Opracował : Piórkowski Kamil 20.01.2012 r. Warszawa

nr albumu : 24176

WYŻSZA SZKOŁA SPOŁECZNO EKONOMICZNA

WŁŚCIWOŚCI I MOŻLIWOŚCI TECHNICZNE URZĄDZEŃ KOŃCOWYCH

TELEFON KOMÓRKOWY :

Telefon komórkowy, potocznie komórka — telefon działający w oparciu o telefonię komórkową, czyli urządzenie telekomunikacyjne umożliwiające swoim użytkownikom na bezprzewodowe połączenia na obszarze złożonym z tzw. komórek.

Obecnie absolutna większość telefonów komórkowych działa w systemach cyfrowych (np. GSM, DCS, PCS, UMTS). W starszych rozwiązaniach mieliśmy do czynienia z sieciami analogowymi (NMT, AMPS). Telefony komórkowe są zazwyczaj zasilane bateriami litowo-jonowymi.

GSM (ang. Global System for Mobile Communications, pierwotnie Groupe Spécial Mobile) – najpopularniejszy obecnie standard telefonii komórkowej. Sieci oparte na tym systemie telekomunikacji oferują usługi związane z transmisją głosu, danych (na przykład dostęp do Internetu) i wiadomości w formie tekstowej lub multimedialnej.

W maju 2009 na świecie było ok. 3 mld unikatowych numerów abonenckich telefonii GSM (co stanowi około 80% rynku telefonii mobilnej). Dzięki możliwości międzynarodowego roamingu i umowom między operatorami abonent GSM może, bez podpisywania oddzielnych umów z każdym operatorem z osobna, korzystać z telefonu w większości krajów świata dzięki czemu osoba będąca na jednym końcu świata może porozumieć się z drugą osobą będącą na drugim końcu świata. Obecnie usługi na bazie tej technologii świadczy ponad 700 operatorów w ponad 200 krajach i terytoriach zależnych.

Usługi GSM mogą być udostępnione na zasadzie usługi abonamentowej lub formy przedpłaconej (która nie zobowiązuje użytkownika do zawarcia umowy), a także form mieszanych, co znacznie zwiększa liczbę potencjalnych użytkowników.

Transmisja sygnałów mowy

Do transmisji sygnałów mowy, telefon w systemie GSM używa cyfrowego kanału radiowego przydzielonego mu na czas połączenia przez Kontroler Stacji Bazowych. Każda z dostępnych częstotliwości podzielona jest na 8 szczelin czasowych, w których mogą być transmitowane pojedyncze rozmowy. W zależności od zajętości sieci w danej komórce (ang. cell), telefon może mieć przyznaną całą lub pół szczeliny czasowej, co wiąże się z pogorszeniem jakości transmisji. Podczas rozmowy wysyła do sieci tzw. raporty pomiarowe (ang. measurement reports), w których zawarte są informacje o sile i jakości sygnału odbieranego z okolicznych stacji bazowych. Na podstawie tych raportów, Kontroler Stacji Bazowych może przyznać częstotliwość związaną z inną stacją, jeśli sygnał ze stacji, z którą telefon nawiązał połączenie staje się zbyt słaby, np. abonent oddala się poza zasięg nadajnika.

Transmisja głosu w sieciach komórkowych napotyka na poważne ograniczenia w porównaniu z transmisją w sieciach stacjonarnych:

W sieci radiowej ograniczona jest szerokość pasma częstotliwości, które można przeznaczyć na transmisję, co ogranicza przepływność kanału radiowego. Zastosowano kodek GSM, który znacznie zmniejsza ilość danych potrzebnych do zakodowania rozmowy w porównaniu do sieci PSTN, dzięki czemu można efektywniej wykorzystać dostępne pasmo.

Interfejs radiowy charakteryzuje się poważnymi zakłóceniami transmisji związanymi np. z interferencjami lub przeszkodami terenowymi, które zniekształcają lub odbijają sygnał. W systemie GSM zastosowano zaawansowane techniki związane ze zmniejszeniem negatywnego wpływu zakłóceń oraz z umożliwieniem ich detekcji i korekty przesyłanych danych. W celu poznania szczegółów kodowania i transmisji głosu zobacz artykuł: transmisja głosu w sieci GSM.

