kontinualno

Diskretno

entiteti koji nose neko znaenje ili informaciju

elektrine ili elektromagnetne reprezentacije podataka

komunikacija podataka putem prenosa i obrade signala. PrenosPodaciSignali

ANALOGNI I DIGITALNI PODACI uzimaju kontinualne vrednosti u nekom intervalu glas i slika su ema koje kontinualno variraju u intenzitetu veina podataka koje sakupljaju senzori, kao npr. temperatura i pritisak, su kontinualne vrednosti. uzimaju diskretne vrednosti u nekom intervalu primer za to su tekst i celi brojevi Najpoznatiji primer analognogpodatka je zvuk.Slika pokazuje akustini spektar za ljudski govor i muziku. Frekvencione komponente obinog govora mogu se nai izmeu 100 Hz i 7 kHz priblino Testovi su pokazali da frekvencije ispod 600 ili 700 Hz doprinose veoma malo razumljivosti govora za ljudsko uho. Obian govor ima dinamian opseg od 25 dB, to znai da jaina najglasnije vike moe biti i do 300 puta vea od najtieg apata.

ANALOGNO I DIGITALNO SLANJE I PRIMANJE SIGNALA

Analogni signal je kontinualno varirajui elektromagnetni talas koji se moe prenositi preko razliitih medija u zavisnosti od frekvencije.

U komunikacijskim sistemima, podaci se prenose sa jednog mesta na drugo putem elektromagnetnih signala.Analogni signal Prenosni medijibakarna ica optiki kabl kosmiki prenos

Digitalni signal je sekvenca naponskih impulsa koji se mogu prenositi putem bakarne ice, npr. konstantan pozitivan nivo napona moe da oznaava 0 u binarnom kodu, a konstantan negativan napon moe da oznaava 1

Digitalni signal Prednosti Mana generalno jeftinija nego analogna manje je podlona uticajim meanja buke digitalni signali pate od slabljenja mnogo vie nego analogni. Slika pokazuje sekvencu naponskih impulsa koju je stvorio izvor koristei dva nivoa napona. Zbog slabljenja ili redukcije jaine signala na viim frekvencijama, impulsi postaju zaobljeni i sve manji. Ovakvo slabljenje vodi veoma brzom gubljenju informacija u signalu koji se prenosi.

ANALOGNO I DIGITALNO SLANJE I PRIMANJE SIGNALAAnalogni i digitalni podaci se mogu predstaviti i preneti, putem bilo analognih ili digitalnih signala. Su funkcija vremena i zauzimaju ogranieni spektar frekvencijaMogu se direktno predstaviti putem elektromagnetnog signala koji zauzima isti spektar. podatak u obliku glasa Zvuni talas glas ima frekvecione komponente u rasponu od 20 Hz do 20 kHz Najvei deo energije govora je mnogo manjeg opsega sa uobiajenim opsegom izmeu 100 Hz i 7 kHz. Standardni spektar glasovnih signala je jo ui, izmeu 300 i 3400 HzTelefonski aparat

ANALOGNO I DIGITALNO SLANJE I PRIMANJE SIGNALADigitalni podaci se takoe mogu predstaviti kao analogni signali korienjem modema. Modem pretvara serije binarnih naponskih impulsa u analogni signal tako to modulie noseu frekvenciju rezultujui signal zauzima odreeni spektar frekvencija centriran oko nosaa, a moe da se prenosi preko medijuma pogodnog za taj nosa Najei modemi predstavljaju digitalne podatke u glasovnom spektru i tako omoguavaju da ti podaci budu preneseni obinim telefonskim linijama. Na drugom kraju linije modem vri demodulaciju signala da bi povratio orginalne podatke. Pomou operacije veoma sline onoj koju vri modem analogni podaci se mogu predstaviti kao digitalni signali Ureaj koji obavlja datu funkciju kada su u pitanju glasovni podaci naziva se kodek Kodek uzima analogni signal koji direktno oznaava glasovne podatke i aproksimira taj signal u binarni niz. Na drugom kraju linije, kodek koristi binarni niz da bi reknostruisao analogne podatke.

Razlozi zbog kojih se koriste razliite podatak signal kombinacije Dve alternative: signal zauzima isti spektar kao podaci,analogni podaci su kodirani da bi zauzimali drugaiji deo spektra Analogni podaci su kodirani pomou kodeka da bi se dobio digitalni binarni niz Analogni signal

Digitalni signal

Digitalni podaci su kodirani pomou modema da bi se dobio analogni signal Dve alternative:signal se sastoji od dva nivoa napona koji predstavljaju dve binarne vrednosti,digitalni podaci su kodirani da bi se dobio digitalni signal sa eljenim karakteristikama Analogni signal

Digitalni signal

Metode prenosa podataka Analogna transmisija Digitalna transmisija Nain prenosa analognih signala bez obzira na njihov sadraj, a signali mogu predstavljati analogne podatke ili digitalne podatke Pretpostavlja da analogni signal predstavlja digitalne podatke.Signal se prenosi putem ponavljaa;na svakom ponavljau,digitalni podaci se rekonstruiu iz ulazeeg signala i koriste se za stvaranje novog analognog odlazeeg signala Prenosi se preko pojaivaa;isto se tretira bilo da nosi analogne ili digitalne podatke Ne koristi se Ona se bavi sadrajem signala Digitalni signal predstavlja niz 0 i 1 koje mogu oznaavati digitalne podatke ili mogu biti kodirani analogni podaci.Signal se prenosi preko ponavljaa;na svakom ponavljau se niz 0 i 1 rekonstruie od ulazeeg signala I koristi za stvaranje novog digitalnog odlazeeg signala

KAPACITET KANALABuka Predstavlja bilo kakav neeljeni signal koji se kombinuje i tako kvari signal namenjen za transmisiju i primanje Kapacitet kanala brzina prenosa podataka irina opsega buka uestalost greaka predstavlja brzinu u bitima u sekundi, kojom se podaci prenose.je irina opsega transmitovanog signala koju namee predajnik i priroda transmisionog medijuma; izraeno u ciklusima u sekundi ili hercima. ovo je uestalost stvaranja greaka, pri emu greka nastaje kada se na prijemniku registruje 1 umesto 0 koja je poslata, ili kada se registruje 0 imesto 1 koja je poslata.Problemi sa kojim se susreemo komunikaciona postrojenja su skupa i generalno gledano, to je vea irina opsega postrojenja to je vee cena svi transmisioni kanali od bilo kakve praktine koristi su sa ogranienim opsegom ogranienja nastaju zbog fizikih karakteristika transmisionog medijuma ili od namernih ograniavanja transmiterove irine opsega radi spreavanja meanja iz drugih izvora. Maksimalna brzina pri kojoj se podaci mogu transmitovati putem date komunikacione putanje, ili kanala, pod zadatim uslovima

ENONOVA FORMULA KAPACITETANIKVISTOVA IRINA OPSEGAC=2Blog2M M-broj diskretnih elemenata signala B-irina opsega(HZ) C-kapacitet (bps) Nikvistova formula pokazuje da se, uz sve druge faktore jednake, udvostruavanjem irine opsega duplira i brzina prenosa podataka. Slika predstavlja primer uticaja buke na digitalni signal Buka sastoji od relativno skromnog nivoa pozadinske buke uz nekoliko dodatnih pikova buke. Digitalni podaci se mogu rekonstruisati iz signala semplovanjem primljenog oblika talasa jednom za svako bit vreme. Buka je na nekoliko mesta dovoljno jaka da promeni 1 u 0 ili 0 u 1.

ENONOVA FORMULA KAPACITETA Kljuni parametar ove stavke je odnos signal buka, a to je odnos izmeu jaine signala i jaine buke koja je prisutna na odreenom mestu pri transmisiji. Obino se ovaj odnos meri na prijemniku jer se u njemu vri pokuaj procesuiranja (obrade) signala i eleminisanja neeljene buke. Da bi bilo pogodnije ovaj odnos se esto izraaava u decibelima.SNRdb=10 log10 jaina signala jaina bukeVisok SNR znai i visokokvalitetni signal enonov rezultat glasi da maksimalni kapacitet kanala u bps, zadovoljava jednainu:C= B log2 (1+SNR)enonova formula prestavlja teoretski maksimum koji je mogue postii kapacitet bez greaka

