通信網基礎

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えのはなだて
5 years ago
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1 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振幅変調 (AM) 角度 ( 位相周波数 ) 変調 (PM FM) 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 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タイトル 1

2 電子光システム工学科 01/5/0 f AM A 1 mos p 何を変調する?: AM: 振幅 os A os ma os p os p f PM PM: 位相 A os ms() FM: 周波数 f FM A os m f sd A os m f p sin p f AM A 1 mos p 振幅変調 (AM) 信号波形 ( アナログ ) がアナログ変調そのときのスペクトルは? 信号 os A os ma os p os p VsSinωs ωs ω VSinω ω ω ω-ωs ω+ωs V(1+m Sinωs)Sinω ω ω 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タイトル

電子光システム工学科 01/5/0 Inpu Vin Asos p A os AM 変調送信回路 Nonlinear 教科書 : P101,10 Vou 0 1 in () in () A os f 信号波 s() Asos 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!

3 電子光システム工学科 01/5/0 Inpu Vin Asos p A os AM 変調送信回路 Nonlinear 教科書 : P101,10 Vou 0 1 in () in () A os f 信号波 s() Asos 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! 帯域フィルタでここだけ抜出す * 倍角の公式を使うと sin 1 Vou 1 os 0 1 A os m A A s A os A s os m 1 1 A s sin m sin 1 AM 復調回路 : 包絡線検波器教科書 : P 包絡線検波 s() Asos p 入力 AM 信号 1 1 A s sin m sin 1 検波回路低域通過フィルタどうやって実現? ± 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! タイトル 3

4 電子光システム工学科 01/5/0 AM 復調回路 : 同期検波器教科書 : P 同期信号 ( と同じ周波数 ) 入力信号 1 1 A s sin m sin 1 発生器低域通過フィルタ s() Asos p どうやって実現? 入力信号にと同じ周波数を掛けあわせ受信した信号の高周波成分カット低域フィルタで信号成分を抜き出す波形振幅と変調信号パワー As 情報振幅 As m=as/a 情報を含まない部分 B キャリア振幅 A 全信号 A 情報振幅 As 過変調全信号 A As 過変調タイトル 4

5 電子光システム工学科 01/5/0 パワーと帯域の節約どれくらい節約? os A os ma os p パワー信号側帯波パワー f AM A 1 mos p P ( A ) A トータルパワー P P P s A m=0.5 なら 8/9 はキャリア信号パワー m=1 でも /3 P s m A 1 m m 4 os p A m 4 P 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 h1 情報信号 S() Vsin(ω+φ) 変調 h 周波数多重 =V(1+msinωm)sinω 振幅変調部分周波数分離 DSB( 抑圧振幅変調 ) S() fdsb A m/ As m/ As 信号変調部分信号帯域幅タイトル 5

6 電子光システム工学科 01/5/0 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 SSB 変調送信回路 s() Asos p 信号波 π/ 位相器どうやって実現? 信号の直交位相の裏コピー作成の裏コピーも作成合波して成分キャンセル! sin p os A s os( p) 平衡変調器 π/ 位相器平衡変調器 sin os p os sin p sin 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回路構成は面倒 f A s os( p) タイトル 6

7 電子光システム工学科 01/5/0 雑音について伝送路雑音歪みが発生して元信号とは変わってしまう伝送路 f 白色雑音不規則に変化する周波数電力スペクトル密度をとるとどの周波数においても一定の大きさを持つ信号が伝送路を通過する際には雑音の影響を受けてしまう雑音の影響を受けた信号を正しく復調できなければ意味がない信号の品質 ( 正確さ ) を評価することが通信において重要になる SN 比各伝送方特徴雑音影響包絡線検波 SN 比劣化同期検波 DSB:SN 比倍 SSB:SN 比同じ信号電力 AM>DSB>SSB SN 比 AM<DSB>SSB 周波数帯域幅 AM DSB>SSB AM DSB SSB で決定 SN 比を良くする DSB SSB 同期検波器電力節約 DSB SSB 電波帯域節約 DSB SSB FDM 1h あたりの多重 h 増大 SSB タイトル 7

8 電子光システム工学科 01/5/0 AM 送信信号電力 : 雑音電力振幅変調 (AM 変調 ) 強度包絡線検波白色雑音の場合包絡線 A 1 mos pos noise() v ou A 1 mos p noise() f AM 信号電力雑音電力入力 S/N 比 A m 1 N in N S m m A N in,am (DSB) 同期検波検波の場合 A os p os p 入力 S/N 比 P P s A 4 N in m N S N (SSB) 同期検波検波の場合 P P S A N 8 in,ssb N m N in S N in,dsb in,ssb noise() A A 包絡線受信 S/N S N 同期検波受信 S/N S N ou,am ou,dsb 同期検波受信 S/N S N ou,ssb m A A N in A AM 受信信号 : 雑音の損得 (AM 変調 ) 強度包絡線検波受信白色雑音の場合出力 S/N 比 S m A N in,am 包絡線受信 S/N S N ou,am S m m A N ou,am m N in m=1でも1/3 S N in,am (DSB) 同期検波受信の場合 S/N 比同期検波受信 S/N S A S N in,dsb (SSB) 同期検波受信の場合 S N in,ssb A N S N ou,dsb ou,ssb A N in SSB パワー半分で S/N 比も半分同じパワーで比較すれば等価 A S N S N ou,dsb ou,ssb S N S N in,dsb in,ssb タイトル 8

9 電子光システム工学科 01/5/0 演習 7V ms V 3V V R=1[Ω] のとき A ( キャリア振幅 ) m ( 変調度 ) f ( キャリア周波数 ) fm ( 信号周波数 ) B ( 占有帯域幅 ) W ( 使用帯域 ) ( 包絡線検波 ) 1μs を求めてを求めよ解答 A=.5[V] As=1[V] ( 包絡線検波 ) B:1[kHz] W:999.5~1000.5[kHz] 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 ( メタル光ファイバ分離無線 ) 装置分離装置タイトル 9

電子光システム工学科 01/5/0 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

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

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 )

10 電子光システム工学科 01/5/0 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 ) 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 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 ωa ωb ωc ω 群変調方式の多段の群による多重の組み方 : FDM ハイアラーキタイトル 10

電子光システム工学科 01/5/0 基幹系 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 60 108kHz 48kHz 一群 48kHz 基礎超群 SG 60 5 基礎群 31 55kHz

11 電子光システム工学科 01/5/0 基幹系 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 アクセス系無線 : 既に周波数は輻輳タイトル 11

通信概論2011第2-3週.ppt

通信概論2011第2-3週.ppt 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 " アナログ伝送のための変調方式!