Híradástechnika Intézet – Infokommunikációs technológiák specializáció 1.ea Dr. Wührl Tibor Híradástechnika Intézet – Infokommunikációs technológiák specializáció

Híradástechnika Intézet – Ifokommunikációs technológiák

Elérhetőségek Dr. Wührl Tibor e-mail: wuhrl.tibor@kvk.uni-obuda.hu Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Híradástechnika Intézet Telefon: +36 30 279 4009 Cím: 1084 Budapest, Tavaszmező u. 17. C ép. 501. Tavaszmező u. 15. B ép. 109.

Ajánlott irodalom Tantárgy Jegyzet Szerzők Híradástechnika I. (prezentáció) 2046 Lukács-Mágel-Wührl Híradástechnika I. (könyv) OE KVK 2090 Lukács-Wührl HTE online könyve: Távközlő hálózatok és informatikai szolgáltatások Link: http://regi.hte.hu/online_konyv

Számonkérés A félév során a Hallgatók két zárthelyit (ZH) írnak, melyek mindegyikének legalább elégséges szintűnek kell lennie! Ez az aláírás feltétele. A pót ZH írás időpontja az utolsó oktatási héten van. Az igazolatlanul meg nem írt ZH eredménye 0. Aláírás pótlásra a vizsgaidőszakban lehetőség nincs. A félév során lehetőség van megajánlott vizsgajegy megszerzésére is (jeles, jó), melynek alapfeltétele az, hogy a két normál időpontban megírt ZH átlaga legalább 4,0. A vizsga a kiírt időpontokban írásban történik.

Számonkérés A két ZH időpontjai: 6. oktatási hét előadás időpontjában (október 17.) 13.oktatási hét előadás időpontjában (december 05.)

Hírközlő rendszerek Hírközlő rendszerek Műsorszétosztó hálózatok 8 Hírközlő rendszerek Műsorszétosztó hálózatok Távközlő hálózatok Informatikai hálózatok Műsorelosztó hálózatok Műholdas hálózatok Technológiai hálózatok Mobiltelefon hálózatok

A fejlődés legfontosabb fejezetei A felfedezés időpontja Feltaláló(k) Telefon 1876 Rádióhullámok 1887-1907 Televízió 1936 Rádiótelefon 1946 Számítógép 1946 Távközlési műhold 1962 Tároltprogram-vezérlésű telefonközpont 1965 Mikroprocesszor 1971 Fényvezető kábel 1977 Lokális számítógép hálózatok A.G. Bell H. Hertz, A Popov, G. Marconi British Broadcasting Co. (BBC) Cellás rendszer, Bell Laboratórium Electronic Numeric Integrator and Computer (ENIAC) University of Pensylvania Telstar, Bell Laboratórium No. 1. ESS, Bell Laboratórium Intel Corp. Corning Glass Works Ethernet, Xerox-Intel-DEC

A fejlődés képekben

A Híradástechnika elméleti alapjainak kialakulása Ismeret Meghatározó személyek Hálózatelmélet Elektromágneses térelmélet Forgalomelmélet Jelátvitel, moduláció Hálózatszintézis Statisztikus hírközléselmélet Információelmélet és kódolás Jelfeldolgozás Ohm 1827, Kirchoff 1847, Heaviside 1900, Bode 1945 Maxwell 1873 Erlang 1917 Nyquist, és Hartley 1920-28 Amstrong (FM) 1936, Reekes (PCM) 1937 Foster 1924, Cauer 1926-44 Brune 1931, Darlington 1939 Rice, Wiener, Kotelnikov 1944-47 Shannon, Hamming 1948-50 Cooley és Tukey (FFT) 1965

Kiemelkedő magyar alkotók a híradástechnikában Alkotásaik Puskás Tivadar (1844-1893) Pollák Antal (1865-1943) Virág József (1870-1901) Békésy György (1899-1972) Neumann János (1903-1957) Bay Zoltán (1900-1992) Gábor Dénes (1900-1972) Kozma László (1902-1983) Rényi Alfréd (1921-1970) Telefonközpont 1878, Telefonhírmondó 1893 Gyorstávíró 1898 Hallási folyamatok kutatása (Nobel díj 1961) Elektronikus számítógép elve Radarjel visszaverődése a holdról 1946 Holográfiai módszer felfedezése (Nobel díj 1971) Telefonközpontok tervezése, számítógép építés Információelmélet