TRANSMISIONI MEDIJUMITransmisioni medijum je fizika putanja izmeu transmitera i prijemnikaVoeni medijiNevoeni mediji komunikacija se obavlja putem elektro magnetnih talasa talasi se vode kroz vrst medijum, kao npr. upletena bakarna ica, bakarni koaksijalni kabl ili optiko vlakno atmosfera i vasionski prostor su primeri nevoenih medijuma prenose elektromagnetne signale, ali ih ne vode; ovaj oblik transmisije se obino naziva beina transmisija. karakteristike i kvalitet transmisije podataka zavise od karakteristika medijuma i karakteristike signala sam medijum je mnogo vaniji kada je u pitanju odreivanje ogranienja transmisije komunikacija se obavlja putem elektro magnetnih talasa za nevoene medijume, kod odreivanja karakteristika transmisije, vaniji faktor od samog medijuma je irina opsega signala koji proizvodi antena transmitera jedna od kljunih osobina signala transmitovanog putem antene je usmerenost. uopteno signali pri niim frekvencijama se prostiru u svim pravcima. pri viim frekvencijama, mogue je fokusiranje signala u vazduh.

ZEMALJSKA MIKROTALASNA KOMUNIKACIJA

Fiziki opisPrimenaNajpoznatiji oblik mikkrotalasne antene je parabolini tanjir. Obino ima oko 3 m u preniku. Antena je vrsto fiksirana i fokusira uzak snop da bi ostvarila komunikaciju (transmisiju) sa prijemnom antenom u istoj liniji. Mikrotalasne antene se obino nalaze na dovoljnoj visini iznad nivoa zemlje da bi se poveao njihov domet i da bi mogle da transmituju preko prepreka. Da bi se ostvarila dalekodometna transmisija, koriste se grupe mikrotalasnih relejnih tornjeva, pomou kojih se uspostavljaju mikrotalasne veze od take do take preko eljene razdaljine. Glavna svrha zemaljskih mikrotalasnih sistema su: dugodometni prenosi podataka u telekomunikacionim servisima, kao alternativa koaksijalnom kablu ili optikom vlaknu.

Mikrotalasno postrojenje zahteva mnogo manje pojaivaa ili ponavljaa nego koaksijalni kabl preko iste razdaljine, ali zato zahteva transmisiju u istoj liniji. Mikrotalasi se koriste najee za glasovnu i televizijsku transmisiju.

Druga rairena upotreba mikrotalasa se odnosi na kratke "od take do take"veze izmeu zgrada. Ovo se moe koristiti za televiziju zatvorenog kola ili kao veza izmeu lokalnih mrea.

Kratkodometna mikrotalasna tehnologija se moe koristiti i za tzv. premoavanja (bajpas). Npr. poslovna kompanija moe da postavi mikrotalasnu vezu do udaljenosti telekomunikacionog postrojenja u istom gradu, premoavajui tako lokalnu telefonsku kompaniju.

SATELITSKA MIKROTALASNA TRANSMISIJAPrimenaFiziki opis Komunikacioni satelit je zapravo mikrotalasna relejna stanica. Koristi se za povezivanje dva ili vie zemaljska mikrotalasna transmitera/ prijemnika, kojisu poznati pod nazivom zemaljske stanice. Satelit prima transmisije na jednom frekvencionom opsegu (uplink), pojaava ili ponavlja signal, i transmituje ga drugoj frekvenciji(downlink). Jedan orbitirajui satelit radi na vie frekvencionih opsega, poznatih pod nazivom transponderski kanali ili prosto tansponderi. Komunikacioni satelit je tehnoloka revolucija jednako vana koliko i optiko vlakno. Meu najvanijim primenama satelita nalaze se sledee:televizijska distribucijadalekodometna telefonska transmisijaprivatne poslovne mreeZbog njihove prirode emitovanja sateliti su veoma pogodni za televizijsku distribuciju, i u te svrhe su u irokoj upotrebi u Sjedinjenim Dravama i irom sveta. Kada je u pitanju tradicionalna upotreba, mrea obezbeuje programe sa centralne lokacije. Programi se transmituju do satelita a zatim se emituju do odreenog broja stanica, koje zatim distribuiraju programe do individualnih gledalaca. Jedna od mrea, Public Broadcasting Service (PBS) distribuiraju svoje televizijske programe iskljuivo preko satelitskih kanala. Najnovija primena satelitske tehnologije u televizijskoj distribuciji se odnosi na direktno emitujui satelit (DBS), pri emu se satelitski video signali transmituju direktno do doma korisnika. Sve vei pad cena i veliine prijemnih antena su uinile DBS ekonomski isplativim, i DBS je danas uobiajen.

