retele si sisteme de comunicatii - introducere

7/29/2019 Retele Si Sisteme de Comunicatii - Introducere

1/30

1

1.Introducere

Societatea modern actual se bazeaz pe crearea, procesarea i transmisiainformaiei. Sistemele de comunicaie sunt destinate transmiterii informaiei. Deasemenea multe domenii din cadrul ingineriei electrice au nevoie de transmiterea deinformaii.

Este important s realizm ca sistemele de comunicaii i cele energetice suntdiferite. n sistemele energetice forma de und a semnalului este n general, cunoscutiar principala preocupare n proiectarea acestor sisteme este legat de transmisia energieicu pierderi minime. n sistemele de camunicaii forma de und sosit la utilizator estenecunoscut naintea recepiei. De aceea, informaia transmis nu este aprioric cunoscutla recepie.

Comunicaie informaional la distan a existat i nainte de telecomunicaie(focuri, pota, porumbei, semafoare) i S-ar putea s apar n viitor i forme decomunicaie bazate pe alte principii fizice i informaionale dect cele oferite detelecomunicaiile de pn acum.

Exist o diferen ntre comunicare i comunicaie.Comunicarea nseamn:tire, veste, comunicare tiinific; mod fundamental de interaciune psihosocial prin transmiterea de informaie

intermediat de limbaj articulat sau alte coduri.Comunicaia reprezint un transport fizic de obiecte, de persoane, ntre dou

puncte sau transmiterea de semnale purttoare de informaie. Telecomunicaia esteevident comunicaia de semnale la distan. Pentru semnificaia acestor noiuniimportant este contextul n care sunt folosite fr a ne preocupa prea mult de

rigurozitatea termenilor conform unor definiii rigide.Telecomunicaia a fost neleas mult timp drept comunicaie ntre dou puncte

(telegrafie, telefonie) dar i difuziune radio (radiodifuziunea), difuziune video(televiziunea) i n ultimul timp webcastingul (difuziunea prin Internet), care suntdestinate receptrii publicului larg i sunt evident forme de telecomunicaie.

1.1 Perspective istorice

nc din anul 3000 .Ch. societatea egipteanpentru a putea comunica a dezvoltato serie de simboluri denumite hieroglife

1000 .Ch. Primul anun reinut de istorie: un locuitor din Teba ia pierdut unsclav, care a fugit; atunci a lipit afie n centrul cetii n care anuna c ofer recompens

o moned de aur celui care poate si dea informaii pentru prinderea sclavului.cca 900 . Ch. Vechii egipteni ncep organizarea unui serviciu de trasmitere ascrisorilor sau poruncilor faraonului, utliznd n acest sens curieri clri, pedestri sau cubarca (precursorul serviciului potal).


2/30

2

Secolul VI, . Ch. Perii perfecioneaz serviciul potal, instalnd din loc n locpe rutele folosite staii dotate cu cele necesare predrii/prelurii (staiile erau aezate de

regul la distana de o zi de mers).59 . Ch. Prima comunicare conductor ceteni oficializat: Iulius Cezar a

nceput s informeze cetenii din Roma i mprejurimi despre problemele oraului prinintermediul unor fluturai scrii.

800 societatea arab adopt prezentul sistem de numerotaie din India820 Apar germeniialgoritmului. Muhkamad ibn Musa Al'Khowarizmi din

Taskent a dezvoltat conceptul de instruciuni de urmat pentru atingerea unui scop.Sec XII Comercianii florentini simbolizeaz prin @ o unitate de msurs.

ncepe s se stabilizeze sensul noiunii de pot asemntor cu cel de azi, potnsemna staie final sau intermediar instalat dea lungul drumurilor unde se gseaumijloace (cai i crue de schimb) i oameni, care se ocupau cu primirea, expedierea sautranzitarea depeelor.

1495 Leonardo da Vinci realizeaz, n plin renatere, o serie de schie pentruomul mecanic. De asemenea prevestete epoca zborurilor aeriene.

1627 Fracis Bacon prevede telefonul: n cartea sa New Utopia descrie un tublung pentru vorbit la distan.

1684 Matematicianul, fizicianul i astronomomul englez Robert Hooke (16351703) intuiete i formuleaz ntro comunicare la Royal Society din Londra primele ideiprivind telegrafia vizual. Este urmat i de francezul Guillaume Amontons (16631705).

1729 Chimistul englez Stephen Gray transmiteelectricitate printrun fir.

1752 Benjamin Franklin (17061790) pune n evidenelectricitatea

1793 Prima linie de telegrafie vizual echipat dupconcepia frailorClaudei Ignace Chappe este instalat ntre Paris i lille (230 km). Eaconsta dintrun bra orizontal, la extremitile cruia erau fixate vertical alte brae mobile,care formau prin diverse poziii un numr de figuri, corespunztor unor reprezentriprestabilite (de unde se nelegea mesajul transmis).

1827 fizicianul german Georg Simon Ohm (17891854)introduce primul enun al legii care avea s fie numit curnd legea

lui Ohm E=RI

Benjamin Franklin(1706-1790)

Georg Simon Ohm(1789-1854)


3/30

3

1837 Samuel Morse (17911872) inventeaz un sistem detransmisie care codifica cifrele i literele alfabetului. Codul su ine

cont de frecvena de apariie a literelor n limba englez n vedereaoptimizrii timpului de transmisie al unui mesaj.Din acest punct devedere el este nu numai un precursor al telegrafiei ci i al teorieicodurilor.

1838 William F Cooke (18061879) i sir CharlesWheastone (18021875) construiesc primul telegraf din lume

1842 Ada Augusta King, Contesa de Lovelace, traducnd un articol a luiMenabrea referitor la instrumenul lui Babbage din 1833, introduce cuvntul program(suit de instruciuni de efectuat pentru realizarea unei sarcini). Tot ea a inventat cuvntulalgoritm (o suit logic de instruciuni de executat pentru obinerea unui rezultat), nonoarea lui Muhkamad ibn Musa AlKhowarizmi (820).

Alexander Bain propune un aparat de transmisie i recepie a imaginilor.1844 La 24 Mai, Samuel F.B. Morse transmite

primul mesaj pe o linie de telegraf de la Baltimore laWashington, utiliznd codul inventat de el (codul Morse).Faimosul mesaj era: What hath God wrought? ("Ce arealizat Dumnezeu?").

1847 Apare telegraful; mesajul scris se transmite ladomiciliu.

1853 Se instaleaz prima linie de telegraf nTransilvania, ntre Viena i Sibiu iar n 1854 se instaleazprima linie de telegraf din ara Romneasc (Muntenia).

1858 este n August, este instalat cu preul unor eforturi tehnice i financiarefoarte mari primul cablu transatlantic ntre Valentia (Irlanda) i TeraNova (Canada). La 5august are loc prima transmisie. Din nefericire, semnalul a fost att de slab i greu dedistins de zgomotul de fond nct au durat ore pentru a transmite cteva cuvinte.Proprietarii au ncercat s remedieze situaia ridicnd tensiunea de la 600 la 2000 de vol i,ceea ce a dus la topirea izolaiei cablului. Mai trziu, cablurile instalate n 1866 aufuncionat cu succes aproape 100 de ani.

1864 James C Maxwell (18311879) prezice radiaiaelectromagnetic

1870se realizeaz legtura telegrafic prin linie aerian

i submarin ntre Londra i Calcutta (India) pe o distan deaproximativ 11000Km1871 ia fiin la Londra Societatea Inginerilor

TelegrafitiJames Maxwell

(1831-1879)

Samuel Morse(1791-1872)


4/30

4

1876 Alexander Graham Bell (18471922) depune cu cteva ore naintea lui ElishaGray (18351901) un brevet cu privire laposibilitatea transmisiei electrice a sunetelor cuajutorul unei rezistene variabile marcnddebutul telefoniei

1883 Thomas A Edison descoper deplasareaelectronilor n vacuum. Efectul Edison st la bazafuncionrii tuburilor cu electroni.

1888 Heinrich Hertz produce i detecteaz primeleunde radio; acestea vor fi numite unde heriene pn laMarconi, care le va redenumi unde radiotelegrafice. Hertzeste considerat printele telegrafiei fr fir.

1894 Oliver Lodg(18511943) demonstreazcomunicaia radio pe o distan de 160m

1896Gugliermo Marconi (18741937)reuete otransmisie radio demonstrativ al crui mesaj morse a fost

recepionat la o distan de 2mile.El utilizeaz pentru acestechipament antena aerian a inginerului rus Popov.n acelai anMarconi breveteaz receptorul sub titlul mbuntiri n transmisiaimpulsurilor electrice i a semnalelor electrice.

1899Marconi reuete o transmisie telegrafic ntre Angliai Frana peste Canalul Mnecii

1901 Marconi transmite prima telegram peste oceanfolosind undele radio ntre Anglia i Statele Unite pe o distan de1700mile

1903 Guglielmo Marconi efectueaz prima transmisiune radio complet, carelegitimeaz utilizarea tehnologiilor de radiocomunicaii ulterioare.

1905 Reginald Fessenden (18661932) transmitevoce i muzic la radio

1906 Lee De Forest (18731961) inventeazamplificatorul cu tub (trioda)

Alexander Graham Bell(1847-1922)

Thomas A Edison( )

Gugliermo Marconi(1874-1937)

Lee De Forest(1873-1961)


5/30

5

1924 Apare primul telefon fr fir1926I L Baird(Anglia) i C.F. Jenkins

(US) fac prima demonstraie public deteleviziune monocrom (30 de linii de exploatarela 10 cadre/sec)

1934 Este creat n Statele UniteComisia Federal de Comunicaii.

1935 Robert A Watson Watt creaz primulradar cu aplicabilitate practic

1941 John V. Atanasoff inventeaz primulcalculator la Iawa State College

1945 Primul calculator digital ENIAC estecreat la Universitatea din Pennsylvania

1947 Apare n laboratoarele Bell primul tranzistor1950 Sunt dezvoltate telefoanele fr fir

1953 n Romnia, colectivul ing. Victor Toma proiecteaz la Institutul de FizicAtomic primul calculator electronic romnesc iar n SUA ncep emisiunile oficiale deteleviziune n culori n sistem NTSC.

1957 Este lansat de ctre URSS primul satelitartificial al Pmntului (Sputnik). De forma unei sfere cudiametrul de 58cm.Acesta a funcionat 57 de zile dup carea reintrat n atmosfer unde S-a autodistrus.


6/30

6

1962 Este plasat pe orbit primul satelit activ(Testar1) ca

releu de televiziune ntre USA i Europa1965 USA plaseaz pe orbit primul satelit gestionar Early

Bird pentru comunicaii comerciale1966 Se fac n Anglia teste de laborator pentru

transmiterea datelor prin fibr optic1968 Este dezvoltat televiziunea prin cablu

1969 La iniiativa Departamentului Aprrii esterealizat prima reea de calculatoare (au fost interconectate4 echipamente de calcul din statele Utah iCalifornia).Aceast reea denumit ARPANET pus lapunct de Advanced Reserch Project Agency esteconsiderat ca fiind precursoarea internetului

1971 Apare primul microprocesor, cunoscut acum subdenumirea de chip, fiind introdus n SUA de firma Intel. Era unsistem pe 4 bii pentru microcomputere. Chipul 4004 rula la 108khz, folosea 2300 tranzistoare i avea o performan de 60.000operaii pe secund.

1972Motorola prezint

telefonia celular

1976 Se dezvolt calculatoarele personale1980 Este dezvoltat sistemul de comunicaie pe fibr optici apare CD1981 Apare computerul personal IBM (PCul), iar n SUA apar primele telefoane

mobile analogice ce au utilizat iniial banda de 800 MHz , iar ulterior pe cea de 1900MHz. Este lansat conceptul de Personal Communication System. n Europa sunt alocatebenzile de 900 i respectiv 1800 MHz.

1984 Apar discurile optice de nmagazinare a informaiilor procesate pecomputere. IBM introduce placa de memorie RAM de un megabit, cu o capacitate de

memorizare de patru ori mai mare dect a cipurilor anterioare.1985 Laboratoarele AT&T Bell, cu ajutorul unei singure fibre optice obin

echivalentul transmiterii unui numr de 300 000 de convorbiri telefonice simultane sau alprogramelor a 200 de canale de televiziune de nalt rezoluie.


7/30

7

1988 Predecesorul la US Federal Networking Council a aprobat interconectareaMCI Mail la Internet pe baz experimental, cu anumite restricii, n sensul c nu se

accept utilizarea Internetului pentru emailuri ntre furnizori de servicii comerciale.Interconectarea MCI Mail la Internet avnd foarte mare succes, furnizorii de serviciicomerciale de pot electronic au cerut i au primit acceptul de a se lega la Internet, ceeace a dus la schimbarea restriciilor iniiale, perminduse utilizatorilor comerciali sinteracioneze cu utilizatorii Internet.

n noiembrie, Robert T. Morris lanseaz un program worm n Internet, careafecteaz mii de hosturi declannd un mare val de comentarii n pres, aducnd practicInternetul n constiina marelui public (pn atunci, foarte puini oameni tiau deInternet). Dezbaterile publice i procedurile legale declanate au determinat elaborarea decoduri de conduit (Codes of Conduct), n principal de ctre EDUCOM, Association forComputer Machinery i Internet Activities Board.

1990 Primul site WWW; o nou orientare grafic pentru lucru n reea. Anceput s funcioneze primul furnizor comercial de servicii INTERNET (The WorldCom, world.std.com).

1991 Accesul la Internet din Romnia se fcea prin apel telefonic n alteri(de regul Austria, Germania sau Olanda); adresele de email erau nregistrate ndomeniile din aceste ri.

1992 Peste 65 milioane de PC uri; peste 1.000.000 hosturi conectate laINTERNET. Internetul devine o component de o importan capital a forelor armateale SUA. S-a nfiinat Internet Society (ISOC), asociaie pentru coordonarea evoluieiINTERNETului; IAB se redefinete n cadrul ISOC.

1994 Apare conceptul de Comunitate on-line; cea mai mare parte a comunitiiaccept ca Internetul (prin ARPANET) mplinete 25 de ani.

Apare conceptul Business Network; o persoan poate cumpra flori pe INTERNET.1997 16.000.000 sisteme de calcul pe INTERNET.2000 Consiliul Europei lanseaz iniiativa politic eEurope O societate

informaional pentru toi2002 Statisticile nregistreaz (dup Vinton Cerf): cca 500 milioane de persoane

care utilizeaz Internetul; cca 350 milioane de calculatoare conectate; cca 300 mii dereele interconectate. La 25 septembrie 2002 intr n funciune Autoritatea Naional deReglementare n Comunicaii (ANRC).

Deasemenea, n ultimii ani se dezvolt procesarea numeric a semnalelor cumicroprocesoare, apar osciloscoape digitale, tunere de recepie digitale, staii delucru, analizoare de spectru, reele digitale cu integrarea serviciilor (ISDN),sisteme de satelii digitali, televiziune de nalt definiie, se miniaturizeaz

sistemele de comunicaii wireless, cresc performanele PC, se generalizeaztelefonia celular, etc.


8/30

8

1.2 Dezvoltarea tehnologiei comunicaiilor

Dezvoltarea tehnologiei transmisiei de date este strns legat de evoluiatehnologiei i a calculatoarelor electronice (componente de baz ale sistemelor decomunicaii) utilizate ca i terminale inteligente.

Dezvoltarea tehnologiei comunicaiilor se realizeaz pe urmtoarele direciide dezvoltare:

tehnologiile software utiliznd arhitecturi de prelucrare paralele, sisteme deoperare i baze de date distribuite, instrumente specializate cum ar fi medii dedicatede dezvoltare, sisteme expert, etc.

tehnologii hardware cum ar fi componente electronice complexe VLSI,tehnologii optice, comunicaii prin satelit, sisteme de comutaie de mare vitez;

arhitecturi noi de reele i metode de interconectare; ISDN reea digital (numeric) cu integrarea serviciilor;

BISDN(BroadISDN) ca suport universal pentru transmisia de voce,date,texte, imagini;

reele LAN, MAN, WAN reele locale, metropolitane i de arielarg interconectate ntre ele sau prin BISDN;

reele de radiocomunicaii telefonice celulare i mobile;

Toate acestea pot fi prezentate sintetic ca n figura 1.1 :

Figura 1.1. Dezvoltarea tehnologic n domeniul comunicaiilor.


9/30

9

OWGghiduri de und optice;ICcircuite integrate;

LSIintegrare pe scar larg;VLSIintegrare pe scar foarte larg;

OEICcircuite integrate optoelectronice;

TMN reea management de telecomunicaii;

PCNreea de calculatoare personale;

STMmod de transfer sincron;

ATMmod de transfer asincron;

SDHierarhie digital sincron;

SONET reea fibr optic sincron;

IN reea inteligent

1.3 Standardizarea n telecomunicaii

Dezvoltarea rapid a tehnologiilor electronice i a mediului de telecomunicaiiimpune o organizare a activitii de standardizare capabil s urmreasc realizareaunei reele globale care s asigure orice tip de telecomunicaii.

Standardizarea este orientat pe dou planuri:spre aplicaiile noi care utilizeaz reeaua de telecomunicaii existent (PSTNPublic Switched Telecommunications Network)(reea de telefonie public comutat).

spre reeaua de telecomunicaii BISDN (Broadband Integrated Services DigitalNetwork) i ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Noile aplicaii impun metode de codare a vocii, tehnici noi de modula ie, divizareainformaiilor n pachete de date, controlul ecoului, comunicaii personale, etc.

Standardele internaionale elaborate trebuie s asigure interconectareaechipamentelor indiferent de provenien n reeaua internaional de telecomunicaii.

n 1920 S-au creat dou comitete de standardizare: CCIT (Comitetul ConsultativInternaional de Telegrafie) i CCIF (Comitetul Consultativ Internaional de Telefonie).Prin unirea celor dou a luat natere n 1956 CCITT (Comitetul Consultativ de Telegrafie

i Telefonie) care a realizat standardizarea pentru toate tipurile de comunica ii, cu excepiacomunicaiilor radio incluse n activitatea CCIR (Comitetul Consultativ InternaionalRadio). La 28 februarie 1993, CCITT i CCIR iau ncetat activitatea, competenelelor fiind preluate de ITU (International Telecomunication Union), organizaie ceraspunde de standardizarea, coordonare i dezvoltarea telecomunicaiilor internaionale,precum i de armonizarea politicilor naionale n domeniul telecomunicaiilor.

Obiectivele propuse de ITU : amplificarea cooperrii internaionale pentru imbuntirea i utilizarea raional a

telecomunicaiilor de orice gen; promovarea dezvoltrii tehnicilor care asigur exploatarea flexibil a reelei de

telecomunicaii, precum i diversificarea serviciilor de telecomunicaii;Cum n ultimele decenii tehnologiile de comunicaii au cunoscut o real evoluie a

rezultat o cretere a activitii de standardizare. Astfel, n ultimul timp, au foststandardizate terminalele pentru toate categoriile de servicii, sisteme de transmisiuni icomunicaii digitale, cabluri pe fibre optice, sisteme de semnalizare, reele de date cucomutaie de pachete.


10/30

10

Prin standardizare toate aceste servicii devin operaionale n reeaua detelecomunicaii.

Datorit complexitii noilor tehnologii, standardele devin mai complexetrebuind detaliate i explicitate, activitatea de standardizare orientnduse spre cerinelepieei genernd astfel ntrebarea :cine are prioritate n generarea standardelor.Deaceea, n elaborarea standardelor trebuie obinut un consens ntre diverii participani.

n urma reorganizrii, ITU cuprinde pe lng Secretariatul General i treisectoare:

radiocomunicaiile (ITU R), standardizarea n telecomunicaii (ITU T), dezvoltarea telecomunicaiilor (ITU D).

ITU a dezvoltat un set de servicii de informaii electronice cunoscut ca TIES(Telecommunication Information Exchange Services), iar pentru eficientizarea proceselorde standardizare a reorganizat procesul de difuzare a documentaiei prin crearea uneibaze de date de documente electronice numit ITUDOC, schimbul de informaiifcnduse electronic. Membrii ITU au acces direct i imediat la ultimele versiuniale recomandrilor ITUT. ITU a modificat n ultimii ani i strategia de elaborare astandardelor, astfel un standard finalizat este imediat publicat, spre deosebire destrategia veche care prevedea republicarea standardelor n mod ciclic, la intervale de 4ani. Astfel se marete considerabil eficiena, se reduc costurile i se elimin procedurilebirocratice. n paralel cu ITUT i desfoar activitatea i organizaiile regionale destandardizare a telecomunicaiilor dintre care menionm: ETSIEuropeanTelecommunications Standards Institute (n Europa), TI Commite Telecommunicationsn U.S. (n America de Nord), TTC Telecommunications Technology Commite (nJaponia), TTA (n Corea). Acestea colaboreaz ntre ele, realizeaz o prestandardizare i

contribuie n final la elaborarea unor standarde globale.n acest sens a fost creat un grup de lucru numit GCS (Global StandardsColaboration) care coordoneaz toate activitile de colaborare necesare elaborriistandardelor globale. Se apreciaz c activitatea regional este util din urmtoareleconsideraii:

n realizarea unor standarde necesare doar ntro anumit regiune, elenefinalizndu-se ca i standarde globale dar care pot realiza o anumit colaborareinternaional;

pot exista activiti paralele de standardizare la nivel regional i internaional,acolo unde exist muli colaboratori i unde este necesar i o consultare real pentrugsirea unor noi recomandri pe plan regional;

standardele regionale pot deveni reglementri cu aplicaii strict locale.

n rile europene au fost folosite specificaiile naionale de telecomunicaii elaboratede administraiile naionale de telefonie i telegrafie (PTT) care erau elaborate pe bazastandardelor CCH (Comitee for Harmonization) i CEPT (European Conference forPoste and Telecommunication), innd cont de standardele ITU.


11/30

11

ETSI are 316 membrii din 26 de ri europene, provenind din urmtoarele domeniide activitate: organizaii ale standardelor internaionale, exploatarea reelelor de

telecomunicaii, industrie, cercetare, consultan, servicii i utilizatori. La nivel mondialexist dou organizaii care se ocup de standardele pentru comunicaii: ISO(International Standardization Organization) care acoper o palet larg de domenii iITU care acoper activitatea de telecomunicaii. O structur asemntoare exist la niveleuropean: CEN (Comit European pour Normalisation) care reprezint compartimentulISO n Europa, i ETSI care acoper sectorul de telecomunicaii n Europa.

1.4 Forme de standardizare.

a) Standarde elaborate de Organizaia Internaional de Standarde ISO(International Standards Organization).

b) Recomandri elaborate de Uniunea Internaional de Telecomunicaii ITU(International Telecommunications Union), au n practic aceeai autoritate castandardele. Unitile din industrie iau parte la crearea acestora, dar nu particip ladecizia final. Spre deosebire de standarde, unde industria nu are nici un cuvnt despus, recomandrile sunt rezultatul unei negocieri ntre organizaiile similare din toatlumea.

c) Standardele funcionale Pentru ca standardele i recomandrile sunt rezultatulunor compromisuri, rmne suficienta libertate n apariia unor produse i servicii. Aurezultat astfel standarde funcionale care nu sunt standarde noi ci dau liniile directoaren alegerea unor opiuni pentru o aplicaie particular, ntro anumit zon din lume. ndomeniul telecomunicaiilor europene, acestea poart numele de Norme Europene deTelecomunicaii NET (Normes Europennes de Telecommunication). n 1988 primelepropuneri pentru NET au fost pentru sigurana utilizatorului, sigurana personalului de

ntreinere, protecia mpotriva defectrilor n reea i interconectarea echipamentelor.d) Standardele de facto n trecut multe standarde au fost rezultatul influenei

unui productor puternic i n consecin productorii mai mici au fost nevoii s asigurecompatibilitatea funcional cu produsele acestuia, aceste specificaii devenind standardede facto. Problema era c productorul nu punea la dispoziie specificaiile de interfaale echipamentelor, pentru a vinde ct mai multe din produsele sale. Rezolvarea a venitprin faptul c acesta a trebuit s pun la dispoziie documentaii pentru ntreinere, carenu puteau omite descrierea interfeelor.e) Verificri, teste de conformitate i certificate verificarea se face n centre de testarespeciale pentru a asigura ca un echipament produs oriunde pe glob se poate conecta la oreea ntr-o anumit ar. Testele de conformitate se fac tot n aceste centre pentru aasigura c protocoalele standardizate sunt implementate corect. Institutul European

pentru Standarde n Telecomunicaii ETSI (European Telecommunications StandardsInstitute) a autorizat un numr de institute similare pentru a acorda certificate, orecunoatere a faptului ca echipamentele respect recomandrile organizaiei.


12/30

12

1.5 Terminologie

Pentru a evita eventualele nenelegeri ce ar putea rezulta din utilizarea unortermini folosii n literatur cu mai multe semnificaii este necesar s se fac uneleprecizri asupra sensului n care aceti termini sunt utilizai.

Informaie : pentru a introduce noiunea de informaie, se presupune c ntrosituaie oarecare pot avea loc N evenimente diferite, independente, egal probabile,probabilitatea unui eveniment fiind p=1/N. Prin realizarea unui eveniment din cele Nposibile se obine informaie. Aceasta este cu att mai mare cu ct evenimentul realizateste mai imprevizibil respectiv cu ct probabilitatea lui de apariie este mai mic.

Semnal : este denumirea dat unei manifestri fizice ( unda electromagnetic, undasonor, optic) capabil de a se propaga printrun mediu dat. Pentru ca un semnal sconin informaie , el trebuie s aib un character mai mult sau mai puin aleator.

Perturbaie : este semnalul ce modific n mod aleator semnalul util , micornd

informaia transmis.Mesaj : se numete mesaj un semnal ce corespunde unei realizri particulare din

ansamblul de idei, imagini, date care trebuie transmise unui partener.Sursa de informaie : este mecanismul prin care, din mulimea mesajelor se alege

ntrun mod imprevizibil pentru observator un mesaj particular destinat a fi transmis unuicorespondent. Sursele de informaie se pot clasifica dup natura semnalului de la ieire nsurse analogice i respectiv discrete. Acestea din urm fiind cele mai rspndite. Larandul lor, sursele discrete sunt caracterizate de :

-simbol elementul indivizibil ce conine informaie-alfabetul sursei o mulime finit de simboluri ce caracterizeaz sursa de informaie;-viteza de emisie a simbolurilor probabilitatea de apariie a unui simbol

Utilizare : ( corespondent, observator destinatar). Este destinaia final la care

trebuie s ajung mesajul transmis.Canal : Prin acest termen se definesc totalitatea mijoacelor destinate propagrii

mesajului ntre surs i utilizator, prin mijloace nelegnduse att aparatura ct imediul prin care se face transmisia.

Modulare : reprezint transformarea unui mesaj ntrun semnal cu scopulprincipal de a facilita transmisia prin mediul dat sau de a realiza transmisii multiple nacelai mediu . Scopul secundar al modulaiei este micorarea efectului perturbailor ceintervin n procesul de transmisie.

Demodulare : este transformarea invers modulriiCodarea : Se numete codare prelucrarea efectuat cu scopul principal de a mri

eficiena transmisiei respective protecia la perturbaii.

Decodarea : este operaia invers codrii.


13/30

13

2. Parametriii uniti de msur

2.1. Uniti de msur

Puterea i tensiunea, mrimi caracteristice ale unui semnal electric, pot fiexprimate n uniti absolute W (mW, W), V (mV, V) cifrele urmate de unitateamrimii respective reprezentnd valoarea absoluta puterii sau tensiunii.

Adesea este util reprezentarea relativ a valorii uneia dintre mrimile P, V,prin raportarea valorii absolute (P, V) dintrun punct al circuitului sau n anumitecondiii, fa de o valoare de referin, din alt punct sau din anumite condiii dereferin (P0, V0) sub forma:

NP= P/P0 NV= V/V0n tehnica comunicaiilor caracterizarea mrimii unui semnal printro valoare

numeric exprimat n voli (pentru tensiunea electric) sau wai (pentru putereaelectric) este puin folosit, dovedinduse util exprimarea n dB (sub diverse forme)pentru a exprima mrimea semnalului n raport cu o valoare de referin.

n studiul variaiei intensitii unui semnal pe o cale de transmisie se folosesc uniti de transmisie cu raport logaritmic, urmrinduse aciunea fiecrei componente acii de transmisie (atenuare, amplificare, etc.) asupra semnalului transmis. Pentruaprecierea mrimii semnalului n uniti de transmitere se folosete noiunea de nivel .Folosind unitile de transmisie cu raport logaritmic i noiunea de nivel se pot evaluaraporturile de tensiune sau putere existente n cuadripolii de orice fel. n funcie delogaritmul utilizat se deosebesc dou sisteme de uniti de transmisie:

a) sistemul natural cu unitatea fundamental de transmisie Neperul (Np);b) sistemul zecimal cu unitatea fundamental Belul (n practic se folosete

submultiplul decibelul).Pentru reprezentarea relativ a puterii avem:

(dB)P

Plg10N

0P(dB) = ; (Np)P

Pln

2

1N

0P(Np) = ,

n dBsau Npse pot exprima i nivele relative de tensiune, sub formele:

0V(dB) V

Vlg20N = ;

0V(Np) V

VlnN = .

Expresiile anterioare provin din observaia c, dac puterile P i P0 se disip perezistene egale R=R0 , iar Vef, Vef0 sunt valori efective ale tensiuni atunci:

0ef0

ef

02ef0

2ef

0P(dB) RRV

V

20lg/RV

/RV

10lgP

P

10lgN ====

0ef0

ef

02ef0

2ef

0P(Np) RRV

Vln

/RV

/RVln

2

1

P

Pln

2

1N

=

===


14/30

14

Subliniem c egalitatea nivelelor relative ale puterii cu ale tensiunii icurentului exist numai dac sarcinileRiR0 (pe care se disip puterile) sunt egale.

Exprimarea relativ a nivelelor de tensiune i curent se poate face i dacrezisteneleRiR0 nu sunt egale. n adevr, dacR R0 rezult:

0ef0

ef

02ef0

2ef

0P(dB) R

R10lg-

V

V20lg

/RV

/RV10lg

P

P10lgN === ;

0V(dB)P(dB) R

Rlg10NN = (**)

Dac se cunosc nivelele relative, valorile absolute pot fi determinate dac secunosc valorile de referin (P0, Vef0) i eventual, sarcinile (R,R0).

S-a ales raportul logaritmic n determinarea caracteristicilor cuadripolilor deoarece:

-dup legea psihofizic (WeberFehner), senzaia pe care urechea o primeteeste proporional cu logaritmul intensitii sonore;

-existnd foarte multe elemente de circuit, calculul logaritmic este eficient i comoddeoarece nlocuiete operaiile de nmulire i de mprire cu operaii de adunare iscdere (de exemplu n cazul unui lan de amplificatoare)

-pe o cale de transmisie omogen pe care curentul i tensiunea se propag iaratenuarea este o lege exponenial, logaritmul raportului dintre tensiunea sau curentul ciide transmitere i tensiunea sau curentul la captul cii de transmisie este proporional culungimea liniei.

-permit reprezentri grafice mai sugestive, adesea nlocuind curbe cu segmente delinii drepte (diagramele Bode sunt un exemplu).

Unitile de transmisie se folosesc pentru msurarea atenurilor, amplificrilor,

proprietilor electroacustice, a gradului de adaptare ntre impedane, a distorsiunilor, etc.Nivelul indic prin unitile de transmisie logaritmice starea electric comparativ

ntrun punct al unui circuit de comunicaii. Dup mrimea de referin aleasnivelurile sunt: nivel absolut de putere, nivel absolut de tensiune, nivel relativ detensiune i nivel relativ de putere.

Exprimarea relativ a nivelelor este utili cnd mrimile (P,V) sunt cele de laieirea i intrarea circuitelor, caz n care nivelele relative au semnificaia de amplificare,ctigsau atenuare, referin fiind mrimea de intrare; de exemplu:

SP(dB)

IN

PA 10lg

P= SV(dB)

IN

VA 20lg

V=

Deoarece de regul sarcinile de intrare i ieire difer, n aceste cazuri

amplificarea n tensiune nu este egal cu amplificarea n putere; ntre AP(dB) i AV(dB)i exist relaia (**).


15/30

15

RS

E

Ri=RS

I0

2.2. Nivelul relativ i nivelul absolut

Starea electric a unui punct de circuit se exprim comparnd logaritmic putereasau tensiunea din acel punct cu puterea sau tensiunea debitat pe o rezisten de ctregeneratorul normal (etalon). Generatorul normal are urmtoarele caracteristici electrice:tensiunea electromotoare E i rezistena intern Ri = RS pentru a avea un transfermaxim de putere.

Mrimile electrice se calculeaz astfel: puterea debitat de generatorul normal pe o rezisten de sarcin pur rezistiv Rs

S

2

000 R4

EIVP == .

tensiunea V0 la bornele sarcinii este

2

EV0 = .

Mrimile P0, V0 reprezint valori de referin pentru compararea puterii Px i a

tensiunii Ux n punctul care se ia n considerare i reprezint nivelul zero (nivel dereferin convenional).

Dac se face raportul de tensiune sau a unei puteri dintrun punct, la o anumitvaloare din alt punct, nivelul obinut se va numi nivel relativ de tensiune sau putere.

Originea cii de transmisie este n conformitate cu definiia nivelului relativ,punct de nivel zero. Aceast origine poate fi considerat n functie de scopurilepropuse. Se poate deci aprecia c nivelul absolut de putere este un caz particular alnivelului relativ, atunci cnd generatorul etalon (normal) se ia ca referin.

Deci, prin definiie, nivelul relativ de putere (dB) ntrun punct dat este exprimatprin raportul n dB

(dBr)P

Plg10N

0

x

r

= .

unde Px este puterea aparent a semnalului n punctul considerat , iar P0este putereaaparent a semnalului ntrun punct de referin, numit punct de referin al transmisiei TRP(Transmission Reference Point). Punctul de referin al comunicaiei poate fi luat la

Fig 2.1


16/30

16

1

1

ZV1 V2

2

2

ntmplare sau poate exista fizic.n unele cazuri puterea de referin (P0) este stabilit convenional sau prin

standarde i n acest caz nivelul exprimat logaritmic devine nivel absolut, iar din denumireaunitii rezult valoarea referinei. Puterea de referin (P0) este stabilit la una dinvalorile: 1W, 1mW, 1W. Cu aceste referine, nivelele relative se exprim n unitilogaritmice specifice: dBW, dBm, dBusau dB(se citesc decibellwatt, decibellmiliwatt,decibellmicrowatt):

P(dBW) = 10 log(P /1 W)(dBW)

P(dBm) = 10 log(P /1mW )(dBm)

P(dB u ) = 10 log(P /1W)(dBu)

n discuii n care apar att nivele absolute n dBm, dBuct i nivele relative ndB, pentru a le deosebi mai clar, se folosete uneori notaia dBrpentru nivelele relative.

2.3. Atenuarea i castigul.

Se considera cuadripolul din fig.2.2

1

2U V

Vlg20A =

Ctigul respectiv atenuarea se exprim prin logaritmul raportului

mrimilor electrice, tensiune i putere real sau aparent1

2P P

Plg10A = .

unde P1 puterea de intrare,P2 puterea la ieire exprimat n mW sau mVA.

Dac A este negativ, exist o atenuarea de putere (P2 < P1).Dac A este pozitiv, exist un ctig de putere (P2 > P1)

La fel avem pentru tensiune1

2U U

Ulg20A =

Dac A < 0 exist o atenuare de tensiune, daca A > 0 exist un catig.n locul tensiunilor pot interveni i alte mrimi (cureni, presiune acustic, etc.).

Expresiile puterii i tensiunii sunt egale numeric dac impedanele la cele douporturi (11, 22) sunt egale n modul.

Fig.2.2 atenuarea de tensiune ntrun cuadripol.


17/30

17

~ V ZS2E

Zg

2.4. Atenuarea de adaptare (Aad).

Atenuarea de adaptare reflect gradul de dezadaptare dintre dou impedane Z1i

Z2i este exprimat n dB. Relaia de calcul este:

21

21ad ZZ

ZZlg20A

+=

Ea reprezint atenuarea exprimat ca raportul dintre semnalul incident i celreflectat, ntrun punct de dezechilibru de impedan.

2.5. Atenuarea la putere aparent.

Atenuarea de putere aparentse refer la cuadripolul din figura 2.3 n careimpedana Zg a generatorului i impedana ZS de sarcin sunt mrimi complexe.

S

gZ

Z

E

V20lgA = .

Fig.2.3 Calculul atenurii de putere aparent

Puterea aparent de intrare P1 se definete ca puterea aparent debitat pe o sarcin

egal cu impedana Zg a generatorului:

g

2

1 Z

EP = ,

iar puterea P2 este puterea aparent debitat pe sarcina de ieire ZS:2

2S

VP

Z= .

Logaritmnd raportul celor dou puteri aparente se obine atenuarea de putere

aparent:( )( )

g2

1 S

ZP VA 10lg 20lg [dB]

P E Z= = .

Aceast relaie este aplicabil n cazul circuitelor pasive, deci a cuadripolilor pasivireciproci. Evident c n situaia cnd impedanele sunt rezistene, puterea aparent estenlocuit cu puterea real (n mW).Pentru a prezenta conceptul de putere aparent CCITTa propus exprimarea atenurii n funcie de frecven astfel

gfS

Z (f )V(f)A 20lg [dB]E(f) Z (f )

= .


18/30

18

3. Semnale n telecomunicaii

3.1. Introducere

O mrime fizic care existi evolueaz n timp este un semnal(fizic).Semnalele sunt de o mare varietate: electrice (tensiuni, cureni), electromagnetice

(intensitate cmp electric, inducie cmp magnetic), termice, mecanice, optice, biologiceetc. De asemenea semnale pot fi:

utile, dac sunt folosite ntrun scop oarecareperturbaii orice semnal, altul dect cel util, este o perturbaie; semnalele

perturbatoare aleatorii sunt numite de obiceizgomote.Semnalele exist i se modific n timp i, n funcie de modul de variaie pot fi

semnale deterministe sau aleatoare:

Dac evoluia n timp a semnalului este descriptibil printro funcie de timp s(t),astfel nct nsuirile sale s poat fi cunoscute la orice moment de timp, semnalul estedeterminist.

Dac semnalului nu i se poate descrie evoluia sa n timp i deci prediciacaracteristicilor sale nu este posibil, semnalul se numete aleator(ntmpltor). Desprecaracteristicile semnalului aleator se pot face cel mult aprecieri probabilistice deexemplu, se poate calcula probabilitatea ca la un moment dat nivelul semnalului s sencadreze ntre anumite limite.

In telecomunicaii, semnalele utile, purttoare de informaie, sunt aleatorii; deexemplu, semnalul vocal la ieirea unui microfon, semnalul de imagine video, semnalulla ieirea unui scanner etc., sunt aleatoare nu se poate prezice ce se va spune, ce se va

ntmpla n cmpul filmat, ce urmeaz s se scaneze pe pagin. Pe de alt parte, sevehiculeaz i semnale deterministe, cum sunt semnalele de test (de exemplu semnalesinusoidale), semnale de sincronizare (n TV) etc.

Dup modul n care evolueaz n timp, semnalele utilizate n telecomunicaii,deterministe sau aleatoare, pot fi: analogice (continue, cu nivel variabil), cuantizate,eantionate sau eantionate i cuantizate fig. 3.1:

Semnalele analogice au nivele specificate printrunnumr infinit de puncte dintrun interval de nivele, ntrunnumr infinit de puncte pe axa timpului;

semnalele eantionate (sau discretizate n timp) au nivelespecificate numai n anumite momente de timp care formeazun ir discret


19/30

19

semnale cuantizate (discretizate n nivel darcu continuitate n timp), au nivele existente pe

ntreaga ax a timpului, dar cu valori de valoridiscrete n intervalul de nivele ;

semnale eantionatei cuantizate cu nivele imomentele de existen formnd iruri discrete.

In general, semnalele eantionate i cuantizate se numescsemnale discrete.

Un semnal eantionat, cuantizat i apoicodat (fiecrui eantion i corespunde, dup oanumit regul sau lege de codare, o succesiune de

impulsuri) este numitsemnal digital; n figura 3.2 seprezint dou exemple de semnale digitale codate cudou sau trei nivele

Prin codare se nelege operaia sau ansamblu de operaii care se aplic unuisemnal (sau o reprezentare abstract a unui semnal) pentru transformarea ntrun altsemnal (sau ntro reprezentare abstract) dup o regul, un algoritm sau un set de regulicare formeaz un cod;. Rezultatul codrii poate fi un semnal fizic sau o reprezentare(mrime) abstract. Astfel, reprezentarea valorilor eantionate i cuantizate ale uneitensiuni (mrime fizic) sub form de numere (mrime abstract) este o codare; evident,nu este posibil codarea unui semnal analogic (ar trebui numere cu infinit de multe cifre,

infinit de apropiate n timp). In funcie de baza de numeraie, codul numeric poatefi: binar (0, 1), zecimal (0, 1, ..., 9), hexazecimal (0, 1, ..., 9, A, B, ..., F) etc. La rndullor, numerele pot fi reprezentate sub form de semnale fizice care evolueaz n timp;evident acestea sunt semnale eantionate i cuantizate dari codate sunt semnale digitale.

Din multe motive, codul numeric cel mai utilizat n telecomunicaii este cel binar,utilizabil n numeroase variante (binar natural, n complement la 2, Gray, detector corector de erori n multe variante etc.).

Frecvent, semnalul fizic rezultat n urma codrii se numete semnal n banda debaziar codul utilizat este numit cod de linie.Din alt punct de vedere, semnalele utilizate n telecomunicaii pot fisimple sau modulate:

Semnalele simple (nemodulate) sunt oscilaii periodice, sinusoidale sau impulsuri dediferite forme, care nu vehiculeaz informaii utile (semnale aleatoare tip vocal, videosau de date).

Semnalele modulate sunt cele formate dintro oscilaie purttoare cu unul saumai muli parametri modificai de ctre un semnal modulator. Oscilaia purttoare estedeterminist iar semnalul modulator poate fi determinist sau aleator.


20/30

20

3.2. Semnale utile n telecomunicaii

3.2.1 Introducere

In telecomunicaii sunt vehiculate o varietate de semnale unele utile (cuinformaii, pentru teste, comenzi, sincronizri etc.), altele inutile perturbaii. La modulcel mai general, semnalele utile sunt:

purttoare de informaii, de tip aleator, precum semnalele audio (vocal i muzic),semnalele TV i semnalele de date;

semnale de test i de control, de tip determinist, de o mare varietate, cum sunt:tonuri cu frecvene fixe sau combinaii, semnale de sincronizare de diverse tipuri etc.

Analiza sistemelor folosind reprezentrile semnalelor n domeniul timp estedificil, adesea imposibil, cu excepia cazurilor foarte simple, deoarece:

semnalele (cel puin cele utile i zgomotul) sunt aleatoare i nu pot fi descrise ntimp;analiza n timp se face cu ecuaii difereniale, greu de manipulat, de rezolvat,adesea fr soluie general.

Ca urmare, se folosesc alte reprezentri ale semnalelor, dintre care cea mai folositeste reprezentarea n domeniul frecven, destul de simpli mai ales intuitiv. Semnalelereale sunt limitate n timp, avnd spectrul extins la infinit. Nici un sistem real nu poatevehicula semnale ntro band de frecven infinit fr a le modifica. Un sistem capabils asigure semnalul de ieire asemenea cu cel de intrare, adic:

xe (t) =Kxi(t) , (K = constant, real)

se numete sistem nedistorsionanti nu poate fi realizat practic.Aceasta nseamn c nici un semnal recepionat nu este identic cu cel de

intrare, adic este distorsionat. Problema este ct de mare este distorsiunea introdus desistem. In domeniul frecven, lipsa distorsiunilor nseamn c semnalul de ieire dinsistem are acelai spectru (raportat la o constant) ca i cel de intrare. Orice diferenntre spectre nsemn c exist distorsiuni.Observaiile de mai sus duc la urmtoarele concluzii:

un sistem nedistorsionant nu se poate realiza practic; distorsiunile trebuie s fie destul de mici pentru ca informaia s poat firecuperat; este necesar cunoaterea spectrului semnalului de intrare (util) i determinareaspectrului necesar la recepie pentru ca mesajul s fie inteligibil (la calitatea impus); cunoscnd caracteristicile semnalului util la intrare i a celui necesar la ieire,

se poate proiecta i realiza sistemul de comunicaii astfel nct s asiguretransmiterea spectrului cu distorsiuni acceptabile.n sistemele de telecomunicaii se vehiculeaz o varietate de semnale utile, dintre

care cele mai frecvente sunt: semnalul audio (de audiofrecven, AF), semnalul video(de televi ziune, TV) i semnalele de date (digitale),


21/30

21

3.2.2.Semnalulaudio

Semnalele cu spectrul de frecven n intervalul 1020Hz ... 2025kHz suntconsiderate semnale de audiofrecven (audio, AF), deoarece sunt percepute de urecheauman cnd sunt transformate sub form de variaii ale presiunii aerului. Semnalulaudio poate fi: vocalsau muzical.

Semnalul vocal (vorbire) are spectrul extins de la 2040 Hz la 8 10 kHzFolosind eantioane de vorbire fraze tip, s-a calculat spectrul folosind FFT;

obinnduse curbe ale densitii spectrale de putere prezentate n fig.3.3. S-a constatatc cea mai mare parte din energie este concentrat ntrun interval mic de frecvene, njurul a 3002000Hz.

Pe de alt parte, timbrul care face identificabil vorbirea, este determinat de

componentele cu frecven ceva mai mare, pn pe la 34 kHz. Ca urmare, se consideracceptabil banda 240300 ... 27003400 Hz. Dei componentele sub circa 300Hz audestul de mult putere, s-a constatat experimental c nu contribuie esenial lainteligibilitatea vorbirii

Semnalul provenit din vorbire cu spectrul limitat la banda 240300 ... 27003400Hz se numete uzual semnal telefonic (deoarece sub aceast form este vehiculat ntelefonie).

Semnalul musical are spectrul extins de la sub 2040Hz la peste 20kHz. S-aconstatat c fidelitatea audiiei este satisfctoare dac se transmite numai banda 50100Hz 800010000Hz; un asemnea semnal (provenit din vorbire sau muzic) este numitadesea semnal radiofonic.

Sunetul este o variaie a presiunii aerului p. Puterea unui sunet este proporional


22/30

22

cu ptratul presiunii sonore Psunet= const.p2i se numete intensitate sonorIs, (n

W, mW, ...). De oarece este foarte dificil msurarea constantei se prefer

reprezentrile relative.Senzaia produs de un sunet se numete trie sau intensitate auditivi depinde de

frecven: la aceeai intensitate (presiune sonor), tria audiiei (senzaia) este mai marela frecvene medii (aproximativ 1000 Hz) dect la cele mai joase sau mai nalte. Altfelspus, aceeai trie (senzaie) se obine pentru intensiti sonore mai mari la frecvenejoase i nalte dect la frecvene medii. Cea mai mic intensitate sonor la care se percepeo senzaie auditiv se numete prag de audibilitate ce este dependent de persoan,condiii de msuri frecven.

In practic, se consider ca intensitate sonor(putere) de referinIs0intensitateasonora corespunztoare pragului auditiv la frecvena de 1000 Hz; (n medie, aceastacorespunde unei presiuni auditivep0= 210

4bar).Experimental s-au trasat curbe ale sensibilitii urechii umane (fig. 3.4):unde pe

vertical este indicat intensitatea sonor care asigur aceeai trie (senzaie) la diferitefrecvene.

Variaia triei auditive cu frecvena are implicaii importante, n primul rnd asupraefectelor zgomotului inerent n orice sistem de comunicaii. Din curbele alturate rezultc sunetele, deci i zgomotele sonore de joas i nalt frecven sunt mai puinsuprtoare (se aud mai slab) dect cele cu frecvene medii.


23/30

23

3.2.3.SemnalulTV

Televiziunea poate fi definit ca un ansamblul de principii, metode i tehnici denatur electronic, utilizate pentru transmiterea la distan a imaginilor n micare, prinintermediul canalelor de comunicaie.

Folosirea televiziunii, ca modalitate de transmitere simultan a imaginilor i asunetelor, n cele mai diverse domenii de activitate, a adus la o diversificare a aparatelori sistemelor de televiziune.Din punct de vedere al calitii informaiei de imagine, sistemele de televiziune se pot

clasifica n:

Sisteme de televiziune alb-negru; Sisteme de televiziune n culori; Sisteme de televiziune de nalt definiie; Sisteme de televiziune n spaiu.Televiziunea n culori (TVC) pentru marele public s-a dezvoltat pe infrastructura

existent n cadrul reelei de difuzare a televiziunii alb-negru (TVAN), ca singura soluieposibil la aceea dat, datorit existenei sutelor de emitoare i a milioanelor detelevizoare monocrome funcionale n cadrul unor norme internaionale.Din acest motiv, sistemul de TVCtrebuie s corespund cerinelor impuse n TV-AN. nteleviziunea alb-negru se transmite un singur semnal de imagine, semnal care poartinformaia referitoare la variaia de luminan. n televiziunea color este necesar s fietransmise trei semnale care s poarte direct sau indirect informaiile referitoare la cele treiculori primare (Red, Green, Blue) folosite n analiza i sinteza imaginii. Modul n care sealeg i mai ales cum se transmit aceste semnale trebuie s asigure ceea ce se numetecompatibilitate fa de sistemul de televiziune alb-negru.

Tehnica televiziunii a fost supus unor mari schimbri care au urmrit eliminareaneajunsurile sistemelor de televiziune actuale, n sensul mbuntirii calitii imaginii.Televiziunea de nalt definiie HDTV (High Definition Television) asigur cretereadefiniiei de dou ori fa de sistemele actuale, ceea ce echivaleaz cu creterea de patruori a numrului de elemente de imagine de pe ecran. La aceste sisteme se mbuntetereproducerea culorilor prin lrgirea benzilor de frecven ale semnalelor de luminanide crominan, i calitatea sunetului crete prin transmiterea stereofonic a informaiilorde sunet. Semnalele televiziunii de nalt definiie au nevoie de o band de frecven de30 MHz, mult mai larg dect au reelele actuale de difuzare de 6MHz Rezolvarea esteasigurat prin metode de compresie att n domeniul timp ct i n domeniul frecven. nacest sens sistemul MAC (Multiplex Analog Components) asigur transmiterea

multiplexat n timp a semnalelor de luminan i de crominan, iar sistemul MUSE(Multiple Sub- Nyquist Sampling Encoding) asigur multiplexarea i subeantionareasemnalelor de imagine


24/30

24

Particulariti ale transmiterii semnalului de imagine

Formarea semnalului ce caracterizeaz imaginea de televiziune, transmitereaacestuia i reconstituirea imaginii originale, ca etape eseniale ale comunicaiilor nteleviziune, prezint o serie de aspecte particulare, specifice n raport cu transmiterea inatura informaiei. Pentru nelegerea acestor aspecte este necesar cunoaterea unornoiuni de baz n domeniul sistemului de percepie vizual i a colorimetriei. Esteimportant, de asemenea, o vedere de ansamblu asupra principiului transmiteriiimaginilor n televiziune.Imaginea poate fi caracterizat de un vector luminanB(x,y,t), dependent de doudimensiuni spaiale (x,y) imagine plan i o dimensiune temporal (t) imagine nmicare. Vectorul B(x,y,t) poate fi descris prin trei componente, care reprezint un setarbitrar de culori primare (R, G, B)

B(x,y,t) = [BR(x,y,t), BG(x,y,t), BB(x,y,t)]

Canalele de transmisiune existente sunt canale unidimensionale, n sensul c pecanal se transmit semnale de o singur variabil timpul. Problema specific televiziuniieste transformarea funciei vectorialeB(x,y,t) ntr-un semnals(t), transmiterea acestuia pecanal i reconstituirea imagini Br(x,y,t) ntr-un mod ct mai fidel posibil. Formareasemnalului de televiziune, transmiterea acestuia pe canal, recepionarea semnalului irefacerea imaginii sunt realizate n mai multe etape, aa cum sunt prezentate n figura 3.5.


25/30

25

n transformrile B(x,y,t)-->Br(x,y,t) este necesar s se in seama de urmtoareleaspecte:

a) n procesul de transformare imagine - semnal electric, vor trebui luate nconsideraie toate caracteristicile receptorului cruia i este adresat informaia sistemulvizual uman;

b) semnalul electric format trebuie s fie adaptat canalului de transmisiune.n ambele transformri este necesar s se in cont de caracteristicile statice ale

imaginii i ale semnalului format. Semnificaia elementelor sistemului de televiziunereprezentat n figura 3.5 sunt:

SOFI sistem optic de formare a imaginiiTOE traductor optoelectronic (senzor de imagine, transform imaginea optic nsemnal electric);DB dispozitiv de baleiere;GSA generator de semnale ajuttoare produce semnale de stingere, sincronizare,etc., necesare funcionrii corecte a sistemelor de transmisie i recepie a imaginii;CCcodor de culoare;E emitor;ER, EG, EB semnale primare de culoare;SVCC semnal video complex color;R receptor;S separator de semnale;DC decodor de culoareTEO traductor electronooptic (transform semnalul optic n semnal TV);DB + TEO formeaz tubul cinescop (partea 4 din fig.4.1);SOFI + TOE + DB formeaz camera de televiziune (partea 1 din fig.4.1)

Particulariti ale sistemelor de televiziune color

Sistemele de televiziune color standardizate, cele mai rspndite sunt:-Sistemul NTSC (National Television System Colour), este un sistem american,

primul sistem de televiziune color aprut i care prezint ca deficien major,sensibilitatea ridicat la defazrile suferite de semnalele de culoare n procesul propagrii,sensibilitate manifestat prin denaturarea culorilor pentru defazri mai mari de 5%;

-Sistemul PAL (Phase Alternating Line), este un sistem german care, pentrueliminarea neajunsului funcional al sistemului NTSC, utilizeaz principiul transmiterii cufaz schimbat de la o linie la alta a componentei de crominan

-Sistemul SECAM (Sequientiel a Memoire), este un sistem francez care, pentrueliminarea neajunsului funcional al sistemului NTSC, utilizeaz principiul transmiterii

secveniale de la o linie la alta a componentelor semnalelor de culoare (o component peo linie i cealalt component pe linia urmtoare.


26/30

26

Semnalul electric purttor de informaii despre caracteristicilor culorilor(strlucire, nuan, saturaie) este unsemnal de videofrecven, rezultat din transformarea

optoelectronic a imaginilor cu ajutorul camerei de luat vederi. Semnalul complex TV,pe lng semnalul de videofrecven conine i semnalele de stingere, de sincronizarelinii i cadre i salve de impulsuri (burst) pentru sincronizarea purttoarei de culoare.

In prezent, o camer de luat vederi conine trei tuburi videocaptoare. Imaginea estedescompus n trei fascicule corespunztoare celor trei culori fundamentale: rou (Red),verde (Green) i albastru (Blue). Din acestea se obin trei semnale (R, G i B)corespunztoare celor trei culori, fiecare coninnd informaii asupra strlucirii i nuaneiculorilor captate. Prin nsumarea ponderat a celor trei semnale i aplicarea unei coreciigamma, se obinesemnalul de luminan(luminozitate) Y= kRR + kGG+ kBB care nuconine informaii de culoare, fiind identic cu cel obinut cu o camer alb negru. Acestsemnal, dup inserarea impulsurilor de sincronizare, se moduleaz n amplitudine cu opurttoarea de RF. Semnalul video ocup o band de frecvene pn la peste 7MHz, daracceptnd o degradare a reproducerii detaliilor fine i a celor de la marginea ecranului,banda se limiteaz la circa 5MHz.

Semnalul de crominan (culoare), conine numai informaia de culoare, frinformaii de luminozitate i se obine din semnalele R, G, B i Y. Mai nti seefectueaz diferenele R Y, G YiB Y. Dispunnd de semnalul Yi dou semnalediferen (R YiB Y), cel deal treilea (G Y) se obine n receptorul TV. Semnalulde crominan conine deci cele dou semnale diferen de culoare (R Y i B Y).Deoarece sensibilitatea ochiului la detalii colorate fine este redus, spectrul semnalelordiferen de culoare poate fi sensibil redus

Modalitatea de transmisie a semnalului de crominan difer, n funcie de system(NTSC, PAL sau SECAM). In sistemul PAL (asemntor cu NTSC), semnalul de

crominan se obine prin modularea n cuadratur a unei subpurttoare de crominancu frecvena fsccu semnalele diferen de culoare ponderate U =ku (B Y), V=kv (RY) dup schema bloc din fig. 3.6. Dup modularea n amplitudine a purttoarelordefazate cu 90 (cosscti sinsct) semnalele se nsumeaz diferit de la o linie (n) laurmtoarea (n + 1) astfel:

C=Ucossc t+Vsinsc t pentru linii de rang nC=Ucossc tVsinsc t pentrulinii de rang n + 1

Astfel, faza semnalului de crominan (C) alterneaz de la o linie la urmtoarea,realiznduse compensarea erorilor de faz la recepie principala deficien a sistemuluiNTSC.


27/30

27

Semnalul de crominan este de band larg, dar ochiul este puin sensibil ladetalii colorate fine corespunztoare componentelor cu frecven mare detalii ce setransmit n alb negru. Ca urmare, banda semnalului de crominan se poate reduce lacirca 500kHz i acest semnal se poate insera n partea superioal a benzii semnaluluivideo, mai puin ocupat, care cuprinde detaliile fine ale imaginii i pentru care seaccept o reproducere mai puin fidel.

Pentru ca semnalul de crominan s nu afecteze reproducerea imaginilor n albnegru, frecvena subpurttoarei de crominan (fsc) se alege s respecte anumite relaiifa de frec vena de baleiaj pe orizontalfH i pe verticalfV. In sistemul PALnorma B,fH=15625Hz,fV= 50Hz, pentru care se obinefsc= 4,43361875MHz.

Pentru funcionarea corect a decodoarelor de culoare din receptoarele deteleviziune, la emisie sunt transmise semnale de burst constituite din 12 oscilaiicomplete de radiofrecven avnd frecvena egal cu frecvena subpurttoarei de

crominan. Semnalele de burst se transmit pe durata impulsurilor de stingere linii .Semnalul video complex (fr semnalul de crominan) are aspectul din fig. 3.7, cunivele ntre limite bine precizate pentru a fi posibil separarea impulsurilor de semnalulvideo


28/30

28

Dup fiecare curs activ a spotului pe ecran (linie), un impuls de stingere asigurextincia spotului pe durata cursei inverse. Pe impulsul de stingere se suprapune

impulsul de sincronizare linii. Explorarea i redarea imaginilor se face ntreesut, decio imagine (cadru, frame) este format din dou cmpuri; primul cmp (field) dintruncadru cuprinde liniile impare iar urmtorul pe cele pare. Dup fiecare cmp se transmitecte un impuls de sincroni zare cadre, suprapus pe impulsul de stingere. Separareaimpulsurilor de sincronizare se face pe baza duratei lor, mult diferite. In norma B,frecvena cadrelor este 25Hz iar a cmpurilor (i a impulsurilor de sincronizare cadre)este 50Hz.

Semnalul TV este ntotdeauna pozitiv cu o valoare medie (componenta continu)dependent de luminozitatea medie a imaginii, lent variabil n timp. Ca urmare, nspectrul semnalului video exist componente cu frecvene 0...25Hz. Frecvena maximdin spectru este determinat de semnalul de luminan, practic identic n televiziuneaalbnegru i color i este de peste 7MHz. Acceptnd oarecare degradare areproducerii, se poate limita banda la 5MHz (norma B). Astfel, spectrul semnalului TVcomplex n banda de baz ocup banda 0 5MHz (norma CCIR PALB), ca n fig. 3.8.

In principiu, n transmisiile TV de radiodifuziune terestr, sunetul poate fitransmis pe orice frecven purttoare. Pentru a se utiliza aceleai antene la emisie i larecepie i acelai bloc de RF la recepie, sunetul se transmite pe o subpurttoare de RFapropiat de purttoarea de RF. In norma B, subpurttoarea de sunet este la 5,5MHz.Sunetul se transmite cu modulaie de frecven ocupnd o band de 150 ... 250kHz njurul purttoarei de RF.

In concluzie, semnalul TV compozit imagine i sunet ocup banda 0 ... circa6MHz n norma PALB; n alte norme banda ajunge la circa 7MHz.

In transmisiile TV de radiodifuziune terestr se folosete o purttoare RF cu

frecvena (fpi) din FIF sau UIF care se moduleaz n amplitudine cu semnalul TVcomplex (luminani impulsuri sincro i stergere). Se folosete modulaia negativ cunivelul de alb la minim de modulaie i nivelul de negru la maxim de modulaie fig.3.9. asigurnd o mai mare imunitate la zgomote, o influen mai redus a neliniariti


29/30

29

caracteristici dispozitivelor asupra semnalului video, o mai bun utilizare a dispozitivelordin ARF de putere

Semnalul de sunet transmis cu MF pe o subpurttoare cu frecvena fps esteintrodus de regul, n anten, unde se sumeaz cu semnalul video.Aadar, semnalul transmis este foarte complex, o combinaie de MARBL

(luminana), cu MA n cuadratur (crominana) i cu MF (sunet), pentru care se aloc oband (canal) de 7 ... 8MHz, n funcie de norm (7MHz n PALB, 8MHz n SECAM,6MHz n NTSCM).

In cazul transmisiilor prin radiorelee i satelii, semnalele video complex isunet se transmit pe canale separate, cu largimi de band diferite; n cazul transmisiiloraudio stereofo nice se folosesc dou canale de sunet. Semnalele video i de sunetmoduleaz n frecven cte o purttoare de RF din domeniul UIF partea de sus sauSIF.

3.2.4.Semnalededate

Semnalele digitale care poart informaie util, se mai numesc isemnale de date.In telecomunicaii, semnalele digitale moduleaz semnale purttoare de RF, care pot fi:sinusoidale sau impulsuri dreptunghiulare periodice. Inainte de a modula purttoarea deRF, adesea semnalul de date este sub o form numit n banda de baz. (De fapt oricesemnal, analogic sau digital nainte de modularea purttoarei, este numit semnal nbanda de baz.) Termenul band de baz este util i folosit mai ales n sistemele cumultiplexare, cnd semna lele originale, analogice i/sau digitale sunt multiplexateobinnd un semnal complex sem nalul n banda de baz, cu care se moduleazpurttoarea. Caracteristic, semnalele n banda de baz au spectrul n apropierea originii(n jurul a 0Hz, cu sau fr component continu).

Semnalul digital n banda de baz se obine prin codarea reprezentriinumerice, care este deja n cod, de regul binar. Exist o mare diversitate a reprezentriifizice a semnalelor digitale, adic a codurilor n banda de baz pentru semnale digitale:

coduri binare, cu 2 nivele semnificative, precum: RZ (Return to Zero), NRZ (Non


30/30

30

Return to Zero) cu variante, Split Phase cu variante (Manchester, S, M), RB (Return toBias) etc.

coduri multinivel, cu 3 sau mai multe nivele semnificative;reprezentri (coduri) analogice, de exemplu cu funcii (sinx)/x, cosinusoide etc.

In radiocomunicaii, din motive de reducere a spectrului ocupat de semnal, cufoarte rare excepii, purttoarea (semnalul care urmeaz a fi modulat) este sinusoidal.Uzual, termenul de purttoare se refer la semnalul emis, care dup modulare pleacdin anten. Rareori acest semnal este cel direct modulat. De regul, modularea se face lao frecven mai joas (de exemplu un semnal cu frecven intermediar care este de fapttot o purttoare dar de obicei este numitsubpurttoare); semnalul modulat este apoitranslat sau i se multiplic frecvena la valoarea de emisie. Mai mult, o purttoare poatefi modulat analogic de mai multesubpurttoare, fiecare modulat digital sau analogic.

Exist numeroase tehnici de modulaie digital a purttoarei: Amplitude ShiftKeying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK), Biphase ShiftKeying (BPSK), Quadriphase Shift Keying (QPSK), Minimum Shift Keying (MSK),Quadrature Amplitude Modulation (QAM) i altele. Spectrul, banda ocupat n RF,depinde de: viteza de transmisie i tipul modulaiei.

Viteza de transmisie se poate referi la numrul de bii sau la numrul de simboluri(care reprezint unul sau mai muli bii) transmise n 1s. Confuzia se poate elimina prinfolosirea termenilorvitez de bit (bit rate) n bit/s i vitez de simbol (symbol rate) nbaud. De exemplu, ntrun cod de linie binar, fiecare bit este reprezentat printrunsimbol deci viteza de bit (bit/s) = viteza de simbol (simbol/s); ntrun cod de linie cu 4nivele n care un nivel (simbol) reprezint 2 bii: viteza de bit(bit/s) = 2viteza de simbol(simbol/s). Ca regul general, cu ct viteza de transmisie este mai mare, cu att bandaocupat este mai mare.

Transmisia datelor are avantaje, multe i eseniale, fa de transmisiile analogicei n prezent se depun eforturi continue pentru implementarea acestor tehnici n toatesistemele de comunicaie.Un caz particular de transmisie de date l constituie sistemul de transmisie telegrafic(telex). De fapt, telegraful a fost primul sistem electric de telecomunica ii; iniial sefolosea alfabetul Morse, acum se folo sete codul Baudot care codific alfabetul icifrele cu un cod de 5 impulsuri/caracter. Semnalul telegrafic const din impulsuridreptunghiulare (de curent) unipolare (+/0) sau bipolare (+/), cu frecvena 50Hz.Banda ocupat de semnalul telegrafic este foarte mic:B = 1,6v; pentru v = 50Hz, rezultB = 80Hz

retele si sisteme de comunicatii - introducere

Documents