Lyd

LTE (Long-Term Evolution)

Af

Hvad er LTE (Long-Term Evolution)?

LTE (Long-Term Evolution) er en fjerde-generations (4G) trådløs standard der øger netværkskapacitet og hastighed for mobiltelefoner og andre enheder der anvender trådløs mobiltelefoni, når man sammenligner med 3G teknologi. Alt er blevet markant forbedret med 4G. Der er højere generelle og spidshastigheder ligesom der er kommet fleksibilitet i båndbredde og frekvenser.

LTE giver mulighed for op til 100 mbit/s download og 30 mbit/s uploadhastigheder. Der er lavere svartider, skalérbar båndbreddekapacitet og bagudkompatibelt med eksisterende GSM og UTMS teknologier. Videreudviklingen af LTE, kaldet LTE-Advanced (LTE-A) har ydermere spidshastigheder på op til 1000 mbit/s.

Selvom LTE normalt kaldes 4G LTE, er LTE teknisk set langsommere end 4G, men stadig hurtigere end normale 3G hastigheder. Derfor kaldes LTE også for 3,95G. 4G er stort set tilgængeligt overalt og er stadig den mest brugte teknologi, hvor der ikke er 5G tilgængeligt. Der findes også tale på LTE, kaldet Voice over LTE eller bare VoLTE i daglig tale. Der findes endnu ikke Tale på 5G og derfor hopper telefoner fra 5G ti 4G netværk når der kommer et taleopkald på telefonen.

LTE har også en direkte rolle i udviklingen af nuværende 5G standard 5G New Radio (5GNR). De tidlige 5G netværk kaldes 5G Non Stand Alone (5G NSA), disse kræver et 4G LTE lag for at kunne styre 5G datasessioner. 5G NSA netværk kan igangsættes og supporteres af eksisterende 4G framework som gør at de er billigere at indkøbe, drive og administrere for teleoperatører der udruller 5G.

Hvordan fungerer LTE?

Et LTE netværk benytter multibruger versionen af orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) modulationskema, kaldet orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA), til downloadsignalet.

OFDMA muliggør at LTE downloadsignalet kan transmittere data fra én basestation til flere brugere ved højere datahastigheder end på 3G, med forbedret båndbredde effektivitet. Enkeltbærer FDMA bliver brugt til upload signalet, som reducerer det strømforbrug der kræves for at transmittere mobilsignalet.

De øvre lag af LTE er baseret på TCP/IP protokollen, som er den samme der bruges i et almindeligt IP-netværk som i de fleste kablede netværk. LTE understøtter datatransmissioner som blandede data, lyd, video og beskedtrafik.

LTE-A benytter multiple input, multiple output (MIMO) antenneteknologi der minder ret meget om det der bruges i IEEE 802.11n WiFi standarden, et trådsløst local area network. MIMO og OFDM gør det muligt at forbedre signalet i forhold til støj ved modtageren, hvilket giver forbedret trådløs netværksdækning og båndbredde, særligt i bytætte områder.

4G LTEs funktioner

LTE giver brugerne følgende funktioner blandt mange:

  • Lyd og video streaming. LTE har hurtigere download og upload hastigheder end 2G og 3G.
  • Real-time forbindelse til services. Med Voice over LTE, kan brugerne tale med andre uden at opleve forsinkelser, lag eller jitter.
  • Endnu hurtigere hastigheder med LTE-Advanced. Download og upload ved LTE-Advanced er to til tre gange hurtigere end standard LTE.
  • Carrier aggregation. Denne LTE-Advanced funktion forbedrer netværkskapaciteten ved at tilføje frekvensbåndbredde op til 100 Mhz på tværs af fem frekvensspektrum på 20 Mhz båndbredde hver. LTE-A mobiler kombinerer frekvenserne fra flere spektrum for at forbedre signal, hastighed og pålidelighed.

LTE Internet of Things (IoT)

I Juni 2016, udgav 3GPP Release 13 IoT cellular connectivity options som beskriver IoT machine-to-machine (M2M) brug. LTE-maskine-type kommunikation (LTE-M) og NarrowBand IoT (NB-IoT) blev begge baseret på LTE standard, men med markante ændringer for at tillade WAN løsninger med lavt strømforbrug.

LTE-M giver datahastigheder på omkring 1 Mbit/s, mens NB-IoT supporterer op til 26 Kb/s i downloadhastighed. Disse reducerede hastigheder har øget batterilevetiden på M2M enheder der bruger IoT mobilstandarder. Sensors og andre enheder der kræver mobilitet på mobilnetværk vil man kunne bruge NB-IoT der kan understøtte batterilevetider på op til 10 år. LTE-M kan supportere op til 10 års batterilevetid på to AA batterier, ved enheder der er statistike og som kun afsender datapakker i et par sekunder om dagen. Hvis en enhed bevæger sig på LTE netværket og bruger LTE-M voicefunktonalitet vil batteritiden reduceres betragteligt.

Hvad er et privat LTE netværk?

Private LTE netværk er nedskalerede udgaver af offentlige LTE netværk. De er designet til at tilbyde mobildækning af private firmaer, campus’er, pakkedistributionscentre, lufthavne og lignende.

Private netværk bruger ulicenserede eller delte spektrum for at give dækning til mobiltelefoner eller andre enheder. Dette inkluderer det globale ulicenserede 5Ghz og 3,5 Ghz frekvensbånd.

For at etablere en privat LTE service skal en virksomhed benytte en LTE mikrocelle, small-cell eller core-netværk servere med enheder der understøtter dette med simkort. Flere af de store mobilproducenter supporterer LTE frekvensbånd der kan benyttes til private services.

LTE historie og udvikling

Større milepæle i LTE’s udvikling:

  • 2004. NTT DoCoMo, en Japansk mobiloperatør, foreslog at gøre LTE den næste internationale standard for trådløs bredbånd og dermed startede arbejdet på LTE standarden.
  • 2006. På en Livedemonstration, viste Nokia Networks at de kunne downloade en HD video samtidigt med at de uploadede et spil via LTE.
  • 2007. Ericsson, demonstrerede LTE med en hastighed på 144 Mbit/s.
  • 2008. Ericsson demonstrerede det første LTE telefonopkald hvor LTE blev brugt i begge ender.
  • 2009. Telia, gjorde LTE tilgængelig i Oslo og Stokholm.
  • 2011. LTE-Advanced blev færdigbeskrevet i 3GPP Release 10.
  • 2016. 3GPP Ingenører begyndte at udvikle 5G standarden som arvtager for LTE.
  • 2017. Den første 5G NSA specifikation blev udgivet og blev bredt tilgængeligt i 2018-2019.
  • 2021. Arbejdet på 5G specifikationerne er stadig i gang.

Den elektriske guitar

Af

Historien bag

Omkring år 1936 var der mand der hed Charlie Christian (1916-1942). Han spillede Jazz på guitar. Han havde en ide om at ville spille guitar soloer i sit band og derfor brugte han en akustisk guitar med en pickup. Det siges at dette er den første udgave af den moderne elguitar.

Men behovet for en elektrisk guitar startede faktisk længe før. Allerede i 1880’erne og senere i big bands i 1920’erne, i de store koncertsale, var det blevet tydeligt at der var et behov for at fremhæve guitaren. Den akustiske guitar forsvandt imellem de andre instrumenter og dermed blev det et andenrangs-instrument. Der måtte gøres noget. Det gjorde George Beauchamp. Han designede den første, meget rustikke, eletriske guitar i sit eget hjem. Han spillede Hawaiansk guitar.

Som nævnt før havde jazzmusikere og for den sags skyld også andre, forsøgt sig med at sætte forskellige ting på den akustiske guitar for at forstærke lyden. Resultaterne var desværre ikke gode. Udfordringen lå primært i at den akustiske lyd gav feedback til den mikrofon der opfangede lyd, som så blev forstærket af forstærkeren og det skabte resonans som fik instrumentet til lave en kakofoni (larm) af lyd.

Musik spilles fra elguitaren og sendes til forstærker. Musikken sendes fra forstærkeren ud i rummet og sendes tilbage til elguitaren og rammer strengene som resonerer og dermed skabes der elektrisk feedback som forstærkes indtil der afbrydes eller forstærkeren står af.

En af måderne man arbejdede sig uden om resonansen, den elektriske feedback gav, var at fjerne hulrummet fra guitarkroppen, hvilket gjorde det sværere for lydbølgerne at resonere. Sådan blev guitarer med fastkrop opfundet. De kaldes også for blokguitarer. De blev skåret ud af et helt stykke træ. Derefter blev den hawaiianske “Laps steel guitar” elektrificeret. De blev nangivet sådan, fordi at man sidder med dem i skødet og fordi de er lavet af messing. De spillede væsentligt højere end træ-varianterne.

Beauchamp, som vi hørte om før, mødte Adolph Rickenbacker ved en guitar-fabrik kaldet “The Dopyera Brothers” i Los Angeles. De blev enige om at samarbejde om et elektrisk guitar projekt. Adolph Rickenbacker var en foregangsmand inden for sit felt. En mand der elskede at eksperimentere og turde nye ting. Han startede blandt andet The Rickenbacker International Corporation, en virksomhed hvis eneste formål var at opfinde og bygge elektriske musikinstrumenter.

Efter en masse eksperimenter, opfandt Beauchamp og Rickenbacker, endelig en elektromagnetisk enhed, der kunne opfange vibrationerne fra guitarstrengene med stor renhed. Helt basalt forklaret, konverterer elektromagneterne vibrationerne til et elektrisk signal, som derefter forstærkes og så afspilles gennem en højtaler. Den første velfungerende pickup var født.

Feedback var et af de største problemer med de første elektriske guitarer med pickups, monteret, på deres kroppe. Feedback er når lyd, der bliver forstærket af en forstærker, får instrumentet til at resonere. Dette skaber en kakofoni af lyd. Den måde man fjernede den største del af resonansen var som man gjorde med de hawaiianske “Lap steel guitars”, at fjerne hulrummet fra guitarkroppen.

Det første kommercielle elguitar produkt på markedet blev designet af Leo Fender, en af de mest berømte producenter af guitar forstærkere. Den blev udgivet i 1949 og hed Fender Esquire. Det bliver, i dag, betragtet som den første elguitar med fast krop.

Termer og betydning

  • 1 – Kroppen
  • 2 – Strengholder / Stolen
  • 3 – Pickup
  • 4 – Båndmærker
  • 5 – Remholder
  • 6 – Slagbræt
  • 7 – Vibratorarm
  • 8 – Strenge
  • 9 – Bånd
  • 10 – Hovedet
  • 11 – Strengholdere
  • 12 – Stemmeskruer
  • 4-10 – Halsen (Her sidder gribebrættet)
  • 13 – Sadlen

En Elguitar består altså (hovedsageligt) af kroppen, halsen og hovedet.

På kroppen sider slagbrættet, strengholder og stolen. På strengholderen er strengene monteret og de går hele vejen fra stolen til strengholderne på hovedet. stolens formål er at holde strengene på den korrekte afstand til gribebrættet. Ved stolen sidder vibratorarmen og lige efter stolen sidder pickuppen.

På halsen hvor strengene går, kaldes for gribebrættet. Gribebrættet er inddelt i zoner, adskilt af metalbånd. Disse zoner kaldes bånd og her opdeles guitarens toner. Prikkerne på båndene er båndmærker, som visuelt hjælper dig, så du kan bevæge din hånd til de noder du ønsker at spille. Mellem halsen og hovedet sidder sadlen, som sørger for at strengene ikke rører selve halsen.

På hovedet sidder strengholderne og stemmerskruerne. Strengholderne er der hvor strengene er spændt fast og stemmerskruerne bruger man når man stemmer guitaren. Der er ligeså mange stemmerskruer som der er strenge. Hvis man drejer på en stemmeskrue, bliver tonen på strengen enten højere eller dybere.

Hvordan fungerer den så?

Hvis vi først kigger på de fysiske love den, elektriske guitar, er underlagt, så er det loven om elektromagnetisme der er gældende, nærmere betegnet elektromagnetisk induktion. Helt enkelt handler elektromagnetisk induktion om at en forandring i et magnetfelt udleder elektricitet. Det modsatte er også gældende. Altså at en elektrisk ændring udleder eller skaber magnetfelter.

Hvis vi ignorer det meste af guitaren, men kigger i stedet på de dele af en elektrisk guitar der står for selve produktionen af lyde. Så ser vi at metalstrengene fungerer lidt som dynamoer, på den måde at de laver elektricitet når du bevæger dem. Under strengene er der elektricitetsopsamlende pickups. Hver af disse pickups består af en eller flere magneter med hundredevis eller tusindevis af spoler af meget tynd metaltråd snoet omkring dem. Magneterne danner et magnetisk felt omkring dem, der går op forbi strengene. Derved bliver strengene delvist magnetiseret. Når en streng så spilles og dermed vibrerer, så laver de en lille elektrisk strøm der bevæger sig igennem pickup’enes spoler. Pickup’ene er forbundet til en elektrisk kilde der opsamler og bearbejder parametrisk ( sideløbende i interval) information der kommer fra hver streng. Derefter sendes strømmen til en forstærker, som afspiller musikken. Ofte er en forstærker og højtaler bygget ind i samme enhed.

Hvad er Feedback / Resonans?

Feedback fra en elektrisk guitar sker når lyden fra en guitars forstærker for pickup’erne og/eller strengene til at vibrere synkront, nærmest i sympati. Den kombinerede vibration omdannes til et elektrisk signal som derefter bliver sendt tilbage til forstærkeren, hvilket forstærker den originale lyd. Dette forsætter indtil signalet ophører eller at signalblandingen rammer forstærkerens outputgrænse. Her er der som ofte en afbryder på forstærkeren og ellers så står den af.

