podstawy telekomunikacji

PODSTAWY TELEKOMUNIKACJI
Egzamin I - 2.02.2011
(za każde polecenie - 6 punktów)
1. Dla ciągu danych: 1 1 0 1 0 narysuj przebiegi na wyjściu koderów kodów
transmisyjnych: bipolarnego NRZ, unipolarnego RZ, AMI oraz Manchester
(bifazowego). Który z nich ma najlepsze własności synchronizacyjne, a który
najwyższą efektywność widmową?
Najlepsze właściwości synchronizacyjne ma kod Manchester - zawsze pośrodku
przesyłanego znaku występuje zmiana napięcia co znakomicie ułatwia synchronizację.
Najwyższą efektywność widmową mają kody NRZ i AMI - jednemu bitowi przypisywany
jest jeden poziom napięcia.
2. Terminal generuje sygnał danych z szybkością 80 kbit/s. Sygnał ten po przejściu przez
układ skramblera podawany jest na wejście kodera kodu unipolarnego NRZ.
Narysuj widmo sygnału na wyjściu kodera transmisyjnego, jeżeli sygnał danych ma
charakter okresowy o okresie 8 bitów oraz podaj, jakie pasmo kanału będzie potrzebne
do przesłania tego sygnału.
W jakim celu w nadajnikach wielu systemów transmisyjnych umieszczany jest układ
skramblera?
1/Tb = Rb = 80 kbit/s
1/To = 10kHz
Rb = T * B
B = Rb / T = 80 kbit/s / 1 = 80 kHz
Zalety skramblera:
– łatwiejsza synchronizacja dzięki usunięciu długich ciągów „0” lub „1”
– rozprasza moc sygnału równomiernie, zmniejszając interferencję międzykanałową
(Na powyższym obrazku mamy obwiednię NRZ (po dokładny kształt kieruję do slajdów) +
szum biały - do niego podobny jest sygnał danych po przejściu przez skramblera).
3. Wymień i krótko opisz poznane metody rozpraszania widma oraz podaj zalety
transmisji sygnałów z widmem rozproszonym.
DS - direct sequence, sygnał danych bezpośrednio wymnażany przez sekwencję
rozpraszającą
FH - frequency hopping, częstotliwość sygnału nośnego jest zmieniana zgodnie z sekwencją
rozpraszającą
TH - time hopping, sygnał danych jest transmitowany w oknach czasu wyznaczanych przez
sekwencję rozpraszającą
(żadnego CM w wykładzie o spread spectrum nie było, więc pomijam. google milczy)
Zalety transmisji sygnałów przy użyciu spread spectrum:
– Odporność na zakłócenia (głównie wąskopasmowe) i interferencje
– Wielu użytkowników może współdzielić to samo pasmo
– Sygnał danych niedostępny bez znajomości kodu rozpraszającego
– CDMA (którego podstawą jest SS) nie wymaga synchronizacji sieciowej
4. Dla ciągu danych: 0 1 1 0 narysuj przebiegi na wyjściu modulatorów dwuwartościowych PSK (odwzorowanie bezpośrednie) i DPSK (odwzorowanie różnicowe).
W jakim celu stosuje się modulację DPSK (w czym odwzorowanie różnicowe jest
lepsze od bezpośredniego)?
(W DPSK „1” zmienia fazę, „0” podtrzymuje aktualną fazę)
DPSK:
– zmniejsza BER w kanałach wprowadzających duże zniekształcenia fazowe
– umożliwia zbudowanie dużo prostszego demodulatora (nie musimy odtwarzać i
synchronizować sygnału modulującego, wystarczy nam porównanie odebranej próbki
sygnału z poprzednią próbką)
5. Porównaj dwie metody ochrony danych przed błędami: ARQ i FEC (podaj
podstawowe różnice). Co decyduje o wyborze metody, jaką możemy zastosować w
konkretnym systemie transmisyjnym?
