Upload
aderes
View
97
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
سیستم های مخابراتی. دانشگاه اصفهان گروه مهندسي برق – مهر 90 . خدای هرکس همان است که بسیار به یاد اوست. مراجع درس. Communication Systems by Simon Haykin , John Wiley & Sons Inc. 4 th Ed. مراجع درس. Communication Systems Engineering by John G. Proakis , Masoud Salehi Prentice Hall - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
سیستم های مخابراتی
دانشگاه اصفهان90گروه مهندسي برق – مهر
خدای هرکس همان است که بسیار به یاد اوست
مراجع درس Communication Systems by Simon Haykin, John Wiley & Sons Inc. 4th Ed.
مراجع درس Communication Systems Engineering by John G. Proakis , Masoud Salehi Prentice Hall2 nd Ed. 2001
مراجع درس
Digital & Analog Communication Systems Leon W.Couch Prentic Hall 6th edition 2001
مراجع درس
Communication Systems A.B Carlson Mc Graw-Hill 4th edition 2001
مراجع درس
سیستمهای مخابراتی دیجیتال و آنالوگBy K.S. Shanmugam ترجمه دکتر محمد رضا
عارف
ارزيابي
)امتحانات مقطعی )کوییز5%
30امتحان ميان ترم%60امتحان پایان ترم%10تکالیف%
سر فصل درس
مقدمه: نگاه کلی به سیستمهای مخابراتی)گذشته - حال-آینده(
) مدوالسیون امواج پیوسته ) آنالوگفرآیندهای تصادفینويز در مدوالسيون امواج پيوسته مدوالسیون پالس ) حرکت به سوی
سیستمهای دیجیتال ( ارسال پالس در باند پایه ) ارسال دیجیتال
)مروري بر مخابرات دیجیتال
نگاه کلی به سیستمهای مخابراتی
مخابرات یعنی ارسال اطالعات بین دونقطه متفاوت
بررسی تاریخی
1837اختراع تلگراف توسط ساموئل مورس :
بررسی تاریخی 1876اختراع تلفن توسط گراهام بل:
بررسی تاریخی
سیستمهایاولیه تلفنVVی
ساده و محدود گسترش در بVه
چنVد صد حوزه کیلومتر بودند
بررسی تاریخی جهانی جنگهای
شد موجVVVب تلفنی سVVیستم
دوسوی را اقیانوسها بهم متصل کند.
سیستمهایPSTN سوئیچینگ
بررسی تاریخی – مخابرات بيسيم1864 پیش :
وجود بینی امواج
الکترومغناطVVVیسبندی فرمول ی
توسط ماکسول
اورستدفارادی
فارادي
بررسی تاریخی – مخابرات بيسيم
فارادي
بررسی تاریخی – مخابرات بيسيم : اساس کار
تبدیل میدانهای الکتریکی و
مغناطیسی به همدیگر
بررسی تاریخی
1901 :سیگنالهای
از رادیویی بیش ی فاصVله
1000از دریافت کیلومتVر
شد.
بررسی تاریخی
1920 شروع : استفاده از
AMرادیوی
بررسی تاریخی
1929 ارائه :اولین سیستم
تلویزیونی
بررسی تاریخی
1933 ساخت :اولین سیستم
FMمخابراتی توسط
ارمسترانگ
بررسی تاریخی
1947 اختراع :ترانزیستور
بررسی تاریخی
1958 اولین :مدارهایV مجتمع
بررسی تاریخی
1965 اولین :سیستمهای
مخابرات ماهواره ای
تجاری
بررسی تاریخی – سالهاي اخير
بررسی تاریخی – سالهاي اخير
کابلهای نوری)پهنا باند زیاد (
بررسی تاریخی – سالهاي اخير
کامپیوتر) پردازش (
بررسی تاریخی – سالهاي اخير
مخابرات سلولی
بررسی تاریخی – سالهاي اخير
wireless network
بررسی تاریخی – سالهاي اخير
Bluetooth
سیستمهای مخابراتی امروز
رادیو وتلویزیون
Broadcasting
سیستمهای مخابراتی امروز
شبکه تلفنی ●تلفنهای خانگی از طریق زوج سیم به هم تابیده به
مراکز سوییچمتصل می شوند و از آن طریق مسیریابی می
Local Switching.شوندOffice (Exchange)
Local SwitchingOffice (Exchange)
Long Distance Lines(Fiber)Local Line
(Twisted Pair)Fax
Modem
سیستمهای مخابراتی امروز- مودمها و فاکس
خطوط تلفنی مخصوصvoice ارسال داده هاي ديجيتال با كمك پردازش و
بدون تغییر در المانهای سر راه استفاده از پهنای باند مشابه سیگنال
صحبت )استفاده بهینه از پهنای باند خطوط تلفنی (
مودمهای مخصوص مثلADSL تا نرخ چند Mbps
سیستمهای مخابراتی امروز-سیستم سلولی
● تقسيم منطقه به چند سلول برای افزایش ظرفیت
نصب آنتنهایBTS در هر سلول تخصيص یک باند فرکانسی به هر
سلول
سیستمهای مخابراتی امروز-سیستم سلولی
● باند فرکانسی سلولهای مجاور با همدیگر متفاوت است.)در اغلب موارد( و در
سلولهای دورتر تکرارمی شوند.
سیستمهای مخابراتی امروز-سیستم سلولی
ارتباط بین سلولها از طریق یک ● مرکزسوييچ.
BSBS
MTSO PSTN MTSO
BS
تهران
اصفهان
Internet
سیستمهای مخابراتی امروز-سیستم سلولی
برای ارتباط PSTNاستفاده از ● درسطح جهانی
BSBS
MTSO PSTN MTSO
BS
تهران
اصفهان
Internet
سیستمهای مخابراتی امروز-سیستم سلولی
● شبکه سلولی قدیمی: مدوالسیون FM
شبکه های جدیدتر: انواعمدوالسیونهاي دیجیتال
سیستمهای مخابراتی امروز- شبکه های محلی
Local Area Networks (LANs)
Vاتصال کامپیوترها از طریقLAN با استفاده ازکارت شبکه
تبديل بیتها به بسته ها تقسیم میشوندو ارسال روی شبکه
01011011
1011
0101 0101
101101011011
LANsشبکه های محلی
●LAN 100 های بیسیم : با برد حدود
متر01011011
InternetAccessPoint
0101 1011
سیستمهای مخابراتی امروز- شبکه WAN های
Wide Area Networks
یکbackbone در منطقه وسیع است ها را به هم MAN ها و LANکه
متصل میکند. معموال از طریق فیبرهای نوری و خطوط ماهواره ای
()سرعت باال01011011 Internet
1011
0101
Bridge MANLAN
Satellite andFiber Lines
Bridge LAN
سیستمهای مخابراتی امروز-V شبکه WAN های
اتصالMANها و LAN توسط ها)براي ترجمه Bridgeعناصري بنام
پروتكلها (01011011 Internet
1011
0101
Bridge MANLAN
Satellite andFiber Lines
Bridge LAN
WAN شبکه های
يك پروتكل جهاني براي انتقال ومسيريابي داده ها الزم است.
استفاده TCP /IP اينترنت از پروتكلي مي كند.
-سیستمهای سیستمهای مخابراتی امروزماهواره ای
سیستمهای ماهواره ای
-سیستمهای مخابراتی امروزسیستمهای ماهواره ای
ماهواره مثل يك ايستگاه ثابتفضايي عمل مي كند.
منطقه وسيعي را پوشش مي دهديك طرفه و نسبتاً گران است.
سیستمهای ماهواره ای
LEO=Low Earth Orbit
GEO=geo synchronous
سیستمهای مخابراتی امروز
Bluetooth
Bluetooth
يك روش عمومي براي جايگزينيكابل و سيم در سيستمهاي
الكترونيكي است. 2.4 باند فركانسیGHZ و برد كم
100 m -10 721 نرخ دادهkbps و سه كانال صوتي
سیستمهای مخابراتی آینده
Digital TV
سیستمهای مخابراتی آینده
:Software Radio
سخت افراز از Vطریقsoftware تغییر
.خواهد کرد
سیستمهای مخابراتی آینده
ارتباط بی سیمبا نرخ زیاد
سیستمهای مخابراتی آینده
Remote learning
سیستمهای مخابراتی آینده
Telemedicine
مسائل طراحی
طراحی سختاستفاده از افزار:
عناصر ارزان، کم حجم، کم مصرف،
سبک و سریع
مسائل طراحی
تبدیل و ارسال اطالعات : طراحی سیستم بین سخت افزارها.
نرخ زیاد داده، مقاومت در برابر نویز : الزاماتو تداخل
مسائل طراحی
:طراحی شبکهاتصال سیستم ها
در هر زمان و نقطه.
:سرعتالزامات ،امنيت
عناصر يك سيستم مخابراتي
:دیاگرام کلی یک سیستم مخابراتی
بررسي قسمتهاي مختلف يك چنين هدف :سيستمي و ارزيابي عملكرد آن در حالتهاي
مختلف
منبع اطالعاتيفرستنده لكاناگيرندهمصرف كنندهسيگنال
پيامسيگنال ارسالي
تخميني از سيگنال پيام
سیگنال دریافتی
source m(t) آنالوگ یا
رشته بیت b
sinkیا
عناصر يك سيستم مخابراتي فرستنده و گيرنده در دو نقطه مختلف قرار دارند
و كانال محيطي است كه آن دو را به هم متصل مي كند.
،منبع اطالعاتي سيگنال پيام را توليد مي كند)صداموسيقي، تصوير، داده، ...(
فرستنده سيگنال پيام را به يك سيگنال مناسببراي عبور از كانال تبديل مي كند)مثال مناسب
منبع اطالعاتيفرستنده لكاناگيرندهمصرف كنندهكانال بي سيم و يا سيمي و...(سيگنال
پيامسيگنال ارسالي
تخميني از سيگنال پيام
سیگنال دریافتی
source m(t) آنالوگ یا
bرشته بیت
sinkیا
عناصر يك سيستم مخابراتي
سیگنال از کانال عبور می کند و در تداخل، کانال دچار اعوجاج،تاخیرو ... می شود.
گیرنده با توجه به سیگنا ل دریافتیسیگنال پیام را تخمین می زند.
منبع اطالعاتيفرستنده لكاناگيرندهمصرف كنندهسيگنال
پيامسيگنال ارسالي
تخميني از سيگنال پيام
سیگنال دریافتی
source m(t) آنالوگ یا
bرشته بیت
sinkیا
محدوديت سيستمهاي مخابراتي
توان فرستنده
محدوديت سيستمهاي مخابراتي
پهناي باند
طراحي بهينه يعني استفاده بهينه از توان و پهنايباند
محدوديت سيستمهاي مخابراتي
سيگنال ناخواسته مخلوط با سيگنال اصلينويز :
محدوديت سيستمهاي مخابراتي
منبع داخلي )حرارتي( و منبع منابع نويز :خارجي )تداخل(
مدوالسیون
تبدیل سیگنال پیام به سیگنال مناسب درفرستنده = مدوالسيون
عکس این کار در گیرنده = دیمدوالسیون
مدوالسیون
به علت اعوجاج و نویزی که در کانال ایجادمی شود سیگنال خروجی گیرنده دقیقاً
مشابه فرستنده نیست. بعضی از روشهای مدوالسیون حساسیت
کمتری نسبت به نویز و اعوجاج دارند.
مدوالسیون
( مدوالسیون امواج پیوستهCW ) یک موج :سینوسی به عنوان حامل وجود دارد.
مدوالسیون امواج پيوسته
مدوالسیون دامنه Amplitude Modulation (AM ).حامل را عوض می کند jسیگنال پیام دامنۀ
مدوالسیون امواج پيوسته
مدوالسیون زاویه ای jسیگنال پیام زاویۀ :حامل را عوض میکند.
انواع مدوالسیون زاويه اي
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
یک موج مدوالسیون امواج پیوسته :سینوسی به عنوان حامل وجود دارد.
: مدوالسیون پالس jحامل یک دنبالۀپریودیک از پالسهای مستطیل شکل است.
مدوالسیون
مدوالسیون پالس آنالوگ:
مالتی پلکسینگ
فرآیند ترکیب چندین سیگنال برایارسال همزمان روی یک کانال را
مالتی پلکسینگ گویند.
Frequency Division Multiplexing (FDM)
تخصیص حاملهای جداگانه به منابعاطالعاتی متفاوت.
.در گیرنده بانک فیلتر الزم است.طیفها نباید هم پوشانی داشته باشند
Time Division Multiplexing (TDM)
مالتی پلکسینگ با استفاده از تقسیمزمانی
تخصیصtime slot های متفاوت به منابع اطالعاتی متفاوت.
Code Division Multiplexing (CDM)
هر سیگنال پیام به صورت مخصوص به خودکد می شود.
سیگنالها در طیف و زمان هم پوشانیدارند.
Wave Division Multiplexing (WDM)
نوعیFDM.مخصوص فیبرهای نوری
)از طول موجهای مختلف )رنگهای مختلفبرای سیگنالهای پیام مختلف استفاده می
شود.
مخابرات دیجیتال و مخابرات آنالوگ● سیگنال آنالوگ تغییرات
پیوسته دارد.)اغلب سیگنالها طبیعت آنالوگ
دارند.(● پارامترهای سیگنال
دیجیتال )مثل فرکانس، دامنه، فاز و ...(مقادیر
محدودی می گیرند.
مخابرات دیجیتال و مخابرات آنالوگ
سیستم مخابراتی آنالوگ اطالعاتآنالوگ را به سیگنال مدوله شدۀ�
آنالوگ تبدیل و ارسال می کند. سیستم مخابراتی دیجیتال اطالعات
را را به بیت تبدیل می کند و از سیگنال دیجیتال استفاده می کند.
مخابرات دیجیتال و مخابرات آنالوگ
منابع آنالوگ با نمونه برداری وکوانتیزاسیون به رشته بیت تبدیل
می شوند.
سیستم آنالوگ مفاهیم ساده تریدارد ولی در اجرا سخت تر است مثالً
به علت غیر خطی بودن و ...
سیستم دیجیتال مفاهیم پیچیده تریدارد ولی در اجرا ساده تر و قابل
اطمینان تر است.
مخابرات دیجیتال و مخابرات آنالوگ
● معیار عملکرد در سیستم دیجیتال ( و دیگری احتمال bpsیکی نرخ داده )
خطا ) (است.
●Pb به توان سیگنال , مقدار نویز ومشخصات کانال بستگی دارد.
معیار عملکرد در سیستم ● آنالوگ شباهت است.
مخابرات دیجیتال و مخابرات آنالوگ
در سیستم دیجیتال می توان ثابتکرد تحت شرایطی می توان احتمال
Pb را تا اندازۀ� دلخواه به صفر نزدیک کرد.
: قضیۀ� شانونبا تعریف ظرفیت برای کانال به
صورت اگر Pbباشد Cنرخ دادۀ� ارسالی کمتر از
را می توان تا اندازۀ� دلخواه به صفر : نزدیک کرد.
: B نسبت سیگنال به نویز پهنای باند