Συστήματα Επικοινωνιών

Σήματα και Διανύσματα: ορισμοί, παραδείγματα. Διαδικασία ορθογωνοποίησης σημάτων Gram-Schmidt. Αστερισμοί. Παραδείγματα.

Εισαγωγή, πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα Ψηφιακών Επικοινωνιών, κριτήρια αξιολόγησης συστημάτων, ψηφιακό σύστημα επικοινωνίας, πομπός, κανάλι, δέκτης. Διανύσματα στο χώρο: Βασικές έννοιες, διαδικασία ορθογωνοποίησης Gram-Schmidt, Σήματα και Διανύσματα.

Το κανάλι προσθετικού θορύβου: ιδιότητες, σχόλια. Ψηφιακός δέκτης, αποδιαμόρφωση συσχέτισης, αποδιαμόρφωση με προσαρμοσμένα φίλτρα.

Περίληψη προηγούμενων, πίνακας αναζήτησης, ψηφιακός πομπός, παραδείγματα.

Δέκτης Συντονισμού (Tuned Radio-TR), Υπερετερόδυνος δέκτης (Super-Heterodyne Receiver SHTR), αρχιτεκτονική υπερετερόδυνου δέκτη, εικονικές συχνότητες. Πολυπλεξία με διαίρεση συχνότητας FDM.

Συνάρτηση μέσης τιμής, συνάρτηση αυτοσυσχέτισης, συνάρτηση αυτοσυνδιακύμανσης, συνάρτηση ετεροσυσχέτισης. Παραδείγματα. Στάσιμες τυχαίες διαδικασίες, στάσιμες με την ευρεία έννοια και εργοδικές τυχαίες διαδικασίες, ιδιότητες συνάρτησης αυτοσυσχέτισης.

Ιδιότητες συνάρτησης αυτοσυσχέτισης, φασματική πυκνότητα ισχύος, ετεροφασματική πυκνότητα ισχύος, ζωνοπερατές τυχαίες διαδικασίες. Θόρυβος. Παραδείγματα.

Περιοχές απόφασης, παραδείγματα, πιθανότητα σφάλματος.

Το κανάλι προσθετικού θορύβου, αποδιαμόρφωση με προσαρμοσμένα φίλτρα, βέλτιστη ανίχνευση σε AWGN.

Παραδείγματα, διαφορική παλμοκωδική διαμόρφωση, DPCM πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα σε σχέση με το PCM, διαμόρφωση Δέλτα, κωδικοποίηση, αντιστοιχία bits σε κυματομορφές, φάσματα (spectra).

Παραδείγματα, δειγματοληψία παλμού ή πρακτική δειγματοληψία, δειγματοληψία επίπεδης κορυφής, Κβάντιση.

Σύστημα ADC και DAC, ADC (Analog-to-Digital Converter), Δειγματοληψία-Θεώρημα ή συνθήκη Nyquist, ιδανική δειγματοληψία (Ideal Sampling), Ρυθμός δειγματοληψίας: περιπτώσεις, παραδείγματα.

Μετασχηματισμός Hilbert και SSB σήμα.

Διαμόρφωση μονής πλευρικής ζώνης (Single Sideband AM, SSB-ΑΜ), Μέθοδος Ολίσθησης Φάσης. Μετασχηματισμός Hilbert, ιδιότητες μετασχηματισμού Hilbert, παραδείγματα.

Επανάληψη προηγούμενων, παραδείγματα, θόρυβος κβάντισης, μη-ομοιόμορφη κβάντιση.

Εικόνα και ενεργός θερμοκρασία θορύβου. Σύστημα τετράπολων σε σειρά, ζωνοπερατός θόρυβος, ανάλυση ζωνοπερατού θορύβου, ιδιότητες ζωνοπερατού θόρυβου. Στατιστική της περιβάλλουσας και της φάσης ζωνοπερατού θορύβου. Στατιστική της περιβάλλουσας του αθροίσματος ημιτονοειδούς σήματος και ζωνοπερατού Gaussian θορύβου.

Θερμικός Θόρυβος, λευκός Θόρυβος, ιδιότητες Λευκού Θορύβου, ισοδύναμο εύρος ζώνης θορύβου.

Ανακεφαλαίωση: συστήματα διαμόρφωσης γωνίας. Φίτρα προέμφασης και αποέμφασης.

Ασύμφωνη αποδιαμόρφωση, συστήματα διαμόρφωσης γωνίας.

Υλοποίηση διαμορφωτών FM, άμεση τεχνική με VCO, έμμεση τεχνική, αποδιαμόρφωση FM. Η επίδραση του Θορύβου στις Αναλογικές Επικοινωνίες: Σύμφωνη αποδιαμόρφωση ΑΜ.

Διαμόρφωση γωνίας στενού εύρους ζώνης, διαμόρφωση γωνίας από ημιτονοειδές σήμα, ενεργό εύρος ζώνης FM σήματος,επίδραση πλάτους-συχνότητας στο ενεργό εύρος ζώνης.

Παραδείγματα, φάσμα και ισχύς σημάτων με διαμόρφωση γωνίας.

Ραδιοφωνική εκπομπή ΑΜ-FM, ομόδυνος δέκτης. Υπερετερόδυνος δέκτης: η έξοδος του μίκτη, εικονική συχνότητα ή είδωλο (Image Frequency), RF ενισχυτής, ΙF ενισχυτής-αποδιαμορφωτής. Υπερ-Ετερόδυνος δέκτης χωρίς RF ενισχυτή.

Υψιπερατό φίλτρο (HPF), συχνότητα αποκοπής, φάσμα εξόδου, σήμα εισόδου, διπλασιασμός πλάτους σήματος πληροφορίας, φασματικό διάγραμμα, συχνότητα φέροντος.

Μέγιστη απόκλιση συχνότητας, φασματική συνιστώσα.

Αποδιαμορφωτής DSB-SC-AM, μέγιστη απόκλιση συχνότητας, κανόνας Carson, διαστολή εύρους ζώνης, SSB-AM, VSB-AM, PLL.

Παραδείγματα, απορίες.

Κανάλι μετάδοσης AWGN, πυκνότητα φασματικής ισχύος, συνάρτηση βάσης, διάσταση χώρου, βέλτιστα όρια απόφασης, ελαχιστοποίηση πιθανότητας σφάλματος, ανίχνευση μέγιστης πιθανοφάνειας, συνολική πιθανότητα σφάλματος.

Κυματομορφές, ορθοκανονική βάση, γραμμικός συνδυασμός, αστερισμός.

Συχνότητα φέροντος σχήματος, δομικό διάγραμμα, κατασκευή συστήματος εκπομπής και λήψης, κατασκευή πομπού.

Γραμμική διαμόρφωση, συντελεστής απόδοσης ισχύος.

Υπολογισμός ενέργειας διαμορφωμένου σήματος, ενέργεια σήματος στην έξοδο του φίλτρου, έξοδος του φίλτρου στο πεδίου χρόνου, σφάλμα στην εκτίμηση φάσης.

Συνάρτηση αυτοσυσχέτισης, πυκνότητα ισχύος, μέση τιμή, συνάρτηση μεταφοράς, σχέση εισόδου-εξόδου.

Ζωνοπερατός θόρυβος, διακύμανση.

Φασματική πιθανότητα ισχύος, συνάρτηση αυτοσυσχέτισης, ζωνοπερατό φίλτρο, χαμηλοπερατό φίλτρο, συνάρτηση μεταφοράς, ισοδύναμο εύρος ζώνης θορύβου, ενεργός θερμοκρασία θορύβου, εικόνα θορύβου.

Τυχαίες διαδικασίες, φασματική πιθανότητα ισχύος.

Βέλτιστη ανίχνευση σε AWGN, ανιχνευτής μέγιστης εκ των υστέρων πιθανότητας, ανιχνευτής μέγιστης πιθανοφάνειας, περιοχές απόφασης. Παραδείγματα.

Διπλής Πλευρικής Ζώνης με Καταργημένο Φέρον (Double Side Band-AM-Suppressed Carrier, DSB-AM-SC), διαμόρφωση DSB-AM-SC, ισοσταθμισμένος διαμορφωτής, σύμφωνη αποδιαμόρφωση DSB-AM-SC. Ο ανιχνευτής περιβάλλουσας σαν αποδιαμορφωτής DSB-SC AM.

Ασύμφωνοι Αποδιαμορφωτές ΑΜ, διαμόρφωση γωνίας (Angle Modulation). Μαθηματική παρουσίαση των FM και PM σημάτων, παράδειγμα ΑΜ, FM και PM σημάτων σε είσοδο παλμοσειράς, συμπεράσματα για την διαμόρφωση
γωνίας, δυικότητα FM και PM σημάτων.

Διπλής πλευρικής ζώνης με συνολικό φέρον ή ΑΜ. ΑΜ: Φασματικό περιεχόμενο, ισχύς. Διαμορφωτές ΑΜ, ασύμφωνοι αποδιαμορφωτές ΑΜ, υπερδιαμόρφωση, σύμφωνοι αποδιαμορφωτές ΑΜ.

Σήματα: Βασικής ζώνης και Ζωνοπερατό, ζωνοπερατά σήματα και φίλτρα, διαμόρφωση. Αναλογικές και Ψηφιακές επικοινωνίες, διπλής πλευρικής ζώνης με συνολικό φέρον ή ΑΜ, AM-δείκτης διαμόρφωσης. ΑΜ: Ημιτονοειδές σήμα πληροφορίας, ΑΜ με μεταβολή του πλάτους του φέροντος, ΑΜ με μεταβολή του πλάτους του σήματος πληροφορίας.

Διαμορφωμένο σήμα SSB-AM, τροποποιημένη μορφή SSB-AM και πεδίο του χρόνου. Μέθοδος Ζωνοπερατού
Φίλτρου, σύμφωνος αποδιαμορφωτής. Διαμόρφωση μονής πλευρικής ζώνης (Single Sideband, AM-SSB): μειονεκτήματα-πλεονεκτήματα, SSB με κατάλοιπο πλευρικής ζώνης (Vestigial Side Band AM, VSB-AM). Σύνοψη διαμορφώσεων πλάτους.