Sªawomir Grzelak semestr letni 2014/2015 - UMKfizyka.umk.pl/~slawg/stb/bst-1.pdf · 2015-02-27 · W o±rodkach materialnych nast¦puje oddziaªywanie z materi¡ (absorpcja, odbicie,

Sieci transmisji bezprzewodowej

Sªawomir Grzelak

semestr letni 2014/2015

Wykªad odbywa si¦ w ka»dy pi¡tek 12.15-14.00 w sali 28 IFLiczba godzin wykªadu: 30

1

Plan wykªadu

1. Podstawowe denicje, standardy i uwarunkowania prawne

2. Propagacja fal radiowych

3. Rodzaje modulacji analogowych i cyfrowych (BPSK, QPSK, MPSK, QAM, BFSK, MFSK)

4. Optymalna detekcja, prawdopodobie«stwo wyst¡pienia bª¦du

5. Budowa radiowego systemu transmisyjnego

6. Kompresja i szyfrowanie danych

7. Wybrane protokoªy

8. Topologie sieci, techniki komutacyjne

9. Przykªadowe systemy cyfrowej transmisji bezprzewodowej (GSM, UMTS, TETRA)

10. Systemy sieci domowych (IrDa, Bluetooth, ZigBee)

11. Konwertery protokoªów

12. Procedury antykolizyjne

13. Przekaz radiowy, satelitarny i optyczny

14. Algorytmy optymalizacyjne (energi¦)

15. Symulacje toru transmisyjnego z wykorzystaniem Scicos

2

Literatura

[1] Igor Kurytnik, Mikoªaj Karpi«ski: Bezprzewodowa transmisja informacji

[2] Bartomiej Zieli«ski: Bezprzewodowe sieci komputerowe

[3] Bateman, A., Digital Communications Design for the Real World, Prentice Hall, 1998.

[4] Haykin, S., Communication Systems, 7th Edition, John Wiley & Sons, 2000.

[5] Proakis, J. G. and Salehi, M., Digital Communications, 5th Edition, McGraw- Hill HigherEducation, 2008.

[6] Schwartz, M., Information, Transmission, Modulation and Noise, McGraw- Hill, 1990.

[7] A. R. S. Bahai, B. R. Saltzberg and M. Ergen, Multi-carrier Digital Communications (Theoryand Applications of OFDM), Springer-Verlag, 2005.

3

Sie¢

W skªad sieci wchodz¡: w¦zªy zawieraj¡ce procesory, ª¡cza o okre±lonej przepustowo±ci i stacje robo-cze. Sieci buduje si¦ w celu umo»liwienia korzystania du»ej liczbie stacji roboczych z ograniczonychzasobów transmisyjnych (np. widma w sieciach bezprzewodowych).

4

Cechy sieci

przepustowo±¢ (przy zdalnym dost¦pie do dysków)maksymalny czas reakcji (przy pomiarach w procesach przemysªowych)odporno±¢ na zakªóceniabezpiecze«stwopobór mocyzasi¦g

Kanaª transmisyjny

medium np. przewód, ±wiatªowód, fale elektromagnetyczne

5

Aspekty prawne

Problemami telekomunikacji na arenie mi¦dzynarodowej zajmuje si¦ Mi¦dzynarodowy Zwi¡zekTelekomunikacyjny (ITU). Uchwalona w Genewie w dniu 22 grudnia 1992 r. konwencja mi¦dzyna-rodowa zostaªa ratykowana przez RP.Dla potrzeb radiokomunikacji Ziemia zostaªa podzielona na 3 regiony radiokomunikacyjne;Region 1 Europa wraz z Islandi¡, Rosja, Syberia, Mongolia, Turcja, Syria, Liban, Afryka Póª-nocna i cz¦±¢ Iranu.Region 2 Ameryka Poªudniowa i Póªnocna, region Morza Karaibskiego, Grenlandia i Hawaje.Region 3 Australia, Nowa Zelandia i Azja bez Syberii i Mongolii, pozostaªa cz¦±¢ Afryki .W Polsce problemami radiokomunikacji zajmuje si¦ Prezes Urz¦du Komunikacji Elektronicznej.Do zada« UKE nale»y mi¦dzy innymi:

regulacja, analiza i kontrola rynku telekomunikacyjnego

regulacja i kontrola zakresu cz¦stotliwo±ci

regulacja z zakresu numeracji telefonicznej

regulacja i kontrola z zakresu kompatybilno±ci elektromagnetycznej

6

Przyczyny wprowadzania sieci bezprzewodowych

¡cza przewodowe posiadaj¡ wiele zalet takich jak: bardzo du»a odporno±¢ na zakªócenia,maªa energochªonno±¢ transmisji, mo»liwo±¢ jednoczesnego zasilania urz¡dze«, du»e bezpiecze«-stwo transmisji, wysoka przepustowo±¢.

Mimo to ª¡cza bezprzewodowe s¡ coraz cz¦±ciej stosowane. Powody stosowania sieci bez-przewodowych:

brak mo»liwo±ci poprowadzenia przewodów (muzea, budynki zabytkowe)

wygoda u»ytkowania (laptopy, myszki)

budowa sieci mobilnej (komórki, sªu»by ratunkowe, taksówki)

budowa sieci na du»ym obszarze przy braku infrastruktury

szybkie zestawienie i rozª¡czenie sieci (konferencja)

w terenach zagro»onych sejsmicznie jako systemy rezerwowe

7

Widmo fal elektromagnetycznych

8

Pasma cz¦stotliwo±ciowe

Nazwa pasma Zakres cz¦stotliwo±ci Dªugo±¢ fali

very low frequencies (vlf) 330 kilohertz 100,00010,000 mlow frequencies (lf) 30300 kilohertz 10,0001,000 m

medium frequencies (mf) 3003,000 kilohertz 1,000100 mhigh frequencies* (hf) 330 megahertz 10010 m

very high frequencies (vhf) 30300 megahertz 101 multrahigh frequencies (uhf) 3003,000 megahertz 1 m10 cmsuperhigh frequencies (shf) 330 gigahertz 101 cm

9

10

Pr¦dko±¢ rozchodzenia si¦ fali elektromagnetycznej c w pró»ni:

c =1

√ε0µ0

= 299792548m

s

W o±rodku materialnym pr¦dko±¢ jest zawsze mniejsza:

νp =1√εµ

=c

√εrµr

Dªugo±¢ fali wynosi:

λ =νpf

Impedancja falowa Z0 dla medium bezstratnego wynosi (pró»ni):

Z0 =

õ

ε=

õ0

ε0= 377 Ω

Znajomo±¢ impedancji falowej toru transmisyjnego jest wa»na w transmisji bezodbiciowej.Impedancj¦ przewodów koncentrycznych opisuje empiryczna zale»no±¢:

Z0 =138√εr· log

D

d

D - ±rednica wewn¦trzna ekranu [m]d - ±rednica zewn¦trzna przewodu wewn¦trznego [m]Spotykane impedancje przewodów koncentrycznych : 50 Ω,75 Ω

11

Propagacja fal w otwartej przestrzeni

Fale elektromagnetyczne w pró»ni rozchodz¡ si¦ po liniach prostych z pr¦dko±ci¡ c.W o±rodkach materialnych nast¦puje oddziaªywanie z materi¡ (absorpcja, odbicie, ugi¦cie, interfe-rencja).Tylko niewielka cz¦±¢ energii fali dociera do odbiornika (pozostaªa zostaje rozproszona lub zamie-niona na ciepªo).Analiz¦ zachowania si¦ fal elektromagnetycznych w ró»nych o±rodkach prowadzi si¦ uwzgl¦dniaj¡cich podobie«stwo do zjawisk wyst¦puj¡cych w optyce

odbicia,

refrakcji (zaªamania fali na granicy rozdzielaj¡cej o±rodki o ró»nych wspóªczynnikach zaªa-mania, który mo»e by¢ ci¡gªy),

dyfrakcji (ugi¦cia fali),

interferencji (nakªadania fali).

12

Fale elektromagnetyczne (radiowe) wypromieniowane przez anten¦ mog¡ rozchodzi¢ si¦ w postaci:- fal przyziemnych (powierzchniowych - 1 ) ,- fal bezpo±rednich (przestrzennych),- fal troposferycznych (2),- fal jonosferycznych.

13

Propagacja fal UKF

Rozchodz¡ si¦ jako fale bezpo±rednie (odbiór mo»liwy tylko w zasi¦gu bezpo±redniej widoczno±ci).Warto±¢ horyzontu optycznego mo»na obliczy¢ ze wzoru:

Ropt =√

2a ·(√

H1 +√H2

)gdzie: a promie« Ziemi, a = 6378 km;H1, H2 wysoko±ci anten w [m];W praktyce zasi¦g fal UKF jest nieco wi¦kszy ni» wynika to z odlegªo±ci bezpo±redniej widoczno±ci zpowodu dyfrakcji i refrakcji. Zasi¦g fal UKF jest okre±lany przez horyzont radiowy, którego warto±¢mo»na obliczy¢ ze wzoru:

Ropt [km] = 4.12(√

H1[m] +√H2[m]

)Fale UKF nie odbijaj¡ si¦ od jonosfery.

14

Strefa Fresnela

obszar propagowania energii sygnaªu radiowego znajduj¡cy si¦ wzdªu» linii ª¡cz¡cej nadajnik iodbiornik fal. Strefy Fresnela numerowane s¡ liczbami naturalnymi, przy czym energia propago-wana wewn¡trz strefy pierwszej jest najwi¦ksza, a poza ni¡ (w strefach o indeksach wi¦kszych od1) maleje.

15

Strefy Fresnela w przestrzeni pozbawionej przeszkód ksztaªtem przypominaj¡ elipsoid¦ obro-tow¡ ulokowan¡ pomi¦dzy masztami radiowymi nadajnika i odbiornika. Jej ksztaªt zale»y od ró»-nych czynników m.in. od cz¦stotliwo±ci. Im wy»sza cz¦stotliwo±¢, tym ksztaªt strefy Fresnela jestsmuklejszy, zgodnie ze wzorem opisuj¡cym promie« strefy Fresnela (b¦d¡cy promieniem koªa prze-cinaj¡cego elipsoid¦):

Fn =√

nλdnaddodbdnad+dodb

Fn- promie« n-tej strefy Fresnela w metrachdnad - odlegªo±¢ od nadajnika w metrachdodb - odlegªo±¢ od odbiornika w metrachλ - dªugo±¢ fali radiowej w metrachW poªowie drogi pomi¦dzy nadajnikiem i odbiornikiem promie« stref Fresnela jest najwi¦kszy iwynosi (dla strefy pierwszej):

r = 17, 32√

D4f

r - promie« w metrachD - odlegªo±¢ w kmf - cz¦stotliwo±¢ sygnaªu w GHz

Obiekty (wzgórza, drzewa, budynki itp.) znajduj¡ce si¦ strefach Fresnela maj¡ du»y wpªywna propagacj¦ fali (szczególnie, je±li znajduj¡ si¦ w stree pierwszej): im jest ich wi¦cej i im s¡wi¦ksze, tym gorsze warunki przesyªu sygnaªu. Nast¦pne (druga i kolejne) strefy Fresnela ukªadaj¡si¦ koncentrycznie wokóª pierwszej strefy i maj¡ mniejsze znaczenie.

16

¡cze wykonane niepoprawnie i poprawnie

17

Parametry zwi¡zane z propagacj¡ sygnaªu

stosunek mocy sygnaªu do mocy szumu S/N (Signal to Noise ratio). Mówi on ile razy mocsygnaªu u»ytecznego jest wi¦ksza od mocy szumów toru. Na ten parametr wpªyw maj¡:poziom na wej±ciu elementów aktywnych i jego wspóªczynnik szumów,

BER - Bit error ratio (tªum. bitowa stopa bª¦dów) - liczba bª¦dnych bitów do ogólnej liczbyodebranych bitów podczas transmisji cyfrowej. Aby byªa mo»liwa transmisja BER musi by¢mniejsze ni» 10−3. Idealny odbiór nast¦puje ju» przy BER=10−9. Bardziej skomplikowanesystemy transmituj¡ bity nadmiarowe dzi¦ki którym mo»liwa jest korekcja bª¦dów (zmiennyBER). BER podawane jest jako funkcja zale»na od Eb/N0.

Eb/N0 jest zdeniowane jako wspóªczynnik energii na bit Eb do g¦sto±ci widma szumów N0.Mierzony jest jako stosunek mocy sygnaªu do mocy szumu na wej±ciu odbiornika. Ró»nerodzaje modulacji cyfrowej maj¡ ró»ne teoretyczne ksztaªty BER w funkcji Eb/N0.

18

Modelowanie kanaªu transmisyjnego

-Additive white Gaussian noise (AWGN)- model kanaªu w którym szum ma staª¡ widmow¡g¦sto±¢ mocy (Watt/Hz) i gaussowski rozkªad amplitudy. Nie uwzgl¦dnia zaników, interferencji iefektów nieliniowych. Nadaje si¦ do modelowania poª¡cze« satelitarnych.Kanaª Rayleigh'a - warto±¢ sygnaªu zmienia si¦ losowo odpowiednio do rozkªadu Rayleigh'a.Skªadowa radialna jest sum¡ nieskorelowanych zmiennych losowych. Dobrze opisuje fale troposfe-ryczne i jonosferyczne oraz propagacj¦ przez obszary zurbanizowane.

Dobry model powinien:-zakªada¢ zakªócenia multiplikatywne (zaniki) oraz addytywne,-uwzgl¦dni¢ losowe uktuacje sygnaªu, wielodrogowo±¢ emisji, efekt Dopplera,

19

Parametry anten

Charakterystyka promieniowania: warto±¢ nat¦»enia pola elektrycznego wokóª anteny, w tej sa-mej odlegªo±ci r od anteny, w ró»nych kierunkach promieniowania (rozkªad nat¦»enia pola napowierzchni kuli otaczaj¡cej anten¦). Poni»ej dipol pionowy

20

Charakterystyka pozioma i pionowa dipola pionowego:

Czy dipol jest anten¡ kierunkow¡?

21

Charakterystyka kierunkowa anteny unormowana E/Emax i charakterystyka mocy P/Pmax =(E/Emax)2

szeroko±¢ charakterystyki promieniowania: okre±la k¡t obejmuj¡cy kierunki wi¡zki gªów-nej speªniaj¡ce warunek E/Emax=[0ö -3 dB]

wspóªczynnik promieniowania wi¡zki gªównej do promieniowania wi¡zki wstecznej (PG/PW):podawany w decybelach [dB], okre±la jak wiele energii jest promieniowane do przodu w porównaniuz promieniowaniem do tyªu.

P

Pmax=

(E

Emax

)2

=1

0.02= 50

Ile to decybeli?

22

zysk kierunkowy (nazywany równie» zyskiem anteny) D okre±la wªa±ciwo±ci kierunkowe an-teny w stosunku do anteny wzorcowej (np. izotropowej, tzn. promieniuj¡cej we wszystkich kierun-kach jednakowo) Zysk anteny D podaje si¦ w watach na wat [W/W] lub w dBi. Dipol póªfalowyw wolnej przestrzeni wzgl¦dem anteny izotropowej ma zysk 1,64W/W (2,15dBi). Czasem zyskpodawany jest w stosunku do anteny dipolowej i wyra»any jest w jednostkach dBd.

D =

(EmaxE0max

)2

D = 10 log

(P1

Pi

)[dBi]

Zysk energetyczny uwzgl¦dnia sprawno±¢ anteny (stosunek g¦sto±ci mocy wypromieniowanejprzez anten¦ w danym kierunku do g¦sto±ci mocy wypromieniowanej przez anten¦ izotropow¡,zakªadaj¡c, »e do obu anten zostaªa doprowadzona taka sama moc)

23

szeroko±¢ pasma przenoszenia anteny okre±la przedziaª cz¦stotliwo±ci promieniowania przy3-decybelowym spadku.

24

impedancja: ma znaczenie przy dopasowaniu anteny do linii zasilaj¡cej.Impedancja anteny zwykle zawiera si¦ w granicach od kilku do kilkuset omów.Impedancja anteny zale»y od jej parametrów konstrukcyjnych: dªugo±ci i ±rednicy przewodu, zktórego jest wykonana antena, jak równie» od odlegªo±ci wzajemnych i wymiarów elementów anteny(je»eli antena jest wieloelementowa).Dla danego typu anteny parametry te s¡ niezmienne zarówno przy odbiorze, jak i przy nadawaniu.

25

Przykªad anteny (Yagi-Uda GSM)

Pasmo [MHz] 850-960 Zysk [dB] 16,5 Promieniowanie przód./ tyl [dB] 26 Polaryzacja V Ilo±¢elementów 20 Impedancja wyj±ciowa [W] 50 Szeroko±¢ wi¡zki H [o] 25 Szeroko±¢ wi¡zki V [o] 26

26

27

Odbiornik radiowy AM

28

29

30

31

Modulacja analogowa i cyfrowa

Celem modulacji jest przeniesienie widma sygnaªu w zakres wy»szych cz¦stotliwo±ci. Wówczasmo»liwe jest wypromieniowanie sygnaªu z lepsz¡ skuteczno±ci¡ oraz poprawa propagacji fal elek-tromagnetycznych.

Modulacje analogowe: AM-SC, AM, SSB-SC, SSB, PM, FM.Modulacje cyfrowe: ASK, FSK, PSK, QAMModulacje impulsowe: PAM (amplitudy), PPM (poªo»enia), PDM (szeroko±ci), PCM (cyfrowa)

32

Korzy±ci ze stosowania modulacji cyfrowych w stosunku do analogowych:-wi¦ksza przepustowo±¢ sieci-kompatybilno±¢ z usªugami cyfrowymi-wy»sze bezpiecze«stwo transmisjiOgraniczenia bezprzewodowych systemów:-szeroko±¢ zajmowanego pasma (decyduje o rodzaju modulacji)-moc nadawania-dopuszczalny poziom zakªóce« kanaªu transmisyjnego (decyduje o rodzaju modulacji)

33

Mo»liwo±ci a zªo»ono±¢ systemu

34

Warunki transmisji

35

Zmiana parametrów sygnaªu no±nej

36

Wykres koªowy (amplituda i faza jednocze±nie)

37

Zmiany parametrów na wykresie koªowym

38

Sygnaª jako suma wa»ona

sygnaª skªada si¦ z M podsygnaªów Si(t), i = 1, . . . ,M

ka»dy podsygnaª mo»e by¢ reprezentowany jako kombinacja liniowa funkcji bazowych

Si(t) =

N∑j=1

sijφj(t) i = 1, . . . ,M ; 0 ≤ t ≤ T

funkcje bazowe musz¡ by¢ ortonormalne:∫φi(t)φj(t)dt =

0 i 6= j

1 i = j

stosuje si¦ przedstawienie skªadowych sygnaªu w dwóch wymiarach (diagram konstelacji)

39

Konwersja do wspóªrz¦dnych prostok¡tnych I-Q

40

Skªadowe I-Q w nadajniku

41

Odbiornik

42

Rodzaje modulacji cyfrowych (kluczowanie)

43

ASK - (ang. Amplitude Shift Keying)

kluczowanie amplitudy, odpowiednik analogowej modulacji AM. Do ka»dego poziomu logicznegoprzyporz¡dkowana jest inna amplituda no±nej. Faza i cz¦stotliwo±¢ no±nej nie ulega zmianie.

S(t) =

A0 sin(ω0t) dla d = 0

A1 sin(ω0t) dla d = 1

44

Widmo g¦sto±ci mocy ASK opisane jest:

SASK =1

8A2

0 [δ(ω + ω0) + δ(ω − ω0)] +1

16A2

0T

[Sa2

(ω + ω0)T

2+ Sa2

(ω − ω0)T

2

]Z reguªy cz¦stotliwo±¢ kluczowania ω ω0. Wówczas g¦sto±¢ mocy:

SASK '1

8A2

0δ(ω − ω0) +1

16A2

0TSa2 (ω − ω0)T

2, ω ≥ 0

rednia moc sygnaªu: PASK = 14A

20

45

Modulator

46

Demodulator

47

Odtwarzanie no±nej

Cechy modulacji: prostota dziaªania, podatna na tªumienia i zakªócenia. Zalet¡ jest brak pracynadajnika w czasie wysyªania zera logicznego.

48

FSK - (ang. Frequency Shift Keying)

kluczowanie cz¦stotliwo±ci. Do ka»dego poziomu logicznego przyporz¡dkowana jest inna cz¦stotli-wo±¢ no±nej. Amplituda no±nej pozostaje na staªym poziomie. Przechodzenie z jednej cz¦stotliwo±ciw drug¡ mo»e odbywa¢ si¦ z ci¡gªo±ci¡ fazy (CPFSK) lub bez.

49

W przypadku fazy nieci¡gªej mamy:

S(t) =

A0 sin(ω0t) dla d = 0

A0 sin(ω1t) dla d = 1

ω0, ω1- cz¦stotliwo±ci przyporz¡dkowane do stanów logicznychWidmo g¦sto±ci mocy FSK opisane jest:

SFSK '1

8

∏A2

0 [δ(ω − ω0) + δ(ω − ω1)] +1

16A2

0T

[Sa2

(ω − ω0)T

2+ Sa2

(ω − ω1)T

2

], ω ≥ 0

50

o ksztaªcie widma decyduje wska¹nik kluczowania h = ω0−ω1

ωT

cz¦stotliwo±¢ kluczowania: ωT = 2πT

51

52

Przypadek w którym wyst¦puje nieci¡gªo±¢ fazy posiada gorsze wªasno±ci transmisyjne w sto-sunku do modulacji FSK z faz¡ ci¡gª¡.

W przypadku fazy ci¡gªej:

S(t) = A0 sin

[ω0 + ω1

2t+

ω1 − ω0

2

∫ t

0

d(τ)dτ

]Widmowa g¦sto±¢ mocy:

SFSK '1

4

2∏h2A2

0TSa2 (ω−ω0)T

2 + Sa2 (ω−ω1)T2

1− 2 cos((ω − ω0+ω1

2 )T ) cos(ω1−ω0

2 T ) + cos2(ω1−ω0

2 T ), ω ≥ 0

53

Ci¡gªo±¢ fazy FSK posiada szybciej zanikaj¡ce widmo (mniejsza odlegªo±¢ mi¦dzykanaªowa)

54

Demodulator FSK

55

Odmiany modulacji FSK

MFSK (ang. Multiple frequency shift keying) - kluczuje si¦ wi¦cej ni» dwie cz¦stotliwo±ci (DTMF).GFSK (ang. Gaussian FSK) zmiana cz¦stotliwo±ci w funkcji czasu posiada ksztaªt gaussowski.Stosowane w DECT, Bluetooth.

Logiczna "1" reprezentowana jest przez dodatnie odchylenie cz¦stotliwo±ci no±nej a "0" jakoujemne odchylenie. W systemie Bluetooth minimalna dewiacja cz¦stotliwo±ci wynosi 115 kHz.Wygªadzenie zboczy impulsów odbywa si¦ przy pomocy ltru Gaussowskiego, kolejnym etapemjest modulacja FSK. Efektem zastosowania ltru Gaussowskiego jest zmniejszenie szeroko±ci widmasygnaªu.

MSK (ang. Minimum Shift Keying)

Kluczowanie cz¦stotliwo±ci z faz¡ ci¡gª¡. Posiada znacznie lepsze wªasno±ci energetyczne. Ideapolega na odpowiednim dobraniu cz¦stotliwo±ci ω0 i ω1. Kluczowanie cz¦stotliwo±ci polega naprzyporz¡dkowaniu no±nych do poziomów logicznych:

S0(t) = A cos(ω0t+ φ0)

S1(t) = A cos(ω1t+ φ1)

Dla modulacji z faz¡ ci¡gª¡ mo»emy napisa¢ posta¢ ogólna:

S(t) = A cos(ω0t+ φ(t))

gdzie: φ(t) = φ0 +at gdy cz¦stotliwo±¢ ro±nie oraz φ(t) = φ0−at gdy maleje. Zmienna a = πTbh

nazywana jest indeksem modulacji. Wska¹nik kluczowania: h = Tb(f1 − f0)

56

φ(t) = φ0 ±1

2(ω0 − ω1)t

57

Porównanie widm

58

GMSK (ang. Gaussian Minimum Shift Keying)

Impuls prostok¡tny zast¡piono impulsem o ksztaªcie gaussowskim (przy zastosowaniu ltra o od-powiedniej charakterystyce). Ma mniejsze w porównaniu do impulsu prostok¡tnego wst¦gi bocznei w¦»sze pasmo. Zwi¡zek pomi¦dzy szeroko±ci¡ pracy B ltra gaussowskiego, a okresem T, deniujepasmo systemu. Im mniejsza warto±¢ wspóªczynnika BT tym w¦»sze widmo i wi¦ksza ilo±¢ bª¦dów.