Transmisja danych

Pierwsze specyfikacje GSM opisywały przesyłanie danych o prędkości transmisji 9,6 kb/s (Circuit Switched Data – CSD). Polegało to na zajęciu jednej szczeliny czasowej przyznanej przez Kontroler Stacji Bazowych dokładnie w ten sam sposób jak dla zwykłej rozmowy. Kolejne rozwiązanie nazywane High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) dzięki innemu systemowi kodowania i korekcji błędów dawało możliwość osiągnięcia prędkości transmisji 14,4 kb/s w jednej szczelinie czasowej. Na potrzeby jednej transmisji można było ich przydzielić aż cztery, co dawało 57,6 kb/s. Tego typu rozwiązania miały jednak podstawową wadę: na czas połączenia przyznawane były całe kanały cyfrowe, użytkownik zajmował je nawet w momencie, gdy nie wysyłał ani nie odbierał danych, było to więc rozwiązanie kosztowne.

Nowe możliwości pojawiły się wraz z rozwojem technologii GPRS, która została zintegrowana z siecią GSM i stała się częścią tego standardu. Oferuje ona pakietowe przesyłanie danych, dzięki czemu użytkownik nie zajmuje tylko dla siebie całego kanału cyfrowego i płaci za faktycznie wysłane/odebrane dane. Osiągana w praktyce prędkość transmisji to 30 – 80 kb/s. Rozszerzeniem technologii GPRS jest EDGE, który oferuje jeszcze większą prędkość transmisji i uważany za alternatywę dla telefonii UMTS, która nie wymaga inwestycji w licencje związane z nowymi częstotliwościami oraz w kosztowną rozbudowę sieci radiowych.

Telefon komórkowy

ODBIORNK RADIOWY :

Radioodbiornik (odbiornik radiowy, odbiornik radiofoniczny, radio) – urządzenie elektroniczne służące do odbioru audycji radiowych. Audycje wysyłane są przez stacje nadawcze jako fale radiowe zmodulowane sygnałem akustycznym (mowa, muzyka, efekty dźwiękowe). Stosowana bywa modulacja amplitudy (starsze rozwiązanie) lub modulacja częstotliwości. Zadaniem odbiornika jest zamiana informacji zawartej w falach radiowych na napięcie elektryczne, a następnie na dźwięk.

W skład odbiornika radiofonicznego wchodzą zawsze następujące elementy:

Antena odbiorcza – pod wpływem pola elektromagnetycznego powstaje w antenie siła elektromotoryczna (napięcie).

Obwody wejściowe – ich zadaniem jest wybranie sygnału odbieranej stacji spośród wielu sygnałów, które odebrała antena.

Detektor (demodulator) – ze zmodulowanego sygnału wielkiej częstotliwości wydziela sygnał akustyczny.

Przetwornik elektroakustyczny – zamienia elektryczny sygnał akustyczny na dźwięki słyszalne dla człowieka, zazwyczaj jest to głośnik lub słuchawki.

Układy elektryczne odbiornika.

Odbiornik detektorowy zwany też kryształkowym składał się z podstawowych elementów, wymienionych w części "Elementy składowe"; umożliwiał odbiór lokalnej stacji nadawczej przy pomocy słuchawek.

Układ o bezpośrednim wzmocnieniu – zastosowanie wzmacniacza wielkiej częstotliwości (w.cz.) przed detektorem pozwoliło na odbiór dalekich stacji; by móc słuchać przy pomocy głośnika, zastosowano po detektorze wzmacniacz małej częstotliwości (m.cz.). Wzmacniacze w.cz. i m.cz. budowane były na lampach elektronowych.

Odbiornik reakcyjny – we wzmacniaczu w. cz. zastosowano dodatnie sprzężenie zwrotne, zwane reakcją; pozwoliło to na uzyskanie dużej czułości i selektywności odbiornika przy niewielkiej liczbie lamp.

Odbiornik superreakcyjny – modyfikacja odbiornika reakcyjnego. Działanie odbiornika superreakcyjnego polega na tym, że we wzmacniaczu w. cz. występuje generacja, która jest tłumiona po pewnym czasie od jej wystąpienia (typowo jest to czas rzędu μs). Szybkość narastania generowanego sygnału zależy od aktualnie odbieranej mocy sygnału radiowego. W ten sposób współczynnik wypełnienia obwiedni generowanego sygnału zależy od mocy odbieranego sygnału. Po odfiltrowaniu z obwiedni częstotliwości narastania i gaśnięcia drgań otrzymujemy napięcie proporcjonalne do amplitudy sygnału wejściowego.

