ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ (Θ)

Transcript

1 ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ (Θ) Ενόηηηα 6: ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ Εσζηαθίοσ Δημήηριος Διδάκηορας Ιινηηών ηηλεπικοινωνιών ΥΟΚΗ ΣΕΥΜΟΚΟΓΘΙΩΜ ΕΦΑΡΛΟΓΩΜ ΣΛΗΛΑ ΛΗΥΑΜΘΙΩΜ ΠΚΗΡΟΦΟΡΘΙΗ ΣΕ

2 Άδειερ Υπήζηρ Σο παπόν εκπαιδεςηικό ςλικό ςπόκειηαι ζε άδειερ σπήζηρ Creative Commons. Για εκπαιδεςηικό ςλικό, όπωρ εικόνερ, πος ςπόκειηαι ζε άλλος ηύπος άδειαρ σπήζηρ, η άδεια σπήζηρ αναθέπεηαι πηηώρ.

3 Υπημαηοδόηηζη Σο παπόν εκπαιδεςηικό ςλικό έσει αναπηςσθεί ζηα πλαίζια ηος εκπαιδεςηικού έπγος ηος διδάζκονηα. Σο έπγο «Ανοικηά Ακαδημαϊκά Μαθήμαηα ζηο ΣΔΗ Κενηπικήρ Μακεδονίαρ» έσει σπημαηοδοηήζει μόνο ηη αναδιαμόπθωζη ηος εκπαιδεςηικού ςλικού. Σο έπγο ςλοποιείηαι ζηο πλαίζιο ηος Δπισειπηζιακού Ππογπάμμαηορ «Δκπαίδεςζη και Για Βίος Μάθηζη» και ζςγσπημαηοδοηείηαι από ηην Δςπωπαϊκή Ένωζη (Δςπωπαϊκό Κοινωνικό Σαμείο) και από εθνικούρ πόποςρ. ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ - ΣΛΗΛΑ ΛΗΥΑΜΘΙΩΜ ΠΚΗΡΟΦΟΡΘΙΗ ΣΕ

4 Δνόηηηα 6 ΔΤΡΤΕΩΝΗΚΑ ΓΗΚΣΤΑ ΔΤΣΑΘΗΟΤ ΓΖΜΖΣΡΗΟ ΓΗΓΑΚΣΟΡΑ ΚΗΝΖΣΩΝ ΣΖΛΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΩΝ ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ - ΣΛΗΛΑ ΛΗΥΑΜΘΙΩΜ ΠΚΗΡΟΦΟΡΘΙΗ ΣΕ

5 Πεπιεσόμενα ενόηηηαρ 1. OFDM Το ππόβλημα PAR 2. OFDM Ψαλιδιζμόρ για να μειωθεί η επίδπαζη ηος PAR 3. OFDM Φαζμαηική εξάπλωζη λόγω Ψαλιδιζμού 4. OFDM Παπαμόπθωζη επιθςμηηού ζήμαηορ λόγω Ψαλιδιζμού 5. OFDM Πιθανόηηηα ζθάλμαηορ bit λόγω Ψαλιδιζμού ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ - ΣΛΗΛΑ ΛΗΥΑΜΘΙΩΜ ΠΚΗΡΟΦΟΡΘΙΗ ΣΕ

6 κοποί ενόηηηαρ ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ - ΣΛΗΛΑ ΛΗΥΑΜΘΙΩΜ ΠΚΗΡΟΦΟΡΘΙΗ ΣΕ

7 Σετνολογικό Εκπαιδεστικό Ίδρσμα Ιεντρικής Λακεδονίας Σμήμα Λητανικών Πληροφορικής ΣΕ Δςπςζωνικά Γίκηςα Δνόηηηα 6 η 7

8 Σετνολογικό Εκπαιδεστικό Ίδρσμα Ιεντρικής Λακεδονίας Σμήμα Λητανικών ΠληροφορικήςΣΕ Aναλογία κοπςθήρ με μέζο όπο (PAR) Γ. Δςζηαθίος, Σμήμα Μησανικών Πληποθοπικήρ ΣΔ, Σεσνολογικό Δκπαιδεςηικό Ίδπςμα Κενηπικήρ Μακεδονίαρ

