DTK

1. Navedite bar tri prednosti digitalnih kom sistema u odnosu na analogne?

Prije svega, danas je prirodno da se koristi digitalni komunikacijski sistemi zbog velikog prisustva racunarskih mreza.

Regeneracija digitalnih signala je jednostavnija. Regeneracija je moguca dok su signal i sum unutar nekih granica. Kod analognih komunikacija ce svaka izoblicenja izazvati gresku jer je talasni oblik veoma vazan. Dakle, digitalni komunikacijski sistemi su otporniji na sum i izoblicenja od analognih.

Veca robusnost. Digitalni sistem razlikuje 2 stanja, pa je veca smetnja potrebna da dodje do greske u prepoznavanju. U analognom sistemu sum se akumulira u analogan signal i postaje njegov dio.

Implementacija digitalnih tel sistema je jednostavnija.

2. Kakva je razlika izmedju digitalnih i analognih poruka?

Digitalne poruke se formiraju pomocu konacnog broja simbola. Ako se digitalna poruka konstruise pomocu M razlicitih simbola, ona se naziva Marnom.

Analogna poruka predstavlja podatke cije se vrijednosti mijenjaju unutar nekog kontinualnog opsega. Moze poprimiti beskonacno mnogo vrijednosti unutar tog opsega.

3. Nedostaci digitalnih komunikacijskih sistema?

Kod ovih sistema je sinhronizacija slozenija nego kod analognih.

Kada odnos signal sum padne ispod nekog praga kvalitet se naglo mijenja od vrlo dobrog do jako loseg, dok se kod analognih sistema ova promjena odvija postepeno.

4. Zadatak regeneratora u Digitalnom komunikacijskom sistemu?

Regeneratori se postavljaju duz prenosne linije na dovoljno kratkim udaljenostima kako bi se odnos signal sum drzao u zadovoljavajucim granicama.Ne dolazi do akumulacije signala i suma.Ekvivalent u analognim sistemima su pojacala, no ona istovremeno pojacavaju i signal i sum.

5. Na koji nacin se analogni signal prilagodjava za digitalni prenos?

Signal koji daje izvor mora biti pogodan za digitalnu obradu. Analogna informacija se formatira prolazeci kroz postupke uzorkovanja, kvantizacije i kodiranja.Rezultat formatiranja je niz bita.

Postupak prilagodjavanja prikazan je na slici. Na slici a imamo analogan signal. Zatim je na sl b prikazan rezultat PAM, nakon toga signal jos nije digitalni. Na slici c je rezultat kvantizacije. Zatim se signal propusta kroz sample & hold kolo, te dobijamo pogodan signal na sl . d.

6. Objasniti glavne izvore šuma u PCM sistemu?

Glavni izvori suma u PCM sistemu su kanalni i kvantizacijski sum. Posljedice suma su bitske greske. Kanalni sum ->upotreba regeneratora. Kvantizacijski->rjesava se prilikom projektovanja sistema. Razlikovanje primljenog i poslanog signala se mogu prikazati vjerovatnocom greske Pe.

7. Objasniti postupak regeneracije PCM signala?

Regeneracijom postizemo kontrolu efekata distorzije i suma prilikom prenosa PCM signala preko kanala.Regeneracija se vrsi lancem regeneratora koji su postavljeni blizu jedan drugom. Regenerisani signal treba biti identican izvornom signalu.

Regenerator ima 3 komponente: ekvalizator, ekstraktor takta i odlucivac.

Ekvalizator kompenzira amplitudne i fazne distorzije signala koje su posljedica nesavrsenosti kanala.

Ekstraktor takta osigurava povorku pravougaonih impulsa dobivenih iz primljenih impulsa. Impulsi se uzorkuju kada je SNR najveci.

U odlucivacu se poredi svaki uzorak sa unaprijed postavljenim pragom.

8. Sta je zadatak kompresije u PCM sistemu? Zadatak kompandera?

Da bi se dobili uzorci signala sa pravilnim nivoima u prijemniku se koristi kompander, to su kompresor i ekspander zajedno. SNR signala niskog nivoa se povecava zahvaljujuci smanjenju SNR-a signala viseg nivoa. Kompresija se vrsi tako sto se manje vrijednosti isticu, a velike smanjuju. Vrsi se prije kvantovanja.

9. Objasniti pojam treperenje faze?

Pojava da se rastojanje između susjednih uzoraka mijenja za neku malu vrijednost naziva se treperenje faze ili jitter.To je stohasticki proces.Do treperenja dolazi usljed ekstrakcije impulsa na prijemu.Treperenje ce se vrsiti oko optimalnog polozaja impulsa.