Hvordan fungerer et Jackstik?

Af

Historietimen.

Jeg ved det godt. Du er formentligt ikke kommet for at få en historietime, men ikke desto mindre finder jeg det fascinerende at vide ophavet til ting. Selv når navnet nærmest ikke har mening.

Teknisk tegning | Diagram fra Jackplug patetet

Navnet “Jack-stik” kommer som så mange ord fra det engelske sprog. Det oprindelige ord, “Jack” i forhold til kabelstik og fatning, var faktisk beskrivelsen af fatningen og der af kom stikket til at hedde “Jack-plug”. Dette blev med tiden kortet ned til “Jack” og så blev det faktisk til et ord der beskriver selve stikket (plug). Selve ordet “Jack” er et ord der siden 1300 tallet er blev brugt til at beskrive mekaniske enheder. Som eksempelvis “Jack of the clock” som var den lille mand der kom ud og slog på urets klokker. Flere er kommet til siden, som en donkraft (lifting jack) og efter år blev en “jack” til noget der beskrev en funktionalitet som når noget mekanisk funktionalitet erstatter noget menneskeligt.

Jackstik – kort fortalt

Et Jackstik er et elektrisk stik som sidder i enden af et kabel med det formål at forbinde elektrisk enheder så disse kan sende og modtage signaler. Jackstik er formet som et enkelt-stikben. Det enkelte stik-ben er inddelt i flere dele. Fra 2 og op til 4 adskilte elektriske områder. De er adskilt af isolerende eller ikke-ledende afstandstykker. Fælles for Jackstik er at de har en indsnævring der er lavet for at en fjederlås kan fastholde stikket, når det sættes i fatningen.

Kontakter – Basal elektrisk forståelse

Før vi går videre er vi nødt til at vide lidt mere om hvordan en kontakt virker. Helt basalt i forhold til elektriske stik, er en kontakt en enhed der har til formål at tilslutte og afbryde forbindelsen i et elektrisk kredsløb. Så når metallet i kontaktens en side rører metallet på den anden side er kontakten forbundet.

Til venstre ses et kredsløb hvor kontakten er åben (derfor afbrudt) og til højre ses samme kredsløb hvor kontakten er lukket (forbundet)

Samme princip gælder for Jackstik. Eksempelvis kan man få Audio Jackstik uden kontakter, med enkle kontakter eller med komplekse kontakter. Der er altid en logik der følger kompleksiteten af kontakten. Se eksemplet på et kontaktløst 3-Ledet Jackstik herunder:

Kontaktløst 3-Ledet Jackstik

Hvis vi så kigger på nedenstående illustration, kan man se at terminal 2 ved spidsen, har fået en kontakt. En lignende kontakt kan også laves ved terminal 3 (Ring kontakt).

Hvis vi kigger på ovenstående figur. Så ser vi at når der intet Jackstik er i fatningen og terminal 10 er i kontakt så er kredsløbet afbrudt. Når så Jackstikket er sat helt i og spidsen (2) rammer terminal 2 og dermed trykkes fjederlåsen tilbage, så vil kredsløbet mellem terminal 10 og 2 blive åbnet.

Kompleksiten øges

Herunder ser vi hvordan antallet af ledere og kontakter kan øges. Det er vigtigt at antallet og placeringen af ringkontakterne skal passe til fatningen, for at kunne aktivere kontakterne i forventet rækkefølge:

Dette var en gennemgang af de typisk enkle normalt lukkede kredsløb. Der finder også andre konfigurationer, men her griber man det anderledes an, således at der er normalt åbent eller Single Pole Double Throw (SPDT) eller Double Pole Double throw (DPDT). Her kan kontakterne isoleres fra lydsignalet og dermed kan de benyttes til styre andre kredsløb. Dem vil jeg imidlertid ikke gennemgå. Til gengæld kommer her et mindre teoretisk og lidt mere praktisk diagram.

Praktisk eksempel

De mange forskellige kombinationer af leder-konfigurationer giver ingeniører der designer Jackstik mange forskellige muligheder for skifte lydsignal, opdage ændringer som at stikket er taget ud eller sat i, sende kontrolsignaler tilbage. Helt basalt kan man eksempelvis, som herunder se at hvis man piller headset jackstikket ud, så spiller musikken i højttaleren i stedet

I den øverste del af diagrammet, herover, bliver lyden spiller tilbage gennem den indbyggede højtaler når stikket er ude. Lederen har spids- og ring kontakter der åbnes når Jackstikket sættes i, som man ser på anden halvdel af diagrammet. Dette afbryder lydkilden fra højtaleren, mens det samtidigt forbinder headsettet ind i kredsløbet.