Λύσεις — Κεφάλαιο 5 · Αρχές τηλεπικοινωνιών (Ερωτήσεις, σελ. 135-136) – ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ Β’ ΕΠΑΛ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 5 · Αρχές τηλεπικοινωνιών (Ερωτήσεις, σελ. 135-136) – ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ

Λύσεις — Κεφάλαιο 5 · Αρχές τηλεπικοινωνιών (Ερωτήσεις, σελ. 135-136)

Λύσεις των ερωτήσεων/προβλημάτων του βιβλίου (θεωρία πληροφορίας· αριθμητικά.

Πρόβλημα 1 — ποσότητα πληροφορίας

Ερώτηση: Στην αγγλική γλώσσα, η πιθανότητα εμφάνισης του γράμματος Ε είναι 0,105 και του διαστήματος είναι 0,2. Ποια η ποσότητα πληροφορίας καθενός από αυτά τα δύο σύμβολα;

Λύση:

Σχέση (5.2.1) με βάση 2 (μονάδα: bit): I = log₂(1/P).
Ε: I = log₂(1/0,105) = log₂(9,52) ≈ 3,25 bits.
Διάστημα: I = log₂(1/0,2) = log₂(5) ≈ 2,32 bits.

Απάντηση: Ε ≈ 3,25 bits · διάστημα ≈ 2,32 bits.

Πρόσεξε:

Το λιγότερο πιθανό (Ε) μεταφέρει περισσότερη πληροφορία.
Έλεγχος: log₂(1/0,105)≈3,25 ✓

Δομικές μονάδες τηλεπικοινωνιακού συστήματος

Ερώτηση: 2. Ποιες οι βασικές δομικές μονάδες ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος; Να τις περιγράψετε. Τι είναι θόρυβος και τι χωρητικότητα καναλιού ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος;

Απάντηση:

Πηγή πληροφορίας: παράγει το μήνυμα (π.χ. ακολουθία συμβόλων) προς διαβίβαση σε έναν αποδέκτη.
Πομπός: αποτελείται από τον κωδικοποιητή, που μετατρέπει το μήνυμα σε δυαδική ακολουθία (π.χ. ASCII), και τον διαμορφωτή, που τη μετατρέπει σε κυματομορφή κατάλληλη για το κανάλι (διαμόρφωση φέροντος).
Φυσικό κανάλι επικοινωνίας: δισύρματο καλώδιο, ελεύθερος χώρος ή οπτική ίνα· διαβιβάζει το διαμορφωμένο σήμα, όχι όμως ιδανικά (θόρυβος, παραμόρφωση).
Δέκτης: κάνει τις αντίστροφες διαδικασίες — αποδιαμόρφωση και αποκωδικοποίηση — και παραδίδει το μήνυμα στον αποδέκτη.
Θόρυβος: η προσθήκη ξένων ανεπιθύμητων σημάτων κατά τη διέλευση του ωφέλιμου σήματος από ένα κανάλι ή σύστημα επικοινωνίας.
Χωρητικότητα καναλιού C: η μέγιστη τιμή του ρυθμού μετάδοσης πληροφορίας (μέγιστος αριθμός συμβόλων ανά μονάδα χρόνου), σε bit/s· δίνεται από το θεώρημα Shannon-Hartley: C = B·log₂(1 + S/N).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πηγή, πομπός (κωδικοποιητής + διαμορφωτής), κανάλι, δέκτης (αποδιαμορφωτής + αποκωδικοποιητής), αποδέκτης. Θόρυβος = ξένα ανεπιθύμητα σήματα· χωρητικότητα = ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας του καναλιού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: όλες οι μονάδες με ρόλο + ορισμοί θορύβου και χωρητικότητας.

Πρόβλημα 3 — χωρητικότητα (Shannon)

Ερώτηση: Υπολογίστε τη χωρητικότητα καναλιού ενός συστήματος με εύρος ζώνης 100 kHz και λόγο SNR=9.

Λύση:

C = B·log₂(1+S/N) = 100.000 · log₂(1+9) = 100.000 · log₂(10).
log₂(10) ≈ 3,32 → C ≈ 100.000 · 3,32 ≈ 332.000 bps ≈ 332 kbps.

Απάντηση: C ≈ 332 kbps (332.193 bps).

