通信概論2011第2-3週.ppt

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もえりおいもり
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1 まずは : アナログ通信の信号と変調! まず音声映像情報を電気信号に "! 電気信号を通信のためのキャリア変調 "! 振幅変調 (AM 変調 ) 搬送波 ( キャリア ) の信号強度包絡線を変化 DSB( 搬送波パワーを省略 ) パワー節約 SSB( 両翼サイドバンドを片翼に ) 周波数節約 " S/N はどうなる?! 位相変調 (PM) 周波数変調 (FM) あとで勉強します "

2 アナログ伝送のための変調方式! 振幅変調 (AM)! 角度 ( 位相周波数 ) 変調 (PM FM) 搬送波の位相タイミング中心周波数をずらす! キャリア周波数 ω c より変調周波数 p s はずっと遅い "! 高速変調には装置の高速化電波の帯域幅必要

3 何を変調する?: AM: 振幅 f AM = A c ( 1+ mcos p) = A c + ma c cos (" c + p) + cos (" c # p) { } f PM PM: 位相 ( ) = A c cos (" c ) +# c + ms() { } f FM FM: 周波数 $ ( ) = A c cos (" c ) +# c + m ds() ' ( & d ) = A $ c + m m p sin p +# ' ( c & )

4 三角関数加法定理 cos( p) cos (" c ) = 1 cos " c + p { ( ) + cos (" c # p)} AM

5 振幅変調 (AM) f AM = A c ( 1+ mcos p) = A c + ma c cos (" c + p) + cos (" c # p) { } 信号波形 ( アナログ )! 搬送波がアナログ変調そのときのスペクトルは? 信号搬送波 VsSin"s "s# "# VcSin"c "c# "# "c-"s# "c+"s# Vc(1+m Sin"s)Sin"c# "c# "#! キャリア周波数より変調周波数は遅い ( 狭い )! 高速変調は伝送帯域幅が最高周波数の倍以上必要

6 AM 変調送信回路 s() = Ascos p f c ( ) = A c Inpu Vin = Ascos p + A c f c ( ) = A c s() = Ascos p どうやって実現?# 信号を足し算して非線形な # トランジスタに入れる # 非線形成分で足し算の # かけ算成分が出る!# フィルタでそこだけ抜き出し! 非線形素子 # トランジスタ Vou = c 0 +c 1 A c cos" m + c A c + A s $ +c 1 1+ c A s ' & sin" m ) sin" c ( c 1 帯域通過フィルタ Nonlinear Vou = c 0 + c 1 " in () + c " in () ( ) # c 倍角の公式 sin" = 1 ( 1 #cos") ( ) A c cos" c + A s cos" m

7 Inpu Vin = Ascos p + A c f c ( ) = A c s() = Ascos p どうやって実現?# 信号を足し算して非線形な # トランジスタに入れる # 非線形成分で足し算の # かけ算成分が出る!# フィルタでそこだけ抜き出し! Nonlinear 帯域通過フィルタ Vou = c 0 + c 1 " in () + c " in ()

8 AM 受信復調回路入力 AM 信号 # c 1 1+ c A s & sin" m ( sin" c $ ' c 1 検波回路包絡線検波低域通過フィルタ s() = Ascos p どうやって実現?# ± の交流信号を整流して + 信号に # 受信した信号の高周波成分カット # 低域フィルタで山の頭変化 # だけ抜き出し!

9 搬送波抑圧両側波帯 (DSB) 振幅変調! 振幅変調 (AM 変調 )# 搬送路 ( キャリア ) の信号強度包絡線を変化 ch1 情報信号 S() 搬送波 Vsin(!+") 変調 ch 周波数多重 =Vc(1+msin!m)sin!c 振幅変調部分搬送波周波数分離 DSB( 搬送波抑圧振幅変調 ) S() fdsb 搬送波 Ac m/ As m/ As 信号変調部分信号帯域幅

10 波形振幅と変調信号パワー As 情報振幅 # As m=as/ac 情報を含まない # 部分 B キャリア振幅 Ac 全信号 A 情報振幅 # As As 過変調過変調全信号 A

11 パワーと帯域の節約! どれくらい節約?" f AM = A c ( 1+ mcos p) = A c + ma c! 搬送波パワー信号側帯波パワー " P c = ( A c ) = A c! トータルパワー " P = P c +P s = A c " P s = $ m #! m=0.5 なら 8/9 はキャリア信号パワー m=1 でも /3 " $ # A c ' & 1+ m ' & cos (" c + p) + cos (" c # p) { } = m 4 A c = m 4 P c

12 f AM AM 受信信号 : 雑音耐性! 振幅変調 (AM 変調 ) 強度包絡線検波白色雑音の場合 = A c ( 1+ mcos p) + noise() 包絡線 v ou " A c 1+ mcos p ( ) + noise() 信号電力 A c " $ # 1+ m ' & 雑音電力 Ni = " m N / # " $ # S N S/N 比 ' & in,am ( ) = (V + m 4) m N " $ # 包絡線 S/N S N ' & ou,am = (m V 4) m N A c! (DSB) 同期検波検波の場合 { } + noise() cos ( " c + p) + cos (" c # p) 信号電力 P = P s = A c 4 雑音電力 Ni = " m N / # " S $ ' # N & S/N 比 in,dsb = (V 4) m N! (SSB) 同期検波検波の場合 # いろいろ計算すると同様になるパワー半分 S/N 比半分 # 同じパワーで等価同期検波 S/N " $ # S N " $ # ' & S N ou,dsb ' & ou,ssb = (V ) m N 同期検波 S/N = (V 4) m N

13 単側波帯 (SSB) 振幅変調キャリア伝送用に変調 3 変調パワーと周波数の節約 DSB SSB 注意! 再生法 :# 受信した後キャリア信号を再び乗算する # 片側側帯波信号からコピーして # 逆側側帯波を再生し # もとの形に戻してから信号処理をおこなう #

14 SSB 変調送信回路 s() = Ascos p 信号波 $/ 位相器 sin p 搬送波平衡変調器 $/ 位相器平衡変調器 sin" c cos p" cos# c f c ( ) = A s cos(" c # p) sin p" sin# c どうやって実現?# 信号の直交位相の裏コピー作成 # 搬送波の裏コピーも作成 # 合波して # 成分キャンセル! A s cos(" c + p) どのくらいの帯域? パワー?" 半分以下の帯域 m=1 の " AM 変調の 1/3 のパワー " でも送信受信面倒 "

15 複数ユーザのネット共有 : 多重 / 分離回線. 周波数共有交換ユーザユーザユーザユーザ多重化装置多重化伝送路交換機中継機伝送路 ( メタル光ファイバ無線 ) 分離装置分離装置

16 帯域の交通整理 : 周波数をシフトさせ詰め込む 1 情報信号スペクトルキャリア伝送用に変調 AM 3 変調パワーと周波数の節約基本周波数帯域 # ( ベースバンド )# 搬送波 DSB SSB 4 異なる周波数のチャネル多重 5 群変調方式多重 FDM( 周波数分割多重 ): 詰め込む密度 AM,DSB なら最高周波数の倍以上の帯域必要 SSB ならベースバンドの帯域で OK

17 FDM ハイアラーキ : 周波数分割多重通信 ( 教科書 :p59~p60) アナログ信号 ( ベースバンド )# 異なる搬送波周波数に載せて変調多重 FDM: 周波数分割多重 1. ユーザチャネルごとにキャリア周波数をずらす : 前群 ( かたまり ) 形成 #. 複数チャネルを基本群としてまとめてキャリア周波数をずらす # まとめてずらせた方が回路の種類も数も簡単 "ca# "cb# "cc# "# 群変調方式の多段の群による多重の組み方 : FDM ハイアラーキ

18 FDM ハイアラーキ群の階層チャンネル数群の構成周波数帯域帯域幅一人 4kHz 前群 3 3 音声 1 4kHz 1kHz 一群 1kHz 基礎群 " G 1 4 前群 kHz 48kHz 一群 48kHz 基礎超群 " SG 60 5 基礎群 31 55kHz 40kHz 一群 40kHz# +3kHz 基礎主群 " MG 基礎超主 " SMG 群基礎超群 kHz 基礎主群 MHz 1.3" MHz 3.87" MHz 基礎巨群 " JG 基礎超主群 MHz 17.,07" MHz

通信網基礎

通信網基礎電子光システム工学科 01/5/0 アナログ通信の信号と変調まず音声映像情報を電気信号に電気信号を通信のためのキャリア変調振幅変調 (AM 変調 ) ( キャリア ) の信号強度包絡線を変化 DSB( パワーを省略 ) パワー節約 SSB( 両翼サイドバンドを片翼に ) 周波数節約 S/N はどうなる? 位相変調 (PM) 周波数変調 (FM) あとで勉強しますアナログ伝送のための変調方式