Signaalinkäsittely ADSL:ssä Markku Kilpinen, 48166B Maija Pohjanpelto-Rosén, 48271N
|
|
- Kalle Saarinen
- 8 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 T Digitaalinen signaalinkäsittely ja suodatus Signaalinkäsittely ADSL:ssä Markku Kilpinen, 48166B Maija Pohjanpelto-Rosén, 48271N
2 SISÄLLYSLUETTELO 1.0 XDSL TEKNOLOGIAT JÄRJESTELMÄ TOIMINTAMALLI TIEDONSIIRTO TILAAJAJOHDOSSA Y LIKUULUMINEN JA HÄIRIÖKYSYMYKSET L ÄHETYSSPEKTRI JA SIIRTOSUUNTIEN EROTTELU V IRHEENKORJAAVA KOODAUS JA KOODILOMITUS SIGNAALINKÄSITTELY MODULAATIO Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Carrierless Amplitude Modulation (CAP) Discrete multitone (DMT) LÄHDELUETTELO
3 1.0 xdsl TEKNOLOGIAT Laadukkaat multimediapalvelut edellyttävät nykyään laajakaistaisia siirtoyhteyksiä palvelun tarjoajien ja käyttäjien välillä. Multimediaverkossa tarvitaan nopeat runkoyhteydet, riittävä kytkentäkapasiteetti solmupisteissä ja laajakaistainen tilaajaliityntä verkkoon. Laajakaistaisen tilaajaliitynnän toteuttamiseksi on nykyisin useita vaihtoehtoisia tekniikoita, jotka hyödyntävät puhelinjohtoa (parikaapeli), kaapelijohtoa (koaksiaalikaapeli), sähköjohtoa tai langatonta tiedonsiirtoa, mutta tässä yhteydessä tarkastellaan tiedonsiirtoa parikaapelilla perinteisessä puhelinverkossa. 1.1 JÄRJESTELMÄ Perinteinen puhelinverkko suunniteltiin alunperin puheen siirtoon, tähän käytetään edelleenkin kaapelin kaistaa 200Hz-3200Hz (64 kbit/s), mutta tiedonsiirtovaatimusten kasvaessa perinteistä puhelinverkkoa on täytynyt laajentaa ottamalla lisää siirtokaistaa käyttöön (ADSL 30kHz -1.1MHz) (1,5-8Mbit/s) xdsl-tekniikkaa (HDSL, ADSL, SDSL, VDSL) hyödyntämällä. 2
4 xdsl-tekniikka laajentaa perinteistä puhelinjärjestelmää (POTS) ollen lisäksi ISDNyhteensopiva. ADSL-modeemi on yhteydessä puhelinkeskuksen DSLAM:iin (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) ja alipäästösuodattimeen (ns. POTS splitter) kytketty puhelinlaite on yhteydessä puhelinkeskukseen. Kierretyn parikaapelin soveltuvuutta tiedonsiirtoon käsitellään tarkemmin; siirtokanava on altis ylikuulumiselle, vaimenemiselle ja kohinalle, mutta koska uusien kaapelien vetäminen ei ole taloudellisesti kannattavaa, nämä tekijät ovat olleet xdsl-tekniikan suunnittelussa lähtökohtana ja ongelmat on pyritty ratkaisemaan teknisten ratkaisujen avulla (esim. modulaation DMT, CAP, QAM). ADSL-tekniikan (Asymmetric Digital Subscriber Line) syntyyn ovat vaikuttaneet lähinnä seuraavat kaksi oivallusta. Ensinnäkin havaittiin, että useimmat multimediapalveluista ovat luonteeltaan epäsymmetrisiä ts. dataa siirtyy enemmän tilaajalle päin. Tilanne ei siltä osin pidä täysin paikkaansa, sillä Internetin luonne on kehittynyt symmetrisemmäksi (esim. P2P). Toiseksi oivallettiin, että kantataajuinen signaali on spektriltään epäedullinen, joten kannattaa käyttää moduloituja kaistanpäästösignaaleja (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM, ks. DMT). Koska paluusuuntainen signaali ( kbit/s) tarvitsee vain kapean taajuuskaistan, se voidaan sijoittaa menosuuntaisen signaalin (1-8Mbit/s) alapuolelle. Tällöin päästään eroon lähipään ylikuulumisesta, joka symmetrisissä järjestelmissä rajoittaa saavutettavaa yhteyspituutta. Taajuuksien käyttöä havainnollistettu ADSL- tilaajajohdolla (vrt. kaiun kumoaminen, jossa paluusuuntainen kaista päällekäisesti liukuva riippuen linjan kunnosta) 3
5 1.2 TOIMINTAMALLI ADSL-lähettimen toimintaa on kuvattu DMT-lähettimen lohkokaavion avulla. QAMlähettimen ja CAP-lähettimen kohdalla eroavaisuudet tulevat lähinnä modulaatiossa, mutta näitä menetelmiä käsitellään tarkemmin omassa kappaleessaan. 4
6 ANSI:n ja ETSI:n suosituksen mukaisen ADSL-lähettimen (DMT-lähettimen) toimintalohkot Lähettimen multiplekseri synkronoi eri liitännöistä tulevat siirtokanavien bittivirrat lomitettuun puskuriin (interleaved buffer) tai nopeaan puskuriin (fast buffer), joka puolestaan lyhentää koodausviivettä. Näin syntyneille kahdelle sarjamuotoiselle bittivirralle tehdään CRC (Cyclic Redundancy Check)-koodaus, jolla vastaanotin tarkistaa vastaanotetun datan oikeellisuuden. Esimuokkaus (scrambling) hajoittaa bittivirrasta pitkät nollajonot ja säännölliset kuviot kuten kehysrakenteen, jotta modulaattorille menevä bittivirta olisi mahdollisimman satunnainen ja symbolit toisistaan riippumattomia. Tämän jälkeen lisätään virheitä korjaava FEC (Forward Error Correction ts. Reed-Solomon)-koodaus ja tehdään tarvittaessa koodilomitus, mikä parantaa virhesuorituskykyä. Kaksi sarjamuotoista bittivirtaa yhdistetään ja sijoitetaan peräkkäin ADSLsignaalikehykseen.DMT (Discrete Multi-Tone) modulaatio perustuu usean kantoaallon käyttöön, joten kapasiteetti allokoidaan kantoaalloille automaattisesti 5
7 signaalikohinasuhteen perusteella. Mitä parempi signaalikohinasuhde tietyllä kantoaallolla, sitä enemmän bittejä allokoidaan. Allokoinnin jälkeen konstellaation kooderi muodostaa allokointia vastaavat signaalikonstellaatiot kullekin kantoaallolle. Itse modulointi tapahtuu käänteisen diskreetin Fourier muunnoksen avulla (IDFT), jolla lasketaan signaalikonstellaatiota vastaavat aika-alueen näytearvot, jotka muutetaan sarjamuotoon rinnakkais-sarja muuntimella. D/A-muuntamalla tämä diskreetti näytejono saadaan jatkuva-aikainen lähetyssignaali, joka ennen tilaajajohdolle kytkemistä vielä vahvistetaan ja analogiasuodatetaan. Vastaanotin sisältää lähettimelle lähes käänteiset toiminnot, joten niitä ei ole selostettu tarkemmin. Siirtokapasiteettiaan ADSL-järjestelmä pystyy jakamaan usealle toisistaan riippumattomalle bittivirralle, jotka välitetään kehysrakenteessa siirtokanavissa. Siirtokanavia on eurooppalaisessa hierarkiassa kaikkiaan 6 kappaletta ja kanavia voidaan joustavasti yhdistää kapasiteetin lisäämiseksi. Tilaajalle päin on kolme nopeaa yksisuuntaista (simplex) kanavaa (2,048Mbps) ja kolme hitaampaa kaksisuuntaista (duplex) kanavaa (576kbit/s tai 160kbit/s ja 384kbit/s), joista yhtä voidaan käyttää ISDN (2B+D) signaalin siirtoon (64kbit/s). ISDN-merkinanto 6
8 tapahtuu normaalisti D-kanavaa käyttäen. Lisäksi käytössä on ohjauskanava (C-channel, 16kbit/s), joka siirretään kehyksen otsikossa (ts. lisäksi huomioitava overhead). Todellinen siirtonopeus määräytyy automaattisesti tilaajayhteyden laadun ja pituuden mukaan (ns. Rate Adaptive, RADSL), tai verkonhallinta voi sen itse kiinteästi määrätä. 2.0 TIEDONSIIRTO TILAAJAJOHDOSSA 2.1 Ylikuuluminen ja häiriökysymykset ADSL:n käyttämä parikaapelisiirtotie muodostuu kahdesta toistensa ympäri kierretystä eristetystä kuparijohtimesta, joita ympäröi suojaava muovivaippa. Koska vastaanotin havaitsee vain johdinten välisen signaalin differentiaalikomponentin häiritsevillä ulkopuolisilla tasavirtavirtasignaaleilla ei ole vaikutusta. Tällaisia signaaleita ovat mm. 60Hz induktio sähkölinjoista, RF häiriöt radiotaajuuksilta sekä häiriöt muilta parikaapeleilta. Joissakin DSP-järjestelmissä, esimerkiksi HDSL:ssä, tasavirtasignaalia voidaan käyttää virran syöttöön päätelaitteille. Kuvassa on esitetty tyypillinen kaksisuuntaiseen tiedonsiirtoon parikaapelilla käytetty hybridi. Pisteeseen A saapuva signaali kulkee TX1:n läpi ja muuntajan läpi parikaapelille. Pisteessä B signaalista osa pääsee vastaanottopuolelle ja tätä signaalia kutsutaan kaikusignaaliksi. On olemassa erilaisia hybridiratkaisuja, joissa esimerkiksi muuntajia käytetään kumoamaan arvioitu kaiku, analogiset tai digitaaliset vahvistimet kumoavat 7
