![Page 1: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Einführung in NTM
© Roland Küng, 2013
![Page 2: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/2.jpg)
2
https://home.zhaw.ch/~kunr/ntm.html
Where to find the information ?
• Skript• Slides• Exercises• Lab
![Page 3: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/3.jpg)
3
![Page 4: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie
Aufgabe beim Entwurf eines nachrichtentechnischen Systems
Übertragung und Verarbeitung von Informationen
![Page 5: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Analoge Signale
• Analoge Signale verändern sich kontinuierlich mit der Zeit.
• Beispiele: Trägersignal, Sprache, Musik, Zeilensignal TV
Analog signals: (a) sine wave “tone.” (b) voice. (c) video (TV) signal.
![Page 6: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Digitale Signale
• Digitale Signals ändern sich in diskreten Schritten und stellen digitale (binäre) Informationen dar.
• Beispiel: Computerdaten, digitalisierte analoge Signale
Digital signals
![Page 7: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Warum Digitale Nachrichtentechnik ?(unabhängig ob analoge oder digitale Quelle)
Vorteile
• Relative kostengünstige Schaltungstechnik• Verschlüsselungsmöglichkeit• Grösserer Dynamikbereich• Übertragungsfehler korrigierbar• Multiplex verschiedene Quellendaten
Nachteile
• Benötigen in der Regel mehr Bandbreite• Benötigen zusätzlich eine oder mehrere Synchronisationen
analog
digital
![Page 8: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Top Level Blockschaltbild
Zentrale Rolle des Kanal: dämpft verzögert, verzerrt, rauscht
SW (DSP) HW (Analog) HW (Analog) SW (DSP)
![Page 9: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Funktionales Blockschaltbild
![Page 10: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Funktion der Blöcke in einem Satz
Format: Bringt die Quelleninformation in BitformSource Coding: Reduziert unnötige Information im digitalen DatenstromEncryption: Verschlüsselt die digitalen NachrichtensymboleChannel Coding: Fügt Redundanz hinzu um Fehlerkorrektur zu erlauben oder dient der Bandbreiten- oder Komplexitätsreduktion im EmpfängerMultiplexer: Erlaubt das Einbinden mehrer Datenströme in ein ÜbertragungssignalPulse Modulation: Macht aus den Bits geeignete Wellenformen (PCM, PAM)Bandpass Modulation: Bildet Wellenformen geeignet für Kanäle, welche eine pulsförmige Übertragung nicht erlaubenFrequency Spread: Methoden zum Schutz gegen Störer und variablen KanalMultiple Access: Verfahren das mehreren Teilnehmern die Benutzung eines Übertragungskanals erlaubtXMT, RCV: Front-End Sender und Empfänger, eigentliche Sende- und Empfangswandler (incl. Antenne, Laserdiode….), Architektur.Channel: ÜbertragungskanalSynchronisation: Ist dafür besorgt, dass Zeit und Frequenz im Empfänger mit dem Sender gleichlaufend sind.
![Page 11: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/11.jpg)
11
NTM1 - NTM2: Aufteilung
Übertragung& Funkkanal
Modulation
Demodulation
Sender-Architektur
Empfänger-Architektur
KanalDecodierung
KanalCodierung
Q-Codierung& CipheringQ
S Q-Dekodierung& Deciphering
Multiple Access
InformationstheorieKanal Mehrfach-NutzungKanal CodierungBsp. Moderne KT-SystemeKryptographie
Analoge ModulationDigitale ModulationÜbertragungskanal & FunkS/E-ArchitekturenSynchronisation
Die Elektronik dazu: ASV (2.SJ)
NTM1NTM2
![Page 12: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Kabelgebundener Kanal
• Dämpfung AdB : X dB pro km Distanz
d.h. Signal nimmt pro km um gleich viele dB ab
Dämpfung der Leistung in Distanz d:
Distanz d ist multiplikativer Faktor in AdB
30…100 dB/km….1 Gb/s
0.2…1 dB/km….10 Gb/s
200 dB/km…100 Mb/s
)klog(d~Ak~A dBd
![Page 13: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Koaxiales Kabel
Wichtig! Multiplikativer Faktor für Dämpfung in dB: X dB Dämpfung pro 100 m
50 MHz: 3…5 dB/100m 2.4 GHz: 80…100 dB/100m Datenrate ….1 Gb/s
Att*
(RG-58 type)
*Download: http://www.timesmicrowave.com/cable_calculators/
![Page 14: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Optische Kabel
• Fiber optische Kabel übertragen Lichtimpulse mit sehr wenig Dämpfung.
Dämpfung 0.2 dB/km
![Page 15: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Funk im Freiraum / Mobilfunk
• Dämpfung AdB : Y dB pro Verdoppelung der Distanz
d.h. Signal nimmt pro Faktor 2 in d um gleich viele dB ab
Dämpfung der Leistung in Distanz d:
Distanz d ist additiver Faktor in AdB
dlogn~Ad~A dBn
• Bei der elektromagnetischen Ausbreitung sind Sender und Empfänger nicht verbunden und erlaubt so Mobilität
• Ausbreitung im Vakuum, Luft Maxwell Gleichungen
n = 2
n = 2…3
![Page 16: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Bsp. Cassini-Huygens Mission
Funk gewinnt bei grossen Distanzen gegen Kabel
Saturn: d = 109 km
Kabel: Koax: Dämpfung 30 ·109 dB Fiber: Dämpfung 200‘000‘000 dB
Funk: 20 W @ 8.4 GHz Empfang mit 70 m Schüssel 0.2 fW Dämpfung „nur“ 170 dB
Femto Watt = 10-15 W
dB*
*Download:http://designtools.analog.com/dt/dbconvert/dbconvert.html
![Page 17: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Warum Schwerpunkt Funk ?
• Schwierigster Kanal• Komplexeste Modulation• Aufwändigste Synchronisation• Schlimmste Störsituation
![Page 18: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Elektromagnetisches Spektrum
• Elektromagnetische Strahlung breitet sich als Welle aus• Der ganze Frequenzbereich wird als das
elektromagnetische Spektrum bezeichnet und nach Wellenlänge unterteilt.
VHF UHF SHFELF VF VLF LF MF HF
![Page 19: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Knappe Resource: Funkkanal
http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.pdf
![Page 20: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Knappe Resource: Funkkanal
Quelle: http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.pdf
ISM Band: 2450 50 MHz
DECT1890 10 MHz
GPS:1575 MHz
GSM 1800: 1710 – 1880 MHz
![Page 21: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Funkkanal: 3 Grobbereiche
Unterhalb 2 MHz:
Bodenwelle, das Signal breitet sich weltweit entlang der Erdoberfläche aus.
Auch Langwelle genannt.
2-30 MHz:
Ionosphärische Ausbreitung, das Signal wird an der Ionosphäre (und an der
Erdoberfläche) reflektiert und erlaubt ebenfalls weltweite Kommunikation.
Auch Kurzwelle genannt.
Über 30 MHz:
Ausbreitung Sichtverbindung, geeignet für Satelliten und Kurzdistanzfunk.
Auch UHF- und Mikrowellenfunk genannt.
Heute meist benutzter Bereich: 800 MHz …. 6 GHz
![Page 22: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Ausbreitungsart Funksignale
Langwelle = stabile BodenwelleDCF 77 50 kW auf 77.5 kHz
Kurzwelle = globale Reichweiteaber schwierigster Kanal überhauptRadio, Seefunk, Militär, Botschaft
UHF / Mikrowelle = SichtverbindungGSM 2000 W auf 900 MHz
![Page 23: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Anwendung Frequenz Bereiche
• Extreme low frequency (ELF) 30 bis 300 Hz. • Voice frequency (VF) 300 bis 3000 Hz. Spektrum der
menschlichen Sprache• Very low frequency (VLF) 3 bis 30 kHz. Kommunikation
mit U-Boten.
ELF VF VLF
![Page 24: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/24.jpg)
24
• Low frequency (LF) 30 bis 300 kHz. Bodenwelle. Weit-Distanz Navigation und Zeitzeichen
• Medium frequency (MF) 300 bis 3000 kHz. Bodenwelle/ Ionosphäre. Weitdistanz Kommunikation und Radio.
• High frequency (HF) 3 bis 30 MHz. Ionosphäre. Kurzwelle. Welt umspannende Kommunikation / Radio
Anwendung Frequenz Bereiche
LF MF HF
![Page 25: 1 Einführung in NTM © Roland Küng, 2013. 2 kunr/ntm.html Where to find the information ? Skript Slides Exercises Lab](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062307/55204d8649795902118d9291/html5/thumbnails/25.jpg)
25
• Very high frequency (VHF) 30 bis 300 MHz. Funksysteme, Militär und UKW Radio
• Ultra high frequency (UHF) 300 bis 3000 MHz Sichtverbindung. TV, Mobilfunk, WLAN, GPS, RFID
• Super high frequency (SHF) 3 to 30 GHz. Mikrowelle. Sichtverbindung. WLAN, Satellitenfunk, Richtstrahl, Radar, ITS Verkehr
Anwendung Frequenz Bereiche
VHF UHF SHF