of 17 /17
1.Kako je koncetrisana snaga u slucaju impulsne modulacije ? U slucaju impulsne modulacijhe snaga koja se prenosi nije kontinualno rasporedjena vec je koncetrisana u kratkim vremenskim intervalima. 2.Dati definiciju PAM ? Kada se amplituda nosioca menja u skladu sa amplitudama odmeraka modulisuceg signala rec je o PAM 3.Dati definiciju PDM ? Kada se trajanje ( sirina ) impulsa menja sa srazmerno amplitudama odmeraka modulisuceg signala rec je o impulsnoj sirinskoj modulaciji – PDM. 4.Kako se vrsi demodulacija PAM signala ? Demodulacija impulsno modulisanih signala svodi se na obnavljanje prvobitnog kontinualnog signala sto se postize izdvajanjem odmeraka iz dolazeceg impulsno modulisanog signala i propustanjem povorke odmeraka kroz niskopropusni filtar.Poredjenjem spektara PAM i signala na izlazu NF ( Sd ) filtra vidimo da je Sd identican sa modulisucim signalom samo je od njega manji za α00/T0. Ukoliko je ispunjen uslov jednostavno se sa jednim pojacavacem cije je pojacanje a=1/α0 moze obezbediti ( u idealnom slucaju ) da demodulisani signal bude identican modulisucem signalu. Zato sto PPM ima bolji odnos signal/sum u odnosu na PAM pri istoj prenosenoj srednjoj snazi .Kod PAM osnovni nedostatak je osetljivost na sumove – trenutne vrednosti sumova se sabiraju sa korisnim signakom pa je ocigledno da pojava suma utice na kvalitet prenetog signala.

2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

1.Kako je koncetrisana snaga u slucaju impulsne modulacije ?U slucaju impulsne modulacijhe snaga koja se prenosi nije kontinualno rasporedjena vec je koncetrisana u kratkim vremenskim intervalima.2.Dati definiciju PAM ?Kada se amplituda nosioca menja u skladu sa amplitudama odmeraka modulisuceg signala rec je o PAM 3.Dati definiciju PDM ?Kada se trajanje ( sirina ) impulsa menja sa srazmerno amplitudama odmeraka modulisuceg signala rec je o impulsnoj sirinskoj modulaciji – PDM.

4.Kako se vrsi demodulacija PAM signala ?

Demodulacija impulsno modulisanih signala svodi se na obnavljanje prvobitnog kontinualnog signala sto se postize izdvajanjem odmeraka iz dolazeceg impulsno modulisanog signala i propustanjem povorke odmeraka kroz niskopropusni filtar.Poredjenjem spektara PAM i signala na izlazu NF ( Sd )

filtra vidimo da je Sd identican sa modulisucim signalom samo je od njega manji za α0=θ0/T0. Ukoliko je

ispunjen uslov jednostavno se sa jednim pojacavacem cije je pojacanje a=1/α0 moze obezbediti ( u idealnom slucaju ) da demodulisani signal bude identican modulisucem signalu.

Zato sto PPM ima bolji odnos signal/sum u odnosu na PAM pri istoj prenosenoj srednjoj snazi .Kod PAM osnovni nedostatak je osetljivost na sumove – trenutne vrednosti sumova se sabiraju sa korisnim signakom pa je ocigledno da pojava suma utice na kvalitet prenetog signala.

(a)

(b)

(v)s(t)s0(t)

Ako se u jednakim vremenskim intervalima t uzmu trenutne vrednosti ovog signala i ako se u tim tačkama generišu kratkotrajni pravougaoni impulsi čija je visina jednaka trenutnoj vrednosti kontinualnog signala, dobiće se povorka pravougaonih impulsa čije amplitude pripadaju jednom

Page 2: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

kontinuumu mogućih trenutnih vrednosti signala. Ovakav postupak uzimanja trenutnih vrednosti kontinualnog signala u određenim vremenskim intervalima naziva se odmeravanje.

Teorema o odmeravanju kaže da se svaki kontinualni vremenski signal čiji je frekvenciski opseg ograničen i nalazi se u intervalu od 0Hz do fg, može jednoznačno definisati konačnim brojem svojih diskretnih vrednosti u konačnom vremenskom intervalu pod uslovom da se odmeravanje vrši u

vremenskim intervalima: .

Minimalna brzina odmeravanja, koja iznosi 2fg, naziva se Nikvistova (Nyquist) brzina.

Iz spektra odmerenog signala moze se izdvojiti deo spektra koji je identican spektru kontinualnog signala koji se nalazi u opsegu od 0 – fg. Uslov je da ne dolazi do preklapanja bocnih opsega jer je u tom slucaju nemoguce izvrsiti tacnu rekonstrukciju kontinulanog signala.Iz spektra odmerenog signala se vidi da do preklapanja nece doci ako je fg ≤ fo-fg , odnosno fo≥2fg.

Zato sto filtar sa kojim vrsimo obnavljane nema savrsenu karakteristiku u spektru filtriranog signala se pojavljuju i neke parazitne frekventne komponente koje poticu van opsega poruke, odnosno koje poticu od dela spektra odmerenog signala iznad ucestanosti fg Velicina ovih parazitnih komponenti je srazmerna trenutnim vrednostima odmeravanog signala i jasno je da one nestaju kada nema ni signala

Page 3: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

Najveći deo spektra informacionih signala koncentrisan u nekom konačnom opsegu učestanosti. Ali je, takođe, tačno da jedan, istina zanemarljivi, deo spektra ostaje van opsega određenog graničnom učestanošću fg. Posto spektar odmerenog signala nije ogranicen očigledno je da će pri odmeravanju ovakvog signala sigurno doći do „preklapanja bočnih opsega„. Borba protiv pojave preklapanja spektra je teža i svodi se ili na propuštanje kontinualnog signala pre odmeravanja kroz visokokvalitetni NF filtar sa sto boljom karakteristikom kako bi se što više suzbile komponente spektra izvan definisane širine opsega ili na povećanje brzine odmeravanja znatno iznad Nikvistove brzine.

Postupak kojim se signal kontinualan po amplitudnim vrednostima diskretizuje, tj. svodi neprebrojiv skup trenutnih vrednosti na prebrojiv skup, naziva se kvantovanje.

15. Kolika se greška unosi prilikom kvantovanja?Greška q koja se unosi postupkom kvantovanja je ograničena njena apsolutna

vrednost ne prelazi iznos: gde predstavlja kvant amplitude. Znači,

apsolutna vrednost greške koja nastaje u procesu kvantovanja manja je ili je najviše jednaka polovini amplitudnog kvanta.

16. Šta je to šum kvantovanja?

Greška kvantovanja se obično naziva šum kvantovanja jer spektar funkcije q(t) liči na spektar šuma

Diskretizacija kontinualnog signala moze se izvrsiti bilo tako sto ce se prvo obaviti odmeravanje originalnog signala pa kvantovanje odmeraka, bilo sto se se prvo kontinualni signal kvantovati pa potom kvantovani signal odmeravati. Iako su u principu oba pristupa ispravna, u praksi se uvek prvo vrsi odmeravanje signala pa kvantovanje odmeraka, jer je to tehnicki jednostavniji pristup.

18. Sta je to kodovanje ?

Pri digitalizaciji kontinualnog signala, posle odmeravana I kvantovanja mora se obaviti i treća operacija - kodovanje, tj. predstavljanje diskretnih vrednosti signala grupom cifara odnosno impulsa.

Pored preslikavanja signala iz jednog oblika u drugi oblik, a koje se pri prenosu mora izvrsiti da bi se prenos uopste mogao obaviti, postoje jos tri razloga zbog kojih se pri prenosu poruka cesto vrse dodatna kodovanja:

- radi povecanja pouzdanosti prenosa (tzv. zas{titno kodovanje);- radi ekonomicnijeg prenosa (tzv. statisticko kodovanje);- radi obezbedjenja tajnosti poruke (tzv. sifrovawe ili kriptografija).

Page 4: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

U telekomunikacijama se najcesce, sa izuzetkom statistickog kodovanja, koriste tzv. uniformni kodovi, tj. kodovi kod kojih su sve reci izlazne kodne liste iste duzine.

Koder izvora ima zadatak, kao sto smo ranije vec videli, da pretvori signale koje izvor emituje u elektricne signale, kao i da u slucaju da izvor emituje kontinualne signale izvrsi odmeravanje i kvantovanje (tj. da izvrsi A/D konverziju). U statistiskom koderu se, na osnovu statistickih zavisnosti vrsi ravnomernija preraspodela informacija izmedju bitova. U zastitnom koderu se vrsi kodovanje ciji je cilj da omoguci da se na prijemu otkriju i, eventualno, isprave greske do kojih dolazi tokom prenosa. U linijskom koderu se vrsi prilagodjenje signala kanalu kroz koji se obavlja prenos. Prema tome, i sam modulator u sustini vrsi funkciju linijskog kodera.. U prijemnom delu obavljaju se, osim u bloku prag odlucivanja, operacije inverzne operacijama obavljenim u predajniku. U bloku „prag odlucivanja donosi se, na osnovu unapred definisanog praga, odluka koji je simbol u posmatranom trenutku prisutan. Na primer, ako je rec o binarnom prenosu, u ovom bloku se vrsi primitivno odlucivanje: ako je izmerena amplituda signala veca od datog praga smatra se da je primljena jedinica, u protivnom primljena je nula. U zastitnom dekoderu se otkrivaju i, ponekad, ispravljaju greske koje su nastale tokom prenosa. U statistiskom dekoderu se, na osnovu poznatih pravila kodovanja vrsi odgovarajuce statisticko dekodovanje.

U tehnickom smislu kodovanje moze da se definise i kao predstavljanje diskretnih vrednosti grupom digita, odnosno impulsa. U daljem izlaganju cemo impuls koji ima samo dva amplitudna stanja nazivati, kao i do sada, bit, a impuls koji ima M amplitudnih stanja oznacavacemo sa digit.

To su kodovi koji sluze za predstavljanje decimalnih vrednosti u binarnom obliku

Page 5: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

U opstem slucaju kodnim recima duzine n bitova moze se jednoznacno kodovati najvise 2n razlicitih stanja.

ASK je najjednostavniji postupak prenosa digitalnog signala modulisanim nosiocem, koji se sastoji od uključivanja i isključivanja nosioca. Kada se u intervalu trajanja bita T emituje nosilac, to znači da se prenosi "1", a kada se ne emituje prenosi se "0". Uključivanje i isključivanje nosioca predstavlja promenu njegove amplitude, što ukazuje na amplitudsku modulaciju, koja se na englekom naziva "Amplitude Shift Keying", tj. ASK.

Ovaj postupak modulacije je u anglo-saksonsonkoj literaturi poznat kao Frequency shift keying (FSK).Trenutna devijacija frekvencije modulisanog signala direktno je srazmerna modulišućem signalu:

Za BFSK modulišući signal je binaran polaran

Trenutna vrednost frekvencije BFSK signala ima 2 vrednosti: f1 koja odgovara slanju jedinice f-1 koja odgovara slanju minus jedinice.

Frekvencije f1 i f-1 su određene uslovom f1T=k/2 Λ f-1T=m/2, gde su k i m prirodni brojevi, a T je bitski interval. Na taj način prelasci sa učestanosti f1 na f-1 i obrnuto su na mestu gde signal preseca nulu, pa spektar BFSK signala nema nepotrebnu širinu. FSK signal se može posmatrati kao zbir dva istovremeno prenošena ASK 2-AM signala, od kojih jedan koristi frekvenciju nosioca f1 i prenosi "1", a drugi frekvenciju f-1 i prenosi "-1“.

Modulisani signal ima konstantnu amplitudu, dok njegova faza nosi informaciju o modulišućem signalu. Pošto je modulišući signal binaran, faza modulisanog signala može imati samo dve moguće vrednosti. Te dve vrednosti se biraju tako da budu različitije jedna od druge, recimo j1=0, j0=p.Ovaj postupak modulacije se na engleskom naziva Phase shift keying (PSK).Binarna "1" se prenosi kao impuls amplitude U, trajanja T, sa utisnutim nosiocem učestanosti ω0 i početnom fazom 0Binarna "0" se prenosi kao impuls amplitude U, trajanja T, sa utisnutim nosiocem učestanosti ω0 i invertovanom početnom fazom π

u u(t)+

n(t)

nT

Odlučivač

Binarniniz (-1,1)

f1Detektoranvelope

f -1Detektoranvelope

+

+

-

Page 6: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

PSK 2-FM signal se može predstaviti kao amplitudski modulisan signal sa dva bočna opsega u kome je modulišući signal binarni polarni signal.

Pošto je modulišući signal binaran, faza modulisanog signala može imati samo dve moguće vrednosti. Te dve vrednosti se biraju tako da budu različitije jedna od druge, recimo j1=0, j0=p.Prelazak se vrsi u nulama oba signala

Ako nemamo dva odvojena binarna signala koje želimo da prenesemo koristeći nosioce u kvadraturi, možemo ih veštački napraviti iz jednog binarnog signala, razdvajajući parne i neparne bite. Ovo razdvajanje se obavlja u sklopu serija u paralelu (S®P ).Pošto u gornjoj grani modulatora signal um1(t) čine samo neparni biti npr., a signal um2(t) čine samo parni, u svakoj grani modulatora je 2 puta manji binarni protok, Vb/2 u odnosu na binarni protok Vb signala na ulazu u modulator.

Faza jk može imati četiri moguće vrednosti: p/4, -p/4, 3p/4 ili -3p/4. Amplituda signala je konstantna, pe se modulisani signal može smatrati fazno modulisanim sa 4 faze. Zato se ovaj modulisani signal zove četvorofazno modulisan, 4-FM

Prijemnik se sastoji od 2 koherentna prijemnika 2-FM signala u kvadraturi, iza kojih se mora nalazitikolo P®S, koje učešljava nazad parne i neparne bite iz 2 grane u prijemniku u originalni binarni signal.Pošto se bit prenosi ili gornjom ili donjom granom, verovatnoća greške je ista kao i za 2-FM prenos

NFum (t)

Izlaznifiltar

X

cos( 0t)

uAM (t)

K

Binarni niz(-1,1)

f0-B/2----f 0+B/2

um1 (t)X

cos( 0t)

um2 (t)X

sin( 0t)

+u4-F M (t)

K

Binarni niz(-1,1)

S->Pu k(t)

u 4-F M (t)+

n(t)

nT s

Odlučivač

Parnibiti, V b/2

X

2cos (0t)

dtTs

nT s

OdlučivačX

2sin (0t)

dtTs

Binarniniz, V b

Neparnibiti, V b/2

P->S

Page 7: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

Ako želimo veći binarni protok mora se primeniti složenija modulacija.Oba nosioca u kvadraturi možemo umesto binarnim, modulisati M-arnim signalom. Na taj način dobijamo kvadraturno amplitudski modulisani signal sa više nivoa, ili M-QAM.Modulator M-QAM signala predstavlja kombinaciju 4-FM modulatora i modulatora za M-arni sistem prenosa.

Kroz kanal širine B može se preneti mnogo bita u sekundi, ako se koristi veliko M, bez intersimbolske interferencije. Kao i pri M-arnom prenosu, ograničavajući faktor je Pe, koja se za dati SNR značajno povećava sa povećanjem M.

33. Sta su to nosioci u kvadraturi ?

To je sistem kojim se istovremeno prenose dva modulišuća signala, Um1(t) i Um2(t), koji imaju identičnu maksimalnu frekvenciju u spektru fm.Modulišući signali Um1(t) i Um2(t) modulišu dva nosioca iste učestanosti, pri čemu je jedan cos, a drugi sin.

34. Analiticki objasniti proces demodulacije prilikom koriscenja principa nosioca u kvadraturi.

X

cos( 0t)

X

sin( 0t)

+uM-QA M (t)

K

Binarni niz(-1,1)

S->PVb

2® M

2® M

Vb/2

Vb/2

V s

V s

u m1 (t)X

cos( 0t)

u m2 (t)X

sin( 0t)

+u L(t)

X

2cos( 0t)

X

2sin( 0t)

u i1 (t)

u i2 (t)

PREDAJNIK PRIJEMNIK

u A (t)

u B (t)

Page 8: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

35. Na koji način se može ostvariti neuniformno kvantovanje.Neuniformno kvantovanje se može ostvariti na tri načina:

1) trenutnom kompresijom 2) digitalnom kompresijom 3) nelinearnim kodovanjem.

36. Šta je to neuniformno kvantovanje i zbog čega se ono koristi u procesu digitalizacije signala.To je kada se koristi kvantizer kod kog svi kvanti nisu iste velicine - signali male srednje snage se nalaze u oblasti manjih kvanata (tzv. fina podela), dok su pri krajevima opsega veliki kvanti.Koristi se jer dolazi do slucaja da se mali signali suvise grubo kvantuju i dolazi do povecane mogucnosti greske .Velike trenutne vrednosti neće unositi značajniju grešku kvantovanja iako je ona velika, jer se one javljaju retko.

37. Objasniti postupak, ideju i ograničenja analogne kompresije.Posto se u nekom signalu neke vrednosti cesce javljaju od drugih ( male vrednosti ) nego druge ( vece vrednsti ) I greske kod kvantovanja kod manjih vrednosti signala su izrazenije nego kod vecih koristi se analogna kompresija. Kontinualni signal se prvo odmerava, pa seodmerci trenutno komprimuju, a potom pobudjuju uniformni kvantizer. Na izlazu kvantizera nastajepovorka komprimovanih i kvantovanih odmeraka tj. neravnomerno kvantovan PAM signal.Fizički, nelinearan kompresor je nelinearan pojačavač koji više pojačava male nego veliketrenutne vrednosti ulaznog signala.

38. Šta su kompresor, ekspandor i kompandor? Nacrtati njihove karakteristike.Kompresor (a) je nelinearan pojačavač koji više pojačava male nego velike trenutne vrednosti ulaznog signalaNa prijemnoj strani prenosnog sistema mora se obnoviti prirodan odnos trenutnih vrednosti signala pa se koristi "trenutni ekspandor(b)" čija je karakteristika inverzna karakteristici kompresije. Trenutni ekspandor ističe veće vrednosti signala.Kompandor (c) predstavlja rednu vezu kompresora i ekspandora .

Page 9: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

39. Realizacija kompresora, ekspandora i kompandora.

Princip realizacije logaritamskog kompresora:

Princip realizacije logaritamskog ekspandora

Obzirom da poluprovodnička dioda svojom U-I karakteristikom savršenoodgovara potrebama logaritamske kompresije i ekspanzije izgleda kao da je izrada kompandora sadiodama vrlo laka. Medjutim, upotreba poluprovodničkih dioda stvara određene teškoće:

Page 10: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

1) Iz mase raspoloživih dioda treba izdvojiti barem dva para skoro identičnih dioda da bikarakteristike kompresora i ekspandora bile komplementarne a da pri tom svaka od njih budeneparno simetrična u I i III kvadrantu.2) Kompresor i ekspandor se moraju termostatirati da temperaturne promene ambijenta ne bi doveledo promene temperaturnog potencijala dioda, a time i do neusklađenosti karakteristika.3) Nizak nivo signala kod kompandora sa diodama iziskuje veliko i stabilno pojačanje u širokomopsegu učestanosti.

40. Kako se određuje srednja snaga šuma kvantovanja pri neuniformnom kvantovanju. Objasniti.

srednja snaga šuma pri neuniformnom kvantovanjujednaka je jednoj dvanaestini prosečnog kvadrata amplitudskog kvanta ulaznog signala.

41. Koja su dva najvažnija kriterijuma u izboru matematičkog zakona koji opisuje zakon trenutne kompresije ?

Postoje dva kriterijuma za izbor matematičkog zakona koji bi opisao najoptimalniju karakteristikukompresije za odredjene telekomunikacione signale:1) kriterijum konstantnosti odnosa signal-šum kvantovanja bez obzira na statističke osobine signala2) kriterijum maksimiranja odnosa signal-šum kvantovanja za zadatu statistiku signala

42. Kvazilogaritamski zakon kompresije.

Kvazilogaritamska modifikacija se sastoji u smeni funkcije lnx funkcijom ln(1+x). To je ekvivalentno translaciji koordinatnog početka u tačku: s=AQ e-k gde logaritamska kriva preseca apscisnu osu. Tako nastaje "kvazilogaritamska" kriva kompresije

Page 11: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

43. Kolika je vrednost odnosa maksimalnog i minimalnog kvanta pobudnog signala u kompresoru za velike vrednosti faktora kompresije?

Za velike vrednosti faktora kompresije odnos maksimalnog i minimalnog kvanta pobudnog signala u kompresoru približno je jednak μ:

44. Kako se definiše A-faktor "statističkih osobina" ulaznog signala u procesu kompresije?

45. Kolika je vrednost A-faktor "statističkih osobina" govornog signala?

Vrednost faktora A zavisi od statističkih osobina klase pobudnih signala. U slučaju govornog signala:

46. Šta je to C- faktor "relativnog opsega " kompresora odnosno kvantizera?

C- faktor "relativnog opsega " kompresora odnosno kvantizera:

47. Semilogaritamski zakon kompresije.

Ako bi uniformni kvantizer radio bez prethodne kompresije signala efekat asimetrije ne bidošao do izražaja, jer bi svi amplitudski kvanti bili jednaki. Zato je dobro da se usvoji takvakarakteristika kompresije koja bi u okolini koordinatnog početka bila pravolinijska sa uniformnimkvantima , a tek za veće trenutne vrednosti ulaznog signala logaritamska sa neuniformnim kvantima.Taj zahtev u potpunosti zadovoljava semilogaritamska A karakteristika.

Page 12: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

48. Objasniti kako se realizuje segmentna karakteristika kompresije.

49. Šta je to digitalna kompresija i kada se primenjuje?

Digitalna kompresija se primenjuje da bi se signali sa duzom bitskom reci mogli dalje koristiti u drugim sistemima : u slucaju govornog signala ona 12-bitnu rec pretvara u 8-bitni zapis koji se moza dalje koristiti u PCM sistemima.

50. Objasniti postupak digitalne kompresije?

Sustina digitalne kompresije je da male vrednosti odmeraka budu komprimovane na taj nacin da se u procesu digitalne ekspanzije ne javi nikakva greska u odnosu na ulaznu kodnu rec ili da je ta greska

Page 13: 2.Kolokvijum Odgovori- Konacna Verzija

mala. Postupak : zadnja cetri bita 12-bit signala se zanemaruju,gleda 1 sa najvecom tezinom , ona se predstavlja u sa prva 4 bita u 8 bit signalu gde je prvi bit bit predznaka a ostala 3 su polozaj te 1, I naredna 4 bita posle te 1 se prepisuju.001001100000 – 12bitna rec01100011 – 8 bitna rec

51. Objasniti postupak digitalne ekspanzije?

Obrnuti postupak od digitalne kompresije – dobijanje 12 bitnog signala od 8 bitnog sigala Gledaju se prva 4 bita 8 bitnog signala gde je prvi bit predznak I koji se prepisuje,posle se gleda vrednost 3 bita posle tog prvog i na tu poziciju ( ne gledajuci zadnja 4 bita )se u 12 bitnom signalu postavlja 1 najvece tezine,posle njega se prepisuju ostali bitovi iz 8 bitnog signala a ostatak se popunjava sa 0-ma01100011 – 8 bitni signal001001100000 – 12 bitni signal

52. Od čega zavisi veličina greške u procesu digitalne kompresije?

Velicina greske zavisi od polozaja jedinice sa najvecom tezinom u 12 bitnom signalu – ako su sve nule nema greske , sto je 1 na polozaju vece tezine greska je veca.