59

PSK (ang. Phase Shift Keying) - kluczowanie fazy

reprezentacja danych odbywa si¦ poprzez dyskretne zmiany fazy cz¦stotliwo±ci no±nej

60

Kodowanie danych wprost za pomoc¡ fazy (demodulator musi mie¢ sygnaª referencyjny, detek-tor koherentny)

Kodowanie danych za pomoc¡ zmian fazy -ró»nicowo (demodulator nie musi mie¢ sygnaªureferencyjnego)

61

Modulator PSK

62

Modulacja PSK z ltrem

63

Demodulator PSK

64

Widmo na wyj±ciu miksera

65

66

Diagram oka

67

Diagram konstelacji BPSK

68

Wykres BER

DPSK - Dierential Phase Shift Keying (zmiana parametrów fali no±nej odpowiada zmianomwarto±ci sygnaªu wej±ciowego)COHPSK - Coherent Phase Shift Keying

69

M-punktowe ASK

70

Wykres BER

71

M-punktowe FSK

72

Ortogonalne i nieortogonalne

73

Demodulator FSK

74

BER

75

M-punktowe PSK

76

Modulator

77

Demodulator

78

BER

79

pi/4-QPSK

80

81

82

83

Mapowanie binarne i w kodzie Gray'a

84

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) - poª¡czenie ASK i DPSK. Sposób kodowania polegana jednoczesnej zmianie amplitudy i fazy sygnaªu no±nej, co daje w efekcie 16 mo»liwych warto±cibinarnych sygnaªu wej±ciowego.

85

Modulator

86

Demodulator

87

BER

88

QAM - M-PSK

89

90

91

Bit Rate i Symbol Rate

Punkty umieszczone na okr¦gu (w maksymalnej odlegªo±ci od siebie). Gwarantuje to emisj¦ fazz t¡ sam¡ energi¡ oraz najmniejsze prawdopodobie«stwo bª¦du.

92

Wymagana szeroko±¢ pasma

93

Diagram BPSK i QPSK

94

Kluczowanie cz¦stotliwo±ci FSK i MSK

95

Diagram konstelacji kwadraturowych modulacji amplitudowych (modemy)

Ilo±¢ punktów konstelacyjnych jest pot¦g¡ liczby 2.

96

97

QPSK a O-QPSKW odmianie QPSK strumienie bitowe I/Q s¡ przeª¡czane w tym samym czasie. W odmianie

Oset-QPSK strumienie bitowe s¡ przesuni¦te wzgl¦dem siebie o jeden bit. W dowolnym czasiezmianie podlega tylko jeden strumie« bitowy. Inny jest diagram konstelacji (Amplituda no±nejnie przechodzi przez ±rodek). Redukcja zmian amplitudy powoduje to lepsze wykorzystanie mocyno±nej.

98

Modulacja DQPSK (dierential QPSK) - informacja jest przenoszona poprzez zmian¦ stanu ( wtym przypadku fazy, ale mo»e by¢ D16QAM). W niektórych przypadkach na przej±cia s¡ naªo»onedodatkowe ograniczenia (π/4 - DQPSK amplituda nie mo»e przechodzi¢ przez zero (TETRA)).Diagram konstelacji skªada si¦ z przesuni¦tych dwóch QPSK. Odtwarzanie no±nej jest ªatwiejsze.Dane s¡ zakodowane w amplitudzie i kierunku przesuni¦cia fazowego.

99

MSK (modulacja ze staª¡ amplitud¡)w przypadku gdy wzmacniacz jest klasy C staªa amplituda nie degraduje zajmowanego pasma

100

Filtry w torze transmisyjnymFiltracja pozwala na zmniejszenie szeroko±ci pasma bez utraty przepustowo±ci, ale powoduje

znaczn¡ komplikacj¦ urz¡dze«.

101

Filtr kosinusoidalny (raised cosine lter ) w dziedzinie czasu odpowiada funkcji sin(ωt)/ωt.Czas reakcji ltru jest tak dobrany aby przej±cia przez zero byªy równe czasowi trwania jednegosymbolu.

102

Filtr gaussowski

103

Dziedzina czasu i cz¦stotliwo±ci

104

Pobór mocy

105

Diagram konstelacji z szumem

106

Diagram oka

107

Modulacja kodowana kratowo - Diagram Trellis

108

Faza sygnaªu CPM z ltrem prostok¡tnym i 'raised cosine'

109

Podziaª widma na kanaªy cz¦stotliwo±ciowe

110

Multipleksowanie w czasie

111

FDMA i TDMA

112

CDMA

113

Nadajnik cyfrowy

114

Odbiornik cyfrowy

115

Porównanie standardów

116

117

Efektywno±¢ wykorzystania pasma

118