Superheterodyna – układ opracowany roku 1918 przez Edwina Armstronga, rozpowszechniony w latach 30. XX wieku i odtąd stosowany stale przy konstruowaniu odbiorników radiowych. Istotą układu jest wytworzenie przy pomocy lokalnego generatora (heterodyny) sygnału o częstotliwości niezależnej od odbieranej stacji, co ułatwia jego wzmocnienie. Charakterystycznymi cechami odbiornika radiowego są między innymi: zakresy odbieranych częstotliwości, czułość, selektywność i moc wyjściowa. Radioodbiorniki mogą być zasilane bateriami lub pod zwykłe gniazdko elektryczne.

FM (ang. Frequency Modulation) – modulacja częstotliwości, czyli kodowanie informacji w fali nośnej przez zmiany jej chwilowej częstotliwości, w zależności od sygnału wejściowego.

Częstotliwość sygnału nośnego o częstotliwości fn zmienia się w zakresie od fn − Δf do fn + Δf.

Δf jest nazywane dewiacją częstotliwości, natomiast stosunek wskaźnikiem dewiacji częstotliwości lub współczynnikiem modulacji częstotliwości.

FM jest systemem transmisji sygnału analogowego stosowanym do przesyłania sygnału radiowego radia publicznego w zakresie fal ultrakrótkich, stąd zakres ten w mowie potocznej często jest zwany FM. Modulacja częstotliwości stosowana jest też w transmisji sygnału w telewizji satelitarnej, dźwiękowego w wielu systemach telewizji naziemnej oraz informacji o kolorze (chrominancji) w systemie telewizji kolorowej SECAM.

System umożliwia odfiltrowanie po stronie odbiornika znacznie więcej zakłóceń niż w systemie AM. Sygnał po odebraniu i wzmocnieniu może być ograniczony do takiej samej amplitudy, w ten sposób redukuje się większość zakłóceń.

Oznaczenie FM stosuje się też do oznaczania niektórych technik kodowania informacji cyfrowej. Najbardziej znany jako system zapisu informacji na nośnikach magnetycznych.

Przy odczycie sygnału z nośnika (magnetycznego) dość trudny jest odczyt namagnesowania, znacznie łatwiejszy jest odczyt zmian namagnesowania (pola magnetycznego), gdyż wywołuje ono powstanie prądu indukcyjnego w głowicy magnetycznej.

Przy zapisie FM kierunek pola magnetycznego zmieniany jest na początku komórki bitowej oraz w jej środku, ale tylko wtedy, gdy kodowana jest jedynka (binarna).

Algorytm kodowania 1 bitu:

Zmień kierunek prądu

Czekaj czas

Jeśli 1, to zmień kierunek prądu

Czekaj czas

Zapis liczby binarnej 010011 wywoła przepływ prądu.

TELWIZJA :

Telewizor, odbiornik telewizyjny (skrót TV – ang. television) – urządzenie przeznaczone do zdalnego odbioru ruchomego obrazu. Ruchomy obraz nadawany przez telewizję składa się z wyświetlanych jeden po drugim nieruchomych obrazów, z częstotliwością 25 lub 30 obrazów na sekundę. Pojedynczy obraz (nazywany też "klatką") podzielony jest z kolei na kilkaset linii. Typowe wartości to 625 lub 525 linii.

Obraz jest transmitowany w postaci analogowej linia po linii – element analizujący przesuwa się po obrazie wzdłuż linii, a wartość sygnału w danej chwili odpowiada jasności tego punktu w tej samej chwili. W typowych warunkach pasmo sygnału telewizyjnego wynosi 6.5 lub 5.5 MHz, co daje około 800 rozróżnialnych punktów w linii. W celu uniknięcia silnego migotania obraz dzieli się na dwa półobrazy (pierwszy ma tylko linie parzyste a drugi tylko nieparzyste), nadawane jeden za drugim.

W skład pełnego sygnału telewizyjnego oprócz informacji o jasności (luminancji) wchodzi też informacja o kolorze (chrominancja), sygnały synchronizujące (wyznaczające początek nowej linii i nowego obrazu) oraz dźwięk.

Ponieważ początki telewizji były wyłącznie monochromatyczne (czarno-białe) to wprowadzenie do telewizji koloru wymusiło stworzenie systemu kodowania koloru w sygnale telewizyjnym. W efekcie powstały trzy systemy: PAL, SECAM i NTSC, różniące się parametrami i uzyskiwaną jakością. Ze względu na miejsce opracowania systemów kodowania koloru system NTSC (Ameryka Północna i zachodnia część Ameryki Południowej) jest używany tam, gdzie telewizja używa 30 obrazów na sekundę i 525 linii, a systemy PAL i SECAM (Europa) tam, gdzie sygnał ma 25 obrazów na sekundę i 625 linii, choć systemy kodowania koloru nie są połączone ze standardem telewizyjnym "na sztywno" (standard telewizyjny opisuje częstotliwości obrazów i linii, pasmo wizji itp., a system kodowania koloru metodę dodania koloru do sygnału monochromatycznego).

W zastosowaniach specjalnych (np. telewizja przemysłowa, SSTV) mogą być wykorzystywane inne ilości linii, obrazów lub pasmo wizji niż w telewizji konsumenckiej.

Najczęstszym rozwiązaniem uzyskiwania różnych kolorów jest zastosowanie mieszania barw w systemie RGB (czerwony-zielony-niebieski). Obraz składa się z bardzo dużej liczby pikseli, których kolory mogą być niezależnie zmieniane. Każdy piksel składa się z trzech części świecących w kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim (zobacz zdjęcie obok). Odpowiednie sterowanie intensywnościami tych składowych podpikseli powoduje powstanie wypadkowego koloru całego piksela. Kolorowi białemu odpowiada maksymalna intensywność świecenia wszystkich trzech składowych, kolorowi czarnemu – wszystkie podpiksele wygaszone.

Każdy system telewizyjny charakteryzuje się następującymi podstawowymi parametrami:

Ilość linii tworzących obraz. Obecnie używane systemy analogowe używają 625 lub 525 linii. Im większa liczba linii, tym lepsza jakość obrazu, ale też konieczne jest przydzielenie szerszego pasma częstotliwości.

Kierunek przebiegu linii. We wszystkich dziś stosowanych systemach telewizyjnych stosuje się poziomy przebieg linii, zaczynając od lewego górnego rogu ekranu. Stąd częstotliwość rysowania linii to częstotliwość odchylania poziomego, a częstotliwość przesyłania obrazów to częstotliwość odchylania pionowego.

Częstotliwość odchylania pionowego (popularnie zwana częstotliwością odświeżania). Obecnie używane systemy analogowe używają 50 lub 60 Hz w zależności od częstotliwości sieci energetycznej. Im wyższa częstotliwość odchylania pionowego, tym płynniejszy ruch obiektów na ekranie. Zrównanie częstotliwości odchylania pionowego z częstotliwością sieci energetycznej powoduje, że zakłócenia sieciowe pokazują się jako poziome, nieruchome pasy, przez co są mniej widoczne dla oka ludzkiego. W systemach bez wybierania międzyliniowego równoznaczna z liczbą obrazów na sekundę, w systemach z wybieraniem międzyliniowym – liczbą pól na sekundę.

Wybieranie międzyliniowe (popularnie zwane przeplotem). W systemach bez wybierania międzyliniowego przekazuje się linie po kolei (1, 2, 3, 4, …, 311, 312, 313, 314, …, 622, 623, 624, 625), w systemach z wybieraniem międzyliniowym każdy obraz dzieli się na p pól, do i-tego pola należą linie o numerze i+n×p, gdzie n to liczba naturalna. Wszystkie obecnie stosowane systemy analogowe stosują podział obrazu na dwa pola (tzw. przeplot 2:1), w tym wypadku najpierw przekazuje się linie np. o numerach nieparzystych (1, 3, …, 311, 313, …, 623, 625), a następnie parzystych (2, 4, …, 312, 314, …, 622, 624) (dotyczy prawie wszystkich systemów, jedynie w systemie M kolejność jest odwrócona, tj. najpierw przekazuje się linie parzyste, a następnie nieparzyste). Dzięki zastosowaniu wybierania międzyliniowego uzyskuje się znaczne zmniejszenie efektu migotania ekranu. W przypadku podziału obrazu na dwa pola synonimem terminu „pole” jest „półobraz”.

Szerokość pasma wizji. Logiczne jest, by rozdzielczość w poziomie była zbliżona do rozdzielczości w pionie, choć w rzeczywistości zazwyczaj jest nieco mniejsza (jest to mało zauważalne dla ludzkiego oka, a pomaga zaoszczędzić szerokość pasma. Dawniej ograniczenia techniczne dodatkowo powodowały, że faktyczna rozdzielczość pozioma była i tak mniejsza od teoretycznej). Obecnie używane analogowe systemy telewizji mają pasmo wizji między 4,2 MHz (systemy M i N) a 6 MHz (systemy D, K, K1 i L). Teoretycznie do zachowania identycznej rozdzielczości poziomej i pionowej w przypadku systemu 625 linii (576 widocznych linii) i 50 Hz wymagane jest pasmo wizji ok. 6 MHz, a w przypadku systemu 525 linii (480 widocznych linii) i 60 Hz – ok. 5 MHz.

Stosunek długości boków obrazu. Obecnie stosowane systemy używają stosunku 4:3 i 16:9 (coraz bardziej powszechny).

Modulacja wizji:

Rodzaj modulacji wizji. Z przyczyn technicznych stosuje się wyłącznie modulację amplitudy z częściowo wytłumioną jedną wstęgą boczną, inne rodzaje modulacji wymagałyby wielokrotnie większej szerokości kanału telewizyjnego.

Polaryzacja modulacji. Modulacja może być pozytywowa (większa amplituda sygnału wizji oznacza jaśniejszy obraz) lub negatywowa. Większość systemów stosuje modulację negatywową, dzięki której synchronizacja jest dużo bardziej niezawodna (impulsy synchronizujące przesyłane są w zakresie czerni, co w wypadku modulacji negatywowej odpowiada największej amplitudzie sygnału), poziom jasności obrazu może być automatycznie utrzymywany na stałym poziomie niezależnie od fluktuacji natężenia sygnału docierającego do anteny, możliwe jest stosowanie uproszczonego układu odbioru fonii wykorzystującego fakt stałej i niezmiennej różnicy częstotliwości wizji i fonii (w systemie z pozytywową modulacją amplituda fali nośnej wizji w najciemniejszych scenach bywa niedostateczna do zapewnienia odbioru fonii tą metodą), impulsowe zakłócenia radioelektryczne w postaci piorunów, iskrzenia sieci energetycznej itp. objawiają się jako ciemne lub czarne punkty, przez co są mniej widoczne i mniej uciążliwe dla widza.

Szerokość i położenie częściowo wytłumionej wstęgi bocznej. W wyniku modulacji amplitudowej uzyskuje się dwie wstęgi boczne, z których każda niesie identyczną informację. Aby zaoszczędzić pasmo, wystarczyłoby przesyłać wyłącznie jedną wstęgę boczną, ale uniemożliwiłoby to stosowanie w odbiornikach tanich i prostych detektorów obwiedni, zmuszając do stosowania droższych i bardziej zawodnych (w tamtych czasach) detektorów synchronicznych (pasmo sygnału wizji rozciąga się od składowej stałej). W większości systemów wytłumiana jest dolna wstęga boczna.

Odstęp nośnych wizji i fonii. Z oczywistych względów częstotliwość nośnej fonii musi być tak dobrana, by z jednej strony nie występowało wzajemne zakłócanie się sygnałów wizji i fonii, a z drugiej strony by nie poszerzać zbytnio szerokości kanału. We wszystkich systemach nośna fonii umieszczona jest od strony pełnej wstęgi bocznej wizji, dzięki czemu nie zakłóca obrazu.

Modulacja fonii. Fonia może być modulowana amplitudowo (AM) lub częstotliwościowo (FM). Większość systemów używa FM, dzięki czemu ogranicza się wpływ zakłóceń na dźwięk, w tym pochodzących od sygnału wizji.

Względne poziomy: bieli, czerni, wygaszania i szczytów impulsów synchronizacji. W systemie z negatywową modulacją wizji szczyty impulsów synchronizacji odpowiadają 100% poziomowi modulacji, w systemie z pozytywową modulacją poziom 100% modulacji to biel sceny, zaś oryginalnie poziom szczytu modulacji uznany był jako poziom 0-3%.