Témakörök Híradástechnika fogalma Emberi érzékelés Jelátalakítók Jelek és osztályozásuk Műsorszórás Modulációk Távközlő hálózatok Digitális jelek előállítása Mobil távközlés A jelátvitel fizikai közegei Antennák

Híradástechnika fogalma Jelek tárolása, továbbítása átalakítása és feldolgozása. Azon (elektronikus) műszaki megoldások összessége, amelyek segítségével információt tudunk átvinni bármely két pont között, bármilyen távolságra, lehetőség szerint kis torzítással és hibával, ésszerű költségek mellett. Infokommunikációs technológiák

A hírközlés célja, modellje Információ forrása Kódoló Adó Kommunikációs csatorna Vevő Dekódoló Információ felhasználása Üzenet Hír Jel Zaj Jel Hír Üzenet

A hírközlés célja, modellje Üzenet: Továbbításra szánt adathalmaz Hír: Időfüggvénnyé alakított üzenet Jel: A hír elektromos mása Zaj: Minden egyéb, amely az előzőek mellett nem kívánatos jelenségként fellép Cél: VETT ÜZENET = KÜLDÖTT ÜZENET

Mi lehet az üzenet ? Beszéd Zene Szöveg Állókép Mozgókép Adat

Emberi érzékelés Hallás Látás

A hallás A hang fogalma: rugalmas közegben terjedő, mechanikus rezgőrendszer által keltett hullám,amely az emberben hangérzetet kelt A kellemetlen hang II ZAJ

Az emberi hallás mechanizmusa Külső fül: a fülkagylóból, a hallójáratból és a dobhártyából áll Középfül: a nyomáshullám átalakul rezgéssé a hallócsontocskák segítségével Belső fül: a rezgés folyadékban terjedő hullámmá alakul, a folyadék mozgatja a szőrsej- teket, amely a hallóidegekhez csatlakozik A fülkagyló összegyűjti a környezeti hangokat, a hallójárat biztosítja a hangvezetést, a dobhártya a hangnyomás hullámokat felfogja a hangot, erősít, szűr Dobhártya: hangnyomás hullámokat vesz fel Középfül: a nyomáshullám átalakul rezgéssé Belső fül: - a rezgés folyadékban terjedő hanghullámmá alakul - a folyadék mozgatja a szőrsejteket, amelyek a hallóidegekhez csatlakoznak

A hangjelenségek felosztása A hangjelenségek felosztása frekvencia alapján f < 20 Hz infrahang 20 Hz < f < 20 kHz hallható hangok 20 kHz < f < 100 MHz ultrahang 100 MHz < f hiperhang

A hangot leíró fizikai mennyiségek A leíró fizikai mennyiségek: hangnyomás: p [Pa] - egy pontra jellemző hangintenzitás: I [ 𝑊 𝑚 2 ] - egy felületre jellemző hangteljesítmény: P [W] - a hangforrásra jellemző Szintek: hangnyomás-szint: 𝑝 0 = 2·10 −5 [𝑃𝑎] hangintenzitás-szint: 𝐼 0 = 10 −12 [ 𝑊 𝑚 2 ] hangteljesítmény-szint: 𝑃 0 = 10 −12 [𝑊]

Emberi hallás Hallásküszöb és fájdalomküszöb 𝐼 𝑑𝑏 =10∙𝑙𝑜𝑔 𝐼[ 𝑊 𝑚 2 ] 𝐼 0 [ 𝑊 𝑚 2 ] 𝐼 0 = 10 −12 [ 𝑊 𝑚 2 ]

Emberi hallás Hangosság szintek (Fletchner-Munson a Phon görbék)

Hallás és a zaj

Hallás és az elfedési jelenség

Az emberi látás A szembe érkező fénysugarak 2 helyen törnek meg: szaruhártya lencse Áthaladnak az üvegtesten Retinákra érkeznek, ahol kicsinyített fordított állású kép keletkezik A fény hatására a receptorok ingerületbe jönnek Az ingerületet átveszik az idegsejtek és látóidegként kilépnek A látóideg részlegesen átkereszteződik A képet az agy visszafordítja

A szem felépítése

Fénytechnikai alapok Láthatósági függvény Szín Hullámhossz Ibolya 380-420 nm Kék 420-490 nm Zöld 490-575 nm Sárga 575-585 nm Narancs 585-650 nm Vörös 650-750 nm

Szem felbontóképessége Az emberi szem felbontóképessége egészséges emberek és normál fényviszonyok esetén 2 ívperc (1’, ami az 1 fok hatvanad része) körüli érték. Szemünk két egymáshoz közeli fekete pontot vagy vonalat akkor képes egymástól elkülönülten látni, ha köztük 2 ívpercnyi távolság van. A szem színfelbontása sokkal rosszabb, mint fekete-fehér felbontása. A színes képpontokra vonatkozóan a felbontóképesség mindössze 8-10 ívperc.

A jelek

Alapfogalmak A jel fogalma: A fizikai mennyiség olyan érteke vagy értékváltozása, amely egy egyértelműen hozzárendelt információt hordoz A jel információtartalommal bír Matematikai függvények x  Df : értelmezesi tartomány y  Rf : értékkészlet

Jelek felosztása értékkészlet szerint lefolyás szerint az információ megjelenési formája szerint az érték meghatározottsága szerint A kommunikációban a jeleknek jut a fő szerep. Beszédjeleket továbbítanak a telefonhálózatok rézvezetékein, míg a mobil telefónia digitális üzeneteit a rádióhullámok térerőssége vezérelt változása közvetíti. Ugyanakkor szélessávú bitfolyamok áramlanak a számítógépek közötti optikai hálózatokon.

A jel értékkészlete szerint Folytonos a jel, ha tetszés szerinti értéket vehet fel és értékkészlete folytonos, vagyis egy összefüggő tartomány.

A jel értékkészlete szerint Szakaszos a jel, ha csak meghatározott, diszkrét (izolált) értékeket vehet fel, egy megszámlálható számhalmaz elemeiből, két szomszédos diszkrét értéke közötti értékkészlete hiányzik. Az ilyen jel, időben folytonos, de értékkészletében diszkrét. (lépcsős, más néven kvantált jelalak, vagy diszkrét értékű jel).

Lefolyás szerint Folyamatos a jel, ha a független változó egy adott tartományában megszakítás nélkül fennáll. A folyamatos jel matematikai modellezésénél olyan függvényt alkalmazunk, ahol a független változó tR (R a valós számok halmaza). Dinamikus rendszerek esetében a független változó az idő. Ilyenkor folytonos idejű jelről beszélünk, melynek jele „FI”.

Lefolyás szerint A jelek valós matematikai függvények, de néhány rajtuk végzett transzformáció hatására komplex változóként jelentkezhetnek. Ilyen például a forgóvektorok ábrázolása amplitúdójukkal és fázisukkal. - komplex kifejezés - a forgás szögsebessége - a forgó vektor amplitúdója - a fázisszög

Lefolyás szerint Szaggatott a jel, ha az a független változó egy adott tartományában csak megszakításokkal áll fenn. A független változó meghatározott értékeiben szolgáltatnak információt a jel a többi értékeknél megszakad. Az információszolgáltatás a független változó bizonyos értékeire értelmezett. Időt alkalmazva független változóként eljutunk a diszkrét idejű jel fogalmához, melynek jele a “DI”.

Az információ megjelenési formája szerint Analóg a jel, ha az információt a jelhordozó értéke vagy értékváltozása közvetlenül képviseli. Az analóg jel információtartalma tetszőlegesen kis változásokat is közvetít. Digitális a jel, ha az információ a jelhordozó számjegyet kifejező, diszkrét, jelképi értékeiben (kódjaiban) van jelen.

Az érték meghatározottsága szerint Determinisztikus a jel, ha értéke meghatározott időfüggvénnyel egyértelműen megadható, elegendő pontossággal lehet mérni, és megismételhető folyamatot hoz létre.

Az érték meghatározottsága szerint Sztochasztikus a jel, ha véletlen lefolyású, és csak valószínűség-számítási módszerekkel írható le, a jel mérésekor véletlenszerű eredményeket kapunk. Ilyenkor nem tudunk egyértelmű időfüggvényt megadni. A jel statisztikus tulajdonságait kell meghatározni, mint például a várható értékét, szórását.

Jelek értelmezési tartománya és értékkészlete

Jelek grafikus ábrázolása