مخابرات




مقدمه

زمان زیادی از اولین پیامی که مارکونی مخترع رادیو مخابره کرد نمی گذرد. اما در همین زمان کم ارتباطات توسعة فراوانی داشته است. با توجه به پیشرفت های اخیر در زمینة ارتباطات نام عصر ارتباطات برای قرن حاضر بسیار مناسب است عمدة ارتباطات و ارسال امواج مخابراتی توسط دو موج FM و AM صورت می گیرد.

مدارات مخابراتی برای دستگاههای فرستنده و گیرنده ، جدا
کننده ها، تقویت کننده ها ، که خود انواع مختلف دارند با استفاده از مدل ها و روابط ریاضی تعریف می شوند. آماده سازی و ارسال امواج توسط موج (FM) برای مخابرة اطلاعات و پیامها (مدولاسیون FM) و دریافت کردن و جداسازی اطلاعات فرستاده شده جهت استفادة کازربر (مدولاسیون FM) موضوع مورد بررسی این پروژه می باشد.



اجزای یک سیستم رادیویی

فرآیندی که طی آن پیام اصلی به شکل مناسب برای انتقال تبدیل می‌شود مدولاسیون نام دارد. در فرآیند مدولاسیون مشخصه ای – مانند دامنه، فرکانس یا فاز – از یک حامل[1] فرکانس بالا متناسب با مقدار لحظه ای سیگنال مدوله کننده (پیام) تغییر می کند. به این ترتیب محتویات پیام اصلی به بخشی از طیف فرکانسی در حوالی فرکانس حامل منتقل می شود. در گیرنده فرآیند معکوس صورت گرفته، آشکارساز سیگنال اصلی را بازیابی می کند.

در شکل 1 نمودار بلوکی ساده ای از یک فرستنده و یک گیرنده رادیویی نشان داده شده تا پردازشهای انجام گرفته بر روی سیگنالها نشان داده شود. عمل هر بلوک در زیر تشریح شده است.

1. منبع سیگنال پیام می تواند میکروفون، سوزن گرام، دوربین تلویزیون و یا دیگر وسایل تبدیل کننده اطلاعات مطلوب به سیگنال الکتریکی باشد.

2. سیگنال تقویت شده معمولاً برای محدود شدن پهنای باند از یک فیلتر پایین گذر عبور داده می شود.

3. نوسانساز RF فرکانس حامل یا کسر صحیحی از آن را ایجاد می‌کند. چون برای ماندن گیرنده در فرکانس اختصاص یافته به آن، پایداری نوسانساز باید خوب باشد این نوسانساز معمولاً توسط کریستال کوارتز کنترل می شود.

4. یک یا چند طبقه تقویت کننده سطح توان سیگنال نوسانساز را به حد لازم در ورودی مدولاتور می رساند. برای دستیابی به یک بازده خوب در صورت امکان از تقویت کننده های کلاس C استفاده می شود. مدار خروجی در یک هارمونیک فرکانس ورودی تنظیم می شود و به این ترتیب عمل «چند برابر کردن فرکانس» صورت می گیرد تا فرکانس حامل مضرب صحیحی از فرکانس نوسانساز باشد.

5. مدولاتور سیگنال و مولفه های فرکانسی حامل را ترکیب کرده، یکی از انواع موجهای مدوله شده بخش را ایجاد می کند. در سیستم ساده شده شکل 1 طیف سیگنال خروجی در حوالی فرکانس حامل RF مطلوب قرار دارد. در بسیاری از فرستنده ها یک نوسانساز و مخلوط کننده دیگر (شبیه بلوکهای 10 و 11) بین بلوکهای 5 و 6 قرار می گیرد تا موج مدوله شده به گستره فرکانسی بالاتری برود.

6. پس از مدولاسیون تقویت کننده های دیگری لازم است تا توان سیگنال به مقدار مطلوب برای تحویل شدن به آنتن برسید.

7. آنتن فرستنده انرژی RF را به یک موج الکترومغناطیسی با پلاریزاسیون مطلوب تبدیل می کند. اگر تنها یک گیرنده (ثابت) مورد نظر باشد، آنتن طوری طرح می شود که انرژی تشعشعی تا حد ممکن در جهت آنتن گیرنده منتشر شود.

8 . آنتن گیرنده ممکن است همه جهته و یا در مورد مخابرات فقط به نقطه جهتدار باشد. موج منتشر شده ولتاژ کوچکی در آنتن گیرنده القا می کند. ولتاژ القایی، بسته به شرایط متفاوت بین چند ده میلی ولت تا کمتر از 1 میکرو ولت است.

9 . طبقه تقویت کننده RF توان سیگنال را به مقدار مناسب برای ورودی مخلوط کننده می رساند و به جداسازی نوسانساز محلی از آنتن نیز کمک می کند. این طبقه فرکانس گزینی چندانی ندارد و تنها سیگنالهای خیلی دور از فرکانسهای کانال مورد نظر را حذف می کند. داشتن یک تقویت کننده قبل از مخلوط کننده به خاطر نویز غیر قابل اجتناب مخلوط کننده نیز مطلوب است.

10 . نوسانساز محلی گیرنده طوری تنظیم می شود که فرکانس آن، ، به اندازه فرکانس میانی، ، با فرکانس ورودی، ،‌ داشته باشد؛ یعنی می تواند مقادیر و را داشته باشد.

11 . مخلوط کننده یک عنصر غیر خطی است که فرکانس دریافتی را به فرکانس میانی می برد. موج مدوله شده سوار بر حامل نیز به فرکانس میانی برده می شود.

12. تقویت کننده IF توان سیگنال را به حد مناسب برای آشکارسازی می رساند و فرکانس گزینی آن در حدی است که سیگنال مطلوب را گذرانده و سیگنالهای نامطلوب موجود در خروجی مخلوط کننده را حذف می کند. چون مدارهای تنظیم شده موجود در بلوکهای 11 و 12 همیشه در فرکانس ثابت کار می کنند می توان آنها را طوری طراحی کرد که فرکانس گزینی بالایی داشته باشند. در این بلوکها غالباً از فیلترهای سرامیکی یا کریستالی استفاده می شود.

13 . آشکار ساز سیگنال پیام را از ورودی مدوله شده IF جدا می‌کند.

14. تقویت کننده صوتی یا تصویری توان خروجی آشکارساز را به حد مطلوب برای دادن به بلندگو، صفحه تلویزیون، یا دیگر دستگاههای خروجی می رساند.

15. دستگاه خروجی سیگنال اطلاعات را به شکل اصلی (موج صوتی، تصویر و غیره) تبدیل می کند. علاوه بر اینکه سیگنال مطلوب توسط گیرنده پردازش می شود، نویز الکتریکی در مسیر انتشار به سیگنال مطلوب اضافه می شود. همچنین در تقویت کننده RF ، نوسانساز محلی، مخلوط کننده و دیگر طبقه ها نیز نویز تولید می شود. نمودار بلوکی شکل 1 تنها برای نشان دادن کل سیستم آورده شده است. سیستمهای فرستنده و گیرنده در عمل آنقدر می توانند تغییر کنند که هیچ بلوکی را نمی توان به عنوان یک بلوک اصلی در نظر گرفت. در فصلهای بعد آرایش عمومی فرستنده ها و گیرنده های کاربردهای خاص مورد بحث قرار خواهد گرفت.


فهرست مطالب



فصل 1: اجزای یک سیستم رادیویی

مدولاسیون

مقایسة سیستمهای مدولاسیون

نویز الکتریکی

حلقه های قفل شده در فاز

توصیف سادة عملکرد PLL

آشکارساز فاز

اصلاحات PLL

فصل 2: مدولاسیون

مدولاسیون دامنه

سیستمهای دو کنار باندی و تک کنار باندی

روش تغییر فاز

مدولاسیون زاویه

مدولاسیون فاز FM

مدولاسیون فرکانس FM

تعریف ضریب مدولاسیون برای FM

طیف امواج مدوله شدة زاویه ای

تحلیل نویز

داتاکید در سیستمهای FM

مدولاسیون پالس

مدولاسیون زمان پالس PTM

مدولاسیون کدهای پالسی PCM

فصل 4:

گیرنده های FM

مشخصات آشکار ساز FM

پاسخ به سیگنال های تداخلی و نویز

جداسازها

آشکارساز با PLL

آشکار ساز برای FM دیجیتالی

نمونه ای از یک گیرندة FM کامل

اعوجاج مدولاسیون تداخلی و بایاس

فصل 5

فرستنده های FM

مدولاتورهای تغییر فاز

فصل 6

مدولاتورهای FM

فصل 7

دمولاتور FM

تقدیر نامه


[1] - حامل می تواند یک موج سینوسی یا یک قطار پالس باشد.

مرکز تحقیقات مخابرات ایران

فصل اول:

1- معرفی مرکز تحقیقات مخابرات ایران:

مرکز تحقیقات مخابرات ایران به عنوان قدیمی ترین مرکز پژوهش در حوزه­ی فناوری اطلاعات (ICT) ، با بیش از 37 سال سابقه تجربه علمی در امر تحقیق و مشاور ما در وزارت متبوع، اصلی ترین پایگاه تحقیقات در زمینه­ی ارتباطات و فناوری اطلاعات در کشور است. این مجموعه هم اینک با برخورداری از کادری تخصصی و مجرب در حوزه های مختلف (ICT) و دیگر امکانات پژوهش و آزمایشگاهی پیشرفته در قالب چهار پژوهشکده

1- فناوری اطلاعات

2- فناوری ارتباطات

3- امینت

4- مطالعات راهبردی و اقتصادی

فعالیتهای تحقیقاتی عمده ای را دنبال می کند.

2- تاریخچه:

این مرکز در سال 1349 با امضای تفاهم نامه ای بین دول ایران و ژاپن تاسیس شد و به طورمحدود فعالیتهای تحقیقاتی بنیادی خود را که پیش از انقلاب شکوهمند اسلامی عمدتاً ماهیتی دانشگاهی داشت، آغاز کرد. با پیروزی انقلاب اسلامی و تصویب شورای عالی انقلاب فرهنگی اداره­ی امور مرکز تحقیقات مخابرات ایران به وزارت پست و تلگراف و تلفن (ارتباطات و فناوری اطلاعات) واگذار شد و به عنوان بازوی تحقیقاتی و مشاوره ای در این وزارتخانه فعالیتهای گسترده ای را دنبال کرد. بازنگری در ساختار فعالیتهای مرکز، هدف خودکفایی، استقلال فنی و تخصصی، مسئولان را بر آن داشت تا نسبت به تحقیق توسعه به ویژه تحقیقات کاربردی در زمینه ی فناوری مخابراتی اولویت خاصی قائل شود. در سال 1376 مرکز تحقیقات مخابرات ایران به پژوهشکده ارتقا یافت و در سال 1384 با تاسیس سه پژوهشکده به پژوهشگاه تبدیل شد. این مرکز هم اینک با دارا بودن چهار پژوهشکده به عنوان پژوهشگاهی تحقیقاتی، قطب پژوهشی فناوری ارتباطات و اطلاعات محسوب می شود و نقش مهم را به عنوان مشاور مادر در بخش (ICT) دارا می باشد.

3- پژوهشکده ی فناوری ارتباطات:

ارائه ی مشاور در حوزه ی فناوری ارتباطات برای شرکتهای زیر مجموعه مزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات در زمینه های شناخت، طراحی، کاربردی، بهینه سازی، توسعه و استفاده از تکنولوژی های نوین مخابراتی به منظور پشتیبانی علمی و عملی از صنعت و بازار ارتباطات کشور و مدیریت و هدایت عرصه تحقیقات علمی، فنی، اقتصادی و اجتماعی در حوزه های فناوری ارتباطات در کشور هماهنگی، نظارت و پشتیبانی براین فعالیتها را بر عهده دارد. همچنین می توان به تهیه استاندارد های ملی تست و تایید نمونه تجهیزات و خدمات در زمینه ی فناوری ارتباطات در قالب ایجاد و حمایت آزمایشگاهی ملی مرتبط و ایجاد بستر مناسب برای بومی سازی، توسعه و تجهیز سیستمها و خدمات مرتبط با اتباطات رادیویی، ثابت، نوری ایستگاههای زمینی ماهواره ای و همچنین نرم افزار ها و سخت افزار های مدیریت یکپارچه شبکه های مخابراتی به میزان حداقل 30% در کشور اشاره کرد.

4- پژوهشکده ی امینت فناوری اطلاعات و ارتباطات:

پوشش کاملتر موضوعات مرتبط با افتا (امنیت فضای تبادل اطلاعات)، پوشش انواع نیازمندیهای تحقیقاتی افتا در مجموعه­ی وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات، تشخیص نیازمندیهای تحقیقاتی آتی افتا در مجموعه وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات از طریق آینده پژوهشی و توجه به فناوریهای نوین افتا، همگام با توسعه ی فناوریهای حوزه ی ارتباطات و اطلاعات در جهان، استفاده از حداکثر توان آموزشی، پژوهشی، صنعتی و اجرایی کشور به منظور تحقق نیازمندیهای تحقیقاتی افتا در مجموعه وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات، برنامه ریزی، هدایت و حمایت از بومی سازی فناوریهای افتا به منظور پوشش نیازمندیهای امنیتی در مجموعه وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات را بر عهده دارد.

5- پژوهشکده ی مطالعات راهبردی و اقتصادی:

با توجه به اهداف کلی برنامه توسعه چهارم تا سال 1388 که نیاز به سیاست گذاری، برنامه ریزی و سرمایه گذاری وارد مشارکت بخش خصوصی در این توسعه الزامی است. بنابراین در جهت کاهش تصدی گری دولت و آزاد سازی منابع دولت مسئله ی خصوصی سازی و آزاد سازی مطرح می گردد بطوریکه با قیمتهای مناسب و مشتری مداری نسبت به ارائه ی سرویسها اقدام گردد. بنابراین نیاز به مطالعات اقتصادی، فنی حقوقی در رابطه با چگونگی رقابت، قیمت گذاری، تهیه قوانین و مقررات مطرح می گردد. از طرفی لزوم ارائه سرویس به نقاط محروم با توجه به خصوصی سازی همچنان به عهده ی دولت است از جمله مسائلی است که باید در نظر گرفته شود.

چکیده

در این گزارش در فصل اول به معرفی مرکز تحقیقات مخابرات ایران (ITRC) و معرفی پژوهشکده های موجود در این می پردازیم. سپس در فصل دوم به مطالعه­ی چیپهای خانواده ی DSP، مزیتها و معماری داخلی آن پرداخته و به مطالعه یک نوع بسیار پر کاربرد این نوع چیپها را تحت عنوان TMS320 C54X و مقایسه آن با دیگر چیپهای DSP می پردازیم.

در فصل سوم استاندارد مخابراتی کدینگ G.729 در مراکز PSTN را مورد بررسی قرار داده و بلوک دیاگرامها، الگوریتمها و روشهای ایجاد و ساده سازی این کدینگ را مورد مطالعه قرار خواهیم داد.

امید است این گزارش مورد توجه قرار گیرد.

بسمه تعالی

فصل اول: معرفی مرکز تحقیقات مخابرات ایران:

تاریخچه:

پژوهشکده ی فناوری ارتباطات:

پژوهشکده امنیت فناوری اطلاعات و ارتباطات:

پژوهشکده ی مطالعات راهبردی و اقتصادی:

فصل دوم: مروری بر خانواده ی DSP (TMS320 C54 X)

مقدمه

خصوصیات TMS320 C54 X

توضیح کلی در مورد DSP

پایه های ای سی دی S4X

معماری پردازنده

فصل سوم: استاندارد کدینگ G.729

توضیح کلی در مورد کد کننده

دلیل انتخاب G.729

بلوک دیاگرام مدل CELP

بلوکهای G.729

پیش پردازش Pre-Processing

آنالیز تخمین خطی و کنوانتیزاسیون

پنجره کردن و محاسبه ی Auto Correction

الگوریتم لوینسن – دوربین

تبدیل LP به Lsp

کوانتیزاسیون ضرایب Lsp

تبدیل ضرایب Lsp به LP

Perceptual Weighting

فهرست جدول ها:

جدول شماره 1- خانواده سری 54x

جدول شماره 2- استفاده از باس های آدرس

جدول شماره 3- نمودار حافظه پردازنده

جدول شماره 4- انواع پورت سریال

فهرست اشکال:

شکل شماره­ی 1- معماری پردازنده

شکل شماره­ی 2- بخش محاسباتی پردازنده

شکل شماره­ی 3- مدل حافظه پردازنده

شکل شماره­ی 4- حافظه­ی بسط یافته

شکل شماره­ی 5- اتصالات پورت سریال

شکل شماره­ی 6- بلوک دیاگرام معماری پورت سریال

شکل شماره­ی 7- بلوک دیاگرام استاندارد

شکل شماره­ی 8- ساختار Encoder

شکل شماره­ی 9- ساختار Decoder

*BIOS چیست و چگونه کار مى کند؟*

یکى از متداول ترین کاربردهاى Flash memory در سیستم ابتدایى

ورودى ‎/ خروجى (basic input/output system) کامپیوتر است که

معمولاً به BIOS شناخته مى شود. وظیفه BIOS که تقریباً روى هر

کامپیوترى وجود دارد،آن است که مطمئن شود تمام قطعات و اجزاى

افزارى یک کامپیوتر در کنار یکدیگر به درستى کار مى کنند . هر

کامپیوترى در قلب خود براى پردازش درست اطلاعات شامل یک

میکروپروسسور است . میکروپروسسور قسمت سخت افزارى کار

است. براى انجام درست کار ، به نرم افزار نیز احتیاج است. هر

کاربرى با دو نوع نرم افزار آشنا است:سیستم عامل و نرم افزارهاى

کاربردى. BIOS نوع سوم نرم افزارى است که کامپیوتر شما براى

اجراى درست به آن نیازمند است.

BIOS چه کارى انجام مى دهد: نرم افزار BIOS مجموعه اى از وظایف مختلف را بر عهده دارد، ولى مهم ترین آنها اجراى سیستم عامل است. وقتى یک کامپیوتر روشن مى شود، میکروپروسسور سعى مى کند اولین دستورات را اجرا کند. ولى نکته در این است که این دستورات باید از جایى به میکروپروسسور اعلام شود. گرچه سیستم عامل روى هارد وجود دارد، ولى میکروپروسسور نمى داند اطلاعات در آنجاست. BIOS دستورات اولیه را براى این دسترسى به میکروپروسسور اعلام مى کند.