การส่งสญั ญาณพลั ส์โดยตรง (PULSE BASEBAND TRANSMISSION

การส่งสญัญาณพลัสโ์ดยตรง (PULSE BASEBAND TRANSMISSION)

รหสัเสน้สญัญาณ (Line Coding)Self Synchronization: สามารถจะกาํหนดไทมงิหรอืสญัญาณนาฬกิา จากั ่ ่สญัญาณทีส่ง่ไปไดโ้ดยงา่ยLow probability of error: สญัญาณทีร่บัไดส้ามารถทีจ่ะสรา้งคนืเป็นสญัญาณไบนารไีดโ้ดยให ้แมจ้ะมสีว่นของสญัญาณรบกวน หรอืการญญ ญญแทรกแซงกนัระหวา่งขอ้มลูเอง (ISI: Inter-Symbol Interference)

Suitable spectrum: สเป็คตรมัสญัญาณทีไ่ดต้อ้งเหมาะสมกบัชอ่งทางสือ่สาร เชน่ชอ่งทางทีเ่ชือ่มตอ่สญัญาณกระแสสลบั (Ac coupled channel) ส ส ร เ น ง ง เ ม สญญ ณ ร แสสล ( c coup ed c a e )สญัญาณทีส่ง่ก็ไมค่วรมสีเปคตรมัทีใ่กลค้วามถีศ่นูย ์เกนิไป

Error detection capability: สญัญาณสง่ทีด่คีวรสามารถทีจ่ะตรวจสอบถงึความผดิพลาดไดง้า่ยความผดพลาดไดงาย

Transparency: ขอ้มลูหรอืสญัญาณทีส่ง่ไปน ัน้สามารถทีจ่ะสรา้งกลบัคนืได้อยา่งคงเสน้คงวา และไมก่็ใหเ้กดิความสบัสน

T i i b d idth ์ ิ ์ ี ่ ้ ี่ ่ ี่ ํ ไ ้Transmission bandwidth: แบนดว์ดิธ ์ควรมคีา่นอ้ยทสีดุเทา่ทจีะทาํได้

Pulse Baseband Transmission

รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)

รหัสเส้นสัญญาณ(Line Coding)

รหัส 2 ขั้ว(Bi polar Coding)

รหัสขั้วเดี่ยว(Uni polar Coding)

รหัสมีขั้ว(Polar Coding) ( ฺBi-polar Coding)( ฺUni-polar Coding)( ฺPolar Coding)

คืนศูนย์( ฺRZ)

ไม่คืนศูนย์( ฺNRZ)

แมนเชสเตอร์( ฺManchester)

แมนเชสเตอร์ขั้วต่าง( ฺDiff. Manchester)

สลับขั้วสัญญาณ( ฺAlternate Mark Inversion, AMI)

คืนศูนย์( ฺRZ)

ไม่คืนศูนย์( ฺNRZ)

คืนศูนย์( ฺAMI-RZ)

ไม่คืนศูนย์( ฺAMI-NRZ)


( )

รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)Unipolar NRZ สญัญาณจะมรีะดบัเดยีวหรอืข ัว้เดยีว คอืมคีา่แรงดนั (+A) เมือ่ขอ้มลูดจิติอลมคีา่เป็น “1” และไมม่คีา่แรงดนั หรอื แรงดนัเป็นศนูย ์เมือ่ขอ้มลูดจิติอลมคีา่เป็น “0”ดจตอลมคาเปน 0Polar NRZ สญัญาณจะระดบัเดยีวแตม่ ี2 ข ัว้ คอืมคีา่แรงดนับวก (+A) เมือ่ขอ้มลูดจิติอลมคีา่เป็น “1” และมคีา่แรงดนัลบ (-A) เมือ่ขอ้มลูดจิติอลมคีา่เป็น “0”0


รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)Bipolar NRZ Alternate Mark Inversion (AMI-NRZ) สญัญาณจะม ี2 ข ัว้ (±A) โดยทีจ่ะสลบัข ัว้เมือ่ขอ้มลูดจิติอลมคีา่เป็น “1” และมคีา่แรงดนัศนูย ์เมือ่ขอ้มลดจิติอลมคีา่เป็น “0”ขอมลูดจตอลมคาเปน 0

Bipolar: สญัญาณขอ้มลูดจิติอล “1” ขัว้ไดท้ัง้ + และ -


รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)Manchester NRZ (Split-phase) สญัญาณสญัญาณมสีองข ัว้ (±A) ลกัษณะเวลากึง่หนึง่ของสญัญาณนาฬกิา ตรวจสอบท ัง้ขอ้มลูทีเ่ป็น “1”และขอ้มลูทีเ่ป็น “0” เมือ่ขอ้มลเป็น “1” สญัญาณจะเป็นระดบัแรงดนับวก (+A) ทีค่ร ึง่แรกของ0 เมอขอมลูเปน 1 สญญาณจะเปนระดบแรงดนบวก (+A) ทครงแรกของสญัญาณ และครึง่ตอ่มาจะเปลีย่นเป็นระดบัแรงดนัลบ (-A) เมือ่ขอ้มลูเป็น “0” สญัญาณจะเป็นระดบัแรงดนับวก (-A) ทีค่ร ึง่แรกของสญัญาณ และครึง่ตอ่มาจะเปลีย่นไปเป็นระดบัแรงดนัลบ (+A) (วธิกีารนีบ้างทอีาจกาํหนดการเปลีย่น( ) (ตรงขา้มกนัก็ได)้


รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)Differential Manchester NRZ จะอาศยัการเปลีย่นแปลงทีข่อบสญัญาณ (ไมใ่ชท่ ีค่ร ึง่สญัญาณ) โดย เมือ่ขอ้มลูเป็น “0” สญัญาณ จะเปลีย่นจาก –A ไปเป็น +A (หรอืจาก +A ไปเป็น –A ก็ได)้ การเปลีย่นแปลงนีจ้ะเกดิขึน้เพยีงครึง่เปน +A (หรอจาก +A ไปเปน A กได) การเปลยนแปลงนจะเกดขนเพยงครงสญัญาณ กอ่นทีจ่ะเปลีย่นเป็นระดบัตรงกนัขา้ม ในขณะเมือ่ขอ้มลูเป็น “1” สญัญาณจะไมม่กีารเปลีย่นแปลงทีข่อบ และจะเปลีย่นเป็นระดบัตรงกนัขา้มเมือ่คร ึง่สญัญาณผา่นไปญญ


รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)Unipolar RZ สญัญาณมรีะดบัเดยีวข ัว้เดยีว (0,+A) แตล่กัษณะเวลากึง่หนึง่ของสญัญาณนาฬกิา (ชว่งเวลาของขอ้มลู จะแทนดว้ยความถีท่ ีเ่ป็นสองเทา่ของความถี่ขอ้มลูเดมิ) เมือ่ขอ้มลูมคีา่เป็น “1” ครึง่สญัญาณแรกจะมคีา่เป็น +A นอกน ัน้ จะมี่ ป็ 0 ั้คา่เป็น 0 ทงัหมด

Polar RZ สญัญาณมสีองข ัว้ (±A) และลกัษณะเวลากึง่หนึง่ของสญัญาณนาฬกิา (ชว่งเวลาของขอ้มลู จะแทนดว้ยความถีท่ ีเ่ป็นสองเทา่ของความถีข่อ้มลูเดมิ) เมือ่ขอ้มลมคีา่เป็น “1” ครึง่สญัญาณแรกจะมคีา่เป็นระดบัแรงดนับวก (+A) และครึง่ขอมลูมคาเปน 1 ครงสญญาณแรกจะมคาเปนระดบแรงดนบวก (+A) และครงสญัญาณตอ่มาจะมคีา่เป็นระดบัแรงดนั 0 และเมือ่ขอ้มลูมคีา่เป็น “0” ครึง่สญัญาณแรกจะมคีา่เป็นระดบัแรงดนัลบ (-A) และครึง่สญัญาณตอ่มาจะมคีา่เป็นระดบัแรงดนั 0


รปูแบบของสญัญาณ (SIGNAL FORMAT)Bipolar RZ Alternate Mark Inversion (AMI-RZ) สญัญาณมสีองข ัว้ (±A) ลกัษณะเวลากึง่หนึง่ของสญัญาณนาฬกิา ตรวจสอบเฉพาะขอ้มลูทีเ่ป็น “1” กลา่วคอื เมือ่ขอ้มลมคีา่เป็น “1” ครึง่สญัญาณแรกจะมคีา่เป็นระดบัแรงดนั1 กลาวคอ เมอขอมลูมคาเปน 1 ครงสญญาณแรกจะมคาเปนระดบแรงดนบวก หลงัจากน ัน้ก็จะเป็นแรงดนัศนูย ์เมือ่ขอ้มลูเป็น “1” อกีคร ัง้คร ึง่สญัญาณแรกก็จะใหแ้รงดนัเป็นลบน ัน้ก็จะเป็นแรงดนัศนูยร์อจนมขีอ้มลูทีเ่ป็น “1” ใหม่


ความหนาแน่นกาํลงังาน (POWER SPECTRUM DENSITY: PSD)Power Spectrum Density:

เป็นการอธบิายวา่กาํลงังานมกีารเปลีย่นแปลงกบัความถีอ่ยา่งไรไ โ้ ป ฟ ิ ์ ั ั ั ์ ั หาไดโ้ดยการแปลงฟรูเิยรข์องอตัสหสมัพนัธข์องสญัญาณ

∞j

xx xx xxS R R e d( ) ( ) ( ) − ωτ

−∞

⎡ ⎤ω = ℑ τ = τ τ⎣ ⎦ ∫

xxR x t x t dt( ) ( ) ( )+∞

τ = − τ∫−∞


ความหนาแน่นกาํลงังาน (POWER SPECTRUM DENSITY: PSD)Non Return Zero:

Spectra Plot (NRZ)

0.8

1

P l NRZ

0.6

← Polar NRZ

← AMI NRZPS

D← Manchester (Split Phase)

0.2

0.4

← Unipolar NRZ

← ( p )

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

Frequency


ความหนาแน่นกาํลงังาน (POWER SPECTRUM DENSITY: PSD)Return Zero:

0 25

Spectra Plot (RZ)

0.2

0.25

← Polar RZ

0.1

0.15

PS

D

← AMI RZ

0.05

← Unipolar RZ

← AMI RZ

Pulse Baseband Transmission0 1 2 3 4 5 6

0

Frequency

สเป็คตรมักาํลงังาน (INTER SYMBOL INTERFERENCE, ISI)ISI Causes: Delay response


การจดัรปูร่างพลัส ์(PULSE SHAPING)Time & Frequency Transformation

ss TR /1=


การจดัรปูร่างพลัส ์(PULSE SHAPING)Possibility of Non-ISI

sTwT

ws

TT2

=

Pulse Baseband TransmissionInfinite Length: Still sensitive to timing variation

การจดัรปูร่างพลัส ์(PULSE SHAPING)Raised Cosine Filter

( ) ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=

α−πα

221 )/()/cos(/sin)(

s

sTtTt

sTtcth⎦⎣ )( s

sTW 2

1=s


การจดัรปูร่างพลัส ์(PULSE SHAPING)Root-Raised Cosine Filter

f (1 )1 ; 0 −α⎧ ≤ ≤

{ }s

s s s

T

srrc T T T

f

TH f f f

2

(1 ) (1 ) (1 )2 2 2

1 ; 0

( ) cos ;2

−α −α +α

⎧ ≤ ≤⎪⎪ π⎡ ⎤= − ≤ ≤⎨ ⎢ ⎥α⎣ ⎦⎪

sTf (1 )

20 ; +α⎪⎪ >⎩


การส่งสญัญาณ (SIGNAL TRANSMISSION)Parallel data Transmission:DB-25 Centronics (printer port)


การส่งสญัญาณ (SIGNAL TRANSMISSION)Serial data Transmission: Asynchronous Mode (Start & Stop bit required)DB 9 RS 232(Serial Port)DB-9 RS-232(Serial Port)

Serial data Transmission: Synchronous Mode(F S h Cl k S h)(Frame Synch or Clock Synch)DB-9 RS-232(Serial Port)


การส่งสญั ญาณพลั ส์โดยตรง (PULSE BASEBAND TRANSMISSION

Documents