9 OFDM Το ππόβλημα PAR Σα ζήκαηα ΟFDM έρνπλ πςειόηεξε αναλογία κοπςθήρ με μέζο όπο (PAR) ζπρλά νλνκάδεηαη αλαινγία κέγηζηεο θαη κέζεο ηζρύνο (PAPR) -από ηα ζήκαηα ελόο θνξέα. ην πεδίν ηνπ ρξόλνπ, έλα ζήκα πνιιαπινύ θνξέα είλαη ην άζξνηζκα πνιιώλ ζεκάησλ κε ζηελό εύξνο δώλεο. ε θαπνηεο ρξνληθέο ζηηγκέο, απηό ην άζξνηζκα είλαη κεγάιν θαη ζε άιιεο κηθξό θαηη πνπ ζεκαίλεη όηη ε κέγηζηε ηηκή ηνπ ζήκαηνο είλαη ζεκαληηθά κεγαιύηεξε από ηελ κέζε ηηκή. ρήκα 2: Ο Εληζρπηήο Ιζρύνο ζε έλα πνκπό. 9

10 OFDM Το ππόβλημα PAR Όηαλ έλα ζήκα κε πςειή κέγηζηε ηηκή κεηαδίδεηαη κέζσ κηαο κε γξακκηθήο ζπζθεπήο όπσο ελαο εληζρπηήο πςειήο ηζρύνο, (ΗΡΑ), παξάγεη ελέξγεηα εθηόο δώλεο (θαζκαηηθή εμάπισζε) ρήκα 4: Παξαγσγή ελέξγεηαο εθηόο δώλεο. 10

11 OFDM Το ππόβλημα PAR Γηα λα απνθεπρζνύλ ηέηνηα αλεπηζύκεηα κε γξακκηθά απνηειέζκαηα, κία θπκαηνκνξθή κε πςειή κέγηζηε ηηκή πξέπεη λα κεηαδνζεί ζηε γξακκηθή πεξηνρή ηνπ ΗΡΑ, κεηώλνληαο ηε κέζε ηζρύ ηνπ ζήκαηνο εηζόδνπ. Απηό νλνκάδεηαη ςποσώπηζη ειζόδος (IBO) θαη νδεγεί ζε κία αλάινγε ςποσώπηζη εξόδος (ΟΒΟ). ρήκα 3: Μία ηππηθή απόθξηζε εληζρπηή ηζρύνο. 11

12 OFDM Το ππόβλημα PAR Επίζεο, κεηώλεηαη ην εύξνο θάιπςεο θαη απμάλεηαη ην θόζηνο ηνπ ΗΡΑ, ζε ζρέζε κε ηελ εθαξκνγή κέζσλ απαηηήζεσλ ηζρύνο. Η ππνρώξεζε εηζόδνπ νξίδεηαη σο IBO P insat 10log10 Pin P insat = ε ηζρύο θνξεζκνύ, P in = ε κέζε ηζρύο εηζόδνπ. ρήκα 3: Μία ηππηθή απόθξηζε εληζρπηή ηζρύνο. 12

13 OFDM Το ππόβλημα PAR Η απόδνζε ηεο ηζρύνο ελόο εληζρπηή ηζρύνο ΗΡΑ κπνξεί λα απμεζεί, αλ κεησζεί ην PAR ηνπ κεηαδηδόκελνπ ζήκαηνο. Σα όξηα ηεο ζεσξεηηθήο επάξθεηαο γηα δύν ηάμεηο ΗΡΑ παξνπζηάδνληαη ζην γξάθεκα 5. Είλαη επηζπκεηό νη μέζερ θαη νη μέγιζηερ ηιμέρ ιζσύορ λα είλαη όζν πην θνληά γίλνληαη. ρήκα 5: Θεσξεηηθά όξηα επάξθεηαο γξακκηθώλεληζρπηώλ. 13

14 OFDM Το ππόβλημα PAR Σν πιάηνο ηνπ ζήκαηνο εμόδνπ είλαη Re Im 2 2 x n x n x n ην νπνίν έρεη θαηαλνκή Rayleigh κε παξάκεηξν ζ 2. