Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Καραγκιόζης Ανδρέας - Ιωάννης Καραλιά Ραφαέλα - Ευφροσύνη.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Καραγκιόζης Ανδρέας - Ιωάννης Καραλιά Ραφαέλα - Ευφροσύνη."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Καραγκιόζης Ανδρέας - Ιωάννης Καραλιά Ραφαέλα - Ευφροσύνη

2 Οι πρώτες εξελίξεις στις ασύρματες επικοινωνίες σημειώθηκαν στα τέλη του 19 ου και στις αρχές του 20ου αιώνα από τους Νίκολα Τέσλα, Γουλιέλμο Μαρκόνι και Χάινριζ Ρ. Χερτζ.  1873 θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού από τον Μάξγουελ.  1883 επαλήθευση της θεωρίας από τον Χέρτζ και ανακάλυψη των ραδιοκυμάτων.  1897 επαλήθευση των πειραμάτων του Χέρτζ και αποστολή ασύρματου σήματος σε απόσταση 3km από τον Μαρκόνι. Τα ραδιοκύματά του δεν μετέδιδαν φωνή αλλά σήματα Μορς.  1904 εφεύρεση διόδου λυχνίας κενού και 1907 της τριόδου, δίνοντας την δυνατότητα για τη μετάβαση από τη μετάδοση Μορς στη μετάδοση ήχου.  1926 πρώτη ραδιοφωνική εκπομπή στη Διεθνή Έκθεση Θεσσαλονίκης.  1933 κατοχυρώθηκε η ευρεσιτεχνία του ραδιοφώνου FM.

3 Πλεονεκτήματα:  Η κάλυψη μπορεί να είναι εθνική ή διεθνής με την χρήση ελάχιστων περιοχών εκπομπής.  Η διεθνής μετάδοση επιτυγχάνεται χωρίς «μεσάζοντες».  Οι δέκτες είναι απλοί, οικονομικοί, άμεσα διαθέσιμοι και λειτουργούν οπουδήποτε. Μειονεκτήματα:  Η ποιότητα του ήχου (εύρος, θόρυβος, εξασθένιση) περιορίζονται από τα σύγχρονα πρότυπα.  Οι συχνές αλλαγές της συχνότητας σε HF μετάδοση δημιουργούν σύγχυση στον ακροατή με αποτέλεσμα τον δύσκολο συντονισμό με τον δέκτη. Οι μπάντες AM εξυπηρετούν ένα ευρύ φάσμα αξιοποιώντας τις ιδιότητες των δύο τρόπων διάδοσης σε αυτές τις συχνότητες: ground wave και sky wave.  Xαμηλότερη ζώνη εκπομπής Low Frequency, LF ή Long-Wave (LW).  Mεσαία ζώνη εκπομπής Medium Frequency, MF ή Medium-Wave (MW).  Υψηλή ζώνη εκπομπής High Frequency, HF ή Short-Wave (SW).

4

5 Το ψηφιακό ραδιόφωνο DRM (Digital Radio Mondiale), με την ίδρυση του το 1998, σχεδιάστηκε αρχικά για να χρησιμοποιηθεί στις χαμηλές, μεσαίες και υψηλές ζώνες συχνοτήτων από KHz, 300KHz-3MHz και 3-30MHz αντίστοιχα ως μια -υψηλής ποιότητας- αντικατάσταση της αναλογικής μετάδοσης στις ζώνες AM και FM.  Το 2001 έγινε αποδεκτό ως πρότυπο σύστημα ψηφιακού ραδιοφώνου για συχνότητες <30MHz από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU – International Telecommunication Union).  2005 επέκταση της λειτουργίας DRM στη συχνότητα των 174 MHz δημιουργώντας το DRM+. Πλεονεκτήματα:  Βελτίωση της ποιότητας του ήχου.  Βελτίωση του εύρους ζώνης ήχου και της αναλογίας σήματος προς θόρυβο.  Αντιμετώπιση των συνεπειών της επιλεκτικής απόσβεσης και της ακουστικής παρεμβολής από άλλους σταθμούς.  Τροποποίηση κατάλληλων αναλογικών πομπών για την εύκολη μετάβαση μεταξύ ψηφιακών και αναλογικών μεταδόσεων.

6 Αναλογικό Ραδιόφωνο:  Το αναλογικό σήμα ήχου διαμορφώνει τη φέρουσα συχνότητα είτε κατά πλάτος είτε κατά συχνότητα.  Έπειτα εκπέμπεται.  Λαμβάνεται από τον δέκτη.  Τέλος αποδιαμορφώνει το λαμβανόμενο σήμα. Ψηφιακό Ραδιόφωνο:  Το αναλογικό σήμα (εάν υφίσταται) μετατρέπεται σε ψηφιακό.  Το ψηφιακό σήμα συμπιέζεται με κάποιον αλγόριθμο σε κατάλληλη μορφή όπως MP3 ή AAC.  Η αρχική πληροφορία πολυπλέκεται με πρόσθετη πληροφορία (π.χ κείμενο), κωδικοποιείται, διαμορφώνει τη φέρουσα και εκπέμπεται.  Το εκπεμπόμενο σήμα λαμβάνεται, αποδιαμορφώνεται και αποκωδικοποιείται από το δέκτη.

7 Κύριες διαδικασίες: Πομπός  Το σήμα ήχου πρέπει να μετατραπεί σε ψηφιακή μορφή.  Τα κωδικοποιημένα δεδομένα της πηγής πολυπλέκονται με άλλα δεδομένα που αποτελούν μέρος του ωφέλιμου φορτίου.  Τα πολυπλεγμένα δεδομένα υποβάλλονται σε κωδικοποίηση καναλιού.  Τα δεδομένα των κωδικοποιημένων καναλιών διαμορφώνονται επί του σήματος RF για μετάδοση. Δέκτης Στο άκρο λήψης, ο δέκτης πρώτα αποκτά συγχρονισμό με το σήμα και έπειτα αντιστρέφει τα στάδια μεταφοράς με τα εξής βήματα:  Αποδιαμόρφωση  Αποκωδικοποίηση καναλιού (διόρθωση των σφαλμάτων μετάδοσης)  Αποπολυπλέκει τα μεταδιδόμενα δεδομένα

8 Κατηγορία 1 (Receiver Profile 1- Standar Radio Receiver) Κατηγορία 2 (Receiver Profile 2 – Rich Media Radio Receiver)  Κάλυψη όλων των περιοχών συχνοτήτων AM και FM. Προτείνεται και η κάλυψη μέχρι τα 174 MHz.  Αποκωδικοποίηση κάθε επιτρεπόμενου εύρους ζώνης καναλιού.  Αποκωδικοποίηση stereo και parametric stereo (PS) στην περίπτωση δέκτη με στερεοφωνική έξοδο ήχου.  Ενσωμάτωση ειδοποίησης ή συναγερμού σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.  Υπηρεσίες κειμένου  Υποστήριξη του Ηλεκτρονικού Οδηγού Προγράμματος (EPG).  Υποστήριξη αποκωδικοποίησης υπηρεσιών για δεδομένα οδικής κυκλοφορίας από δέκτες αυτοκινήτου.  Δυνατότητα αποκωδικοποίησης πολυκάναλου ήχου (surround sound).  Υποστήριξη της υπηρεσίας Journaline.  Υποστήριξη του Ηλεκτρονικού Οδηγού Προγράμματος (EPG) και της αποκωδικοποίησης του εξελιγμένου προφίλ EPG.

9 Υπάρχουν τρεις γεωγραφικές περιοχές και αντίστοιχα τρεις ζώνες συχνοτήτων που έχουν καθοριστεί από την ITU, στις οποίες επιτρέπεται η εκπομπή ραδιοφωνικού σήματος.  Περιοχή 1: Ευρώπη, Αφρική, Μέση Ανατολή, Ρωσία και μέρος της Ασίας LF: 148,5 KHz – 283,5 KHz και MF: 526,5 – 1.606,6 KHz  Περιοχή 2: Ολόκληρη η Αμερικανική ήπειρος. 525 KHz – 1705 KHz  Περιοχή 3: Ωκεανία και το υπόλοιπο της Ασίας. MF: 526,5 – 1.606,6 KHz Ο τύπος της μετάδοσης χαρακτηρίζεται από:  Παραμέτρους που αφορούν το εύρος ζώνης σήματος (9KHz-10KHz, 4,5KHz ή 5KHz, 18KHz ή 20KHz).  Παραμέτρους αποδοτικότητας του χρησιμοποιημένου εύρους ζώνης. (κωδικοποίηση του ρυθμού και παράμετροι της διαμόρφωσης QAM και παραμέτρους των συμβόλων OFDM).

10 1. Κωδικοποιητές σήματος, προκωδικοποιητές (source encoders, pre-coders): Προσαρμογή των ροών εισόδου σε κατάλληλη ψηφιακή μορφή μετάδοσης. 2. Πολυπλέκτης: Συνδυάζει τα επίπεδα προστασίας των υπηρεσιών δεδομένων και ήχου. 3. Energy Dispersal (διασπορά ενέργειας): Επιλεκτική προσθήκη πληροφορίας για την μείωση της πιθανότητας ανεπιθύμητων αποτελεσμάτων στο μεταδιδόμενο σήμα. 4. Κωδικοποιητής καναλιού (channel encoder): Προσθέτει επιπλέον πληροφορία για την μετάδοση χωρίς σφάλματα. 5. Cell interleaving: Κατανέμει συνεχόμενα κελιά με ψευδοτυχαία σειρά στο χρόνο και στη συχνότητα για την ισχυρή προστασία των δεδομένων σε κανάλια time-frequency dispersive. 6. Pilot generator: Παρέχει τρόπο στο δέκτη να κάνει ομόδυνη αποδιαμόρφωση του σήματος. 7. OFDM cell mapper: Συλλέγει τους διαφορετικούς τύπους κελιών και τους τοποθετεί στο πεδίο της συχνότητας και του χρόνου. 8. OFDM signal generator: Μετατρέπει το σύνολο των κελιών με ίδιο δείκτη χρόνου σε σήμα στο πεδίο του χρόνου εισάγοντας ένα διάστημα προστασίας. 9. Διαμορφωτής: Μετατρέπει το σήμα από ψηφιακό σε αναλογικό

11

12 Ο ρυθμός που διατίθεται για την κωδικοποίηση πηγής κυμαίνεται από 8 kbit/s (μισά κανάλια) με ~ 20 kbit/s (standar κανάλια) έως και ~ 72 kbit/s (double channels). Για την βέλτιστη ποιότητα σε μια δεδομένη ταχύτητα bit το σύστημα προσφέρει διαφορετικά συστήματα κωδικοποίησης πηγής: Ένα υποσύνολο του MPEG-4 AAC (μονοφωνική και στερεοφωνική μετάδοση ήχου). Ένα υποσύνολο του MPEG-4 CELP κωδικοποιητή ομιλίας (χαμηλός ρυθμός bit ή μεγάλη ανθεκτικότητα σε σφάλματα). Ένα υποσύνολο του MPEG-4 HVXC κωδικοποίηση ομιλίας (πολύ χαμηλό ρυθμό bit, εφαρμογές βάσεων δεδομένων ομιλίας). Spectral Band Replication (SBR). Επίτευξη πλήρους εύρους ζώνης ήχου σε χαμηλούς ρυθμούς bit.

13

14  «Απλώνει» τα δεδομένα που πρέπει να μεταδοθούν σε ένα μεγάλο αριθμό μεταφορέων.  Μειωμένος ρυθμός δεδομένων, με αποτέλεσμα την επέκταση του μήκους του συμβόλου.  Frequency spacing μεταξύ των φορέων που εξασφαλίζει την ορθογωνιότητά τους.  Κατάλληλη για μετάδοση υψηλού ρυθμού δεδομένων. Ανοχή στη διασυμβολική παρεμβολή.  Xρήση της κωδικοποίησης σφαλμάτων (το "C" του COFDM). Ορθογωνιότητα:  Στην OFDM οι συχνότητες των υποφορέων επιλέγονται έτσι ώστε οι υποφορείς να είναι ορθογώνιοι μεταξύ τους με αποτέλεσμα να εξαλείφεται η μεταξύ τους παρεμβολή.  Επιτρέπει υψηλή φασματική απόδοση OFDM και απαιτεί συγχρονισμό συχνότητας μεταξύ του πομπού και του δέκτη.  Επιτρέπει την αποτελεσματική διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο FFT στον δέκτη και τον αντίστροφο FFT στον πομπό.

15 Αντίστροφος Μετασχηματισμός Fourrier Ευθής Μετασχηματισμός Fourrier  Χρησιμοποιείται μετά το στάδιο της διαμόρφωσης των φερόντων.  Δέχεται ως είσοδο έναν αριθμό μιγαδικών σημείων τα οποία αντιστοιχούν σε ένα μεμονωμένο subcarrier.  Ο αριθμός των δειγμάτων εισόδου Ν, είναι δύναμη του 2.  Οι παράλληλες έξοδοι του IFFT μετατρέπονται σε σειριακή μορφή εφόσον η μετέπειτα επεξεργασία τους το απαιτεί.  Εφαρμόζεται στον δέκτη για την απεικόνιση του ληφθέντος σήματος στο πεδίο του χρόνου.  Μετατροπή του λαμβανόμενου σήματος σε παράλληλη μορφή.  Δειγματοληψία  Δημιουργία διανύσματος από το σύνολο των Ν δειγμάτων.  Εύρεση της αντίστοιχης κυματομορφής, που παράγεται από ένα σύνολο ορθογωνικών ημιτονοειδών συνιστωσών.  Τελικό αποτέλεσμα, μια εκτίμιση των αρχικά μεταδιδόμενων δεδομένων.

16 Η βασική αρχή του αλγορίθμου είναι ότι εάν η βέλτιστη διαδρομή μεταξύ ενός σημείου Α και ενός σημείου Γ περνά από ένα ενδιάμεσο σημείο Β, τότε το τμήμα της διαδρομής μεταξύ του σημείου Α και Β είναι η βέλτιστη διαδρομή μεταξύ αυτών των δύο σημείων.  Προτάθηκε το 1967 από τον Andrew Viterbi.  Ευρύ πεδίο εφαρμογών όπως αναγνώριση ομιλίας, τηλεπικοινωνίες καθώς και εφαρμογή στη βιοπληροφορική.  Δίνει αποκωδικοποίηση μέγιστης πιθανοφάνειας (ML) και ακολουθεί hard decision για την αποκωδικοποίηση.  Υπολογίζει το βέλτιστο μονοπάτι σε ένα διάγραμμα trellis.

17 Κωδικοποίηση AAC (ER-AAC)  Bit rate: Το AAC μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε ρυθμό bit.  Sampling rates: Συχνότητες δειγματοληψίας είναι τα 12 kHz και 24kHz.  Transform length: Κάθε audio frame αντιστοιχεί σε 80ms ή 40ms στο χρόνο.  Audio super framing: 5 (12kHz) ή 10 (24kHz).  UEP: Προσφέρει οµαλότερη λειτουργία σε υψηλότερους ρυθµούς λήψης λανθασμένων δεδομένων. Υπερπλαίσιο AAC

18 Κωδικοποίηση MPEG-CELPΚωδικοποίηση MPEG-HVXC  8KHz ή 16KHz ρυθμός δειγματοληψίας.  Ρυθμό μεταφοράς δεδομένων 4 και 20 Kbps.  Ανθεκτικότητα σε σφάλματα.  Συνδυασμός ακέραιου πλήθους πλαισίων CELP για την κατασκευή ενός υπερπλαισίου ήχου.  Η εφαρμογή CRC (Cyclic Redundancy Check) μπορεί να βελτιώσει την ανθεκτικότητα του μεταδιδόμενου σήματος σε θορυβώδη κανάλια.  Εκπομπή 2 η και 3 προγραμμάτων αντί ενός προγράμματος στα 20 ή 24 Kbps.  Παράλληλη εκπομπή αναλογικού και ψηφιακού σήματος στο ίδιο κανάλι.  Πολλαπλοί ρυθμοί κωδικοποίησης (multiple bit rates).  Ρυθμός δειγματοληψίας 8 KΗz.  Ρυθμός μετάδοσης δεδομένων 2 και 4 Kbps.  Η εφαρμογή CRC (Cyclic Redundancy Check) μπορεί να βελτιώσει την ανθεκτικότητα του μεταδιδόμενου σήματος σε θορυβώδη κανάλια.  Αποθήκευση μεταδιδόμενου προγράμματος στο δέκτη.  Μεγάλη ανθεκτικότητα με ή χωρίς ιεραρχική διαμόρφωση.

19  Αλγόριθμος συμπίεσης.  Την συνδυάζουμε με AAC+CELP ή AAC+HVXC.  Ο σκοπός της χρήσης του SBR είναι η αναδημιουργία των υψηλών συχνοτήτων κατά την αποκωδικοποίηση, οι οποίες δε μπορούν να κωδικοποιηθούν λόγω χαμηλού ρυθμού δειγματοληψίας.  Για ρυθμούς κωδικοποίησης μεγαλύτερους από 20Kbps η χρήση του SBR είναι υποχρεωτική.  Ο τύπος ΗQ SBR παρέχει τη μέγιστη ποιότητα αλλά είναι πολύπλοκος.  Ο τύπος Low Power SBR που παρέχει υποδεέστερη ποιότητα αλλά είναι λιγότερο πολύπλοκος.

20 Το κάθε πλαίσιο µετάδοσης δεδομένων DRM αποτελείται από τρία κανάλια:  Main Service Channel (MSC): περιέχει τις υπηρεσίες ήχου, φωνής και δεδομένων.  Fast Access Channel (FAC): περιέχει τις πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά και τα περιεχόμενα της µετάδοσης.  Service Description Channel (SDC): περιέχει πληροφορίες για εναλλακτικές συχνότητες εκποµπής και διαµόρφωσης του ίδιου προγράµµατος.

21 Χαρακτηριστικά εξόδου του πομπού  Εκτιμώμενη Ισχύς Εξόδου: Είναι η μέση ισχύς που θα στείλει ο πομπός στην θύρα της κεραίας υπό συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας.  Σταθερότητα Συχνότητας: Η σταθερότητα συχνότητας της εκπομπής είναι η διακύμανση της συχνότητας κατά ένα προκαθορισμένο χρόνικό διάστημα. Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος  Modulation Error Ratio (MER): Είναι μία παράμετρος για την μέτρηση της ποιότητας του μεταδιδόμενου σήματος. Μετρήσεις Θύρας Κεραίας  Εκπομπές Παράσιτων: Οι εκπομπές παρασίτων συμπεριλαμβάνουν τις αρμονικές εκπομπές, τις παρασιτικές εκπομπές, τον παράγοντα ενδοδιαμόρφωσης και μετατροπής της συχνότητας αλλά αποκλείουν τις εκπομπές εκτός ζώνης.  Σίγαση πομπού κατά τη διάρκεια της μετατόπισης συχνότητας: Η καταστολή των εκπομπών κατά τη διάρκεια της εκ νέου ρύθμισης των πομπών. Μετρήσεις Θύρας Περίφραξης (Εκπομπές Ακτινοβολίας)  Ακτινοβολία κελύφους: Οι εκπομπές από τον εξοπλισμό, που ακτινοβολείται από την περιβαλλόμενη θύρα, εκτός από αυτές στην θύρα κεραίας.

22

23 Οι κύριοι στόχοι ήταν:  Σημαντική βελτίωση στην ποιότητα και την αξιοπιστία του ήχου.  Βελτίωση της χρηστικότητας του δέκτη και των χαρακτηριστικών για τον ακροατή.  Συμβατότητα με τις τρέχουσες και μελλοντικές χρήσεις του φάσματος στις ζώνες συχνοτήτων.  Ένα μονοπάτι εξασφαλισμένης μετάβασης από αναλογικές σε ψηφιακές μεταδόσεις.  Μέγιστη επαναχρησιμοποίηση των υφιστάμενων υποδομών μετάδοσης.

24 Γραμμική ΕνίσχυσηΜη γραμμική ενίσχυση Πλεονεκτήματα:  Απλότητα  Ακρίβεια Μειονεκτήματα:  Χαμηλή αποδοτικότητα  Υψηλό κόστος ανά Watt Το ψηφιακά διαμορφωμένο σήμα, γενικά, απαιτεί γραμμική ενίσχυση για την εξάλειψη των συνιστωσών ενδοδιαμόρφωσης που θα οδηγήσει σε φασματική αλλοίωση. Η ιδανική λύση για την ενίσχυση της COFDM θα ήταν να χρησιμοποιηθεί ένας τέλειος γραμμικός ενισχυτής. Πλεονεκτήματα:  Αποδοτικότητα  Χαμηλό κόστος ανά Watt Μειονεκτήματα:  Επιπλέον διόρθωση Η βέλτιστη λύση είναι οι “μη γραμμικοί” ενισχυτές υψηλής απόδοσης όμως είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί EER (Envelope Elimination and Restoration).

25 Χαρακτηριστικά Πομπού  100mW ισχύς εισόδου  100% διαμορφωποιήσιμο  20Hz έως 20kHz + - 1dB ηχητική απόκριση  Πολύ χαμηλή παραμόρφωση  Παρέχει πραγματική λειτουργία μεταξύ συμπίεσης και περιορισμού  Τρεις μπροστινοί διακόπτες επιτρέπουν την ρύθμιση του κέρδους εισόδου, του επιπέδου διαμόρφωσης και της αναλογίας συμπίεσης

26 Στην παρούσα εργασία αναλύθηκε το πρότυπο DRM καθώς και τα χαρακτηριστικά και οι δυνατότητες που προσφέρονται από αυτό για την εκποµπή ραδιοφωνικού σήµατος και είδαμε λίγα πράγματα που αφορούν τον πομπό που θα χρησιμοποιούσαμε στο εργαστηριακό μέρος. Σχετικά µε το σύστηµα DRM, αν θα καταφέρει να καθιερωθεί για τη µετάδοση ψηφιακού ραδιοφώνου στις συχνότητες των AM, πιστεύουμε πως θα εξαρτηθεί από τη διάθεση οικονοµικά προσιτών φορητών δεκτών στις αγορές στις οποίες απευθύνεται. Η φορητότητα και η προσιτή τιµή ήταν τα βασικά χαρακτηριστικά που επέτρεψαν στο αναλογικό ραδιόφωνο να έχει µεγάλη απήχηση σε ολόκληρο τον κόσµο ακόµα και σε αναπτυσσόµενες χώρες και µη προνοµιούχα κοινωνικά στρώµατα, αφού αποτελεί µέσο ενηµέρωσης, διασκέδασης, ψυχαγωγίας, εκπαίδευσης και επικοινωνίας.

27 [1] “ETSI TS V1.1.1 ( ) Digital Radio Mondiale (DRM); System Specification [2] “ETSI EN V1.1.1 ( ) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Transmitting equipment for the Digital Radio Mondiale (DRM) broadcasting service; Part 1: Technical characteristics and test methods [3] C. Donald Spragg Manager, Engineering Product Development Continental Electronics Corp. Dallas, Texas USA “DRM Transmitter Requirements and Applying DRM Modulation to Existing Transmitters” [4] G. William Slade “The Viterbi Algorithm Demystified” [5] J.B. Sykes, J.H Stott “Launch of International Radio Services using Digital Radio Mondiale (DRM) [6] Λάµπρος Ε. Αντωνίου ∆ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ “Κατασκευή Ποµπού Ψηφιακού Ραδιοφώνου Digital Radio Mondiale DRM” [7] J.H. Stott “Explaining some of the magic of COFDM” [8] J.H Stott “DRM – key technical features”, EBU Technical review March 2001 [9] Digital Radio Mondiale the future of global radio [10] “AMT3000 AM Radio Broadcast Transmitter Kit Details & Specifications


Κατέβασμα ppt "Καραγκιόζης Ανδρέας - Ιωάννης Καραλιά Ραφαέλα - Ευφροσύνη."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google