Πρόσεξε:

log₂(10)≈3,32.
Έλεγχος: 100k·3,32≈332 kbps ✓

Αναλογικό σε ψηφιακό και διαμόρφωση παλμών

Ερώτηση: 4. Ποιοι οι λόγοι μετατροπής των αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά; Να περιγράψετε τις μεθόδους διαμόρφωσης παλμών.

Απάντηση:

Λόγοι: (α) η μικρή ευαισθησία των ψηφιακών σημάτων στον θόρυβο — στη λήψη εκτιμάται απλώς αν το σήμα υπερβαίνει μια στάθμη κατωφλιού, οπότε το σήμα αποκαθίσταται και ο θόρυβος απορρίπτεται· (β) η μεγαλύτερη δυνατότητα και ευκολία επεξεργασίας (αποθήκευση, προσαρμογή του ρυθμού, πολυπλεξία). Επιπλέον η ψηφιακή μετάδοση είναι φθηνότερη.
Διαμόρφωση παλμών: το σήμα-φορέας είναι ακολουθία παλμών και το σήμα πληροφορίας διαμορφώνει κάποιο χαρακτηριστικό τους:
PAM (διαμόρφωση πλάτους παλμών): το ύψος των παλμών σταθερής διάρκειας και θέσης είναι ανάλογο με το πλάτος του αναλογικού σήματος.
PDM (διαμόρφωση διάρκειας παλμών): η διάρκεια των παλμών είναι ανάλογη με το πλάτος του σήματος τη στιγμή της δειγματοληψίας.
PPM (διαμόρφωση θέσης παλμών): η θέση των σταθερής διάρκειας παλμών στον χρόνο μεταβάλλεται με το πλάτος του σήματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Λόγοι: μικρή ευαισθησία στον θόρυβο και ευκολία επεξεργασίας. Μέθοδοι: PAM (πλάτος), PDM (διάρκεια), PPM (θέση παλμών).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: οι δύο λόγοι + οι τρεις μέθοδοι με περιγραφή.

Βήματα παλμοκωδικής διαμόρφωσης (PCM)

Ερώτηση: 5. Να περιγράψετε τα βήματα της παλμοκωδικής διαμόρφωσης.

Απάντηση:

1. Δειγματοληψία: λαμβάνονται δείγματα του αναλογικού σήματος με ρυθμό μεγαλύτερο από 2·fmax (θεώρημα Nyquist) → σήμα PAM.
2. Κβάντιση: κάθε δείγμα αντιστοιχίζεται σε μία από πεπερασμένες προκαθορισμένες στάθμες (σφάλμα κβάντισης).
3. Κωδικοποίηση: κάθε στάθμη αναπαρίσταται με μια δυαδική κωδική λέξη (π.χ. 8 bit στην τηλεφωνία) και μεταδίδεται ο κωδικός αριθμός. Κβαντιστής + κωδικοποιητής = μετατροπέας A/D.
Στον δέκτη: κύκλωμα απόφασης (0 ή 1 με βάση στάθμη κατωφλιού), αποκωδικοποιητής (σήμα PAM) και χαμηλοδιαβατό φίλτρο → ανασύνθεση του αναλογικού σήματος (μετατροπέας D/A).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Δειγματοληψία → κβάντιση → κωδικοποίηση (και στη λήψη: απόφαση, αποκωδικοποίηση, φίλτρο).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: τα τρία βήματα με σωστή σειρά και σύντομη περιγραφή.

Αναγκαιότητα κβάντισης και κωδικοποίησης

Ερώτηση: 6. Να εξηγήσετε την αναγκαιότητα της κβάντισης και της κωδικοποίησης.

Απάντηση:

Κβάντιση: τα δείγματα ομιλίας ή εικόνας έχουν συνεχές πλάτος (οποιαδήποτε τιμή)· σε ενθόρυβο κανάλι ο δέκτης δεν μπορεί να διακρίνει την ακριβή τιμή. Αν τα δείγματα αναπαρασταθούν με πεπερασμένο πλήθος σταθμών που απέχουν πολύ μεταξύ τους σε σχέση με τον θόρυβο, ο δέκτης αποφαίνεται εύκολα ποια στάθμη εστάλη και πρακτικά εξαλείφεται η επίδραση του θορύβου (με τίμημα ένα μικρό, ανεκτό σφάλμα κβάντισης).
Κωδικοποίηση: η ακολουθία των σταθμών παριστάνεται με κωδικούς αριθμούς (δυαδικές λέξεις) που μεταδίδονται αντί για τις ίδιες τις στάθμες· έτσι το σήμα γίνεται ψηφιακό, αναγεννάται στους επαναλήπτες, περιορίζονται οι επιπτώσεις θορύβου και παρεμβολών και διευκολύνεται η αποθήκευση και η πολυπλεξία.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η κβάντιση κάνει το πλάτος διακριτό ώστε ο δέκτης να ξεχωρίζει τις στάθμες παρά τον θόρυβο· η κωδικοποίηση τις μετατρέπει σε δυαδικές λέξεις για αξιόπιστη ψηφιακή μετάδοση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: συνεχές πλάτος/θόρυβος → διακριτές στάθμες + δυαδικές κωδικές λέξεις.

Πρόβλημα 7 — στάθμες 5-bit

Ερώτηση: Ένας κώδικας των 5 bits πόσες στάθμες αναλογικού σήματος σας επιτρέπει να κωδικοποιήσετε;

Λύση:

Κώδικας n bits → 2ⁿ στάθμες.
Για n=5: 2⁵ = 32 στάθμες.

Απάντηση: 32 στάθμες (2⁵).

Πρόσεξε:

2⁵=32.

Πρόβλημα 8 — ψηφιακό μαγνητόφωνο

Ερώτηση: Ένα ψηφιακό μαγνητόφωνο δειγματοληπτεί το αριστερό και δεξιό σήμα ομιλίας 40.000 φορές το δευτερόλεπτο. Σε κάθε δείγμα επιβάλλεται κβάντιση 16 bits. Πόσες σελίδες κειμένου μπορούν να αποθηκευθούν σε μία ψηφιακή κασέτα διάρκειας δύο ωρών, όταν κάθε σελίδα ανέρχεται σε 2 kbytes;

Λύση:

Bits/δευτ. = 40.000 (δείγματα) × 2 (κανάλια L+R) × 16 (bits) = 1.280.000 bits/s.
Διάρκεια = 2 h = 7200 s → σύνολο bits = 1.280.000 × 7200 = 9,216·10⁹ bits.
Bytes = 9,216·10⁹ / 8 = 1.152.000.000 bytes.
Σελίδες = 1.152.000.000 / 2048 (2 kbytes) = 562.500 σελίδες.

Απάντηση: 562.500 σελίδες.

Πρόσεξε:

Δύο κανάλια (αριστερό + δεξιό) → ×2· 2 kbytes = 2 × 1024 = 2048 bytes.
Αν ληφθεί 1 kbyte = 1000 bytes, προκύπτουν 576.000 σελίδες.
Έλεγχος: 40000·2·16·7200/8/2048 = 562.500 ✓

Κωδικοποίηση (πηγής/καναλιού)

Ερώτηση: 9. Τι ονομάζουμε κωδικοποίηση και ποια βασικά είδη κωδικοποίησης διακρίνουμε; Ποια η διαφοροποίηση μεταξύ τους; 10. Ποιες είναι οι βασικές αρχές που θα πρέπει να ικανοποιεί κάποιος κώδικας πηγής; Αναφέρατε δύο πολύ γνωστούς κώδικες πηγής. 11. Για ποιους λόγους είναι απαραίτητη η κωδικοποίηση καναλιού; Αναφέρατε έναν κώδικα καναλιού και εξηγήστε τη χρήση του.

Απάντηση:

Κωδικοποίηση: η διαδικασία με την οποία τα αναλογικά σήματα μετατρέπονται σε ψηφιακά και τα ψηφιακά σήματα μετατρέπονται στην κατάλληλη μορφή για να μεταδοθούν από τα φυσικά μέσα. Βασικά είδη: κωδικοποίηση πηγής και κωδικοποίηση καναλιού.
Κωδικοποίηση πηγής: σε κάθε σύμβολο, γράμμα ή αριθμό αντιστοιχίζεται κατά μοναδικό τρόπο μια συγκεκριμένη δυαδική λέξη (πίνακες αντιστοιχίας). Κωδικοποίηση καναλιού: κάθε μέθοδος κωδικοποίησης της ψηφιακής πληροφορίας που διευκολύνει τη μετάδοσή της μέσα από τα μέσα μετάδοσης (κώδικες γραμμής). Η πρώτη αφορά την αναπαράσταση των συμβόλων, η δεύτερη την προσαρμογή στο κανάλι.
(10) Αρχές κώδικα πηγής: μοναδική αντιστοίχιση κάθε συμβόλου σε δυαδική λέξη· με μ bits περιγράφονται 2^μ σύμβολα, οπότε για Ν σύμβολα χρειάζονται μ bits με 2^(μ−1) < Ν ≤ 2^μ· όσο λιγότερα bits χρησιμοποιεί, τόσο καλύτερα για την ταχύτητα μετάδοσης. Γνωστοί κώδικες πηγής: ASCII και EBCDIC.
(11) Λόγοι κωδικοποίησης καναλιού: αφαίρεση της συνεχούς συνιστώσας, συγχρονισμός δέκτη-πομπού, βέλτιστη χρήση του εύρους ζώνης, εντοπισμός και διόρθωση λαθών, μείωση της παραμόρφωσης και της διαφωνίας.
Κώδικας HDB3: διπολικός κώδικας — το 1 με εναλλασσόμενους θετικούς/αρνητικούς παλμούς, το 0 με απουσία παλμού (μηδενική μέση συνεχής συνιστώσα). Επιτρέπει το πολύ τρία συνεχόμενα 0: τέσσερα 0 αντικαθίστανται με 000V ή B00V, όπου ο παλμός V παραβιάζει την εναλλαγή και ο δέκτης τον αναγνωρίζει, ώστε να μη χάνει τον συγχρονισμό.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κωδικοποίηση πηγής: μοναδική δυαδική λέξη για κάθε σύμβολο (ASCII, EBCDIC). Κωδικοποίηση καναλιού: προσαρμογή της ψηφιακής πληροφορίας στο μέσο μετάδοσης (DC, συγχρονισμός, εύρος ζώνης, λάθη) — π.χ. HDB3.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ορισμοί και διαφορά των δύο ειδών + αρχές/παραδείγματα κώδικα πηγής + λόγοι κωδικοποίησης καναλιού και HDB3.

Διαμόρφωση & φέρον

Ερώτηση: 12. Τι είναι διαμόρφωση και πού χρησιμοποιείται; Τι ονομάζουμε φέρον σήμα και τι σήμα πληροφορίας; Αναφέρατε τα βασικά είδη διαμόρφωσης αναλογικών και ψηφιακών σημάτων.

Απάντηση:

Διαμόρφωση: η επεξεργασία του σήματος πληροφορίας ώστε να γίνει κατάλληλο για διέλευση από το κανάλι μετάδοσης· το σήμα πληροφορίας μεταβάλλει ένα από τα βασικά μεγέθη (πλάτος, συχνότητα, φάση) ενός φέροντος. Χρησιμοποιείται επειδή τα κανάλια συνήθως δεν επιτρέπουν την αυτούσια μετάδοση των σημάτων (π.χ. ραδιοφωνία, ασύρματες επικοινωνίες, μετάδοση δεδομένων από τηλεφωνικές γραμμές).
Φέρον (carrier): ημιτονικό αναλογικό σήμα πολύ μεγαλύτερης συχνότητας, που λειτουργεί ως φορέας. Σήμα πληροφορίας: το χρήσιμο σήμα (π.χ. φωνή, δεδομένα) που διαμορφώνει το φέρον.
Είδη: για αναλογικά σήματα AM (διαμόρφωση πλάτους) και FM (διαμόρφωση συχνότητας)· για ψηφιακά σήματα ASK (ψηφιακή διαμόρφωση πλάτους) και FSK (ψηφιακή διαμόρφωση συχνότητας).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Διαμόρφωση = το σήμα πληροφορίας μεταβάλλει πλάτος/συχνότητα/φάση ενός φέροντος υψηλής συχνότητας ώστε να περάσει από το κανάλι. Είδη: AM, FM (αναλογικά) και ASK, FSK (ψηφιακά).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ορισμός/χρήση + φέρον/σήμα πληροφορίας + τα βασικά είδη όπως στο βιβλίο.

