Luku 2 – Tietoliikenteen tekniikka OSA 1: Analogisen tiedon siirto, Analoginen siirtotie OSA 2: Digitaalinen siirtotie OSA 3: Johdolliset siirtotiet (optinen kuitu) TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 – Tietoliikenteen tekniikka TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Analogisen tiedon siirto Periaate digitaalisen datan syöttämisestä tietoliikenneverkkoon 1. 2. 3. TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 – “Modulaattori” v Modem - ModulatorDemodulator F Muuntaa digitaalisen signaalin sellaiseksi, että se soveltuu analogiselle siirtotielle F Muuntaa analogisen siirtotien signaali digitaaliseen muotoon F Koska digitaalista signaalia (kanttiaalto!) ei yleensä siirretä sellaisenaan, lähes kaikki tietoliikenne on tavalla tai toisella moduloitu F Ainoa moduloimaton siirto tapahtuu kuiduissa. TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Perinteiset digitaaliset modulointimenetelmät TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: 4-PSK TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: 4-PSK TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: 8-PSK TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - I/Q-esitystapa Polaarinen esitystapa I/Q-koordinaatit TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Signaalin muutokset polarisessa koordinaatistossa QAM: Ampl. ja vaihe TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2- I ja Q radiolähettimessä On kaksi toisistaan riippumatonta signaalia I ja Q, jotka voidaan lähettää ja vastaanottaa käyttäen yksinkertaisia piirejä I ja Q radiolähettimessä I ja Q radiovastaanottimessa TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: 4-QAM ja 8-QAM konstellaatio = tapa esittää bittiryhmiä TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: 8-QAM aikatasossa TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi:16-QAM Tehtävä: Laske 1. kuvan amplitudit ja vaiheet TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: OFDM v OFDM - modulointi / purku F OFDM = Orthogonal Frequency Division Modulation F Kanavalla bitin “pituus” kasvaa, jolloin symbolien välinen inteferenssi laskee F Moduloidaan siirrettävä tieto useammalla rinnakkaiselle taajudelle vrt. pianon koskettimet F Kukin kanava voi sopeuttaa nopeutensa käyttämänsä taajuusalueen hetkellisiin tai pysyviin ominaisuuksiin F Samasta menetelmästä käytetään myös nimitystä DTM (Discrete Tone Modulation) TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - Modulointi: OFDM-sovelluksia http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency-division_multiplexing Cable ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring DVB-C2, an enhanced version of the DVB-C digital cable TV standard. Power line communication (PLC) ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking of existing home wiring (power lines, phone lines and coaxial cables) Wireless The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2 The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, The terrestrial digital TV system DVB-T The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link The wireless personal area network (PAN) ultra-wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by WiMedia Alliance. The mobility mode of the wireless MAN/broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16e (or Mobile-WiMAX). The mobile broadband wireless access (MBWA) standard IEEE 802.20. the downlink of the 3GPP Long Term Evolution (LTE) fourth generation mobile broadband standard. The radio interface was formerly named High Speed OFDM Packet Access (HSOPA), now named Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA) TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM yleisesti Yksikantoaaltolähetin (Single Carrier) TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM yleisesti Monikantoaaltolähetin (Multi Carrier, Frequency Division Multiplexing FDM): TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM yleisesti Monikantoaaltolähetin (Multi Carrier, Frequency Division Multiplexing FDM): TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM yleisesti Jos kantoaallot ortogonaalisia toistensa suhteen, eivät signaalit häiritse toisiaan vaikka ne menevät taajuustasossa osittain päällekkäin (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM): TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM yleisesti => Erillistä suojakaistaa ei tarvita => tehokas taajuuskaistan käyttö => Laajakaistainen signaali voidaan koota summaamalla useita kapeakaistaisia signaaleita yhteen Summaaminen analogiatekniikalla kallista ja käytännössä lähes mahdotonta => alikanavien summaus tehdään digitaalisesti, digitaalitekniikalla TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM yleisesti Kymmeniä, satoja, jopa tuhansia rinnakkaisia alikantoaaltoja lähetetään samanaikaisesti. Kukin yksittäinen alikantoaalto on moduloitu käyttäen ennalta sovittuja konstellaatiokarttoja Tyypillisesti käytetään mm. BPSK, QPSK, 16-QAM ja 64-QAM konstellaatioita, jolloin yhdelle alikantoaallolle saadaan moduloitua vastaavasti 1, 2, 4 tai 6 bittiä/symboli (QAM: Quadrature Amplitude Modulation) TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM-lähetin IEC Web ProForum tutorials http://www.iec.org OFDM-lähetin jakaa bittivirran N rinnakkaiseen bittivirtaan, jokaisen nopeus 1/N alkuperäisestä Alikantoaallot PSK- tai QAM-moduloidaan Taajuustason alikantoaallot (OFDM-symbolit) yhdistetään IFFT:llä eli muunnetaan aikatasoon Prefix… Figure 7. OFDM Transmitter Chain TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013

Luku 2 - OFDM-yhteenveto OFDM-järjestelmä on siis monikantoaaltojärjestelmä, jossa dataa lähetetään useilla rinnakkaisilla kapeakaistaisilla (ali)kantoaalloilla samanaikaisesti Alikantoaallot ovat ortogonaalisia toistensa suhteen (OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing), eli kantoaallot eivät interferoi keskenään TLTP/AVi Luku 2 Maalis 2013