10. Na koji nacin se kvantizira binarni signal u PCM sistemu?

Kvantizacija je postupak u kome se podrucje kontinualne vrijednosti amplituda transformisu u konacno mnogo amplituda.Svaki uzorak se kvantizira sa nekom vrijednoscu. Dakle vrsi se diskretiziranje signala po trenutnoj vrijednosti amplitude. Vrijednost uzorka se zaokruzuje na najblizu razinu.

L broj kvantizacijskih nivoa. Log2L broj bita .

11. Objasniti razliku izmedju PAM i PCM?

12. Skiciraj blok semu PCM predajnika i prijemnika?

Izmedju se postavljaju regeneratori.

13. Ako se za prenos koristi binarna PAM modulacija, na koji nacin se vrsi rekonstrukcija izvornog signala u prijemniku?

Nakon regeneracije u prijemniku, impulsi se grupisu u kodne rijeci, te se tako dobija kvantizovani PAM signal. Zatim se propusta kroz NF rekonstrukcijski filter sa granicnom frekvencijom w.

14. Sta je kvantizacijski šum?

Izobličenje uzrokovano aproksimacijom analognog signala kvantiziranim uzorcima (konačan umjesto beskonačan skup vrijednosti) naziva se šum kvantizacije.

15. Koji uslov mora biti zadovoljen da bi DM imao sposobnost pracenja brzine promjene ulaznog signala?

Potrebno je DM naciniti adaptivnim, tako da se korak prilagodjava promjenama ulaznog signala.Kada je velicina koraka prevelika u odnosu na nagib signala nastaje granularni sum.

16. Koja je glavna prednost, a koji glavni nedostatak delta modulacije?

Glavna prednost DM je njena jednostavnost. Estimacija tekuceg uzorka je jednostavno prethodni uzorak.Razlika izmedju ulaza i aproksimacije se kvantizira sa 2 nivoa, + i - delta.Ako aproksimacija pada ispod signala, onda se povecava za delta, u suprotnom smanjuje.Integrator u povratnoj vezi predvidja uzorak.

Da bi tekuci i prethodni uzorak bili sto slicniji potrebno je dovoljno brzo uzorkovati.Signal poruke se uzorkuje brzinom vecom od Nyquistovei povecava se korelacija izmedju susjednih uzoraka.

17. Koje su prednosti Delta-Sigma modulacije u odnosu na Delta modulaciju?

Ispred delta modulatora nalazi se integrator.Ulaz kvantizera je izvod ulaznog signala, stoga se prije Dm postavlja integrator. Varijansa signala greske se smanjuje!

!Integracija suma dovodi do usrednjavanja. Tako dobijamo usrednjenu vrijednost AWGN 0.

18. Koje su prednosti DM u odnosu na PCM?

Jednostavnost.Posmatra se vrijednost razlike tekuceg i prethodnog uzorka umjesto vrijednosti uzorka.

19. Objasniti ulogu modulatora u dig kom sistemu?

Modulator je uredjaj koji tok bita pretvara u signal pogodan za prenos komunikacijskim kanalom.Znaci, on mapira niz bita u signal sposoban da predje od predajnika do prijemnika. Moze biti u osnovnom ili transponovanom opsegu. U osnovnom opsegu mapira niz bita u signal cija je frekvencija u opsegu od 0 do neke konacne vrijednosti.U transponovanom mapira niz bita u signal ciji je spektar oko neke frekvencije ῳc.

20. Ukratko o svim generatorima u osnovnom opsegu.

NRZ: Generator generise signal koji nikad nije 0.

NRZ-L : 1 se mapira u +V,a 0 u –V, koji traju Tb.

NRZ-M: 1 izaziva promjenu signala, a 0 ne. Signal je takodje – ili + V trajanja Tb.

RZ:tokom nekog vremenskog intervala signal ce biti jednak 0.

Unipolarni RZ: 1 je predstavljen kao +V tokom Tb/2, a 0 kao 0 tokom Tb.

Bipolarni RZ: 1 se mapira u +V,a 0 u –V, koji traju Tb/2.

RZ AMI: 1 je +V i –V tokom Tb/2 naizmjenicno,a 0 je 0 tokom Tb.

Mancester: 1- signal koji pocinje sa +V, a zavrsava sa 0, a 0 pocinje u 0 a zavrsava u +V, po Tb/2.

Miller: 1 se predstavlja kao +V ili –V u trajanju Tb, a 0 kao +V, zatim –V ili obratno u trajanju Tb/2. Uvjek postoji prelaz izmedju bita.

21. Za tok podataka 1110010 skicirati talasni oblik linijskog koda ako se koristi Mancester kodiranje. Takodje za bipolarno kodiranje sa povratkom na nulu-BRZ?

Slika 1Mancester primjer sa predavanja

Slika 2. NRZ primjer sa predavanja

22. Koji su kriteriji za izbor modulatora?

-Pogledati da li signal ima DC komponentu. Ako ima sr.vr.=0 onda ju nema. RZ ima DC, NRZ-L ne!

-Ekstrakcija takta iz signala.Potreban modulator koji uvjek ima tranziciju.Mancester kodiranje.

-Detekcija greske. Ako postoje nedozvoljeni oblici->greska. RZ-AMI npr.

-BW sirina frekventnog opsega signala treba da je sto uza.

-Imunitet na sum. U prisustvu suma demodulator mora razlikovati 0 i 1.Sto se vise 0 i 1 razlikuju manja je vjerovatnoca greske. Ovdje je dobar NRZ-L.

23. Sta je spektralna efikasnost?

To je mjera iskoristenja raspolozivog frekvencijskog opsega. Racuna se kao kolicnik binarnog protoka, tj bitske brzine i zauzetosti frekvencijskog opsega.

Modulacije sa vecom spektralnom efikasnoscu su super u smislu iskoristenja opsega, ali su osjetljivije na sum i komplikovanije.

24. Objasniti znacenje varijanse greske kvantizera?

25. Koja su dva oblika impulsa koja ce osigurati nultu ISI u trenucima odlucivanja?

26. Zbog cega je Eb/No prirodna mjera performansi digitalnom komunikacijskog sistem? Ili formulisano: Koji se parametar koristi kao mjera performansi Digitalnog komunikacijskog sistema i zasto? Na koji nacin se mjere performanse DKS?

Eb/N0 je standardna mjera kvaliteta performansi digitalnog komunikacijskog sistema (mjera kojadefinira djelovanje jednog sistema u odnosu na drugi).

Mjera performansi digitalnog komunikacijskog sistema je dijagram vjerovatnoće greške PB i Eb/N0.Sto je ovaj odnos veci Pb je manja.

Eb je energija bita, a No/2 spektralna gustina snage suma.Odnos Eb/No je normalizovani S/N. Analogni signali su signali snage jer imaju beskonacno trajanje. Tu je energija beskonacna i nije pogodna za klasifikaciju. Zato je mjera performansi u analognim sistemima S/N.

U digitalnim kom sis se simboli prenose u konacnim vremenskim intervalima Ts. Usrednjena snaga jednog simbola je jednaka 0 i nije pogodna za klasifikaciju. Zato koristimo energiju simbola. Posto se jedan simbol moze predstaviti pomocu jednog, dva ili vise bita, mi ne koristimo ni energiju simbola nego bas energiju bita Eb. Eb/No je bezdimenzionalna velicina.

27. Sta je zadatak optimalnog filtera u prijemniku i cime je odredjen njegov impulsni odziv?

Zadatak optimalnog filtera u prijemniku jeste maximiziranje odnosa signal/sum, samim tim i smanjenje vjerovatnoce greske.

Zadatak LTI filtera u prijemniku je da smanji uticaj suma na detekciju impulsa u prijemniku (odlucivanje) .Zadatak je osigurati da je trenutna vrijednost izlaznog signala mjerena u nekom trenutku t=T sto je moguce veca od srednje snage suma na izlazu iz filtera.(veci sig/sum)

Impulsni odziv idealnog filtera u prijemniku je vremenski obrnutai zakasnjela(za T) verzija ulaznog signala g(t), pomnozena sa k . Tj. hopt(t)=kg(T-t).

28. Na koji nacin se postize maksimalan odnos signal/šum u prijemniku prilikom odlucivanja? Objasniti na primjeru pravougaonog impulsa?

maksimalna vrijednost odnosa signal sum

Prijemni filter elimina zavisnost od oblika ulaznog signala g(t). Filter jednako utice na sve signale sa istim energijama.

Kod pravougaonog impulsa impulsni odziv prijemnog filtera ima isti oblik kao i sam signal, tj pravougaoni. Maksimalna vrijednost ce biti u trenutku t=T.

29. Sta je ISI, sta je uzrokuje i na koji nacin se moze eliminirati? Sta je njena posljedica?

U praksi je kanal disperzivan, tj njegov frekventni opseg ostupa od oblika idealnog NF filtera. Zbog toga dolazi do sirenja impulsa. Tako na primljeni impuls uticu susjedni impulsi i dolazi do pokrivanja susjednih impulsa.Tj, nastaje interferencija simbola. Jednostavno receno, zakasnjeli bit se postavi na vec pristigli.

Ona uzrokuje bitske greske na izlazu prijemnika.Bitna je samo U TRENUTKU odlucivanja.

ISI mozemo rijesiti uvodjenjem redundancije u sistem.

Potrebno je prosiriti frekventni opseg na BT= 1 W. Gdje je alfa roll of faktor.

30. Sta je zadatak ekvalizatora u prijemniku?

Linearni ekvalizator je FIR filter sa impulsnim odzivom ck.Ekvalizator treba da forsira ISI u nulu.Treba eliminisati utjecaj filtera u prijemniku.Ovo je ekvalizator sa forsiranjem nula. On treba biti inverzan ocito filteru xk.Paznja se ne posvecuje filtriranju suma, sto je osnovni problem ovakvog ekvalizatora.

Ekvalizator sa minimalnom kvadratnom greskom ima za cilj smanjiti kvadratnu gresku na min.

DAKLE, Ekvalizator ima za cilj da eliminise negativne uticaje kanala na signal!

31. Na koji nacin ekvalizator sa forsiranjem nula eliminira ISI?

Cilj je da forsira ISI u nulu. Filter ck treba eliminisati utjecaj filtera xk. Znaci ck se bira kao inverzan xk.

32. Koji su nedostaci ekvalizatora sa forsiranjem nula?

Glavni nedostatak je sto se paznja posvecuje eliminaciji utjecaja kanala, ali ne i eliminaciji suma. Moze se desiti mnogo veci sum.

33. Sta je zadatak ekvalizacije kanala?

Eliminiranje negativnih uticaja kanala. Tj ISI.

34. Koje su prednosti i nedostaci MPSK u odnosu na BPSK?

35. Koje su prednosti i nedostacu QPSK u odnosu na BPSK?

36. Uporedi spektralnu efikasnost m-arnog FSK sa m-arnim PSK?

37. Objasniti pojam osnovni opseg?

Termin "osnovni opseg" se odnosi na signale čijispektar sadrži frekv entne komponente od nula (DC) do neke konačne vrijednosti frekvencije (obično do par MHz).

38. Objasniti termin transponovani opseg?

Termin transponovani označava da se signal iz osnovnog opsega translira u spektru, pomoćunekog nosioca, u frekventni opseg u kojem medij dozvoljava propagaciju signala. Niz bita se mapira u talasni oblik čiji je spekta centriran oko frekvencije ωC.

39. Navedite razloge za prenos u transponovanom opsegu?

40. Kakav je spektar PAM signala? Objasni!

41. Objasniti Nyquistov kriterij za prenos bez izoblicenja u osnovnom opsegu?

42. Cime je odredjena vjerovatnoca greske u binarnom simetricnom kanalu?

Srednja vjerovatnoća greške simbola u binarnom simetričnom kanalu zavisi samo od Eb/N0, tj. odnosa energije prenesenog signala po bitu i spektralne gustine snage šuma.

43. Izvediteizraz za odnos signal/sum uniformnog kvantizera?

Predavanje 2

44. Navedite razloge zbog kojih se vrsi oversampling prilikom prilagodjavanja analognog signala digitalnom sistemu?

Analogni filteri imaju siri prelazni frekventrni opseg. Zbog toga se treba povecati frekvencija uzorkovanja.Realizacija analognih anti aliasing filtera sa ostrijim rubom zahtjeva veliki red filtera. Zbog toga se vrsi oversampling, kako bi smanjili red.

45. Na koji nacin se signal predstavlja u signalnom prostoru?

Signal se predstavlja kao tacka u prostoru.Ose prostora odgovaraju nekim funkcijama.Pomocu Gram Smidtovog algoritma definira se baza prostora.Signal se predstavlja pomocu vektora:

s={s11, s12,...,s1N}

sij su koeficijenti odredjeni sa sij=∫si t j t dtgdje su fij bazni signali.

46. Koliko je kapacitet kanala bez šuma i ISI ako je njegov PO B?

47. Blok sema FSK prijemnika?

48. Objasni princip rada OFDM modulacije?(OFDM I DMT sam obradila)

Cilj obrade signala je uspjesan i bez greski prenos podataka preko nesavrsenih medija, sa sto vecim brzinama. Zbog toga se kanali dijele na vise vertikalnih podnodilaca ili podkanala.Imamo skup paralelnih nezavisnih podkanala. Svaki podnosilac je ortogonalan sa svim ostalim podnosiocima.

RAZLIKE DMT I OFDM

OFDM dodjeljuje fixan broj bita svim podkanalima.DTM dodjeljuje broj bita proporcionalno SNR-u signala, dinamicki.

OFDM se koristi u bezicnim vremenski promjenjivim kanalima(WLAN, MAN), dok se DTM koristi u zicanim digitalnim komunikacijama u kanalima koji se sporo mijenjaju sa vremenom(ADSL, tel parice).

Osnovni cilj DTM modulacije je dijeljenje ISI kanala sa memorijom u skup ortogonalnih i bezmemorijskih podkanala.Ako je podjela dovoljno dobra, amplitudna karakteristika svih podkanala treba biti ravna.

Kod OFDM dijeli se na skup podkanala sa jednakim brojem bita, sa priblizno ravnom amplitudskom karakteristikom i AWGNom