9 keskimääräisen arvioidun kaiun tai kaiku mitataan ja kumotaan adaptiivisilla suodattimilla. Tätä menetelmää käytetään yleisesti kaikkien nopeiden siirtonopeuksien tiedosiirtojärjestelmissä. Käytännössä kaapelit kulkevat maan alla kaapelinipuissa ja tyypillinen tilaajalinja muodostuu :sta tilaalajohdosta. Tilaajakaapelin tyypillisiä paksuuksia DSLkäytössä ovat #24 ja #26. Seuraavasta taulukosta käyvät ilmi niiden halkaisijat ja resistanssi etäisyyden suhteen. On syytä muistaa, että parikaapelin ominaisimpedanssi ei ole riippuvainen kaapelin pituudesta. Kierrettyjen parikaapelien yleisimmät kategoriat ja ominaispiirteet Kaapelit voidaan jaotella myös sähköisten toleranssien mukaan ja nopean datan siirto edellyttää yleensä vähintään kategorian kolme (Cat 3) tasoista kaapelia. Korkeampi kategoria merkitsee parempaa suorituskykyä vaimennus ja ylikuulumisominaisuuksien kohdalla. Seuraavassa on esitetty eri kategoriat ja siirtonopeudet, joita kategoriat keskimäärin vastaavat. Kaikkilla siirtojohdoilla siirtoparametrit ovat resistanssi, induktanssi, kapasitanssi ja admittanssi yhteiseltä nimeltään RLCG-parametrit. Puhetaajuuksilla nämä parametrit ovat lähellä vakiota kaapelityyppien #24 ja #25 kohdalla. Puhekaistan yläpuolella 8
10 resistanssi, induktanssi ja admittanssi muuttuvat taajuuden suhteen. Nämä parametrit riippuvat myös kaapelin paksuudesta. Kapasitanssille on lähes vakio taajuuden ja kaapelin paksuuden suhteen. Siirtoparametrien kohdalla voidaan tehdä tiettyjä oletuksia kun määritetään ylikuulumismalleja NEXT (near-end crosstalk) ja FEXT (far-end crosstalk). Ensimmäisen oletuksen mukaisesti jätetään huomioimatta admittanssin vaikutukset ja oletetaan, että induktanssi ja kapasitanssi taajuuden ovat suhteen vakioita. Resistanssin oletetaan olevan verrannollinen taajuuden neliöjuureen. Seuraavassa taulukossa on esitetty kaapelien numeeriset RLCG parametrit etäisyydellä 1 km ja ne ovat voimassa taajuusalueella D.C. 10MHz. Ylikuulumisella tarkoitetaan sellaista häiriötä kierretyn parikaapelin johdossa, joka aiheutuu toisissa kierrettyissä parikaapeleissa kulkevista signaaleista. Ylikuuluminen voidaan yleisesti jakaa kahteen ts. lähipään NEXT (near-end crosstalk) ja kaukopään FEXT (far-end crosstalk) ylikuulumiseen. NEXT määritellään häiriönlähteeksi, joka on paikallinen häirityn johdon vastaanottimelle ja FEXT häiriönlähteeksi, joka on etäällä häirityn johdon vastaanottimesta. Ylikuuluminen ja vaimennus ovat dominoivia tekijöitä ADSL-järjestelmissä. Yleisesti kahden kaapelin välinen ylikuuluminen pahenee taajuuden kasvaessa ja etenemishäviö kasvaa taajuuden kasvaessa. Koska NEXT:sta aiheutuvat häiriösignaalit kulkevat yleensä lyhyemmän matkan siirtojohdolla ennen saapumistaan vastaanottimeen kuin FEXT:sta aiheutuvat, ovat ne 9
11 yleensä myös haitallisempia ja vahingollisempia kuin FEXT:sta aiheutuvat häiriösignaalit. Tämä on myös merkittävä syy miksi ADSL-järjestelmästä on tehty epäsymmetrinen, sillä kun tiedonsiirto tapahtuu vain keskuksesta tilaajalle päin ei lähettimien välillä esiinny lähipään ylikuulumista. Häiriöjohdolla on normaalisti NEXT:ia ja FEXT:ia molempia yhtaikaa ja useampia NEXT ja FEXT-häiriöitä samanaikaisesti. Kaukopään ylikuuluminen on lähipään ylikuulumista heikompaa. Pahin tapaus on ADSL-järjestelmien välillä tapahtuva kaukopään ylikuuluminen (self-fext). Tämän vuoksi operaattoreille on tärkeätä testata yhteensopivuutta eri siirtojärjestelmien välillä ja käyttää spekrien yhteensopivuuden takaamiseksi pienintä mahdollista lähetystehoa. Käynnistyksen yhteydessä modeemit pyrkivät saavuttamaan tietyn nopeusluokan, jonka esimerkiksi verkonhallinta yleensä etukäteen määrittelee, ja mikälin linjan kunto ei ole riittävä synkronisaatio menetetään ja sitä on yritettävä uudelleen. Seuraava kuva havainnollistaa kohinan vaikutusta bittien allokaatioon. Bittejä taajuuksilla vs. kohinakuvaaja (T1-linjan vaikutusta) 10
12 2.2 Lähetysspektri ja siirtosuuntien erottelu Seuraavassa kuvassa on esitetty suositusten mukaisen lähettimen sallittu tehotiheysspektri (Power Spectral Density, PSD). Kuvasta huomataan että taajuskaistalla khz voidaan käyttää korkeampaa lähetystehoa -34±3 dbm/hz kompensoimaan vaimennusta. Suurin sallittu kantoaaltojen yhteenlaskettu lähetysteho on +20 dbm. Kuva: Suosituksen mukaisen ADSL-lähettimen tehotiheysspektri Siirtosuuntien erotteluun voidaan käyttää kolmea eri menetelmää, jotka ovat lyhyesti esitetty seuraavassa ja havainnollistettu seuraavasa kuvassa: 1. Frequency Division Duplexing (FDD):ssä käytetään eri siirtosuunnille eri taajuusaluetta 2. Echo Cancelling ts kaiun kumoaminen (EC):ssä annnetaan siirtosuuntien mennä taajuusalueessa päällekäin ja käytetään kaiunpoistoa 3. Time Division Duplexing (TDD):ssä käytetään samaa taajuusaluetta kumpaankin siirtosuuntaan, mutta jaetaan siirtosuunnat johdolla aikajakoisesti ts käännetään lähetyssuunta määräajoin. 11
13 Siirtosuuntien erotteluun käytetyt menetelmät Esitetyistä vaihtoehdoista taajuusjakoinen erottelu on yksinkertainen toteuttaa, mutta siirtosuuntien väliin jäävän taajuusalueen kapasiteettia hukataan erityisesti koska matalilla taajuusalueella vaimennus on pieni. FDM-järjestelmän etu EC-järjestelmään nähden on että NEXT saadaan eliminoitua, sillä systeemi ei vastaanota samalla taajuudella kuin viereinen lähettää. Kaiunpoistomenetelmän käyttö on siirtoteknisesti tehokasta, mutta merkitsee kehittyneiden kaiunpoistajien käyttöä. Taajuusalueiden päällekäisyyden vuoksi ylikuuluminen muista dsl-järjestelmistä saattaa heikentää suorituskykyä. 12