ARQ
– detekcja błędów i retransmisja błędnie odebranego bloku
– konieczność opracowania protokołu transmisyjnego
– zmniejszenie szybkości efektywnej transmisji w wyniku retransmisji oraz
przesyłania potwierdzeń
– konieczność buforowania danych
– opóźnienia odbioru poszczególnych bloków mogą się znacznie różnić
– dane odbierane przez użytkownika końcowego są pozbawione błędów
– detekcja błędów tania w implementacji i szybka
– idealna metoda do przesyłania danych między komputerami
FEC
–
–
–
–
–
–
–
–
korekcja błędów w odebranym ciągu
metody korekcji skomplikowane i czasochłonne
dane przekazywane użytkownikowi mogą zawierać błędy
przy dużej liczbie błędów dekoder może ją jeszcze zwiększyć
jednakowe opóźnienie odbioru kolejnych danych
brak protokołu transmisyjnego
brak bufora
idealna metoda dla systemów czasu rzeczywistego (mowa, obraz)
O wyborze metody decydują następujące aspekty:
– czy najważniejsze jest dla nas takie samo opóźnienie między kolejnymi blokami
–
–
–
–
(wybieramy FEC)
czy częstość błędów w kanale pozwala na przesłanie danych bezbłędnie? (jeśli nie,
wybierzemy FEC)
czy istotny jest koszt implementacji kodera i dekodera? (jeśli tak, wybieramy ARQ)
czy odebranie danych częściowo błędnych ale na czas jest dopuszczalne? (np.
transmisja wideo, wybieramy FEC)
czy dane odebrane muszą być bezbłędne? (ARQ)
6. Na wejście kodera splotowego o parametrach: R = 1/2, L = 5, g1 = 238, g2 = 358 podano
ciąg danych: 1 1 1. Znajdź zakodowany ciąg wyjściowy. W jakim celu w systemach
wykorzystujących kody splotowe do korekcji błędów (np. GSM) do każdego
kodowanego bloku dopisuje się tzw. „tail bits” (ciąg zer) i ile ich będzie w przypadku
powyższego kodera?
R = 1/2; L = 5; g1 = 010011; g2 = 011101; we = 111;
Ciąg wejściowy po dodaniu tail bits: 11100 (ładujemy do kodera zaczynając od MSB)
zawartość rejestru
y1 y2
10000
1
1
11000
1
0
11100
1
1
01110
1
0
00111
0
0
zakodowany ciąg = 1110111000
Tail bits są dopisywane, aby sekwencja kodowana miała długość równą długości rejestru
przesuwnego, tak aby został dla niej wykonany jeden pełen cykl kodowania splotowego.
Dzięki temu zawsze kodujemy ciągi bitów długości L. (zgadywanka)
W powyższym przypadku dopisaliśmy 2 tail bits, żeby długość kodowanego ciągu była
równa 5.
7. W systemach telekomunikacyjnych (jak ISDN czy GSM) wyodrębniono trzy grupy
usług telekomunikacyjnych. Podaj nazwy tych grup, kryteria podziału oraz wymień
przykładowe usługi z systemu ISDN (po 3 z każdej grupy).
a) Usługi przenoszenia (transmisyjne, bazowe)
– zapewnienie zdolności do określonego sposobu przesyłania informacji
– strumień cyfrowy bez ograniczeń (UDI)
– mowa
– sygnał akustyczny w paśmie 3.1kHz
b) Teleusługi
– zapewnienie możliwości łączności za pomocą aparatów końcowych
– telefonia 3.1kHz
– telefonia 7kHz
– wideokonferencja
c) Usługi dodatkowe (dodane)
- MSN - wielokrotny numer abonenta
- TP - przenośność terminala
- HOLD - podtrzymanie połączenia
8. Podaj, jakie bloki, spośród wymienionych poniżej, powinny pojawić się w nadajniku
systemu transmisji bezprzewodowej WLAN i wyjaśnij dlaczego.
Bloki: koder mowy według standardu G.711, koder kodu transmisyjnego Manchester,
skrambler, modulator, koder splotowy, koder kodu cyklicznego CRC.
(ktoś zna standard transmisji WLAN?.. na pewno odpada koder mowy)
9. W podstawowej wersji systemu UMTS (Rel.99) zdefiniowano 3 klasy terminali,
różniące się maksymalnymi szybkościami transmisji: 144 kbit/s, 384 kbit/s, 2048 kbit/s.
Dlaczego wybrano właśnie takie wartości?
Dla zapewnienia zgodności ze standardem ISDN:
144 - dostęp podstawowy ISDN (2x64 + 16)
384 - usługi wideokonferencji z ISDN (6x64)
2048 - dostęp pierwotny ISDN (+64)
10. Jakie są różnice pomiędzy dostępem podstawowym a pierwotnym w ISDN?
Dostęp podstawowy:
–
2 kanały użytkowe (B) o przepływności 64 kbit/s
–
1 kanał sygnalizacyjny (D) o przepływności 16 kbit/s
Dostęp pierwotny:
–
30 kanałów typu B o przepływności 64 kbit/s
–
1 kanał typu D o przepływności 64 kbit/s