مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال

1. بخش اول مبانی و مفاهیم اولیه مخابرات دیجیتال Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

2. مراجع کتابی: Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

3. مقدمه • هدف 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. Slide 3 Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

4. سیستم تلویزیون دیجیتالDTV • چرا دیجیتال؟ • کیفیت های متنوع برای کاربردها و نیازهای مختلف • ارسال ایمن، دریافت مشروط • انعطاف پذیری • استفاده بهینه از پهنای باند • در این راستا پروژه DVB در سپتامبر1993تحت 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

5. سیستم تلویزیون دیجیتالDTV مبانی 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

6. تئوری اطلاعات(1)Information Theory در 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

7. تئوری اطلاعات(2)Information Theory • 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-informationبرای 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 Razavizadeh

8. نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(1) Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

9. نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(2) Jacuzzi HDTV HDTV Normal Stream 16 Mbps Digital Radio (DAB) Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

10. نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(3) HDV Camcorder HD Display TS Packets MPEG-2 TS Analog 720/30p … IEEE1394Interface IP Network … … Packetizer and MPEG2 Decoder Packetizer … واحد ارسال واحد دریافت RTP Packets Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

11. Mobile CAR AV Satellite DMB PDA (ITU-R System E) Portable Cellphone Broadcasting Station Audio Laptop/PC Fixed Terrestrial DMB نمونه های از کاربرد مخابرات دیجیتال(4) Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting(T-DMB) Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

12. مبانی مخابرات دیجیتال داده ”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 مربعی Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

13. تجهیزات ذخیره داده های دیجیتال(1) Flash Memory Floppy Drive در شکل بالا مکانهای ذخیره اطلاعات یک فلاپی دیسک ، شامل ”تراک :Track برنگ قهوه ائی“ و ”سکتورsector: برنگ زرد“. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

14. تجهیزات ذخیره داده های دیجیتال(2) DVD Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

15. ساختار یک سیستم مخابراتی دیجیتال افزایش میزان اطلاعات بر بیت افزایش میزان راندمان پهنای باند افزایش میزان مصونیت نویز Transmitter Receiver Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

17. شکل موجهای پایه دیجیتال(2) فرمتهای مختلف یک سیگنال PAM باینری: • (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). Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

18. ویژگی های شکل موجهای باند پایه Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

19. نرخ داده Ratedata data rate • چنانچه 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 Rate k=log2M Mتعداد سمبل ها: R=k/T bit rate: میزان اطلاعاتی که در واحد زمان عبور میکند boud (Bd):تعداد واحد اطلاعات گذرنده در واحد زمان Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

20. مثال Example • مدولاتور16QAMائی 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=4 • Rs= Rb/log2M=16 ksymbol/sec • Ts= 1/Rs=1/16 msec • Tb= 1/Rb=1/64 msec Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

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