Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Kapitel 1: Einleitung Begriffe Historischer Überblick Typische Informationsquellen Standardisierung Klassifizierung von Signalen Analoge Nachrichtensysteme.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Kapitel 1: Einleitung Begriffe Historischer Überblick Typische Informationsquellen Standardisierung Klassifizierung von Signalen Analoge Nachrichtensysteme."—  Präsentation transkript:

1 Kapitel 1: Einleitung Begriffe Historischer Überblick Typische Informationsquellen Standardisierung Klassifizierung von Signalen Analoge Nachrichtensysteme Digitale Nachrichtensysteme Kursinhalt Literatur [1]J. Proakis, M. Salehi, „Grundlagen der Kommunikationstechnik“, Pearson, [2] M. Meyer, „Kommunikationstechnik“, Vieweg, [3]J. Schiller, „Mobilkommunikation“, Pearson, ISBN NTM, 2007/09, Rur, Einleitung, 1

2 Begriffe Telekommunikation Nachrichten- und Informationsaustausch über grössere Entfernungen Verfügbarkeit von Diensten kostengünstig, dauernd und unabhängig von der Distanz in guter Qualität, angepasst an den Empfänger (z.B. Mensch) Nachrichtentechnik Technik für Aufnahme, Übertragung, Wiedergabe von Information Übertragungsaspekt der Telekommunikation Kursziel: Grundlagen (Physical- und MAC-Layer) der Nach- richtentechnik und Mobilkommunikation kennen / anwenden Information hat etwas mit Neuheit, Überraschung zu tun bei der Informationsweitergabe spricht man oft von „Nachrichten“ bei der Informationsverarbeitung spricht man oft von „Daten“ Nachrichten und Daten werden physikalisch mit Signalen dargestellt NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 2

3 Historischer Überblick Einige Meilensteine der Nachrichtenübertragung 1837S. Morse erfindet Telegraf und Morsealphabet 1858Erste Eindraht-Telegrafenverbindung über den Atlantik 1876A.G. Bell meldet Patent des „Telefons“ an 1901G. Marconi überträgt Telegramm mit Radiowellen über 1700 Meilen 1906 L. de Forest erfindet Triode (Verstärkung analoger Signale) 1920 Erste AM-Übertragungen 1927 Erstes transatlantisches Telefongespräch via Kurzwellen 1933E. Armstrong erfindet FM 1936BBC strahlt erste Fernsehsendung aus 1938A. Reeves erfindet die Puls-Code-Modulation (PCM) 1944Entwicklung des ersten Computers 1948Erfindung des Transistors 1948C. Shannon begründet Informationstheorie 1953Erstes transatlantisches Telefonkabel (mit 51 Zwischenverstärker) 1960Erfindung des Lasers 1962Telstar I erlaubt erste transatlantische Fernsehübertragung 1965Erster geostationärer Satellit („early Bird“ bzw. Intelsat I) 1969Erste brauchbare Glasfaser für die optische Übertragung 1980Eine Raumsonde überträgt Bilder vom Jupiter und Saturn 1992Einführung digitaler Mobilfunk (GSM) 1993Erste ADSL-Verbindung NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 3

4 Standardisierung Telekommunikation ist schon seit sehr langer Zeit global („tele“ heisst „fern“) ist wirtschaftlich bedeutend geworden („Informationszeitalter“) Standards sind sehr wichtig wegen Interoperabilität zwischen Netzen + Systemen versch. Hersteller Gross-Serien (tiefere Preise) und Investitionssicherheit Wichtige Normierungsgremien International Telecommunication Union (ITU-T/-R), UNO, Genf International Standards Organisation (ISO) ETSI in Europa, EU, Südfrankreich CEPT mit dem ERO (European Radio Office), DK in den USA: ANSI und FCC IEEE (Normen im Datenkommunikationsbereich) Regulierungsbehörden (z.B. Bakom in der CH, RegTP in D) Vergabe Spektrum, Konzessionen, Erlass Vorschriften, NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 4

5 digitale Quelle Quellen- Encoder Cipher Kanal- Encoder A/D-Umsetzung analoger Kanal digitale Senke Decipher Kanal- Decoder D/A-Umsetzung Modulator Tx Rx Demod. andere „user“ Multiple Access Digitales Nachrichtensystem Quellen- Decoder NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 5

6 Klassifizierung von Signalen x(t) t t analoges Signal (zeit- und wertkontinuierlich) zeitdiskretes, wertkontinuierliches Signal digitales Signal (zeit- und wertdiskret) binäres Signal (zeitdiskret, zweiwertig) t TsTs -T s t Abtastung Quantisierung Codierung A D NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 6

7 Digitales Nachrichtensystem NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 7 Quellenkodierung Reduktion Redundanz oder Irrelevanz (Datenkompression) Beispiel: GSM-Vocoder: 13 kb/s, vgl. PCM-Telefonie: 64 kb/s Chiffrierung für Geheimhaltung, Integrität und/oder Authentifikation Ziel: Gegner muss alle Schlüssel durchprobieren Kanalkodierung (FEC) hinzufügen von „etwas“ Redundanz zur Fehlerkorrektur Beispiel: GSM-TCH/F: 22.8 kb/s Modulation HF-Kanalanpassung: Information wird analogem Träger aufgeprägt Bandbreite B primär proportional zur Symbolrate R Symbol

8 Up-Converter (Mischer) Power Amplifier Tx Front-End (BP-) Filter Rx / Tx Duplexer Rx Front-End (BP-) Filter Low-Noise Amplifier Down-Converter (Mischer) IQ- Demodulator IQ- Modulator Daten Base-BandIF-BandRF-Band Frequenz Amplitude Kanal- bzw. IF-Filter f IF f Rx HF-Kanäle DC Digitales Nachrichtensystem NTM, 2007/09, Rur, Einleitung, 8

9 Digitales Nachrichtensystem NTM, 2007/09, Rur, Einleitung, 9 GSM Chipset (Quelle Siemens)

10 Digitales Nachrichtensystem NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 10 Multiple Access viele Teilnehmer kommunizieren über das gleiche Medium / System Benutzertrennung via Zeit, Frequenz, Code, Raumwinkel usw. Netzaspekt ist mindestens so wichtig wie die P2P-Kommunikation Kanal bestimmt letztendlich die Kommunikationsmöglichkeiten z.B. die maximale Datenrate, die Reichweite Kommunikation über diverse Medien z.B. Luft, Kabel, Glas, Wasser Einsatz von diversen Trägern z.B. EM-Wellen (Licht, Radiowellen), Magnetfeld, Schall es gibt unterschiedliche Störungen z.B. thermisches Rauschen, Mehrweg, Funkrauschen Nachrichten werden über „verrauschte“ Kanäle übertragen

11 Grenzen der Kommunikation NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 11 x[n] AWGN z[n] y[n] N0N0 f [Hz] Rauschleistungsdichte [W/Hz] Kanal Bandbreite B „fehlerfreie“ Kommunikation wenn [bit/s] Kanalkapazität (Shannon, 1948) = max. Rate für „fehlerfreie“ Datenübertragung über „noisy channel“ Kapazität des AWGN-Kanals zeigt wichtigste Einflussgrössen SNR Signal-to-Noise-Ratio Beispiel Telefonkanal mit B = 3100 Hz und SNR = 40 dB: R < 41.2 kb/s Signalleistungsbeschränkung

12 BER versus SNR NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 12 x[n] AWGN z[n] y[n] QAM-Datenübertragung über AWGN-Kanal charakterisiert durch Signal-zu-Geräuschverhältnis SNR = E b / N 0 Symbolfehlerrate ≈ BER

13 Kurs NTM 1 NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 13 Signalanalyse Rep. analoge / digitale Signale, stochastische Signale, Rauschen analoge Systeme Pegelplan, lineare/nichtlin. Verzerrungen, Rauschzahl, AWGN-Kanal Übertragung analoger Signale a/b-Telefonie, AM/FM/PM, UKW, KW/MW/LW, Fernsehen Digitale Datenübertragung im Basisband Leitungen, LWL, PCM, Leitungscodes, Pulsformung, ISI, Nyquistfilter Digitale Modulation ASK, PSK, FSK, QAM, OFDM, Bsp: RFID, DECT, GSM, ADSL Moderne Sende- und Empfangskonzepte Rx/Tx-Filter, LNA, Mischung, IQ-Mod./Demod., DDS/DDC, PLL, Scrambling, Interleaving, Equalizer, Synch., matched-Filter, Rx-Div. Multiplexverfahren SDMA, TDMA, FDMA, CDMA, FH, Random Access [aloha, CSMA/CA], Beispiele: GSM, UMTS, WLAN, GPS, Bluetooth

14 Kurs NTM 2 NTM, 2005/10, Rur, Einleitung, 14 Funkkanal Freiraumausbreitung, Antennen, Mehrwegkanal Funknetzplanung Linkbudget, Antennensysteme, Ausbreitungsmodelle, Erlang- Verkehr, Zellulartechnik, Beispiele: GSM, UMTS Quellencodierung bzw. Datenkompression Informationsmass, Redundanz-, Irrelevanzreduktion [z.B. JPEG] Kanalcodierung bzw. Fehlerschutzcodierung Kanalkapazität, Fehlerdetektion/-korrektur, BER-Performance, Block- und Faltungscodes, Viterbi-Dekoder, TCM, Turbo-Codes Einführung in die Chiffrierung Schlüssel/Algorithmus, symmetrische/asymm. Chiffrierverfahren PHY bzw. Luftschnittstelle wichtiger digitaler Nachrichten-Systeme ADSL, Fast-Ethernet GSM, UMTS, DECT, WLAN, RFID, DAB, DVB, BT,...


Herunterladen ppt "Kapitel 1: Einleitung Begriffe Historischer Überblick Typische Informationsquellen Standardisierung Klassifizierung von Signalen Analoge Nachrichtensysteme."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen