KARAKTERISTIKE SIGNALA REALNIH PORUKA

Παρουσίαση με θέμα: "KARAKTERISTIKE SIGNALA REALNIH PORUKA"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 KARAKTERISTIKE SIGNALA REALNIH PORUKA

2 Signali koji predstavljaju realne poruke
Realne poruke, bilo da su analogne ili diskretne, prenose se slučajnim signalima. Za skup istorodnih slučajnih signala moguće je utvrditi određene statističke regularnosti. Iznalaženje statističkih osobina određene klase slučajnih signala je složen zadatak koji zahteva brojna eksperimentalna istraživanja. Osnovni tipovi realnih poruka/signala: Govor Muzika Mirna slika Video Podaci Multimedija

3 Osnovne karakteristike govornog signala
Statističkim proučavanjem spektra govora za osobe različitog pola, uzrasta, podneblja, rase, itd. dobijaju se spektri pojedinih fonema. Analiza spektra govornih signala pokazuje da se oni nalaze u frekventnom opsegu od 50 Hz do Hz. Amplitude spektra su veće pri nižim frekvencijama. Više spektralne komponente iz spektra govornog signala utiču na vernost reprodukcije (npr. prepoznavanje boje glasa). Analiza spektra govornih signala pokazuje da se oni nalaze u frekventnom opsegu od 80 Hz do 12 kHz. Takođe se zaključuje da su amplitude spektra veće pri nižim frekvencijama. To znači da telekomunikacioni sistem nema potrebe da ima veći propusni opseg za prenos govora od 12 kHz. Taj opseg sa gledišta veličina amplituda spektralnih komponenata govora može biti i manji, uz gubitak komponenata manjh amplituda na višim frekfencijama. Kako je snaga govornog signala srazmeran kvadratu amplitude signala, sužavanje frekvencijskog opsega za prenos govora do izvesne granice ne utiče bitno na gubitak ukupne snage signala. Prilikom govora, reči i rečenice su međusobno odvojene pauzama koje su obično veće od 100 ms , tako da pauze kod monologa zauzimaju oko 50% vremena, a kod dijaloga oko 75% vremena. Otuda, analiza spektralnih i statističkih karakteristika signala govora može da se sprovede posmatranjem kratkih isečaka signala.

4 Potrebna širina spektra za prenos govornog signala?
Potrebno je odgovoriti na sledeća pitanja: U kom delu spektra je skoncentrisan najveći deo snage govornog signala? Kako zavisi razumljivost govora od širine spektra prenošenog signala? Efektivni frekvencijski opseg signala je opseg učestanosti u kome je skoncentrisan najveći deo energije signala.

5 Raspodela energije i doprinos razumljivosti signala govora u zavisnosti od učestanosti
Na osnovu saznanja o zavisnosti snage i razumljivosti govora od širine spektra može se odrediti potrebna širina propusnog opsega sistema za prenos signala govora. Sa slike se jasno vidi da se komponenete visoke učestanosti, pošto veoma malo doprinose ukupnoj snazi signala, mogu isključiti (izostaviti) iz prenosa, a da razumljivost govora bude još uvek zadovoljavajuća. S druge strane, pošto komponenete niskih učestanosti veoma malo doprinose razumljivosti to se i one mogu isključiti iz prenosa, a da snaga signala ostane zadovoljavajuća. Praktični eksperimenti su pokazali da je u slučaju telefonskog prenosa govornog signala sasvim dovoljno ograničiti prenos govora na opseg od 300Hz do 3400Hz. Donja granična učestanost od 300Hz izabrana je radi lakšeg filtriranja (izdvajanja) željenog govornog signala pri multipleksnom prenosu tf signala.Isključivanjem iz prenosa svih učestanosti nižih od 300Hz nije ugrožena snaga signala, kao što i odsecanje svih učestanosti iznad 3400Hz još uvek obezbeđuje zadovoljavajuću razumljivost govora. Iako je dosta energije govora skoncentrisano na nižim učestanostima, testovi su pokazali da frekvencije do 600Hz dodaju veoma malo razumljivosti govoru s obzirom na funkcionisanje ljudskog uha. Za telefonski prenos govora je usvojen opseg od 300Hz do 3400Hz kao standardizovani opseg. U nekim drugim primenama (npr, vojska, policija, elektrodistribucija i sl.) često se prenosi govorni signal redukovanog kvaliteta , čija širina opsega izosi Hz ili Hz. Ovako značajno ograničenje širine opsega za prenos govornog signala posledica je visoke redundantnosti (suvišnosti) govornog signal. Tako je moguće da slušalac ne prima sa zadovoljavajućom tačnošću niz konsonanata, ali subjektivno to najčešće ne oseća, pošto upravo redundantnost govora ukida neodređenost koja je prisutna pri prijemu ovih glasova. To je ilustrovano na sledećoj slici (slajdu). Opseg učestanosti u kojem je sadržana vršna energija govornog signala: od 250 do oko 500Hz.

6 Širina spektra signala govora
U javnim telefonskim mrežama spektar signala govora se ograničava na opseg od 300Hz do 3400Hz. Ovaj opseg je usvojen od strane Međunarodne unije za telekomunikacije (ITU-T) za standardnu širinu spektra govornog signala. Smatra se da je u tom frekvencijskom opsegu sadržano dovoljno informacija za tačnu i vernu rekonstrukciju signala govora. Ниско-фрекве-нтни филтар 50Hz – 12000Hz

7 Spektar govornog kanala
Govorni kanal Hz Frekvencija (Hz) Spektar signala govora Hz Zaštitni opseg Zaštitini 300 3400 4,000

8 Dinamika govornog signala
Snaga govora varira kod pojedinca između neke maksimalne vrednost Pmax i minimalne vrednosti Pmin, s tim što ove vrednosti variraju od pojedinca do pojedinca. Ove promene snage govora izražavaju se dinamikom govora: Prosečna dinamika govora iznosi oko 40dB (max. do 70dB), što predstavlja ozbiljan zahtev pred telekomunikacioni sistem, koji treba u celom tom rasponu snaga da izvrši identičan prenos signala.

9 Kvalitet prenosa govora
Razumljivost i vernost Zavise kako od kvaliteta TK kanala tako i od psiholoških osobina svakog pojedinca Razumljivost slogova (logotoma) – 96-97% je razumljivost u direktnom govoru; 60-65% donja granica; norma 80% Razumljivost rečenica (američki standardi) i reči je mnogo veća Vernost – stepen prepoznavanja osobina govora specifičnih za pojedinca (boja glasa, raspoloženje, temperament, intonacija, ...)

10 Kvalitet prenosa govora
Frekvencijski opseg (Hz) Razumljivost slogova (%) Razumljivost rečenica (%) Vernost (%) 300 – 2500 84 99.5 53 300 – 2700 85 99.8 56 90 ~100 63 91 100 65 98 73 Spektar govornih signala nalazi se u opsegu od 80 Hz do 12 kHz. Ispitivanja su pokazala da komponente spektra govora koje se nalaze ispod 300 Hz ne utiču bitno na kvalitet prenosa. Smanjivanje gornje granične frekvencije govornog signala smanjuje kvalitet prenosa govora kako je to prikazano u Tabeli Na osnovu ovakvih ispitivanja usvojeno je da standardna širina dela spektra govornog signala koja se koristi pri prenosu iznosi od 300 do 3400 Hz, odnosno B= =3100 Hz. Za ovu širinu razumljivost je zadovoljavajuća, a kompromis je učinjen na račun nedovoljne vernosti. U nekim posebnim primenama , posebno ako to nisu javne službe, govor se može prenositi i u užem opsegu. Rezultati dati u Tabeli se pogoršavaju kada se uključe drugi uticaji na kvalitet prenosa, ali razumljivost slogova ne sme da opadne ispod 80%.

11 Šta sve utiče na kvalitet prenosa govora?
Širina frekvencijskog opsega signala koji se prenosi ( Hz, kanal je širine 4000 Hz) Relativno slabljenje 36 dB; nivo glasnosti od 70 fona obezbeđuje najbolju razumljivost Kašnjenje - zadovoljavajuće do 150 ms; može se tolerisati max do 400ms Stabilnost – dozvoljene varijacije nivoa na izlazu su ±2.5 dB; stabilnost frekvencije od 10 –4 do 10–10 Pouzdanost – redundansa svih komponenti i veza Održavanje Cena Izobličenja Šumovi Preslušavanje Širina frekvencijskog opsega koji se prenosi Telekomunikacioni vodovi predstavljaju najskuplji deo telekomunikacionog sistema. Zato taj resurs treba najekonomičnije iskoristiti povećanjem broja kanala koji se mogu paralelno prenositi kroz vod. To je moguće učiniti smanjivanjem spektra signala u odnosu na njegov orginalni spektar. U slučaju govornih signala taj spektar se može smanjivati sve do granice koja obezbeđuje usvojeni kvalitet prenosa govora. Standardna širina dela spektra govornog signala koja se koristi pri prenosu iznosi od 300 do 3400 Hz, odnosno B= =3100 Hz. Prilikom frekvencijskog multipleksiranja u opsegu raspoloživih frekvencija voda za telefonski kanal se rezerviše frekvencijski opseg širine 4000 Hz.

12 Muzika Spektralne komponente muzičkog signala se nalaze u opsegu od 20Hz do 20kHz. Međutim, čovečije uho slabo registruje učestanosti iznad 16kHz, tako da nije ni potrebno prenositi komponente iznad tih vrednosti. Statistička merenja su pokazala da je za visokokvalitetan prenos muzičkog signala neophodno preneti spektralne komponente iz opsega 30Hz do 15kHz. Gornja granica može biti i niža - za standardni kvalitet prenosa muzičkog signala može se izvršiti značajna redukcija spektra, tj. dovoljno je obezbediti prenos komponenti iz opsega 30Hz do 10kHz. Kod radiodifuzije, u zavisnosti od opsega učestanosti na kome se radi, maksimalna učestanost u spektru muzičkog signala ograničava se od 4,5kHz do najviše 15kHz. Dinamika muzičkog signala se kreće od 75-80dB; varira od instrumenta do instrumenta; zavisi i od orkestra i od vrste muzike Teško je odrediti opšte statističke osobine signala i regularnosti koje imaju sličan značaj kao kod govora.

13 Poređenje spektralnih karakteristika govornog i muzičkog signala
Spektralne komponente Opseg frekvencija unutar kojeg je skoncentrisan najveći deo snage signala Dinamički opseg* Govorni 50 Hz do 12kHz 250 – 500 Hz 35 – 40 dB Muzički 20Hz do 20kHz 200 – 600 Hz 75 – 80 dB * Dinamički opseg je logaritamski odnos snaga koje odgovaraju najglasnijem i najtišem signalu.

14 Poređenje širine spektra i dinamike signala govora i muzike
spektar signala govora: 300 Hz do 3400 Hz, spektar muzičkog signala: 30Hz do 15kHz.

15 Mirna slika (faksimil,faks)
Faks (skraćenica za facsimile, iz latinskog jezika – fac simile, “učiniti sličnim") je telekomunikaciona tehnologija koja se koristi za prenos kopija dokumenta preko telefonske mreže. Taj prenos je omogućen posebnim krajnjim uređajima (faks mašine) Grupe faksimila

16 Video/TV signal Pokretna slika se analizira, prenosi i reprodukuje kao skup sukcesivnih mirnih slika; Osnovni element slike naziva se piksel (na tv ekranu ima oko piksela). Kod komercijalne televizije slika se analizira u 625 linija (Evropa), odnosno 525 linija (Japan, Amerika) PAL/SECAM/NTSC standardi Zavisno od standarda, spektar video signala zauzima opseg od 10 Hz do oko 5 MHz Čovek prima najveću količinu informacija putem čula vida. Prenos pokretne slike (videa) zbog toga zauzima veoma značajno mesto u telekomunikacijama. Telekomunikacioni sistem za prenos vizuelnih informacija na daljinu naziva se televizija. Procesi obrade signala u savremenim tv sistemima predstavljaju grubu kopiju procesa viđenja kod čoveka. Čovek prepoznaje objekte i detalje u posmatranoj vizuelnoj sceni na osnovu razlike u količini i spektralnoj karakteristici svetlosti. Količina svetlosti određuje sjajnost scene, pri čemu se različite veličine sjajnosti doživljavaju kao nijanse sivog, dok spektralna karakteristika svetlosti definiše boju. Osnovni element slike naziva se piksel (na tv ekranu ima oko piksela). Prenos informacija sa posmatrane slike je složen proces. S obzirom na to da je potrebno preneti informaciju o sjajnosti i boji svakog pojedinačnog piksela slike, kao i da je količina ovih informacija velika, praktično je nemoguće realizovati sistem u kome bi se informacije o svakom pikselu slike prenosile istovremeno. Zbog toga se prenos informacija sa svih elemenata slike vrši određenim redosledom, kroz proces koji se naziva analiza slike. U prijemniku se vrši inverzan postupak (sinteza slike) . Na ekranu Tv prijemnika reprodukuju se elementi prenošene slike istom brzinom i redosledom kojim se vrši analiza slike. Proces analize slike vrši se skeniranjem sadržaja slike po horizontalnim linijama. Analize slike može se vršiti na dva načina: 1) analiza bez proreda (progresivna analiza) i 2) analiza sa proredom. Kod komercijalne televizije slika se analizira u 625 linija ( Evropa), odnosno 525 linija (Japan, Amerika). Dinamika vizuelne scene u TV sistemu realizuje se snimanjem i prenosom većeg broja uzastopnih statičkih slika pokretne scene. Ukoliko je brzina projektovanja statičkih slika dovoljno velika, ljudsko oko će niz ovih uzastopno reprodukovanih statičkih slika osetiti kao kontinualnu promenu. Eksperimentalno je ustanovljeno da je, za normalne brzine kretanja, dovoljno reprodukovati 24 slike u jednoj sekundi. U evropskim TV sistemima učestanost ponavljanja slika (broj slika u jednoj sekundi) iznosi 25Hz, a u američkom sistemu 30Hz. Da bi se izbegao osećaj treperenja, umesto progresivne analize slike (25 slika u sekundi) primenjuje se tzv. analiza sa proredom kojom se svaka slika (frame) deli na dve poluslike (u prvoj se anliziraju samo parne horizontalne linije a u drugoj samo neparne), čime je omogućeno da se u jednoj sekundi generiše ukupno 50 poluslika.

17 Podaci Podatak je digitalna informacija koja se automatski generiše (npr. u računarima) ili nastaje A/D konverzijom analognih signala (npr. digitalizacijom govora i dr). U širem smislu pod pojmom podaci podrazumevaju se sve informacije koje nisu govorne i koje se mogu preneti u digitalnoj formi kroz telekomunikacionu mrežu. Na taj način se u podatke uključuju tekst, crtež, faksimil, rezultati merenja, komande, alarmi... Kao električni signal, podaci su dati u obliku slučajne, aperiodične povorke impulsa (najčešće binarnih).

18 Podaci Jasno je da i signali podataka spadaju u klasu slučajnih signala. Međutim, bitna razlika između signala podataka (digitalnih signala) , sa jedne strane, i analognih signala (govor,muzika, TV signal), sa druge strane, je u tome što kod analognih signala i oblik i amplituda signala imaju slučajan karakter, dok su pri prenosu signala podataka poznati i tačan oblik signala i njegova amplituda. Ono što je nepoznato, i u čemu se odražava osobina slučajnosti signala podataka, upravo je informacija da li je signal u datom trenutku prisutan ili ne (tj. da li je poslata logička 1 ili 0 u slučaju prenosa binarnih signala ). Na prijemu se, na osnovu poređenja vrednosti odbirka signala sa pragom prijema za posmatrani digitalni signal donosi odluka o tome šta je poslato sa predaje. Pri tome, kao posledica prisustva šumova, kao i raznih potencijalnih izobličenja digitalnih signala u toku prenosa, moguće je da dođe do pogrešno donete odluke, odnosno greške u odlučivanju. Ta greška se izražava preko verovatnoće greške, odnosno preko broja pogrešno protumačenih simbola na prijemu.

19 Brzina prenosa podataka (digitalni protok)
jedan od najbitnijih parametara pri prenosu digitalnih signala (podataka), izražava se brojem elementarnih simbola (digita) koji se šalju u jedinici vremena (# digita/sek) i naziva se digitalnim protokom. jedinica za digitalni protok naziva se Bod U posebnom slučaju digitalnog prenosa, kada se prenosi binarni digitalni signal (logička 0 ili 1), brzina prenosa poslatih binarnih simbola izražava se brojem bita u jedinici vremena i naziva se binarnim protokom: Vb=1/Tb [bit/s]. Tb – trajanje jednog binarnog simbola (bita) Očigledno je da je samo u slučaju prenosa binarnih signala binarni protok jednak digitalnom protoku, odnosno brzini izraženoj u Baud-ima. U opštem slučaju, kada se prenose M-arni simboli, veza između binarnog (Vb) i digitalnog (Vd) protoka je sledeća: Vb=Vd*log2M= Vd*n, M=2n n – broj bita od kojih se obrazuje jedan M-arni simbol (TM=nTb)

20 Veza između brzine prenosa podataka i potrebnog frekvencijskog opsega kanala
Brzina digitalnog prenosa: V=2fc - fc granična učestanost sistema za prenos. Brzina V je poznata i kao Nyquistova brzina signaliziranja. Spektralna efikasnost predstavlja meru iskorišćenja raspoloživog frekvencijskog opsega. Definiše se kao količnik binarnog protoka i zauzetog frekvencijskog opsega.

21 Multimedijalne poruke
Savremeni telekomunikacioni sistemi podrazumevaju integraciju heterogenih telekomunikacionih servisa (govor, muzika, podaci, nepokretna i pokretna slika) preko zajedničke telekomunikacione mreže Moguće je primeniti različite sisteme prenosa i komutacije Zajednički imenilac – IP tehnologija.

22 KARAKTERISTIKE KOMUNIKACIONOG KANALA

23 Komunikacioni kanal obezbeđuje prenos poruka (signala) od izvora informacija do korisnika informacija. U idealnom slučaju (idealan sistem za prenos), signali sa predaje moraju stići na mesto prijema potpuno neizobličeni. Međutim, nezavisno od medijuma koji se koristi, svaki kanal ima ograničeni propusni opseg i doprinosi izvesnim izobličenjima prenošenog signala.

24 Funkcija prenosa sistema
F-ja prenosa sistema može se izraziti u obliku: gde je: Recipročna vrednost amplitudske karakteristike naziva se slabljenje a(): X(j) Y(j) H(j) X(j) H(j)=Y(j)

25 Idealan sistem za prenos
x(t) y(t) =k x(t-t0) H(jω) Za k< 1 sistem slabi signal, a za k> 1 pojačava signal. H(jω) = A(ω) e-jθ(ω) A(ω) = A = const θ(ω)= ωt0 ± nπ Prenos će biti idealan ukoliko je izlazni signal potpuno identičan ulaznom signalu, tj. ako je y(t)=x(t). Međutim, definicija idealnog prenosa može da se proširi i da obuhvati slučaj kada je y(t)=kx(t-t0), gde su k i t0 konstante. Naime, u ovom slučaju talasni oblik izlaznog signala je potpuno sličan ulaznom – svaka njegova trenutna vrednost pomerena je (zakašnjena) u vremenu za t0 i k puta je veća (manja) –promenjena mu je razmera.Očigledno je, da sa ovim promenama, preneseni signal nije pretrpeo nikakvu deformaciju koja bi doprinela da takav signal ne bude veran ulaznom signalu. Stoga se pri ovakvom uslovu smatra da je zadovoljen uslov idealnog prenosa, tj. da signal nije pretrpeo nikakva izobličenja. Da bi sistem za prenos bio idealan potrebno je da: amplitudska karakteristika sistema ne zavisi od učestanosti, i da fazna karakteristika bude direktno (linearno) srazmerna učestanosti –prava linija koja prolazi kroz koordinatni početak ili neku tačku Međutim, idealan sistem za prenos se praktično ne može realizovati. Grupno kašnjenje predstavlja nagib karakteristike faznog kašnjenja i kao takvo se lakše matematički intrepretira i lakše meri. Fizički ono ima dimenziju vremena i predstavlja vreme za koje svaka komponenta izlaznog signala zakasni u odnosu na odgovarajuću komponentu na ulazu. Ako je karakteristike faznog kašnjenja idaealna, grupno kašnjenje je konstantno. Ono ne zavisi od frekvencije. Sve komponente izlaznog signala prođu kroz sistem za isto vreme, odnosno zakašnjene su za isti iznos, te izlazni signal nije izobličen. Da bi kanal (sistem) bio idealan neophodno je da amplitudska karaktersitika (u propusnom opsegu sistema) bude nezavisna od učestanosti, a fazna karakteristika direktno (linearno) zavisna od učestanosti.

26 Karaktersitike komunikacionog kanala
Širina propusnog opsega kanala [Hz] Efekti degradacije signala (izobličenja) Kapacitet komunikacionog kanala [bit/s], Vrsta (tip) medijuma za prenos

27 Uticaj komunikacionog kanala na prenošeni signal – degradacija (izobličenja) signala
Oblik primljenog signala može se razlikovati od signala sa izlaza iz predajnika zbog: ograničenog propusnog opsega sistema, neidealne funkcije prenosa sistema nelinearnosti sistema pojave šumova i preslušavanja, slabljenja signala, kašnjenja. Analogni prenos – mera kvaliteta je odnos signal/šum (S/N, signal-to-noise) Digitalni prenos – mera kvaliteta je verovatnoća greške - BER (Bit Error Rate)

28 Propusni opseg kanala predstavlja frekvencijsku karakteristiku kanala koja pokazuje sposobnost kanala da prenosi signale na različitim učestanostima. Uobičajeno se definiše kao opseg učestanosti unutar kojeg amplitudska karakteristika sistema u opsegu od fn do fr ne opadne za više od u odnosu na vrednost pri središnim učestanostima (tj. amplituda signala ne opadne za više od 3dB). idealna neidealna

29 VRSTE IZOBLIČENJA SIGNALA
Osnovni tipovi izobličenja signala su: linearna izobličenja – posledica neidealnosti sistema za prenos - neidealna amplitudska i/ili fazna karakteristika sistema, nelinearna izobličenja – posledica nelinearnosti sistema, izobličenja usled nedovoljne širine propusnog opsega sistema, izobličenja usled šumova, slabljenje, kašnjenje pri prenosu signala.

30 Izobličenja usled ograničenog propusnog opsega komunikacionog kanala

31 Intersimbolska interferencija
Proširenje trajanja impulsa, zbog nedovoljne širine frekventnog opsega sistema za prenos, dovodi do toga da prošireni impuls ima svoj deo i u susednim vremenskim sekvencama, Sabiranjem delova susednih impulsa dobija se neki signal i u vremenskoj sekvenci gde bi trebalo da signal ima vrednost nula (greška u odlučivanju). Pojava da signal iz jedne vremenske sekvence utiče na signale u ostalim vremenskim sekvencama naziva se intersimbolska interferencija. Očigledno je da interferencija simbola može da dovede do pogrešne binarne odluke. U primeru sa Slike to će se desiti ako zbir delova susednih impulsa, u sekvenci u kojoj bi trebalo da bude nula pređe prag odlučivanja i signal se protumači kao jedinica. Ukoliko bi se uzele u obzir oscilacije signala oko konačne vrednosti, moguće je da delovi jednog signala koji se pojavljuju u drugoj sekvenci, gde treba da se pojavi jedinica smanjuju ukupni signal i pretvore ga u nulu. Ako je vreme trajanja jednog vremenskog intervala (sekvence) kraće, mogućnost pogrešne odluke zbog interferencije simbola je veća. Veće brzine prenosa zahtevaju širi propusni opseg sistema, s obzirom da trajanje elementarnih impulsa mora biti vremenski kraće. Da ne bi dolazilo do ISI potrebno je da Ts=1/2fg (Nikvistov kriterijum), gde je fg granična učestanost sistema za prenos. Binarni protok V=2fg

32 Šumovi u telekomunikacionim sistemima Šta je šum?
Pod šumom se podrazumevaju različiti neželjeni slučajni električni signali koji su uvek prisutni u telekomunikacionim sistemima koji se superponiraju sa korisnim signalom koji sadrži poruku. šum=svaki neželjeni (umetnuti) signal koji nije deo signala poruke. Šum kao pojava ima izuzetan značaj pri prenosu signala jer pridružen korisnom signalu izaziva degradaciju kvaliteta signala na prijemu. Šum je jedan od osnovnihih ograničavajućih faktora za postizanje željenih performansi u telekomunikacionom sistemu.

33 Klasifikacija šumova prema poreklu nastanka
2 opšte grupe: Eksterni - šumovi koji potiču izvan posmatranog TK sistema: Šum ambijenta – preko pretvarača poruke u signal se unosi u sistem Atmosferski šum – izazvan prirodnim električnim pražnjenjima u atmosferi (dominantan na nižim frekvencijama; na učestanostima nižim od 100MHz intenzitet polja ovog šuma obrnuto je proporcionalan sa učestanošću) Kosmički šum – dominantan izvor ovog šuma je Sunce i druge zvezde, odnosno procesi u samom kosmosu, k-ka ovog šuma je visoka energija šuma u širokom opsegu učestanosti, dominantan je na višim frekvencijama (posebno problematičan u satelitskim vezama) Čovekov izazvan šum – posledica rada različitih EM sistema (visokonaponskih postrojenja, električnih motora, motora sa unutr. sagorevanjem i dr.) Interni - šumovi koji se generišu unutar posmatranog TK sistema Termički (slučajan) šum – prouzrokovan nepravilnim kretanjem elektrona u provodnicima usled toplotnih efekata, termički šum je uvek prisutan Šumovi kao posledica linearnih preslušavanja, Šumovi izazvani nelinearnim izobličenjma, Impulsni šumovi – karakterističan za poluprovodničke elemente (diode, tranzistori), elektronske cevi i posledica je diskretne prirode nosilaca elektriciteta. Od svih navedenih vrsta šumova poseban značaj ima termički šum (aditivni beli Gausov šum) kao izraziti predstavnik slučajnog šuma.

34 Efekat izobličenja signala
Karaktersitike komunikacionog kanala zavise od kombinovanog uticaja prethodno navedenih pojava koje dovode do izobličenja signala. Na slici je prikazan njihov kumulativni efekat na prenošeni signal.

35 Odnos signal/šum (S/N) (SNR –Signal to Noise Ratio)
Odnos signala i šuma S/N (signal/šum) je najvažniji parametar koji određuje performanse transmisionog sistema. Odnos SNR predstavlja meru kvaliteta prenosa (prijema) kod analognih tk sistema (što je odnos SNR veći kvalitet je bolji). Odnos srednje snage signala Ps [W] i srednje snage šuma PN [W] Za telefoniju SNR  30 dB Ne bismo uopšte primetili šum kada bi u telefonskom prenosu bio SNR =65 dB, ali bi to bio prevelik zahtev za TK sistem Kada bi odnos SNR<15dB prepoznavanje reči nebi bilo više moguće. U standardnim telefonskim mrežama odnos S/N je oko 39dB. Za muziku SNR  47 dB Za televiziju SNR  52 dB SNR = Srednja snaga signala Ps Srednja snaga šuma PN

36 Uticaj šumova pri prenosu digitalnih signala
Greška pri odlučivanju: poslata 1 a protumačena 0 i obrnuto. Očigledno je da šumovi unose dodatna izobličenja impulsa i često mogu da promene binarnu nulu u jedinicu i obrnuto. Ovo je ilustrovano na Slici. Slika a) prikazuje digitalni neizobličen signal. Na Slici b) dat je šum koji se superponira signalu, tako da na mestu prijema signal ima oblik kao Slici c). Detektovan signal je prikazan na Slici d). Očito da je promenjena informacija, jer je sada osmi bit nula, a na predaji je bio jedinica.

37 BER – bit error rate (stepen greške bita)
Mera kvaliteta digitalnih sistema ITU-T preporuke govor 10-6 (1 pogrešan bit na primljenih) teleks 10-4 videotelefon od 10-6 do 10-7 podaci od 10-7 do 10-8 faks od 10-5 do 10-6 elektronska pošta od 10-5 do 10-6

38 Kapacitet digitalnog kanala
Za digitalne sisteme postavlja se pitanje koliko izobličenja prenošenog digitalnog signala limitiraju brzinu prenosa koja se može postići u komunikacionom kanalu. Maksimalna brzina prenosa digitalnih signala (digitalni protok) koji se može postići preko nekog komunikacionog kanala, pri datim uslovima, naziva se kapacitet kanala. Cilj je da se raspoloživi frekvencijski opseg iskoristi što je moguće više (što veća spektralna efikasnost izražena odnosom bit/s/Hz) odnosno postići što je moguće veću brzinu prenosa podataka za zadatu verovatnoću greške i raspoloživu širinu propusnog opsega sistema.

39 Kapacitet digitalnog kanala
Šenon je pokazao da se maksimalni kapacitet digitalnog kanala u prisustvu šuma, izražen u bitima u sekundi, može iskazati jednačinom (Šenonova jednačina za kapacitet kanala): B- širina propusnog opsega kanala [Hz] SNR – odnos signal/šum (izražen linearno, ne u dB) Šenon je dao vezu između odnosa signal -šum i kapaciteta kanala pri digitalnom prenosu signala u prisustvu slu;ajnog šuma. On je dokazao da u slučaju prenosa digitalnih signala teorijski maksimum kapaciteta kanala C izražen preko maksimalne bitske brzine prenosa, za kanal čija je amplitudska karakteristika u opsegu B (Hz) idealna, iznosi C=Blog(1+S/N) Primer: B=3.4kHz, SNR=40dB (S/N=104=10000), C= 3400 x log2 ( )=3400 x log10(10001)/log102 = 45.2 kb/s