Πρόβλημα 13 — εύρος ζώνης AM

Ερώτηση: 13. Τι ονομάζουμε συντελεστή διαμόρφωσης και τι άνω και κάτω πλευρική ζώνη; Ποιο είναι το εύρος ζώνης ενός AM σήματος; Υπολογίστε το εύρος ζώνης ενός AM σήματος, όταν το σήμα πληροφορίας είχε συχνότητα 8 kHz. Σχεδιάστε το φασματικό περιεχόμενο του σήματος αυτού.

Λύση:

Συντελεστής διαμόρφωσης: μ = (Amax − Amin)/(Amax + Amin), όπου Amax, Amin το μέγιστο και το ελάχιστο πλάτος του διαμορφωμένου σήματος (καθαρός αριθμός ή %, στη ραδιοφωνία συνήθως < 1).
Πλευρικές ζώνες: στο πεδίο της συχνότητας το AM σήμα αποτελείται από τη συχνότητα του φέροντος fc και από τις συχνότητες του σήματος πληροφορίας μετατοπισμένες γύρω της: άνω πλευρική ζώνη (USB, συχνότητες > fc) και κάτω πλευρική ζώνη (LSB, συχνότητες < fc).
Εύρος ζώνης AM: BW = 2·fmax → για fm = 8 kHz: BW = 2·8 = 16 kHz.
Φασματικό περιεχόμενο: φέρον στη fc, κάτω πλευρική στη fc − 8 kHz και άνω πλευρική στη fc + 8 kHz· το σήμα καταλαμβάνει την περιοχή από fc − 8 kHz έως fc + 8 kHz.

Απάντηση: μ = (Amax−Amin)/(Amax+Amin)· USB/LSB = οι συχνότητες πληροφορίας πάνω/κάτω από το φέρον· BW = 2·fmax = 16 kHz (φάσμα από fc−8 kHz έως fc+8 kHz).

Πρόσεξε:

Το AM διπλασιάζει το εύρος ζώνης του σήματος πληροφορίας (δύο πλευρικές ζώνες).

Δείκτης διαμόρφωσης FM

Ερώτηση: 14. Τι ονομάζουμε δείκτη διαμόρφωσης στην FM διαμόρφωση; Πώς υπολογίζεται πρακτικά το εύρος ζώνης ενός FM σήματος;

Απάντηση:

Δείκτης διαμόρφωσης: β = Δfs/fm, όπου Δfs η απόκλιση συχνότητας (η μέγιστη μεταβολή της συχνότητας του φέροντος λόγω της διαμόρφωσης) και fm η μέγιστη συχνότητα του σήματος πληροφορίας.
Εύρος ζώνης FM: η περιοχή συχνοτήτων όπου συγκεντρώνεται το 95% της ολικής ενέργειας του σήματος· πρακτικά BW = 2·(Δfs + fm).

Σύνοψη: (ενδεικτική) β = Δfs/fm· BW = 2·(Δfs + fm).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: σωστός ορισμός β + σχέση εύρους ζώνης.

Πρόβλημα 15 — εύρος ζώνης FM

Ερώτηση: 15. Ποιο είναι το μειονέκτημα των FM σημάτων; Υπολογίστε το εύρος ζώνης ενός FM σήματος όταν το σήμα πληροφορίας έχει συχνότητα 8 kHz. Σχεδιάστε το φασματικό περιεχόμενο του σήματος αυτού.

Λύση:

Μειονέκτημα FM: το μεγάλο εύρος ζώνης, που σημαίνει μικρότερο αριθμό καναλιών στην ίδια περιοχή συχνοτήτων.
Η εκφώνηση δεν δίνει την απόκλιση συχνότητας· παίρνουμε τη μέγιστη επιτρεπτή απόκλιση της ραδιοφωνίας FM, Δfs = 75 kHz.
BW = 2·(Δfs + fm) = 2·(75 + 8) = 166 kHz.
Φασματικό περιεχόμενο: πλήθος αρμονικών συχνοτήτων γύρω από τη fc, με πλάτη που μειώνονται όσο απομακρυνόμαστε· πρακτικά το σήμα καταλαμβάνει από fc − 83 kHz έως fc + 83 kHz.

Απάντηση: Μειονέκτημα: μεγάλο εύρος ζώνης. Με Δfs = 75 kHz: BW = 166 kHz (έναντι 16 kHz για AM).

Πρόσεξε:

Η τιμή Δfs = 75 kHz είναι η μέγιστη απόκλιση της ραδιοφωνίας FM κατά το βιβλίο· με άλλη απόκλιση αλλάζει το αποτέλεσμα.
Έλεγχος: 2·(75+8) = 166 kHz ✓

Πρόβλημα 16 — AM και FM σήματος 4 kHz

Ερώτηση: 16. Έστω ένα σήμα πληροφορίας συχνότητας 4 kHz. Το σήμα διαμορφώνεται αρχικά κατά πλάτος και το ίδιο σήμα διαμορφώνεται στη συνέχεια κατά συχνότητα. Υπολογίστε όλα τα βασικά μεγέθη τόσο του προκύπτοντος AM σήματος όσο και του αντίστοιχου FM σήματος. Ποια τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των δύο μεθόδων διαμόρφωσης;

Λύση:

AM: BW = 2·fm = 2·4 = 8 kHz· κάτω πλευρική ζώνη έως fc − 4 kHz, άνω πλευρική έως fc + 4 kHz. (Ο συντελεστής μ δεν υπολογίζεται, γιατί δεν δίνονται τα Amax, Amin.)
FM (με τη μέγιστη απόκλιση της ραδιοφωνίας FM, Δfs = 75 kHz): δείκτης β = Δfs/fm = 75/4 = 18,75 και BW = 2·(Δfs + fm) = 2·(75 + 4) = 158 kHz.
AM: + μικρό εύρος ζώνης (περισσότερα κανάλια)· − μεγαλύτερη ευαισθησία στον θόρυβο.
FM: + καλύτερη συμπεριφορά στον θόρυβο και μεγαλύτερη πιστότητα (εκπομπές ποιότητας, ήχος τηλεόρασης)· − μεγάλο εύρος ζώνης (λιγότερα κανάλια).

Απάντηση: AM: BW = 8 kHz. FM (Δfs = 75 kHz): β = 18,75, BW = 158 kHz. Το FM έχει καλύτερη ποιότητα/αντοχή στον θόρυβο αλλά πολύ μεγαλύτερο εύρος ζώνης.

Πρόσεξε:

Η εκφώνηση δεν δίνει Δfs· χρησιμοποιήθηκε η τιμή 75 kHz της ραδιοφωνίας FM.
Έλεγχος: 75/4 = 18,75 και 2·(75+4) = 158 kHz ✓

Ταχύτητα διαμόρφωσης και FSK

Ερώτηση: 17. Τι ονομάζουμε ταχύτητα διαμόρφωσης; Πώς ορίζεται το εύρος ζώνης στην FSK διαμόρφωση;

Απάντηση:

Ταχύτητα διαμόρφωσης (baud rate): ο ρυθμός μεταβολής του αναλογικού σήματος-φέροντος μετά τη διαμόρφωσή του από ψηφιακό σήμα, δηλαδή ο αριθμός μεταβολών (διαμορφώσεων) ανά δευτερόλεπτο· μετριέται σε baud. Στις ASK και FSK ταυτίζεται με την ταχύτητα μετάδοσης (bit rate), γιατί κάθε μεταβολή μεταφέρει ένα bit.
Εύρος ζώνης FSK: στην FSK το φέρον παίρνει μία συχνότητα για το «1» και άλλη για το «0», όπως στο FM. Κατ' αναλογία με τη σχέση 5.10.5, το εύρος ζώνης ορίζεται ως η περιοχή συχνοτήτων που καταλαμβάνει το διαμορφωμένο σήμα γύρω από τις δύο συχνότητες· μεγαλώνει όσο μεγαλώνει η απόσταση των δύο συχνοτήτων και η ταχύτητα διαμόρφωσης. (Το βιβλίο δεν δίνει ξεχωριστό τύπο για το εύρος ζώνης FSK· η περιγραφή στηρίζεται στην αναλογία με τη διαμόρφωση FM.)

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ταχύτητα διαμόρφωσης = μεταβολές του φέροντος ανά δευτερόλεπτο (baud)· στην FSK το εύρος ζώνης είναι η περιοχή που καταλαμβάνει το σήμα γύρω από τις δύο συχνότητες (εξαρτάται από την απόστασή τους και την ταχύτητα διαμόρφωσης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ορισμός baud rate + ταύτιση με bit rate σε ASK/FSK + περιγραφή του εύρους ζώνης FSK.

Πολυπλεξία (FDM/TDM)

Ερώτηση: 18. Τι ονομάζουμε πολυπλεξία και ποια η αναγκαιότητα χρήσης της; Αναφέρατε τα δύο βασικά είδη πολυπλεξίας και τα χαρακτηριστικά τους.

Απάντηση:

Πολυπλεξία: η τεχνική που συνθέτει δεδομένα από διαφορετικούς χρήστες ώστε να περάσουν όλα από το ίδιο φυσικό κανάλι· στο άλλο άκρο γίνεται αποπολυπλεξία.
Αναγκαιότητα: χωρίς αυτήν θα χρειαζόταν ξεχωριστό κανάλι για κάθε ζεύξη (κόστος, πολυπλοκότητα)· κύριο πλεονέκτημα η εξοικονόμηση τηλεπικοινωνιακών πόρων (καλωδίων, συσκευών).
TDM (πολυπλεξία χρόνου): ο χρόνος χωρίζεται σε χρονικά τμήματα (timeslots) που αφιερώνονται στους χρήστες με σταθερή σειρά· προϋπόθεση: ρυθμός καναλιού ≥ άθροισμα των ρυθμών. + διαφάνεια, ελάχιστη καθυστέρηση, απλότητα/μικρό κόστος· − κακή εκμετάλλευση της γραμμής όταν ένας χρήστης δεν έχει δεδομένα.
FDM (πολυπλεξία συχνότητας): κάθε χρήστης χρησιμοποιεί φέρον διαφορετικής συχνότητας (ξεχωριστό τμήμα του φάσματος για εκπομπή και λήψη). − μη βέλτιστη εκμετάλλευση του φάσματος (αχρησιμοποίητες συχνότητες διαχωρισμού), χαμηλοί ρυθμοί (έως 2.400 bps) και κάποια ευαισθησία στον θόρυβο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πολυπλεξία = πολλοί χρήστες στο ίδιο φυσικό κανάλι, για εξοικονόμηση πόρων. TDM: χρονικά τμήματα· FDM: διαφορετικές συχνότητες φερόντων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ορισμός + αναγκαιότητα + TDM/FDM με χαρακτηριστικά.

Πολλαπλή πρόσβαση

Ερώτηση: 19. Τι είναι η πολλαπλή πρόσβαση και ποιες οι βασικές μέθοδοι πολλαπλής πρόσβασης που χρησιμοποιούνται σήμερα;

Απάντηση:

Πολλαπλή πρόσβαση: το πρόβλημα (και η τεχνική) της πρόσβασης πολλών χρηστών/επίγειων σταθμών σε ακριβά κοινά μέσα, όπως ο δορυφορικός αναμεταδότης. Τεχνική πολλαπλής πρόσβασης ονομάζεται ένα είδος πολυπλεξίας των φερόντων σημάτων στο δορυφορικό κανάλι.
FDMA (διαίρεσης συχνότητας): κάθε επίγειος σταθμός εκπέμπει σε προκαθορισμένη περιοχή συχνοτήτων (στατική ή δυναμική εκχώρηση)· χρειάζεται διαχωρισμός καναλιών.
TDMA (διαίρεσης χρόνου): κάθε σταθμός εκπέμπει σε δικό του χρονικό παράθυρο στην ίδια συχνότητα· απαιτεί απόλυτο συγχρονισμό.
CDMA (διαίρεσης κώδικα): όλοι οι σταθμοί εκπέμπουν ταυτόχρονα σε όλο το εύρος ζώνης και διαχωρίζονται με κατάλληλη κωδικοποίηση· καλύτερη εκμετάλλευση φάσματος, αντοχή σε παρεμβολές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πολλαπλή πρόσβαση = κοινή χρήση του δορυφορικού καναλιού από πολλούς σταθμούς. Μέθοδοι: FDMA, TDMA, CDMA.

Κριτήρια αξιολόγησης: