Signály a jejich přenos komunikačním řetězcem

1. Signály a jejich přenos komunikačním řetězcem Miroslav Šedivý BS1/2

2. Komunikační řetězec(obecné schéma) • zdroj zpráv • kódovací zařízení • vysílač signálu • přenosová cesta (médium) • dekódovací zařízení • přijímač signálu • příjemce zpráv

3. Signál • signál=fyzický nosič zpráv • zdroj zprávy může generovat signály: • analogové (spojité) • diskrétní (nespojité) • digitální (číslicové)

4. Signál • dále můžeme rozlišovat signály: • akustické • optické • elektrické

5. Kódování • kódovací zařízení má za úkol tzv. kódování zprávy • po zakódování je třeba zprávu vyslat do přenosového média

6. 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

7. 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)

8. 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)!

9. Šumy • podle vzniku Rozdělujeme je • podle rozložení pravděpodobnosti • podle možnosti odstranění

10. Šumy podle vzniku • při snímání informace • kvantizační šum • při přenosu • při zpracování informace

11. Šumy podle rozložení pravděpodobnosti • bílý šum • Gaussův šum

12. Šumy podle možnosti odstranění • systematický • náhodný

13. 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

14. Požadavky na přenos signálu • co nejmenší odlišnosti původní a reprodukované zprávy • přiměřené finanční náklady

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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: 50Hz až 7kHz • normální typu A: 50Hz až 10kHz • vysoce kvalitní Q: 40Hz až 15kHz

20. 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)

21. 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

22. Digitální kanály • pro přenos se používají digitální kanály s různými přenosovými rychlostmi (např.64kbit/s) • kvalitnější přenos

23. Telekomunikační sítě • rozhlasová síť • televizní síť • datová síť

24. 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

25. Modulace • modulace slouží k efektivnímu využití šířky pásma daného přenosového média • rozlišujeme: • spojité modulace (s harmonickou nosnou vlnou) • impulzní modulace

26. 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)

27. Spojitý modulátor

28. Impulsní modulátor

29. Impulsní modulace • na principu odebíraní vzorků ze vstupního signálu v rytmu taktovacího signálu

30. 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)

31. Druhy impulsních modulací • nekvantované • pulzně-amplitudová (PAM) • pulzně-polohová (PPM) • pulzně-šířková (PŠM) • kvantované • pulzně-kódová (PCM) • delta modulace (DM)

32. Impulsní modulace • vícenásobné využití přenosové cesty metodou tzv. časového třídění kanálů (časový multiplex)

33. Zdroje informací • Telekomunikační technika I., J. Svoboda a kolektiv, Nakladatelství Sdělovací technika, Praha 2000 • http://komzak.webz.cz/old/skola/dp/sum.html

34. Děkujeme za pozornost