RADIO EMITOVANJEPrimenaFiziki opis Glavne razlike izmeu radio emitovanja i mikrotalasnog emitovanja je u tome da je prvi usmeren u svim pravcima, dok je drugi usko usmeren.

Tako radio emitovanje ne zahteva tanjiraste antene ne moraju biti vrsto montirane i precizni usmerene. Radio talasi obuhvataju frekvencije u opsegu od 3kHz do 300 GHz. Koristimo termin radio emitovanje da bismo obuhvatili VHF i deo UHF opsega: od 30 MHz do 1 GHz. Ovaj opseg obuhvata FM radio o VHF u VHF televiziju. Ovaj opseg se takoe koristi za odreen broj primena kada su u pitanju mree podataka.

INFRACRVENA KOMUNIKACIJA Infracrvena komunikacija se ostvaruje korienjem transmitera prijemnika (risivera),tzv. transivera koji moduliu nekoherentnu infracrvenu svetlost.

Transiveri moraju biti vizuelno blizu jedan drugom,bilo direktno, ili putem refleksije sa svetlo obojene povrine, kao sto je npr. tavanica prostorije.

Jedna od vanih razlika izmeu infracrvene i mikrotalasne transmisije je u tome da prva ne prolazi kroz zidove.Tako nema problema koji se susreu kod mikrotalasa, a to su sigurnosni i interferencioni problemi.

Ne postoji raspodela frekvencija kod infracrvene komunikacije, jer za nju nije potrebna dozvola.

MULTIPLEKSIRANJE

Multipleksiranje

kada kapacitet transmisionog medijuma premauje kapacitet potreban za transmisiju jednog signala poeljno je da se prenose vie signala preko jednog medijuma - to se naziva multipleksiranje.Slika pokazuje funkciju multipleksiranja u njenom najprostijem obliku Postoji n unosa u multiplekser. Multiplekser je povezan jednim linkom podataka sa demultiplekserom. Link je u stanju da prenese n razdvojenih kanala podataka. Multiplekser kombinuje (multipleksira) podatke sa n ulaznih linija i transmituje ih preko visoko kapacitivnog linka podataka. Demultiplekser prihvata multipleksirani tok podataka, razdvaja (demultipleksira) podatke prema kanalu i isporuuje ih do odgovarajuih izlaznih linija.

MULTIPLEKSIRANJE

FDM

TDM

FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING TIME DIVISION MULTIPLEXING prednost je injenica da korisna irina opsega medijuma premauje potrebnu irinu opsega za dati signal vie signala se moe prenositi simultano, ako je svaki od njih modulisan na drugaiju noseu frekvenciju, a nosee frekvencije su dovoljno razdvojene tako da ne dolazi do preklapanja irina opsega razliitih signala svaki signal zahteva odreenu irinu opsega centriranu na njegovoj noseoj frekvenciji, to se naziva kanal da bi se spreila interferencija, kanali su razdvojeni tzv. zatitnim opsezima, koji predstavljaju neiskoriene delove spektra. prednost je injenica da dostina brzina podataka (bit rate) medijuma premauje potrebnu brzinu prenosa podataka digitalnog signala viestruki digitalni signali se mogu prenositi preko jedne transmisione putanje, pomou unutranje obrade delova svakog signala tokom vremena unutranja obrada moe biti na nivou bita ili po blokovima bajtova ili veim koliinama sekvenca (niz) vremenskih slotova namenjena pojedinanom izvoru se naziva kanal jedan ciklus vremenskih slotova (po jedan na svaki izvor) se naziva frejm