یتاربام یاه متسیس - engold.ui.ac.irengold.ui.ac.ir/~sabahi/communication/lectures...
81
براتی های مخایستم سصفهانه انشگا دا مهندسی برق گروه– بهمن94
Transcript of یتاربام یاه متسیس - engold.ui.ac.irengold.ui.ac.ir/~sabahi/communication/lectures...
سیستم های مخابراتی
دانشگاه اصفهان94بهمن –گروه مهندسی برق
سر فصل درس
(آینده-حال -گذشته )نگاه کلی به سیستمهای مخابراتی : مقدمه (آنالوگ ) مدوالسیون امواج پیوسته فرآیندهای تصادفی نویز در مدوالسیون امواج پیوسته (حرکت به سوی سیستمهای دیجیتال ) مدوالسیون پالس (ارسال دیجیتال ) ارسال پالس در باند پایه مروری بر مخابرات دیجیتال
مراجع درس
Communication Systems
by Simon Haykin and Michael Moher John Wiley &
Sons Inc. 5th Ed., 2010
مراجع درس
Communication Systems Engineering
by John G. Proakis , Masoud Salehi Prentice Hall
2 nd Ed. 2002
مراجع درس
Digital & Analog Communication Systems
Leon W.Couch, Prentice Hall 8th edition 2012
مراجع درس
Communication Systems
A.B Carlson Mc Graw-Hill 4th edition 2001
مراجع درس
سیستمهای مخابراتی دیجیتال و آنالوگ By K.S. Shanmugam ترجمه دکتر محمد رضا عارف
ارزيابی
5 (کوییز)امتحانات مقطعی% 30 امتحان میان ترم% 60 امتحان پایان ترم% 12.5 تکالیف و تکالیف کامپیوتری%
اولین کويیز
94بهمن 10شنبه
....تبديل فوريه، قضیه مدوالسیون، قضیه پارسوال، مفهوم پهنای باند و : مطالب
نگاه کلی به سیستمهای مخابراتی
مخابرات یعنی ارسال اطالعات بین دو نقطه متفاوت
بررسی تاريخی
1837 :اختراع تلگراف توسط ساموئل مورس
بررسی تاريخی
1876:اختراع تلفن توسط گراهام بل
بررسی تاريخی
اولیه تلفنی سیستمهای به محدود و ساده
چند حوزه در گسترش بودند کیلومتر صد
بررسی تاريخی
جنگهای جهانی موجبشد سیستم تلفنی دوسوی اقیانوسها را بهبم متصب
.کند سیسبتمهای سبوچینین
PSTN
مخابرات بیسیم –بررسی تاريخی
1864 : پیش بینی وجودامببواج الکتروماناسیسببی فرمببول بنببدی توسبب
ماکسول اورستد فارادی
فارادی
مخابرات بیسیم –بررسی تاريخی
فارادی
مخابرات بیسیم –بررسی تاريخی
اساس کار: تبدی میدانهای الکتریکی و
ماناسیسی به همدیگر
بررسی تاريخی
1901 : سبببببببیگنالهایرادیببویی از فاصببله ی
کیلببومتر 1000بببیش از .دریافت شد
بررسی تاريخی
1920 : شروع استفاده از AMرادیوی
بررسی تاريخی
1929 : اراچه اولین سیستم تلویزیونی
بررسی تاريخی
1933 : ساخت اولین FMسیستم مخابراتی توس ارمستران
بررسی تاريخی
1947 :اختراع ترانزیستور
بررسی تاريخی
1958 : اولین مدارهای
مجتمع
بررسی تاريخی
1965 : اولین سیستمهای
مخابرات ماهواره ای تجاری
سالهای اخیر –بررسی تاريخی
سالهای اخیر –بررسی تاريخی
پهنای باند )کابلهای نوری
(زیاد
سالهای اخیر –بررسی تاريخی
(پردازش ) کامپیوتر
سالهای اخیر –بررسی تاريخی
مخابرات سلولی
سالهای اخیر –بررسی تاريخی
wireless network
سالهای اخیر –بررسی تاريخی
Bluetooth
سیستمهای مخابراتی امروز
رادیو و تلویزیون
Broadcasting
سیستمهای مخابراتی امروز
شبکه تلفنی ● تلفنهای خانگی از طریق زوج سیم به هم تابیده به مراکز سوییچ
.متصل می شوند و از آن طریق مسیریابی می شوند
Local Switching
Office (Exchange) Local Switching
Office (Exchange)
Long Distance Lines
(Fiber) Local Line
(Twisted Pair)
Fax
Modem
مودمها و فاکس -سیستمهای مخابراتی امروز
خطوط تلفنی مخصوصvoice ارسال داده های دیجیتال با کمك پردازش و بدون تغییر در
المانهای سر راه استفاده بهینه از )استفاده از پهنای باند مشابه سیگنال صحبت
(پهنای باند خطوط تلفنی مودمهای مخصوص مثلADSL چندصد تا نرخMbps
سیستم سلولی-سیستمهای مخابراتی امروز
تقسیم منطقه به چند سلول برای افزایش ظرفیت ●نص آنتنهایBTS در هر سلول تخصیص یک باند فرکانسی به هر سلول
سیستم سلولی-سیستمهای مخابراتی امروز
در .)باند فرکانسی سلولهای مجاور با همدیگر متفاوت است ●
.و در سلولهای دورتر تکرارمی شوند( اغل موارد
سیستم سلولی-سیستمهای مخابراتی امروز
.ارتباط بین سلولها از سریق یک مرکزسوییچ ●
BS BS
MTSO PSTN MTSO
BS
تهران
اصفهان
Internet
سیستم سلولی-سیستمهای مخابراتی امروز
برای ارتباط درسطح جهانی PSTNاستفاده از ●
BS BS
MTSO PSTN MTSO
BS
تهران
اصفهان
Internet
سیستم سلولی-سیستمهای مخابراتی امروز
FMمدوالسیون : شبکه سلولی قدیمی ●انواع مدوالسیونهای دیجیتال: شبکه های جدیدتر
شبکه های محلی -سیستمهای مخابراتی امروز Local Area Networks (LANs)
اتصال کامپیوترها از سریقLAN با استفاده ازکارت شبکه تبدی بیتها به بسته ها تقسیم میشوند و ارسال روی شبکه
01011011
1011
0101 0101
1011 01011011
LANsشبکه های محلی
● LAN متر 100با برد حدود : های بیسیم
01011011
Internet
Access
Point
0101 1011
WAN شبکه های -سیستمهای مخابراتی امروز Wide Area Networks
یکbackbone در منطقه وسیع است کهLAN ها و
MAN معموال از سریق . ها را به هم متص میکند (سرعت باال)فیبرهای نوری و خطوط ماهواره ای
01011011 Internet
1011
0101
Bridge MAN LAN
Satellite and Fiber Lines
Bridge LAN
WAN شبکه های -سیستمهای مخابراتی امروز
اتصالMAN ها وLAN توس عناصری بنام هاBridge ( برای ترجمه پروتکلها)
01011011 Internet
1011
0101
Bridge MAN LAN
Satellite and Fiber Lines
Bridge LAN
WAN شبکه های
یک پروتک جهانی برای انتقال و مسیریابی داده هااستفاده می TCP /IP اینترنت از پروتک . الزم است
.کند
سیستمهای ماهواره ای-سیستمهای مخابراتی امروز
سیستمهای ماهواره ای
سیستمهای ماهواره ای-سیستمهای مخابراتی امروز
ماهواره مث یک ایستگاه ثابت فضایی عم می کند. معموالً یک سرفه و . منطقه وسیعی را پوشش می دهد
. نسبتاً گران است
سیستمهای ماهواره ای
LEO=Low Earth Orbit
GEO=geo synchronous
سیستمهای مخابراتی امروز
Bluetooth
Bluetooth
یک روش عمومی برای جایگزینی کاب و سیم در
. سیستمهای الکترونیکی است2.4 باند فرکانسیGHZ 100و برد کم m -10 721 نرخ دادهkbps و سه کانال صوتی
تلويزيون ديجیتال
Digital TV
سیستمهای راديو نرم افزاری
: Software Radio سخت افراز از سریق
software تاییر .خواهد کرد
سیستمهای مخابراتی آينده
ارتباط بی سیم با نرخ (Tb/sec)زیاد
سیستمهای مخابراتی آينده
Remote learning
سیستمهای مخابراتی آينده
Telemedicine
مسائل طراحی
سراحی سخت افزار :استفاده از عناصر ارزان، کم حجم، کم مصرف،
سبك و سریع
مسائل طراحی
تبدیل و ارسال اطالعات بین سخت افزارها: سراحی سیستم. نرخ زیاد داده، مقاومت در برابر نویز و تداخل : الزامات
مسائل طراحی
اتصال : سراحی شبکهسیستم ها در هر زمان و
.نقطهامنیت، سرعت: الزامات
عناصر يك سیستم مخابراتی
دیاگرام کلی یک سیستم مخابراتی: بررسی قسمتهای مختلف یك چنین سیستمی و ارزیابی :هدف
عملكرد آن در حالتهای مختلف
منبع اطالعاتی فرستنده ل کانا گیرنده مصرف کننده
سیگنال دریافتی تخمینی از سیگنال پیام سیگنال ارسالی سیگنال پیام
source m(t) آنالوگ
یا
bرشته بیت
sink
یا
عناصر يك سیستم مخابراتی
فرستنده و گیرنده در دو نقطه مختلف قرار دارند و کانال محیطی است که .آن دو را به هم متص می کند
(صدا، موسیقی، تصویر، داده، )منبع اسالعاتی سیگنال پیام را تولید می کند... فرستنده سیگنال پیام را به یک سیگنال مناس برای عبور از کانال تبدی می
...(مثال مناس کانال بی سیم و یا سیمی و)کند
منبع اطالعاتی فرستنده ل کانا گیرنده مصرف کننده
سیگنال دریافتی تخمینی از سیگنال پیام سیگنال ارسالی سیگنال پیام
source m(t) آنالوگ
یا
bرشته بیت
sink
یا
عناصر يك سیستم مخابراتی
سیگنال از کانال عبور می کند و در کانال دچار .می شود... تداخ ، تاخیرو اعوجاج،
گیرنده با توجه به سیگنال دریافتی سیگنال پیام را .تخمین می زند
منبع اطالعاتی فرستنده ل کانا گیرنده مصرف کننده
سیگنال دریافتی تخمینی از سیگنال پیام سیگنال ارسالی سیگنال پیام
source m(t) آنالوگ
یا
bرشته بیت
sink
یا
محدوديت سیستمهای مخابراتی
توان فرستنده
محدوديت سیستمهای مخابراتی
پهنای باند طراحی بهینه یعنی استفاده بهینه از توان و پهنای باند
محدوديت سیستمهای مخابراتی
سیگنال ناخواسته مخلوط با سیگنال اصلی: نویز
محدوديت سیستمهای مخابراتی
(تداخل)و منبع خارجی ( حرارتی)منبع داخلی : منابع نویز
مدوالسیون
مدوالسیون= تبدی سیگنال پیام به سیگنال مناس در فرستنده دی مدوالسیون= عکس این کار در گیرنده
مدوالسیون
به علت اعوجاج و نویزی که در کانال ایجاد می شود سیگنال .خروجی گیرنده دقیقاً مشابه فرستنده نیست
بعضی از روشهای مدوالسیون حساسیت کمتری نسبت به نویز و .اعوجاج دارند
مدوالسیون
مدوالسیون امواج پیوسته(CW ) : یك موج سینوسی به عنوان .حامل وجود دارد
مدوالسیون امواج پیوسته
مدوالسیون دامنه Amplitude Modulation (AM )
.سیگنال پیام دامنۀ حامل را عوض می کند
مدوالسیون امواج پیوسته
سیگنال پیام زاویۀ حامل را عوض میكند: مدوالسیون زاویه ای.
انواع مدوالسیون زاويه ای
مدوالسیون فرکانسFrequency Modulation (FM )
.سیگنال پیام فرکانس لحظه ای حامل را عوض می کند مدوالسیون فازPhase Modulation (PM )
.سیگنال پیام فاز لحظه ای حامل را عوض می کند
مدوالسیون
یك موج سینوسی به عنوان : مدوالسیون امواج پیوسته .حامل وجود دارد
حامل یك دنبالۀ پریودیك از پالسهای : مدوالسیون پالس
.مستطیل شكل است
مدوالسیون
:مدوالسیون پالس آنالوگ
مالتی پلکسینگ
فرآیند ترکی چندین سیگنال برای ارسال همزمان روی
. یک کانال را مالتی پلکسین گویند
Frequency Division Multiplexing (FDM)
تخصیص حاملهای جداگانه به منابع اطالعاتی متفاوت. در گیرنده بانك فیلتر الزم است. طیفها نباید هم پوشانی داشته باشند.
Time Division Multiplexing (TDM)
مالتی پلكسینگ با استفاده از تقسیم زمانی
تخصیصtime slot های متفاوت به منابع اطالعاتی .متفاوت
Code Division Multiplexing (CDM)
هر سیگنال پیام به صورت مخصوص به خود کد می شود. سیگنالها در طیف و زمان هم پوشانی دارند.
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
نوعیFDM مخصوص فیبرهای نوری. برای ( رنگهای مختلف)از طول موجهای مختلف
.سیگنالهای پیام مختلف استفاده می شود
مخابرات ديجیتال و مخابرات آنالوگ
سیگنال آنالوگ تاییرات پیوسته ●اغل سیگنالها سبیعت آنالوگ .)دارد .(دارند
مث )پارامترهای سیگنال دیجیتال ●مقادیر محدودی ...(دامنه، فاز و فرکانس، .می گیرند
مخابرات ديجیتال و مخابرات آنالوگ
سیستم مخابراتی آنالوگ اسالعات آنالوگ را به سیگنال
.مدوله شدۀ آنالوگ تبدی و ارسال می کند سیستم مخابراتی دیجیتال اسالعات را را به بیت تبدی
.می کند و از سیگنال دیجیتال استفاده می کند
مخابرات ديجیتال و مخابرات آنالوگ
منابع آنالوگ با نمونه برداری و کوانتیزاسیون به رشته . بیت تبدی می شوند
سیستم آنالوگ مفاهیم ساده تری دارد ولی در اجرا
...سخت تر است مثالً به علت غیر خطی بودن و
سیستم دیجیتال مفاهیم پینیده تری دارد ولی در اجرا
.ساده تر و قاب اسمینان تر است
مخابرات ديجیتال و مخابرات آنالوگ
و ( bps)معیار عملکرد در سیستم دیجیتال یکی نرخ داده ● .است) (دیگری احتمال خطا
● Pb مقدار نویز و مشخصات کانال ,به توان سیگنال
.بستگی دارد
.معیار عملکرد در سیستم آنالوگ شباهت است ●
مخابرات ديجیتال و مخابرات آنالوگ
در سیستم دیجیتال می توان ثابت کرد تحت شرایطیرا تا اندازۀ دلخواه به صفر نزدیک Pbمی توان احتمال
.کرد قضیۀ شانون :
با تعریف ظرفیت برای کانال به صورت را می توان Pbباشد Cاگر نرخ دادۀ ارسالی کمتر از
.تا اندازۀ دلخواه به صفر نزدیک کرد
پهنای باند: B نسبت سیگنال به نویز:
