111... IIInnntttrrroooddduuuccceeerrreee

1. 1 . Definiii

Comunicaia transferul de informaie de la

de la o surs

la unul sau mai muli destinatari

n mod unilateral sau bilateral

printr-un anumit mediu de transmisiune

folosind mijloace de transmisiune adecvate tipului de semnal transmis i mediului Telecomunicaiile: caracteristici

pp. transmiterea info la distane foarte mari;

transformarea info. n unde electromagnetice / impulsuri electrice sau / optice

prin intermediul

cablurilor / fibrelor optice;

undelor electromagnetice

pp. conversia semnalului intr-o forma adecvat mediului i reconversia acestuia la destinatar.

Sistemele i retelele de telecomunicatii ansambul de mijloace prin care se poate realiza comunicaia pp.

existenta metodelor de conversia / reconversie a semnalului

existenta unei ci de comunicaie adecvate

existenta unor reguli de comunicatie ce trebuie respectat

Clasificare

dup tipul informaiei: analogice / digitale;

dup tipul conexiunii: unilaterale / bilaterale / multilaterale ;

dup modul de interconectare: pct la pct / pct la m-pct / m-pct la pct

1.2. SCURT ISTORIC

1837 MORSE codul morse ptr telegrafie (digital)codificarea n funcie de probabilitatea de apariie a cuvintelor n limba engleza optimizarea timpului necesar transmiterii mesajelor

1844prima linie de comunicaie telegrafic

1858 primul cablu transoceanic pt transm telegrafice

pb: izolaia utilizabil doar 1 luna reluat 1866

1875 BELL brevetarea microfonului bazele telefoniei analogice (brevet 1877) 1901 MARCONI telegraful fr fir prima transmisiune Anglia Terra Nova (digital) 1907 primele transmisiuni radio comerciale (analogic) 1915 prima transmisiune telefonic peste ocean

1928 NYQUIST bazele teoretice ale transformrii sgn analogice n sgn digitale 1933 ARMSTRONG transmisuni de tip FM (analogic) 1934 KUNHOLD primele msurtori radar (analogic) 1937 REEVES bazele transmisiunii MIC / PCM (digital)

1939 BBC prima transmisiune comercial TV (analogic) 1948 SHANNON bazele tehnicilor de codare a sgn definirea capacitaii canalului

(digital)

1949 apariia tranzistorului

1962 lansarea sistemului de satelii Telstar (LEO) primele transmisiuni transaltantice satelitare ale progr. TV (analogic)

1965 primii satelii geostaionari Intelsat I (analogic) 1966 KAO & HOCKMANN transmisiuni prin fibra optic

1970 dezvoltarea reelelor de dimensiunie medie (ARPANET / TYMNET) dezvoltarea retelelot LAN / WAN / MAN (digital)

1974 CERF & HANN conceptul Internet (digital) 1978 prima reea celular radio AMPS (Analogic) 1978 sistemul de satelii de poziionare GPS (digital) 1980 adoptarea modelului de referin OSI n toate sistemele de comunicaie (digital) 1995 GSM n Europa

1995 IS 95 in SUA reele CDMA

2000 reele de comunicaie digital

comunicaii mobile digitale de band larg CDMA (UMTS / CDMA2000)

reelele 802.xx standarde reelelor de comunicaie (cablate / wireless) standardele DVB/T/H (transmisiuni video digitale)

1.3. STRUCTURA UNUI SISTEM DE COMUNICAIE ANALOGIC

Sursa (analogic) semnal audio sau video semnal mecanic (microfon ) / luminos (fotodiod) Prelucrarea semnalului n vederea transmisiei transf. mrimea de intrare ntr-o mrime electric

(u(t) / i(t) ) Emisia transform sgn electric ntr-un semnal optim dpdv al transmisiei

Modulaia cu purttor sinusoidal MA / MP / MF

Modulaia cu purttor n impulsuri MIA / MIP / MID / MIF

Mediul de transmisiune;

include : mediul fizic + segmentul alocat transmisiei (timp / frecven / alt dimensiune) + acea parte din echipamentele Tx/Rx legate de mediu

SURSA (analogic)

Prel. semn. in vederea trasm.

EMISIE

MEDIU

RECEPIE Prel. semn. in

vederea receptiei DESTINAIE

(analogic)

Tipuri de medii

Tip linie (fibr) Avantaje:

pierderi de propagare reduse energia se conserv

interferene reduse

pierderi & distorsiuni puine i uor de controlat

capacitate mare limitat fizic de numrul de conexiuni

Dezavantaje: cablarea operaie costisitoare;

necesit planificri, aprobri timp i bani

pentru realizarea transmisunii fiecare utilizator este conectat fizic la reea

nu ofer servicii mobile

sunt greu de reconfigurat

Tip und electomagnetic

Avantaje:

uor de implementat

ieftine

aprobri numai pentru instalarea emitoare / repetoare

potenial de radiodifuziune

potenial de mobilitate

uor de extins / reconfigurat / adaptat

Dezavantaje: pierderi de propagare mari pierderi de energie

intereferne ntre utilizatori

capacitate limitata de band

caracterisrica de propagare variaz n timp egalizare

necesit coordonarea frecven / timp

Efectul mediului asupra semnalului: atenuri / ntrzieri / efectul zgomotului

Parametrii de calitate

raportul semnal zgomot z

S

PPRSZ =

fidelitatea (factorul de distorsiune)

=

=

=

1

2

2

2

n

n

n

n

A

A

Recepia

extrage semnalul informaional din cel modulat

elimin n msura posibilului interferena i zgomotul

1.4. STRUCTURA UNUI SISTEM DE COMUNICAIE DIGITAL

Sisteme analogice mrimea semnalului informaional poate lua valori R

Sisteme digitale se asociaz mrimii sgn informaional la un moment dat cea mai apropiat valoare dintr-un set de valori finit acestor valori li se aloc un cod (MIC / PCM REEVES 1938)

Avantaje: simbolul recepionat este refcut dintr-un set de valori finit mai multe posibiliti de

modulare

se poate elimina redundana sursei

se pot corecta erori codarea canalului

Sursa de date:

Direct dintr-o surs digital (ieire calculator, procesor semnal, etc) Prin transformarea unui semnal analogic:

eantionarea unei surse analogice Nyquist

cuantizare q nivele logice fiecare reprezentat pe M=log2q bii simbol;

Acces Multiplu

Demodulator Date

Decodare Canal Decriptare

Decodare surs

Terminal Digital

Surs Digital

Codare surs {1,2,,q} Criptare

Codare canal

Modulator Date

Acces Multiplu

Canal

( ) mMs fqfMR == 2min log2 rata minim de transmitere

Codare / Decodare surs:

Simbolurile la ieirea sursei nu sunt independente + probabilitile de apariie ale diferitelor simbouri nu sunt egale;

Se elimin aceast redundan (necontrolat dpdv al utilizatorului) dupa etapa de codare a sursei simbolurile emise pot fi considerate v.a.i.i.d.

Criptare / Decriptare securizarea informaiei transmise prin introducerea unui cod cunoscut doar de utilizatorul caruia ii este destinat mesajul;

Codare / Decodare canal se introduce o redundan controlat bii suplimentari folosii pt. detecia / corecia erorilor cresc performanele (Pe scade);

Modulare / Demodulare transform succesiunea discret de bii ntr-o form de und continu, potrivit transmiterii prin canalul radio

Se asociaz un impuls purttor (dreptunghiular, sinusoidal, cosinus ridicat, etc) criterii de alegere:

IIS redusa; demodulare facila la receptie;

Facilitati legate de sincronizare,

largime de banda ocupata vs cea disponibila ;

Se translateaz n frecvena prin modulare folosind una sau mai multe frecvene purttoare;

Accesul multiplu: diviziunea canalulului radio ntre mai muli utilizatori (FDMA / TDMA / CDMA / SDMA, etc) FDMA, TDMA

Tehnici de banda ingusta (mai mica decat banda de coerenta a canalului) Fiecare utilizator are alocat FDMA o anumita frecventa purtatoare (? Cum trebuiesc

separate frecventele?); caz particular - OFDM TDMA un anumit slot de date (? Datele trebuiesc grupate in sloturi -> probleme

legate de sincronizare) CDMA tehnica mprtierii spectrale modularea suplimentar cu un set de coduri

ortogonale semnal de band foarte larg (mult mai are dect cea a datelor i independent de aceasta), cu DSmP sczut (sub pragul de zgomot) Avantaje:

Rezisten la bruiaj / fading multicale; Probabilitate sczut de interceptare;

Permite accesul multiplu (CDMA) limit soft a numrului de utilizatori; Localizare / radar de nalt rezoluie;

Sistemele reale de transmisiuni digitale se deprteaz de cele anterioare, deoarece:

nu se cunosc exact la recepie frecvena i faza purttoarei;

refacerea tactului la recepie nu este perfect;

zgomotul poate s nu respecte toate ipotezele (nu e alb, nu e aditiv); canalul poate introduce limitri de band, distorsionnd semnalul transmis;

pot aprea neliniariti ale canalului att nainte ct i dup introducerea zgomotului.

Evoluie

1928 teorema esantionrii (Nyquist) 1938 dezvoltarea tehnicii PCM / MIC (Reeves) 1948 teorema codrii Shannon

Utilizarea unei scheme de modulaie eficiente presupune scderea raportului Eb/N0 n condiiile unei probabiliti de eroare impuse , ceea ce permite o cretere a ratei de transmisie a datelor.

Utilizarea oricrei scheme de codare duce la apariia unui ctig de codare definit prin

)()(00

dBNE

NEdBC

codat

b

necodat

b

=

Acest ctig arat cu ct poate fi sczut raportul Eb/N0 n cazul n care se utilizeaz un sistem de codare fa de cazul n care semnalele sunt transmise necodat.

Oricare ar fi metoda de codare folosit, exist, din punct de vedere al raportului semnal zgomot, un prag sub care sistemul codat are performane mai slabe dect cel necodat.

Sistem necodat

Sistem codat

prag

b

NE

0

codat

b

NE

0

E nec odat

b

NE

0

10 log10 (Pe)

10 log10(Eb/N0)

C(dB)Pe

impus

Pentru un canal afectat de ZAGA

+=

+=WNREW

NSWC

o

b1log1log 22

C este capacitatea canalului (bii / s) W este banda ocupat de canalul de comunicaie (Hz); S=EbR este puterea semnalului;

N=N0W este puterea zgomotului la recepie

Teorema lui Shannon : pentru orice rat de transmisie a datelor mai mic dect capacitatea canalului este posibil obinerea unei probabiliti de eroare orict de mici (teoretic poate fi obinut o eroare nul) prin folosirea unei scheme de codare. Pentru o rat de transmisie mai mare dect capacitatea canalului este imposibil obinerea unei probabiliti de eroare orict de mici. Relaia dintre C i E b/N0 se obine nlocuind R=C

+=

WNCEWC b

02 1log WCN

E WCb/

12 /

0

=

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 -2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

log2(C/W)

Eb/No (dB)

-1,59dB

Zona n care apar limitari de putere

Zona n care apar limitari din punct de vedere al benzii

ocupate

R=C

Din punct de vedere matematic avem dou situaii limit:

canal fr zgomot : N00 N0W0

=

+=

+=

WNCEW

WNCEWC b

WNCbE

bWNzgomot

faracanal0

2

00

2001loglim1loglim

canal cu band infinit: W

2ln11loglim

0020 N

CEWNCEWC bb

W=

+=

dBCNCE

NE B

CR

b 59,1693,02ln00

====

=