F1_A-be 1

Telekommunikation, Kiruna

F1_ A

Hz, kHz, MHz, GHz ??

mm, cm, m, km ??

W, mW, W, kW, MW ??

bit/s, kBit/s, Mbit/s, Gbit/s ??

bit/Hz, W/Hz ??

F1_A-be 2

•INFORMATION

•KODNING

•MODULATION

•KANALER

Tid

Tid

Symboler

F1_A-be 3

Information Kodning Modulation

Kanal

Information Av-Kodning De-Modulation

F1_A-be 4

Information Käll-Kodning

DigitalModulation

Kanal

InformationKanal-avkodning

DigitalDe-Modulation

Kanal-Kodning

Käll-avkodning

F1_A-be 5

Information

Käll-KodningAnalog

Digital

Digitalisera” ADC ”

0110001

F1_A-be 6

tmp1 =

97 98 98 97

tmp2 =

01100001

01100010

01100010

01100001

tmp3 =

00001111111100000000000001101001

s='abba'; %Information som tecken

tmp1=double(s); %Information i decimal form

tmp2=dec2bin(tmp1,8); %Information i binär form

tmp3=tmp2(:)'; %Allt på 1 rad

tmp1,tmp2,tmp3

MATLAB-exempel

F1_A-be 7

%Sampla analog signal

%och diskretisera med 4 bitar ( 16 nivåer )

Fs=1000; %Samplingsfrekvens

Dt=1/Fs; %Sampelintervall

N=100; %Antal sampel

t=0:Dt:Dt*(N-1); %Tidsvektor

%Testsignal:

x1=127+50*sin(2*pi*100*t)+25*cos(2*pi*75*t);

xb1=dec2bin(x1,8); %Diskretsera med 8 bitar

[rad,kolumn]=size(xb1);

for r=1:rad

xb1(r,5:8)=0; %Radera bit 5 till 8, högerskift 4 steg

end

x2=16*bin2dec(xb1); %Kompensera för skiftet

plot(x1,':k'); %Plotta testsignal

hold;

plot(x1,'ro');

stairs(x2,'k'); %Plotta diskretiserad signal, obs Stairs!

MATLAB-

exempel

F1_A-be 8

Analog signal digitaliserad med 8 bitar ( 28 = 256 nivåer )

1010 0100

F1_A-be 9

Analog signal digitaliserad med 4 bitar ( 28 = 16 nivåer )

1010 0000

F1_A-be 10

Coder Interleaver ModulatorTxhardware

Up-linkchannel noise

Down-linkchannel noise

De-Coder

De-Interleaver

De-Modulator

Rxhardware

Satellit

F1_A-be 11

Earth station:Transmit Power (W) 10

Antenna diameter (m) 2

Antenna efficiency (%) 55

3-dB beamwidth (0) 1.9

Transmit gain (dBi) 28.6

Transmit EIRP (dBW) 38.6

Satellite:

Received power fluxdensity(dBW/m2) -124

Up path losses:

Transmit frequency (GHz) 6.0

Transmission distance (km) 38000

Free space loss (dB) -199.6

Atmospheric attenuation (dB) 0.3

Link parameters:

C/N (dB) 14.3

Link margin (dB) 6.2

F1_A-be 12

dB eller decibel

])[(log10

])[(log20

10

10

WatteffektxX

XdB

VoltspänningxX

XdB

referens

referens

dBmdB

WXmWX

Ex

referens

40001.0

10log10

10,1

:1

10

dBWdB

WXWX

Ex

referens

101

10log10

10,1

:2

10

F1_A-be 13

IN-signal=Xreferens

UT-signal=X

G

][log)20(10 10 dBXreferens

XGainG

G > 0 ”Gain” ( Förstärkning )

G < 0 ”Attenuation” ( Dämpning )

G1=20 dB G2= -6 dB1 Volt

? ?

F1_A-be 14

INFORMATION:

•BILD

•LJUD

•EKONOMISKA DATA

HUR KODA INFORMATIONEN ?

• LOSSLESS

• LOSSY

MP3

?

?

F1_A-be 15

KÄLL-KODNING

Käll-symbol

xi

Sanno-likhetP(xi)

Kod-ord

Ord-längd

li

P(xi)*li

AA 0.81 00 2 1.62

AB 0.09 01 2 0.18

BA 0.09 10 2 0.10

BB 0.01 11 2 0.02

Exempel I:

F1_A-be 16

KÄLL-KODNINGExempel II:

Käll-symbol

xi

Sanno-likhetP(xi)

Kod-ord

Ord-längd

li

P(xi)*li

AA 0.81 0 1 0.81

AB 0.09 10 2 0.18

BA 0.09 110 3 0.27

BB 0.01 111 3 0.03

F1_A-be 17

Vilket fall, I eller II verkar bäst ?

Vad innebär redundans ?

Ett meddelande på 1000 symboler kräveri snitt 810*1+90*2+90*3+10*3=1290 bitari exempel II och1000*2=2000 bitar i exempel I

F1_A-be 18

KANAL-KODNING

Ett exempel:

0

1

000

111

• 000

• 001

• 010

• 011

• 100

• 101

• 110

• 111

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

000

111

0

1SändData Kodad Data

Kanal

Avkodad Mottaget Data Data

F1_A-be 19

MODULATION

• BASBANDS-MODULATION

• BÄRVÅGS- MODULATION

F1_A-be 20

MODULATION

Analog Information

Digital Information

0 1 0 0 1

0 1 0 0 1

F1_A-be 21

Digital Information

0 1 0 0 1

0 1 0 0 1

Några termer att förklara:

Basband________________________________

RZ ________________________________

NRZ ________________________________

F1_A-be 22

DE-MODULATION

Analog Information

Digital Information

0 1 0 0 1

0 1 0 0 1

F1_A-be 23

0 1 0 0 1

DE-MODULATION

F1_A-be 24

0 fcarrier Frekvens f

BÄRVÅGS-MODULATION

BÄRVÅGS- DE-MODULATION

Basband RF-band

F1_A-be 25

VARFÖR MODULERA ?

• Antennerna

• Frekvensmultiplex

• Mediets egenskaper

F1_A-be 26

KANAL=MEDIUM

•”KOPPAR”

•FRI RYMD

•OPTISK FIBER

• ...

Linjärtfilter h(t)

s(t)

n(t)

r(t)

r(t)=s(t)*h(t)+n(t)

F1_A-be 27

Typisk KANAL-störning

Gaussisk slump-variabel:

2

2

2

)(

2

1)(

x

exf

5.0,0

1,0

x

f(x)

σ = varians, µ = medelvärde

F1_A-be 28

”AWGN”-KANAL( Additive White Gaussian Noise, finns lika starkt på alla frekvenser ) )

Frekvens

N [watt/Hz]

W

N*W [watt]Obs att vår kommunikationskanal har en begränsad bandbredd = W

F1_A-be 29

Källkodare Interleaving Kanalkodare Modulation

DemodulationKanalavkodareDeinterleavingKällavkodare

s s1 s2 s3 y

shat s1hat s2hat y s3hat yn

Kanaln(brus)

Nästan Hela Telekomkursen i ett exempel: ( Utan bärvågsmodulation )

F1_A-be 30

s =Telecommunications!

s1 = 0 1 0 1 0 1 0 0 . . .

s2 = 1 1 0 1 1 1 1 0 . . .

s3 = 1 1 0 1 1 1 1 0 . . .

F1_A-be 31

y ( endast 1:a tecknet )

1 1 0 1 1 1 1 0

Vad skiljer 0:or och 1:or åt i figuren ?

Tid

F1_A-be 32

1:

0:

Bit 1

Bit 3

F1_A-be 33

yn ( endast 1:a tecknet )

1 1 0 1 1 1 1 0

F1_A-be 34

s2hat =1 1 1 1 1 1 1 0. . .

s1hat =0 1 0 1 0 1 0 0. . .

shat = Tenecommunicationó!

s = Telecommunications!

Resultat: 2 tecken av 19 överfördes felaktigt.

2 bitar av 152 överfördes felaktigt.

Bit Error Rate (BER) = 2/152 = 1.3% Letter Error Rate = 2/19 = 10.5%