KOMUNIKACIONI SISTEMI Prof Dr Ćamil Sukić 23 February 2016
KOMUNIKACIONI SISTEMI
Prof Dr Ćamil Sukić
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED DEFINICIJA TELEKOMUNIKACIJA:
Telekomunikacije predstavljaju granu ljudske delatnosti koja se bavi prenošenjem poruka, vesti ili saopštenja od jednog do drugog udaljenog mesta posredstvom elektromagnetnih talasa ili svetlosti, primenom elektronskih odnosno optoelektronskih sistema.
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
• Poruke koje se prenose od izvora do mesta prijema mogu biti u različitim formama: govor, muzika (audio), nepokretne i pokretne slike (video), podaci, tekst itd.
• Za dan početka savremenih telekomunikacija uzet je 24. V. 1884. godine kad je Morse postavio i ostvario prvi telegrafski prenos između Vašingtona i Baltimora.
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
• Godine 1851. položen je prvi podmorski telegrafski kabl između Francuske i Engleska koji je mogao preneti 15 slova u minutu.
• Za početak primene telefonije se smatraju 1876. i 1878. godina kada je Graham Bell demonstrirao svoje pronalaske i obavio telefonsku komunikaciju.
• Godine 1882. instalirana je prva automatska telefonska centrala u SAD.
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
• Krajem XIX veka realizuje se bežični prenos poruka koja se bazira na prostiranju elektromagnetnih talasa i radio komunikacijama.
• Prvi prenos žive TV slike ostvaren je 1927. godine između Njujorka i Vašingtona, dok je prva javna demonstracija TV obavljena je u Londonu 1934.
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
• Tek 1956. postavljen je prvi telefonski podmorski kabl između SAD i Engleske za prenos 36 istovremenih govornih komunikacija (kanala).
• Lansiranjem prvog telekomunikacionog satelita 1960. godine-Echo I (pasivni satelit) i nešto kasnijen Courier IB (aktivni satelit) počinje era satelitskih komunikacija. Sa jednog geostacionarnog satelita pokriva se približno 1/3 površine zemlje programima radio i TV stanica.
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
• Već u ranoj fazi razvoja telekomunikacija uočena je neophodnost međunarodne koordinacije u eksploataciji telekomunikacija, što je dovelo do osnivanja međunarodnih organizacija:
Međunarodne Unija za telegrafiju 1865. u Parizu Međunarodne Unija za telekomunikacije 1932. u
Madridu, koja od 1947. postaje specijalizovana organizacija UN, a sačinjavali su je Konsultativni komiteti za telefoniju i telegrafiju (CCITT) i za radio komunikacije (CCIR).
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
Međunarodna Unija za Telekomunikacije ITU (International Telecommunication Union), sa sedištem u Ženevi, organizovana je u tri Sektora: •ITU-T za standardizaciju, •ITU-R za radio komunikacije •ITU-D za razvoj.
Rad i donošenje preporuka je organizovan u okviru studijski grupa (SG) i do sada je usvojeno više od 3000 preporuka (ITU Recommendations).
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
23 February 2016
UVOD I ISTORIJSKI PREGLED
• Značajnu ulogu u standardizaciji telekomunikacija i informatičkih tehnologija imaju i:
Međunarodna organizacija za standardizaciju ISO Evropski Institut za standardizaciju u
telekomunikacijama ETSI Udruženje inženjera elektrotehnike i elektronike IEEE Tela za standardizaciju u oblasti Internet tehnologija: IRTF (Internet Research Task Force) i IETF (Internet Engineering Task Force) itd
23 February 2016
OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA
Linija veze
KanalIzvor
informacija PredajnikSignal Signal
Prijemnik Korisnik
Izvor šuma
23 February 2016
OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA
• Elementi sistema su: - Izvor informacija koji generiše poruke koje se
sastoje od skupa simbola (slova, brojke, note) ili od neke funkcije promenljive u vremenu (govor, muzika, slike)
- Predajnik koji pretvara poruku u signal podesan za prenos. Signal je električni ili svetlosni ekvivalent prenošene poruke
23 February 2016
OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA
- Linija veze predstavlja sredinu (medijum) kroz koji se signal prenosi od predajnika do prijemnika
- Prijemnik koji transformiše primljeni signal u poruku
- Korisnik je osoba, mašina ili objekat kome je poruka namenjena
- Šum u opštem smislu predstavlja sve pojave koje degradiraju signal
23 February 2016
OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA
• Izvor informacija - generiše poruke • Poruka - se sastoji od skupa simbola (slova,
brojke, note) ili od neke funkcije promenljive u vremenu (govor, muzika, slike)
• Predajnik – pretvara poruku u signal podesan za prenos
• Signal je električni ili svetlosni ekvivalent prenošene poruke
23 February 2016
OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA
• Linija veze predstavlja sredinu (medijum) kroz koji se signal prenosi od predajnika do prijemnika
• Prijemnik – transformiše primljeni signal u poruku • Korisnik – osoba, mašina ili objekat kome je
poruka namenjena • Šum – u opštem smislu sve pojave koje
degradiraju signal
23 February 2016
Priroda poruka
• Dele se u dve grupe: diskretne i kontinualne poruke
• Diskretne poruke se pojavljuju kao nizovi odvojenih elemenata koje imaju konačan broj različitih vrednosti. Ti elementi se nazivaju simbolima i pripadaju konačnom skupu koji se naziva alfabet
• Kontinualne poruke se pojavljuju kao funkcije vremena (kontinualne funkcije koje mogu uzeti sve vrednosti između određenih granica)
23 February 2016
Priroda i klasifikacija signala
• Signale možemo klasificirati u dve grupe: 1. Deterministički 2. Slučajni • Deterministički signali mogu biti dati u vidu neke
definisane vremenske funkcije. Njihove vrednosti mogu se znati i u budućnosti.
• Slučajni signali su predstavljeni slučajnim fukcijama i njihove vrednosti se ne mogu znati kakve će biti u budućnosti
• Samo slučajni signali sadrže informaciju, jer je njena osnovna karakteristika neizvesnost.
23 February 2016
PRIRODA PORUKA I KARAKTERISTIKE
PRENOŠENIH SIGNALA
• U savremenijim metodama komuniciranja imamo u osnovi za cilj da prenesemo određenu poruku između predajnika poruke i prijemnika
• U telekomunikacijama poruke se prenose na taj način što se transformišu u njihov električni ekvivalent koji nazivamo signalom.
• Transformacija se može obaviti i u svetlosne ekvivalente i vršiti prenos IR (Infra Red) talasima ili putem F.O. (Fiber Optics) sistema
23 February 2016
PRIRODA PORUKA I KARAKTERISTIKE PRENOŠENIH SIGNALA
• Signali predstavljaju namerno izazvane, određene fizičke procese koji u sebi nose željenu poruku
Zadatak telekomunikacija je da poruku u vidu
signala prenese na određeno mesto i da pri tom signal što je moguće više ostane veran svom izvornom obliku
23 February 2016
Priroda poruka
• Diskretne poruke su poruke u vidu niza odvojenih elemenata koji imaju konačan broj različitih vrednosti. Ovi elementi se nazivaju simbolima i pripadaju konačnom skupu koji se naziva alfabet
Telegrafija
AS1 AS2
AS3
AS4
A S - a
mpl
ituda
sig
nala
AS5AS6
23 February 2016
Priroda poruka • Kontinualne poruke pojavljuju se kao funkcije vremena koje
mogu uzeti sve moguće vrednosti između nekih određenih granica
Telefonija
Am
plitu
da
As
A2
A1
23 February 2016
Priroda i klasifikacija signala
• Deterministički signali su signali koji mogu biti zadani u vidu neke definisane vremenske funkcije. Na primer: povorka pravougaonih impulsa, naponi ili struje sinusoidalnog oblika itd.
• Njihova osnovna osobina je da kad se jednom poznaje zakon po kome se menjaju, njihove vrednosti mogu da se izračunaju u bilo kom trenutku u budućnosti.
23 February 2016
Priroda i klasifikacija signala
• Primer pravougaonih impulsa
23 February 2016
Priroda i klasifikacija signala
• Slučajni signali imaju osobinu da se njihove promene u vremenu ne mogu unapred odrediti. Osnovna osobina ovih signala je da poznajemo funkciju koja karakteriše njihove promene u prošlosti ali ne znamo u budućnosti:
• Slučajni signali nose sa sobom informaciju, jer je osnovna karakteristika njene prirode neizvesnost.
23 February 2016
NAČINI ANALIZE DETERMINISTIČKIH SIGNALA
• Osobine determinističkih signala ispituju se harmonijskom analizom funkcija kojima su predstavljeni takvi signali.
• Harmonijska analiza zasniva se na teoriji Furijeovih redova i Furijeovih transformacija u zavisnosti od toga da li se radi o periodičnim ili aperiodičnim signalima.
23 February 2016
NAČINI ANALIZE DETERMINISTIČKIH SIGNALA
• Harmonijska analiza je pogodna jer se periodične funkcije bez obzira na njihov talasni oblik mogu razložiti u Furijeov red. Na taj način umesto te funkcije predstavljene u vremenskom domenu dobijamo njenu sliku u domenu učestanosti (frekvencijski domen)
• Treba naglasiti da od svih talasnih oblika koje možemo razlagati, najjednostavnije je to raditi sa sinusoidalnim formama 23 February 2016
NAČINI ANALIZE DETERMINISTIČKIH SIGNALA • Sa druge strane struja/napon sinusoidalnog oblika na ulazu R,
L i C ima sinusoidalni oblik i na izlazu
• Za analizu aperiodičnih signala koriste se Furijeov integral i Furijeova transformacija. Problem je što ne postoji dovoljno veliki broj slučajeva kad se određeni integrali koji se dobijaju pri tom, mogu rešiti
uR
iRuR ⋅=
uL
t
iL d
dLu =
uC
∫= idtc
uC1
23 February 2016
NAČINI ANALIZE DETERMINISTIČKIH SIGNALA
• Zaključak: • Samo slučajni signali nose informaciju • Ispitivanjem statistički/eksperimentalno potrebnih uslova za
prenos ovakvih signala, pronalaze se karakteristične veličine koje pokazuju statističke regularnosti signala
• Deterministički signali mogu biti periodični i aperiodični • U prenosu signala nas zanima odnos ulaz/izlaz, koji se uvek
može u ustaljenom sinusoidalnom režimu pronaći, bez obzira da li su signali periodični ili aperiodični.
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA • Periodična funkcija ima osobinu:
• T = const - perioda funkcije. Signali koji se u
potpunosti mogu predstaviti na ovaj način nazivaju se periodični signali
• Ako funkcija f(t) zadovoljava Dirichletov uslov što znači da je konačna veličina, može se
predstaviti Furijeovim redom
( )Ttftf +=)(
∫− ∞<2/
2/)(
T
Tdttf
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA
an, bn Furijeovi koeficijenti
( )∑∞
=
++=1
000 sincos
2)(
nnn tnbtnaatf ωω
∫−
=2/
2/0cos)(2 T
Tn tdtntf
Ta ω
∫−
=2/
2/0sin)(2 T
Tn tdtntf
Tb ω
0
2ωπ
=T
0ω
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA • Izraz za Furijeov red može se predstaviti još sa dva oblika
• Periodična fukcija f(t) predstavljena je sumom prosto periodičnih oscilacija koji se nazivaju harmonici funkcije f(t). Oni imaju amplitude cn, fazni stav θn i učestanost ω
( )∑∞
=
++=1
00 cos
2)(
nnn tncatf θω
22nnn bac +=
−=
n
nn a
barctgθ
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA • Furijeov red f(t) u kompleksnoj formi • e – prirodni broj 2,718
• n = 0, ± 1, ±2, ±3,
∑∞
−∞=
=n
tjnneFtf 0)( ω
1−== ij
( )nnn jbaF −=21
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA
• n = 0, ± 1, ±2, ±3, • Veličina Fn predstavlja Furijeovu transformaciju f(t) • Poznavanje veličine an, bn i Furijeove transformacije Fn je
potreban i dovoljan uslov da se f(t) jednoznačno odredi. • Na osnovu toga mogu se odrediti amplitude i fazni stavovi
pojedinih harmonika. • Fn – su kompleksne veličine
∫−
−=2/
2/
0)(1 T
T
tjnn dtetf
TF ω
njnn eFF θ=
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA • Fn - kompleksni spektar funkcije f(t) • |Fn|- amplitudski spektar f(t) • θn - fazni spektar f(t)
Fazorska predstava prostoperiodičnog signala
)(tf
nF
notn θω +
notn θω +
nn FC =21
mI
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA
Spektar je diskretan ili linijski , komponente na pojedinim
kružnim frekvencijama nazivaju se harmonici (prvi, drugi ....)
004ω− 03ω− 02ω− 0ω− 0ω 02ω 03ω 04ω
nF
0ωn
ω
0ωω n=
23 February 2016
HARMONIJSKA ANALIZA PERIODIČNIH SIGNALA
Amplitudski spektar za pozitivne učestanosti
23 February 2016
0 0ω 02ω 03ω 04ω
nn Fl 2=
ω