14 Aikajakoisessa menetelmässä siirtosuunnan käännön väliin jäätauko, jolloin menetetään potentiaalista siirtokapasiteettia, mutta toteutuksesta saadaan yksinkertainen. Haittana on kasvanut puskurointitarve ja siirtoviive. Lisäksi kaikki samassa kaapelissa toimivat aikajakoiset järjestelmät tulisi synkronoida keskenään, jotta vältyttäisiin lähipään ylikuulumiselta. 2.3 Virheenkorjaava koodaus ja koodilomitus Forward Error Coding (FEC) on virheitä korjaava koodausmenetelmä, joka lisää lähetettävän bittivirran redundanssia. FEC-koodauksen tehoa voidaan kuvata termillä koodausvahvistus. Kohtuullinen koodausvahvistus voisi olla 3dB bittivirhesuhteella (BER) Toisin sanoen FEC-järjestelmä toimii yhtä hyvin kuin järjestelmä ilman FEC-koodausta kaksinkertaisella lähetysteholla. Kahdentyyppisiä FEC-koodausmenetelmiä käytetään ADSL-järjestelmissä: syklisiä lohkokoodeja, joista Reed-Salomon- koodusta sekä konvoluutiokoodeja, joista konstellaation koodaukseen läheisesti liittyvää Trellis koodausta. Reed-Solomon on eräänlainen syklinen lohkokoodi, joista tunnetuin lienee suosittu virheiden havaitsemiseen käytetty Cyclic Redundancy Check (CRC), jota on käytetty yleisesti mm. lähiverkkoprotokollissa. Reed-Solomon koodi ei ole binäärinen, vaan käsittelee bittivirtaa useamman bitin symboleina (yleensä 8 bittiä = 1 byte), joista edelleen muodostetaan koodisanoja (GaloisField(256)). Koodauksen tuottamat koodisanat muodostuvat kiinteästä määrästä databittejä ja tarkistusbittejä. Yleisesti korjattavien symboleiden määrä voidaan sanoa olevan puolet tarkistusbittien määrästä. Näin esimerkiksi 16 tarkistusbitillä saadaan kahdeksan bittiä korjattua vaikka bitit olisivat peräkkäin (eli kyseessä olisi tyypillinen purskemuotoinen virhe) ja vielä matalalla overheadilla (esimerkissä vain 6.6%). 13
15 Pitkiä virheryöppyjä vastaan tarvitaan puolestaan koodilomitusta. Koodilomitus muuttaa datan lähetysjärjestystä niin, että koodisanassa peräkkäin sijaitsevia tavuja ei lähetetä peräkkain johdolle vaan niitä viivästetään vaihtuvamittainen määrä. Tämän ansiosta ryöppyvirheen aiheuttamat peräkkäiset virheelliset tavut eivät enää kuulu samaan koodisanaan, vaan jakautuvat usealle koodisanalle mahdollistaen yksittäisen koodisanan korjauskyvyn ylittävän korjauksen. Esimerkki koodilomituksesta (koodisanan pituus 5 ja lomittelun syvyys 3) Konvoluutiokoodit eroavat lohkokoodeista siinä, että niissä ei käytetä erillisistä data ja tarkistusosista muodostuvia koodisanoja, vaan redundanssia hajautetaan tasaisesti koodattuun dataan. Yksinkertainen konvoluutioenkooderi (yhden bitin liutus tuottaa kaksi bittia) esimerkkibittijonolla Databittejä liutetaan kuvan mukaisesti ja polynomit määrittelevät ulostulot. Konvoluutioenkooderi voidaan ajatella tilakoneeksi, jonka tilan määräävät kuvassa 14
16 kahden mustan laatikon arvot. Kukin solmu ristikossa (ts. trellis) edustaa tilaa. Koodaus on yksinkertaista verrattuna dekoodaukseen. Konvoluutiokoodin dekoodaus onnistuu ristikon ja Vitterbi-algoritmin avulla. Kun virheitä ei esiinny tilan vastaanottamat bitit vastaavat yhtä tilasta lähtevää polkua. Virheen sattuessa saattaa käydä että vastaanotetut bitit eivät vastaa kumpaakaan tilasta lähtevää viivaa, jolloin on epäselvää kumpaa polkua tulisi seurata. Algoritmi pitää tarvittaessa useita ristikon polkuja aktiivisena. Laskemalla virheiden lukumäärän kullakin polulla algoritmi terminoi polut, joilla virhemäärä on suuri. Ajan kuluessa ja dekoodausprosessin edetessä muodostuu hyvä polku, jota käytetään dekooderin ulostulon tuottamiseksi, jolloin kaikki muut polut voidaan terminoida. Kuva: Esimerkki trelliksen dekoodauksesta.virheestä riippumatta yksi pääpolku löytyy ja dekoodauksen tuottaa oikeat arvot Koodilomituksen osalta niin ikään konvoluutioon perustuvaa menetelmää käytetään, sillä se on lohkoihin perustuvaa menetelmää tehokkaampi muisti- ja viivevaatimuksia ajatellen. Esimerkiksi korkeamman tason protokollilla (esim. TCP), jotka käyttävät 15
17 kuittausta, ylimääräinen viive voi vaikeuttaa protokollan toimintaa ja heijastua tiedostonsiirtonopeuteen. 3.0 SIGNAALINKÄSITTELY 3.1 MODULAATIO Quadrature Amplitude Modulation (QAM) QAM modulaatiota on käytetty jo vuosia ja se on ollut pohjana monille aikaisemmillekin modeemispesifikaatioille mukaan lukien V.34. Modulaatio hyödyntää tiedon siirtoon sini ja kosiniaaltoja, joilla on sama taajuuskomponentti. Nämä aallot lähetetään sitten samanaikaisesti, jolloin bittejä saadaan siirrettyä niiden amplitudiarvojen (merkki ja arvo) avulla. Esimerkki 16-QAM järjestelmästä, jossa kanavalle lähetetään neljä bittiä symbolia kohden 16-QAM:ssa lähetettävät neljä bittiä koodataan pisteisiin 1-16 konstellaatiossa. Lähetettävien siniaaltojen ja kosiniaaltojen amplitudit asetetaan konstellaatiota vastaaviksi. Sekä lähetin että vastaanotin käyttävät ennakolta sovittua konstellaatiota. 16
18 Kun aallot sitten lähetetään kanavalle vastaanotin puolestaan pyrkii lukemaan amplitudiarvot. 4-QAM konstellaatio 16-QAM konstellaation päällä. Keskimääräinen energia sama, joten mitä suurempaa konstellaatiota käytetään, sitä parempaa signaali-kohinasuhdetta linjalta vaaditaan. Sini ja kosiniaaltojen samanaikaisen lähettämisen kanavalla mahdollistaa ortogonaalisuus (ks. kaava 6.1). Tämän vuoksi sini ja kosinifunktioita usein sanotaankin kantafunktioiksi. Matemaattisessa tarkastelussa on oletettu, että kanava on häviötön sekä vastaanottimen ajastus on täydellinen. 17
19 QAM-modulaattorin lohkokaavio QAM-demodulaattorin lohkokaavio Yhtälö 6.2 kuvastaa kanavalta vastaanotettua signaalia, jossa X i on kosinisignaalin amplitudi ja vastaavasti Y i sinisignaalin amplitudi. Signaalit erotellaan ja kertojalohkon jälkeiset signaalit ovat esitetty kaavoissa 6.3 ja
20 Integrointilohkot puolestaan integroivat signaalit yhden jakson yli nollaten itsensä kunkin symbolin jälkeen. Integroinnin jälkeiset signaalit ovat esitetty kaavoissa 6.5 ja 6.6. Demodulaattorin ulostuloon saadaan siis skaalatut arviot signaalien amplitudiarvoista, joita voidaan verrata konstellaatiotaulukkoon. Yleisesti suodatinta voidaan käyttää pulssin muokkaukseen ennen kahden signaalikomponentin yhdistämistä. Tämän tarkoituksena on rajoittaa lähetetyn signaalin kaistaa suodattamalla korkeataajuiset komponentit pois. Suotimen vasteen ollessa p(t) lähetetty signaali symbolilla i on annettu kaavassa
21 Menetelmä ei ole kovin tärkeä QAM:ssa, mutta tärkeä CAP:n tapauksessa, mikä vuoksi menetelmää on sivuttu tässä yhteydessä Carrierless Amplitude Modulation (CAP) Samaan tapaan kuin QAM-modulaatiossa, CAP-modulaattori käyttää konstellaatiota koodatessaan bittejä lähettimessä ja dekoodatessaan niitä vastaanottimessa. Koodausprosessin tuloksena saatavia x- ja y-arvoja käytetään digitaalisen suodattimen aikaansaamiseksi. CAP-modulaattorissa on kuvan mukaisesti kaksi haaraa, joista yksi on syöttövaiheen haara ja toinen kvadratuuri (neliöinti) haara ja digitaalisen suodattimen impulssivasteet ovat ns. hilbert-pareja (hilbert pairs). Kaksi funktiota, jotka muodostavat hilbert-parin, ovat ortogonaalisia toisiinsa nähden. Yleisesti ottaen, minkä tahansa toimivan hilbertparin avulla voidaan muodostaa CAP-modulaattori, vaikka nykyään CAP-toteutuksissa käytetään yleisemmin siirtopulssilla muokattuja sini- ja kosiniaaltoja. Useimmiten CAPmodulaatio suoritetaan digitaalisten suodattimien avulla syöttövaihe- ja kvadratuurikertoimien sijaan. Verrattaessa CAP-modulaattoria QAM-modulaattoriin, tutkitaan jännitettä kuvan 6.6 eri pisteissä. Jos oletetaan kuvan 6.6 modulaattorin käyttävän samaa konstellaatiokoodausmetodia, samaa konstellaatiokokoa, sekä 20
22 symboliikkaa kuin QAM-modulaattori, signaali jokaisessa pisteessä voidaan kirjoittaa seuraavien kaavojen mukaisesti. Kun modulaattorin suodattimelle on syötetty impulssivaste, kahden filtterin ulostulo, joka on saatu syötteistä konvoluution avulla, on yhtälöiden 6.10 ja 6.11 mukainen. Näissä yhtälöissä molempien tulosten aikaansaamiseksi on käytetty siirto-ominaisuutta. Modulaattorin symbolista i johtuva ulostulo on esitetty kaavassa Verrattaessa yllä olevaa kaavaa ja muokattua QAM-modulaattorin ulostuloa (kaava 6.7), huomataan, että ne ovat identtiset, jos alla olevat kaavat 6.13 ja 6.14 pätevät. 21
23 Josta edelleen muokataan systeemiä siten, että?t = p, saadaan edellä olevat yhtälöt muotoon Molemmat näistä ovat voimassa, koska i on kokonaisluku. Suodattimen i:stä riippumattomaksi aikaimpulssivasteeksi saadaan siten Nämä tulokset ovat tärkeitä, koska niistä nähdään, että suhteuttamalla QAM:in ja CAP:in symboliikka ja keskitaajuudet sopivasti saadaan niiden aika-alueen aaltomuodoista identtiset. Olettaen, että? ja t ovat samat CAP:issa ja QAM:issa, nähdään niiden välisestä suhteesta, että modulaatiosysteemit eroavat toisistaan kierroksella. Ts. aaltomuodot ovat identtiset, jos toinen koodaukseen käytetyistä konstellaatioryhmistä on kierretty tason origon ympäri Discrete multitone (DMT) 22
24 DMT pohjautuu joiltakin osin QAM:in ideaan. Useamman kuin yhden konstellaation koodauksen ollessa kyseessä, jokainen kooderi vastaanottaa joukon bittejä, jotka on koodattu konstellaatiokooderin avulla. Konstellaatiokooderin ulostuloarvot ovat jälleen kosini- ja sinifunktioiden amplitudeja, mutta jokaisessa konstellaatiokoodauksessa käytetyt sini- ja kosinitaajuudet ovat erilaisia. Kaikki sini- ja kosiniaallot on laskettu yhteen ja lähetetty siirtokanavaan. Tämä 6.7.aaltomuoto, yksinkertainen DMT-merkki, on esitetty alla kuvassa Olettaen, että eri taajuuksiset sinit ja kosinit voidaan erotella vastaanottimessa, jokainen aaltomuotoryhmä voidaan erikseen dekoodata samalla tavoin, kuin QAM-signaali ja konstellaation tuloksena syntyneet ulostulobitit voidaan dekoodata. Tiedonsiirrossa eri taajuuksien käyttäminen ei ole ainutlaatuista DMT:lle, vaan samaa tekniikkaa käytetään myös mm. televisio- ja radiolähetyksissä. Erona niihin on kuitenkin se, että DMT:ssä vastaanotin kykenee havaitsemaan kaikki kanavat yhdellä kertaa, kun muissa systeemeissä vastaanotin keskittyy yleensä yhteen kanavaan kerrallaan. 23
25 DMT:ssä kaikkien kanavassa käytettävien sini ja kosinitaajuuksien tulisi olla perustaajuuden kokonaislukukerrannaisia ja jakson t perustaajuuden käänteisluku. Jotta eri kanavat eivät häiritsisi toisiaan, minkä tahansa kanavan sini- ja kosiniaaltojen on oltava ortogonaalisia muiden kanavien sini- ja kosiniaaltojen suhteen. Matemaattisesti ortogonaalisuus voidaan esittää seuraavin kaavoin joissa n ja m ovat eri kokonaislukuja ja ωf on perustaajuus radiaaneissa. Integroimalla yhtälöä 6.19 saadaan yhtälö 6.22 Jos n=m, ensimmäisestä termistä tulee ½ t, joka on seurausta yhtälöstä 6.5. Samoin voidaan osoittaa yhtälöiden 6.20 ja 6.21 välinen suhde, paitsi että yhtälössä
26 ortogonaalisuus pitää vaikka n=m, samalla tavoin kuin yhtälön 6.1 tarkastelun yhteydessä. Näin ollen DMT- merkin demodulaatio on riippuvainen sini- ja kosiniaaltojen ortogonaalisuudesta eri taajuuksilla, samoin kuin sini- ja kosiniaaltojen välillä samoilla taajuuksillakin. Kuvan 6.7 mukaiset metodit ovat varsin monotonisia todellisessa käytössä, eivätkä ne näin ollen ole yleisiä tapoja toteuttaa DMT:tä. Tarkastelemalla sinin ja kosinin summaa ajanjaksolla t, nähdään kuinka esitystä on yksinkertaistettu. Tämä aaltomuoto on esitetty kaavassa 6.23 Tällainen signaali on esimerkki yhdestä kanavasta saadusta DMT-merkistä. Jos s(t) on näytteistetty suhteessa 2*N*f f, saadaan DMT-systeemissä N on suuri mahdollinen signaalin siirtokanava. Tämä signaali on taajuudella Nf f, koska Nyquistin teoreeman mukaan systeemin näytteenottotaajuuden on oltava vähintään kaksi kertaa systeemin suurin taajuus. Jos s k DFT-muunnetaan (Discrete Fourier Transform) 2N pistettä käyttäen, saadaan tulokseksi yhtälö
27 Yhtälö 6.25 esittää toisen tavan tuottaa DMT-merkin. Nyt ulostulosta saadaan kompleksilukuja vektorina.x-akselin arvot (tai kosiniarvot)voidaan esittää reaalisena ja Y-akselin (sini) imaginäärisenä osana. Jos konstellaatiokooderin ulostulot järjestetään vektoriin, niin jokainen vektorin piste vastaa yhtä DMT kanavaa. Jos DMT-systeemissä on N kanavaa, on vektorissa N alkiota. Suffiksi, joka sisältää alkuperäisten alkioiden kompleksiset konjugaatit, voidaan lisätä tähän vektoriin siten, että uudella vektorilla on kompleksi-konjugaattinen symmetria. Käänteisellä DFT-munnoksella IDFT:llä (Inverse DFT) saadaan muodostettua reaaliarvoinen aika-alueen jakso, joka on ekvivalentti alkuperäiselle DMT modulaatiolle. Kuva 6.8 esittää DMT-demodulaatiometodin, joka on kuin käänteinen modulaatio, mutta DFT:tä on käytetty IDFT:n sijaan. Koska aika-alueen arvot ovat reaalisia, DFT-lohkon ulostulo on symmetrinen kompleksinen konjugaatti. Tällöin riittää, että vain puolet ulostulosta syötetään konstellaatiokooderille. 26
28 Kuva 11 DMT- modulaatio mahdollistaa systeemin suuren joustavuuden ja optimoi kanavien käytön. DMT tarjoaa myös yksinkertaisen metodin vähentää tai kasvattaa lähettimen PSD-ulostuloa valitulla taajuusalueella. DFT:n avulla saadaan mm. lisättyä tehokkuutta alueilla, joilla toisten systeemien häiriöitä tulisi saada vältettyä. Samoja etuuksia on saatavissa myös CAP/QAM-systeemeillä ulkoisten muokkaussuodattimien avulla, mutta ne ovat usein hankalia ja vaikeita toteuttaa suurilla muokkausvaatimuksilla. 27
29 4. Lähdeluettelo [1] Dr. Dennis J.Raushmayer, 1999, ADSL/VDSL Principles, A Practical and Precise Study of Asymmetric Digital Subscriber Lines and Very High Speed Digital Subscriber Lines, Macmillan Technology Series, Macmillan Technical Publishing, Indianapolis, USA, 318 s. [2] Kirsi Voipio, Seppo Uusitupa, 1998, Tietoliikenneaapinen, Teletekniikkaa ymmärrettävästi, 2. painos, Yliopistokustannus/Otatieto, Espoo, 196 s. [3] Poikolainen P., 1997, Epäsymmetrinen tilaajajohto (ADSL) laajakaistaisena tilaajaliityntänä, HPY Tutkimus, Raportti nro 139, Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu, Helsinki, 125 s. [4] TTC, ADSL Basics (DMT), Technical note, Maryland, USA,12 s. [5] Paradyne Corporations, The DSL Sourcebook, Plain Answers on Digital Subscriber Line Opportunities, (HTML-versio), 1999, 2. painos 28
Digitaalitekniikan matematiikka Luku 13 Sivu 1 (10) Virheen havaitseminen ja korjaus
Digitaalitekniikan matematiikka Luku 13 Sivu 1 (10) Digitaalitekniikan matematiikka Luku 13 Sivu 2 (10) Johdanto Tässä luvussa esitetään virheen havaitsevien ja korjaavien koodaustapojen perusteet ja käyttösovelluksia
Lisätiedot1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.
1 1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet. Radiosignaalin häipyminen. Adaptiivinen antenni. Piilossa oleva pääte. Radiosignaali voi edetä lähettäjältä vastanottajalle (jotka molemmat
LisätiedotOhjelmistoradio tehtävät 4. P1: Ekvalisointi ja demodulaatio. OFDM-symbolien generoiminen
Ohjelmistoradio tehtävät 4 P: Ekvalisointi ja demodulaatio Tässä tehtävässä dekoodata OFDM data joka on sijotetty synknonontisignaalin lälkeen. Synkronointisignaali on sama kuin edellisessä laskutehtävässä.
Lisätiedotnykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TVohjelmien
2.1.8. TAAJUUSJAKOKANAVOINTI (FDM) kanavointi eli multipleksointi tarkoittaa usean signaalin siirtoa samalla siirtoyhteydellä käyttäjien kannalta samanaikaisesti analogisten verkkojen siirtojärjestelmät
LisätiedotKapeakaistainen signaali
Tiedonsiirrossa sellaiset signaalit ovat tyypillisiä, joilla informaatio jakautuu kapealle taajuusalueelle jonkun keskitaajuuden ympäristöön. Tällaisia signaaleja kutustaan kapeakaistaisiksi signaaleiksi
LisätiedotELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät
ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Laskuharjoitus 8 - ratkaisut 1. Tehtävässä on taustalla ajatus kantoaaltomodulaatiosta, jossa on I- ja Q-haarat, ja joka voidaan kuvata kompleksiarvoisena kantataajuussignaalina.
Lisätiedotesimerkkejä erilaisista lohkokoodeista
6.2.1 Lohkokoodit tehdään bittiryhmälle bittiryhmään lisätään sovitun algoritmin mukaan ylimääräisiä bittejä [k informaatiobittiä => n koodibittiä, joista n-k lisäbittiä], käytetään yleensä merkintää (n,k)-koodi
LisätiedotHelsinki University of Technology
Helsinki University of Technology Laboratory of Telecommunications Technology S38.211 Signaalinkäsittely tietoliikenteessä I Signal Processing in Communications (2 ov) Syksy 1997 8. Luento: Kaiunpoisto
LisätiedotIIR-suodattimissa ongelmat korostuvat, koska takaisinkytkennästä seuraa virheiden kertautuminen ja joissakin tapauksissa myös vahvistuminen.
TL536DSK-algoritmit (J. Laitinen)..5 Välikoe, ratkaisut Millaisia ongelmia kvantisointi aiheuttaa signaalinkäsittelyssä? Miksi ongelmat korostuvat IIR-suodatinten tapauksessa? Tarkastellaan Hz taajuista
LisätiedotSIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1
SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1 1 (26) Fourier-muunnos ja jatkuva spektri Spektri taajuuden funktiona on kompleksiarvoinen funktio, jonka esittäminen graafisesti edellyttää 3D-kuvaajan piirtämisen. Yleensä
LisätiedotAccess-verkot. Johdanto. Kaapelitelevisio. Arkkitehtuuri. Kodin kaapelimodeemi-liityntä. Hybridiverkko
Access-verkot Johdanto Kaapelitelevisio Digitaaliset tilaajalinjat UMTS Digitaalinen televisio Yhteenveto Johdanto Laajakaistaiset verkot eivät ulotu koteihin Kuitu on liian kallista vetää joka paikkaan
Lisätiedot1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen
Vastaa seuraaviin a) Miten määritetään digitaalisen suodattimen taajuusvaste sekä amplitudi- ja vaihespektri? Tässä riittää sanallinen kuvaus. b) Miten viivästys vaikuttaa signaalin amplitudi- ja vaihespektriin?
LisätiedotTietoliikennesignaalit & spektri
Tietoliikennesignaalit & spektri 1 Tietoliikenne = informaation siirtoa sähköisiä signaaleja käyttäen. Signaali = vaihteleva jännite (tms.), jonka vaihteluun on sisällytetty informaatiota. Signaalin ominaisuuksia
LisätiedotPuhetie, PCM järjestelmä, johtokoodi
Puhetie, PCM järjestelmä, johtokoodi PCM~PulseCodeModulation Näytteenotto Kvantisointi ÿ Lineaarinen ÿ Epälineaarinen Kvantisointisärö TDM-kanavointi PCM-kehysrakenne, CRC -ylikehys PCM, PCM, PCM 8, PCM
LisätiedotRadioamatöörikurssi 2016
Radioamatöörikurssi 2016 Modulaatiot Radioiden toiminta 8.11.2016 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 18 Modulaatiot Erilaisia tapoja lähettää tietoa radioaalloilla Esim. puhetta ei yleensä laiteta antenniin sellaisenaan
LisätiedotJohdanto. Access-verkot. Kaapelitelevisio. Arkkitehtuuri. Hybridiverkko. Kodin kaapelimodeemi-liityntä
Access-verkot Johdanto Kaapelitelevisio Digitaaliset tilaajalinjat UMTS Digitaalinen televisio Yhteenveto Johdanto Laajakaistaiset verkot eivät ulotu koteihin Kuitu on liian kallista vetää joka paikkaan
LisätiedotMuuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset
Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset valintakriteerit resoluutio ja nopeus Yleisimmät A/D-muunnintyypit:
LisätiedotSIGNAALITEORIAN JATKOKURSSI 2003
SIGNAALITEORIAN JATKOKURSSI 2003 Harri Saarnisaari University of Oulu Telecommunication laboratory & Centre for Wireless Communications (CWC) Yhteystiedot Luennot Harri Saarnisaari puh. 553 2842 vastaanotto
LisätiedotAccess-verkot. Johdanto Kaapelitelevisio Digitaaliset tilaajalinjat UMTS Digitaalinen televisio Yhteenveto. Petri Vuorimaa 1
Access-verkot Johdanto Kaapelitelevisio Digitaaliset tilaajalinjat UMTS Digitaalinen televisio Yhteenveto Petri Vuorimaa 1 Johdanto Laajakaistaiset verkot eivät ulotu koteihin Kuitu on liian kallista vetää
LisätiedotTeknisiä käsitteitä, lyhenteitä ja määritelmiä
Teknisiä käsitteitä, lyhenteitä ja määritelmiä Yleistä Asuinkiinteistön monipalveluverkko Asuinkiinteistön viestintäverkko, joka välittää suuren joukon palveluja, on avoin palveluille ja teleyritysten
LisätiedotSIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2
1 SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2 Miten spektri lasketaan moduloiduille ja näytteistetyille tietoliikennesignaaleille? KONVOLUUTIO JA KERTOLASKU 2 Kantataajuussignaali (baseband) = sanomasignaali ilman
LisätiedotKAISTANLEVEYDEN JA TEHON KÄYTÖN KANNALTA OPTIMAALINEN MODULAATIO TRELLISKOODATTU MODULAATIO (TCM)
1 KAISTANLEVEYDEN JA TEHON KÄYTÖN KANNALTA OPTIMAALINEN MODULAATIO TRELLISKOODATTU MODULAATIO (TCM) CPM & TCM-PERIAATTEET 2 Tehon ja kaistanleveyden säästöihin pyritään, mutta yleensä ne ovat ristiriitaisia
LisätiedotLaskuharjoitus 4 ( ): Tehtävien vastauksia
TT12S1E Tietoliikenteen perusteet Metropolia/A. Koivumäki Laskuharjoitus 4 (2.10.2013): Tehtävien vastauksia 1. Tutkitaan signaalista näytteenotolla muodostettua PAM (Pulse Amplitude Modulation) -signaalia.
LisätiedotSignaalien datamuunnokset
Signaalien datamuunnokset Datamuunnosten teoriaa Muunnosten taustaa Muunnosten teoriaa Muunnosten rajoituksia ja ongelmia Petri Kärhä 06/02/2004 Luento 4a: Signaalien datamuunnokset 1 Digitaalitekniikan
LisätiedotSignaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut
Signaalien datamuunnokset Datamuunnosten teoriaa Muunnosten taustaa Muunnosten teoriaa Muunnosten rajoituksia ja ongelmia Petri Kärhä 09/02/2009 Signaalien datamuunnokset 1 Digitaalitekniikan edut Tarkoituksena
LisätiedotKanavat 61-69 eivät ole enää pelkästään broadcasting käytössä Uudet palvelut kuten teräväpiirtolähetykset vaativat enemmän kapasiteettia
DVB-T2 standardi valmis Mitä vaikutuksia alan toimintaan? Antennialan tekniikkapäivä 12.11.2009 Kari Risberg Tekninen Johtaja, Digita NorDig T2 ryhmän puheenjohtaja Kari Risberg Miksi DVB-T2 standardi?
LisätiedotJATKUVAN AWGN-KANAVAN KAPASITEETTI SHANNON-HARTLEY -LAKI
1 JATKUVAN AWGN-KANAVAN KAPASITEETTI SHANNON-HARTLEY -LAKI Miten tiedonsiirrossa tarvittavat perusresurssit (teho & kaista) riippuvat toisistaan? SHANNONIN 2. TEOREEMA = KANAVAKOODAUS 2 Shannonin 2. teoreema
LisätiedotAccess-verkot. Johdanto Kaapelitelevisio Digitaaliset tilaajalinjat UMTS Digitaalinen televisio Yhteenveto
Access-verkot Johdanto Kaapelitelevisio Digitaaliset tilaajalinjat UMTS Digitaalinen televisio Yhteenveto 1 Johdanto Laajakaistaiset verkot eivät ulotu koteihin Kuitu on liian kallista vetää joka paikkaan
LisätiedotA! Modulaatioiden luokittelu. Luento 4: Digitaaliset modulaatiokonstellaatiot, symbolijonolähetteet. ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät
ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Luento 4: Digitaaliset modulaatiokonstellaatiot, symbolijonolähetteet Olav Tirkkonen, Jari Lietzen Aalto, Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos A! Modulaatioiden
LisätiedotOngelma 1: Onko datassa tai informaatiossa päällekkäisyyttä?
Ongelma 1: Onko datassa tai informaatiossa päällekkäisyyttä? 2012-2013 Lasse Lensu 2 Ongelma 2: Voidaanko dataa tai informaatiota tallettaa tiiviimpään tilaan koodaamalla se uudelleen? 2012-2013 Lasse
LisätiedotSpektri- ja signaalianalysaattorit
Spektri- ja signaalianalysaattorit Pyyhkäisevät spektrianalysaattorit Suora pyyhkäisevä Superheterodyne Reaaliaika-analysaattorit Suora analoginen analysaattori FFT-spektrianalysaattori DFT FFT Analysaattoreiden
LisätiedotSignaalien generointi
Signaalinkäsittelyssä joudutaan usein generoimaan erilaisia signaaleja keinotekoisesti. Tyypillisimpiä generoitavia aaltomuotoja ovat eritaajuiset sinimuotoiset signaalit (modulointi) sekä normaalijakautunut
LisätiedotAlla olevassa kuvassa on millisekunnin verran äänitaajuisen signaalin aaltomuotoa. Pystyakselilla on jännite voltteina.
TT12S1E Tietoliikenteen perusteet Metropolia/A. Koivumäki 1 Kirjan lukuun 3 liittyvää lisäselitystä ja esimerkkejä Kirjan luvussa 3 (Signals Carried over the Network) luodaan katsaus siihen, minkälaisia
LisätiedotTietoliikenteen fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden Kirja sivut 43-93
Tietoliikenteen fyysinen kerros Tietoliikenne kohtaa todellisuuden Kirja sivut 43-93 Data ja informaatio Data: koneiden tai ihmisten käsiteltävissä oleva tiedon esitysmuoto Informaatio: datan merkityssisältö
LisätiedotTiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros Kirja sivut 43-93
Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros Kirja sivut 43-93 Data ja informaatio Data: koneiden tai ihmisten käsiteltävissä oleva tiedon
LisätiedotKanavointi ja PCM järjestelmä
Kanavointi ja PCM järjestelmä Kanavointi PCM ~ Pulse Code Modulation ƒ Näytteenotto ƒ Kvantisointi y Lineaarinen y Epälineaarinen ƒ Kvantisointisärö TDM-kanavointi ƒ PCM 0, PCM 0, PCM 80, PCM 90 Rka/ML
LisätiedotELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)
(5 op) Luento 5 A/D- ja D/A-muunnokset ja niiden vaikutus signaaleihin Signaalin A/D-muunnos Analogia-digitaalimuunnin (A/D-muunnin) muuttaa analogisen signaalin digitaaliseen muotoon, joka voidaan lukea
LisätiedotRadiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut
Radiokurssi Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut Modulaatiot CW/OOK Continous Wave AM Amplitude Modulation FM Frequency Modulation SSB Single Side Band PM Phase Modulation ASK
LisätiedotKOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )
KOHINA H. Honkanen N = Noise ( Kohina ) LÄMÖKOHINA Johtimessa tai vastuksessa olevien vapaiden elektronien määrä ei ole vakio, vaan se vaihtelee satunnaisesti. Nämä vaihtelut aikaansaavat jännitteen johtimeen
LisätiedotAES-H, PES-H ja YS-L -suodatinpistokkeet. Käyttötarkoituksen kuvaus
AES-H, PES-H ja YS-L -suodatinpistokkeet Käyttötarkoituksen kuvaus Taustaa Yleisessä televerkossa käytetään nykyisin usein ratkaisua, jossa olemassa olevaan tilaajalle menevään puhelinpariin kytketään
LisätiedotD B. Levykön rakenne. pyöriviä levyjä ura. lohko. Hakuvarsi. sektori. luku-/kirjoituspää
Levyn rakenne Levykössä (disk drive) on useita samankeskisiä levyjä (disk) Levyissä on magneettinen pinta (disk surface) kummallakin puolella levyä Levyllä on osoitettavissa olevia uria (track), muutamasta
LisätiedotRadioamatöörikurssi 2017
Radioamatöörikurssi 2017 Polyteknikkojen Radiokerho Luento 4: Modulaatiot 9.11.2017 Otto Mangs, OH2EMQ, oh2emq@sral.fi 1 / 29 Illan aiheet 1.Signaaleista yleisesti 2.Analogiset modulaatiot 3.Digitaalinen
LisätiedotVirheen kasautumislaki
Virheen kasautumislaki Yleensä tutkittava suure f saadaan välillisesti mitattavista parametreistä. Tällöin kokonaisvirhe f määräytyy mitattujen parametrien virheiden perusteella virheen kasautumislain
LisätiedotSuccessive approximation AD-muunnin
AD-muunnin Koostuu neljästä osasta: näytteenotto- ja pitopiiristä, (sample and hold S/H) komparaattorista, digitaali-analogiamuuntimesta (DAC) ja siirtorekisteristä. (successive approximation register
LisätiedotTiedon koodaus signaaliin
Tiedon koodaus signaaliin bittien koodaukseen käytetään signaalin taajuutta amplitudia vaihetta signalointinopeus signaalia / s yksikkönä baudi Sinifunktio perusesimerkki jaksollisesta funktiosta s(t)
LisätiedotTiedon koodaus signaaliin. Sinifunktio. Fourier-sarja. Esimerkki: b -kirjain. T = 8; f =1/T = 1/8 10/14/ Fysikaalinen tulkinta
Tiedon koodaus signaaliin Sinifunktio bittien koodaukseen käytetään signaalin taajuutta amplitudia vaihetta signalointinopeus signaalia / s yksikkönä baudi perusesimerkki jaksollisesta funktiosta A f φ
LisätiedotTiedon koodaus signaaliin
Tiedon koodaus signaaliin bittien koodaukseen käytetään signaalin taajuutta amplitudia vaihetta signalointinopeus signaalia / s yksikkönä baudi Sinifunktio perusesimerkki jaksollisesta funktiosta s(t)
LisätiedotKompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa
Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa Vierailuluento IMA-kurssilla Heikki Huttunen Lehtori, TkT Signaalinkäsittely, TTY heikki.huttunen@tut.fi Department of Signal Processing Fourier-muunnos
LisätiedotPeruskerros: OFDM. Fyysinen kerros: hajaspektri. Hajaspektri: toinen tapa. FHSS taajuushyppely (frequency hopping)
Fyysinen kerros: hajaspektri CSMA/CA: Satunnaisperääntyminen (Random backoff) samankaltainen kuin Ethernetissä Kilpailuikkuna : 31-1023 aikaviipaletta oletusarvo 31 kasvaa, jos lähetykset törmäävat, pienee
LisätiedotSäätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi
Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi Työ D102: Sinimuotoisen signaalin suodattaminen 0.4 op. Julius Luukko Lappeenrannan teknillinen yliopisto Sähkötekniikan osasto/säätötekniikan laboratorio
LisätiedotLABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS
LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä ja näytteenottotaajuus
LisätiedotHelsinki University of Technology Laboratory of Telecommunications Technology
Helsinki University of Technology Laboratory of Telecommunications Technology S-38.211 Signaalinkäsittely tietoliikenteessä I Signal Processing in Communications (2 ov) Syksy 1998 1. Luento: Johdanto prof.
LisätiedotLABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS
LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS Päivitetty: 23/01/2009 TP 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä
LisätiedotLähettimet ja vastaanottimet
Aiheitamme tänään Lähettimet ja vastaanottimet OH3TR:n radioamatöörikurssi Kaiken perusta: värähtelijä eli oskillaattori Vastaanottimet: värähtelijän avulla alas radiotaajuudelta eri lähetelajeille sama
LisätiedotKoodausteoria, Kesä 2014
Koodausteoria, Kesä 2014 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 6. Ryöppyvirheitä korjaavat koodit Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 2 / 34 6.1 Peruskäsitteitä Aiemmin on implisiittisesti
LisätiedotADSL-kuluttajalaajakaistojen proaktiivinen viankorjaus
Jens Mustonen ADSL-kuluttajalaajakaistojen proaktiivinen viankorjaus Metropolia Ammattikorkeakoulu Insinööri (AMK) Tietotekniikan koulutusohjelma Insinöörityö 10.4.2015 Tiivistelmä Tekijä Otsikko Sivumäärä
Lisätiedot1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava:
Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava: Päästökaistan maksimipoikkeama δ p =.5. Estokaistan maksimipoikkeama δ s =.. Päästökaistan rajataajuus pb = 5 Hz. Estokaistan rajataajuudet sb = 95 Hz Näytetaajuus
LisätiedotDigitaalinen Televisio
Digitaalinen Televisio Digitaalinen Televisio 1. Lähetystekniikka ja standardit 2. MHP 3. Interaktiivinen Televisio 4. Vastaanottimet 5. Tulevaisuuden trendit Lähetystekniikka ja standardit DVB = Digital
LisätiedotSignaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit
Signaalien datamuunnokset Muunnoskomponentit Näytteenotto ja pitopiirit Multiplekserit A/D-muuntimet Jännitereferenssit D/A-muuntimet Petri Kärhä 26/02/2008 Signaalien datamuunnokset 1 Näytteenotto ja
Lisätiedot5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)
5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) yhtenäinen linkki solmusta solmuun bitit sisään => bitit ulos ongelmia: siirtovirheet havaitseminen korjaaminen solmun kapasiteetti vuonvalvonta yhteisen
LisätiedotHelsinki University of Technology
Helsinki University of Technology Laboratory of Telecommunications Technology S-38.11 Signaalinkäsittely tietoliikenteessä I Signal Processing in Communications ( ov) Syksy 1997. Luento: Pulssinmuokkaussuodatus
Lisätiedot5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)
5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) yhtenäinen linkki solmusta solmuun bitit sisään => bitit ulos ongelmia: siirtovirheet havaitseminen korjaaminen solmun kapasiteetti vuonvalvonta yhteisen
LisätiedotSGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti
SG-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 21.3.2006 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle
LisätiedotSIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 1
1 SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 1 Millainen on signaalin spektri ja miten se lasketaan? SIGNAALIEN JA SPEKTRIN PERUSKÄSITTEITÄ 2 Spektri taajuuden funktiona on kompleksiarvoinen funktio, jonka graafinen
LisätiedotNumeeriset menetelmät
Numeeriset menetelmät Luento 13 Ti 18.10.2011 Timo Männikkö Numeeriset menetelmät Syksy 2011 Luento 13 Ti 18.10.2011 p. 1/43 p. 1/43 Nopeat Fourier-muunnokset Fourier-sarja: Jaksollisen funktion esitys
LisätiedotFlash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen
Flash AD-muunnin Koostuu vastusverkosta ja komparaattoreista. Komparaattorit vertailevat vastuksien jännitteitä referenssiin. Tilanteesta riippuen kompraattori antaa ykkösen tai nollan ja näistä kootaan
LisätiedotDigitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu
Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu Teemu Saarelainen, teemu.saarelainen@kyamk.fi Lähteet: Ifeachor, Jervis, Digital Signal Processing: A Practical Approach H.Huttunen,
Lisätiedot1 VUOKRATTAVAT TUOTTEET... 2 2 TOIMITUSAIKA... 2 3 PALVELUKUVAUKSET... 3. 3.1 Analoginen 2- johdinyhteys, tavanomainen laatu (O)...
Palvelukuvaus 1 Sisällysluettelo 1 VUOKRATTAVAT TUOTTEET... 2 2 TOIMITUSAIKA... 2 3 PALVELUKUVAUKSET... 3 3.1 Analoginen 2- johdinyhteys, tavanomainen laatu (O)... 3 3.2 Analoginen 2-johdinyhteys, erikoislaatu
LisätiedotMULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM. Tietoliikennetekniikka I A Kari Kärkkäinen Osa 22 1 (16)
MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM Tietoliikennetekniikka I 521357A Kari Kärkkäinen Osa 22 1 (16) Multipleksointimenetelmät Usein on tarve yhdistää eri lähteistä tulevia toisistaan riippumattomia
LisätiedotMääräys. Viestintävirasto on määrännyt 23 päivänä toukokuuta 2003 annetun viestintämarkkinalain (393/2003) 129 :n nojalla: 1 Soveltamisala
1 (5) Määräys METALLIJOHTIMISTEN TILAAJAYHTEYKSIEN JA NIIHIN KYTKETTYJEN VIESTINTÄVERKKOLAITTEIDEN TEKNISISTÄ OMINAISUUKSISTA Annettu Helsingissä 15 päivänä helmikuuta 2010 Viestintävirasto on määrännyt
LisätiedotPuheenkoodaus. Olivatpa kerran iloiset serkukset. PCM, DPCM ja ADPCM
Puheenkoodaus Olivatpa kerran iloiset serkukset PCM, DPCM ja ADPCM PCM eli pulssikoodimodulaatio Koodaa jokaisen signaalinäytteen binääriseksi (eli vain ykkösiä ja nollia sisältäväksi) luvuksi kvantisointitasolle,
LisätiedotSGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe
SGN-00 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe 9.3.009 Sivuilla - on. Älä vastaa siihen, jos et ollut ensimmäisessä välikokeessa. Tentin kysymykset ovat sivuilla 3-4. Vastaa vain jompaan kumpaan kokeeseen,
LisätiedotSuodatus ja näytteistys, kertaus
ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Luento 6: Kantataajuusvastaanotin AWGN-kanavassa II: Signaaliavaruuden vastaanotin a Olav Tirkkonen Aalto, Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos a [10.6.3-10.6.6;
LisätiedotDigitaalinen tiedonsiirto ja siirtotiet. OSI-kerrokset
A! Aalto University Comnet ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät, Luento 1 Digitaalinen tiedonsiirto ja siirtotiet Olav Tirkkonen [Luku 1: Introduction, kokonaisuudessaan] A! OSI-kerrokset Tiedonsiirtojärjestelmiä
LisätiedotS-38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet. Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu
S-38.1105 Tietoliikennetekniikan perusteet Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu Luento 3 Signaalin siirtäminen Tiedonsiirron perusteita Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu Luennon ohjelma Termejä, konsepteja
LisätiedotINFORMAATIOTEORIA & KOODAUS TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka II Osa 28 Kari Kärkkäinen Syksy 2015
1 INFORMAATIOTEORIA & KOODAUS TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS TEENVETO 2 Informaatioteoria tarkastelee tiedonsiirtoa yleisemmällä, hieman abstraktilla tasolla ei enää tarkastella signaaleja aika- tai taajuusalueissa.
LisätiedotModulaatio. f C. amplitudimodulaatio (AM) taajuusmodulaatio (FM)
Lähetelajit Modulaatio Modulaatio: siirrettävän informaation liittämistä kantoaaltoon Kantoaalto: se radiotaajuinen signaali, jota pientaajuinen signaali moduloi Kaksi pääluokkaa moduloinnille: P amplitudimodulaatio
LisätiedotOrganization of (Simultaneous) Spectral Components
Organization of (Simultaneous) Spectral Components ihmiskuulo yrittää ryhmitellä ja yhdistää samasta fyysisestä lähteestä tulevat akustiset komponentit yhdistelyä tapahtuu sekä eri- että samanaikaisille
LisätiedotData ja informaatio. Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros. Ohjattu media. Tiedonsiirto. Ohjaamaton media
Data ja informaatio Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros Tietoliikenne kohtaa todellisuuden Kirja sivut 43-93 Data: koneiden tai ihmisten käsiteltävissä oleva tiedon esitysmuoto Informaatio: datan
LisätiedotElektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus
Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 14.11.2013 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:
LisätiedotHelsinki University of Technology
Helsinki University of Technology Laboratory of Telecommunications Technology S-38.211 Signaalinkäsittely tietoliikenteessä I Signal Processing in Communications (2 ov) Syksy 1997 1. Luento: Johdanto prof.
LisätiedotVuonohjaus: ikkunamekanismi
J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 1 Vuonohjaus: ikkunamekanismi Kuittaamattomina liikkeellä olevien segmenttien (data unit) lkm W (ikkuna) Lähetyslupien kokonaismäärä
LisätiedotA/D-muuntimia. Flash ADC
A/D-muuntimia A/D-muuntimen valintakriteerit: - bittien lukumäärä instrumentointi 6 16 audio/video/kommunikointi/ym. 16 18 erikoissovellukset 20 22 - Tarvittava nopeus hidas > 100 μs (
LisätiedotKun järjestelmää kuvataan operaattorilla T, sisäänmenoa muuttujalla u ja ulostuloa muuttujalla y, voidaan kirjoittaa. y T u.
DEE-00 Lineaariset järjestelmät Harjoitus, ratkaisuehdotukset Järjestelmien lineaarisuus ja aikainvarianttisuus Kun järjestelmää kuvataan operaattorilla T, sisäänmenoa muuttujalla u ja ulostuloa muuttujalla
LisätiedotLABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN
LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN Päivitetty: 23/01/2009 TP 3-1 3. VAIHELUKITTU VAHVISTIN Työn tavoitteet Työn tavoitteena on oppia vaihelukitun vahvistimen toimintaperiaate ja käyttömahdollisuudet
LisätiedotRadioamatöörikurssi 2015
Radioamatöörikurssi 2015 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 5.11.2015 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus,
LisätiedotAlgebralliset menetelmät virheenkorjauskoodin tunnistamisessa
Algebralliset menetelmät virheenkorjauskoodin tunnistamisessa Jyrki Lahtonen, Anni Hakanen, Taneli Lehtilä, Toni Hotanen, Teemu Pirttimäki, Antti Peltola Turun yliopisto MATINE-tutkimusseminaari, 16.11.2017
LisätiedotDigitaalinen signaalinkäsittely Kuvankäsittely
Digitaalinen signaalinkäsittely Kuvankäsittely Teemu Saarelainen, teemu.saarelainen@kyamk.fi Lähteet: Ifeachor, Jervis, Digital Signal Processing: A Practical Approach H.Huttunen, Signaalinkäsittelyn menetelmät,
LisätiedotRadioamatöörikurssi 2012
Radioamatöörikurssi 2012 Sähkömagneettinen säteily, Aallot, spektri ja modulaatiot Ti 6.11.2012 Johannes, OH7EAL 6.11.2012 1 / 19 Sähkömagneettinen säteily Radioaallot ovat sähkömagneettista säteilyä.
LisätiedotOhjelmistoradio. Mikä se on:
1 Mikä se on: SDR = Software Defined Radio radio, jossa ohjelmisto määrittelee toiminnot ja ominaisuudet: otaajuusalue olähetelajit (modulaatio) olähetysteho etuna joustavuus, jota tarvitaan sovelluksissa,
LisätiedotFYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET
FYSP105 / K3 R-SODATTIMET Työn tavoitteita tutustua R-suodattimien toimintaan oppia mitoittamaan tutkittava kytkentä laiterajoitusten mukaisesti kerrata oskilloskoopin käyttöä vaihtosähkömittauksissa Työssä
Lisätiedotpuheen laatu kärsii koodauksesta mahdollisimman vähän. puhe pakkautuu mahdollisimman pieneen määrään bittejä.
Luku 1 Puheen koodaus Puheen koodauksella tarkoitetaan puhesignaalin esittämiseen tarvittavan bittimäärän pienentämistä sillä tavalla, että puhesignaalin laatu ja ymmärrettävyys kärsivät mahdollisimman
LisätiedotT-61.246 DSP: GSM codec
T-61.246 DSP: GSM codec Agenda Johdanto Puheenmuodostus Erilaiset codecit GSM codec Kristo Lehtonen GSM codec 1 Johdanto Analogisen puheen muuttaminen digitaaliseksi Tiedon tiivistäminen pienemmäksi Vähentää
LisätiedotTiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros "Miten siirretään yksi bitti"
Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros "Miten siirretään yksi bitti" Data ja informaatio Data: koneiden tai ihmisten käsiteltävissä oleva
LisätiedotTiedonkeruu ja analysointi
Tiedonkeruu ja analysointi ViDRoM Virtual Design of Rotating Machines Raine Viitala 30.9.2015 ViDRoM Virtual Design of Rotating Machines Mitataan dynaamista käyttäytymistä -> nopeuden funktiona Puhtaat
LisätiedotLaskuharjoitus 2 ( ): Tehtävien vastauksia
TT12S1E Tietoliikenteen perusteet Metropolia/A. Koivumäki Laskuharjoitus 2 (11.9.2013): Tehtävien vastauksia 1. Eräässä kuvitteellisessa radioverkossa yhdessä radiokanavassa voi olla menossa samanaikaisesti
LisätiedotÄlypuhelinverkkojen 5G. Otto Reinikainen & Hermanni Rautiainen
Älypuhelinverkkojen 5G Otto Reinikainen & Hermanni Rautiainen Johdanto [1][2] Viimeisen 30 vuoden aikana mobiiliverkkojen markkinaosuus on kasvanut merkittävästi Langattomia laitteita on joillain alueilla
LisätiedotAV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys 2013 -seminaari 6.5.2013 / Juha Lehtonen
AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni KDK-pitkäaikaissäilytys 2013 -seminaari 6.5.2013 / Juha Lehtonen Äänimuodot Ääneen vaikuttavia asioita Taajuudet Äänen voimakkuus Kanavien määrä Näytteistys Bittisyvyys
LisätiedotDigitaalinen audio & video I
Digitaalinen audio & video I Johdanto Digitaalinen audio + Psykoakustiikka + Äänen digitaalinen esitys Digitaalinen kuva + JPEG 1 Johdanto Multimediassa hyödynnetään todellista ääntä, kuvaa ja videota
LisätiedotKotitalouksien kiinteät internet - liittymät. Tero Karttunen Oy Mikrolog Ltd
Kotitalouksien kiinteät internet - liittymät Tero Karttunen Oy Mikrolog Ltd Kotitalouden internet - toivelista! Edulliset käyttökustannukset! Helppo, edullinen käyttöönotto! Kiinteä internet-yhteys! Toimiva!
Lisätiedot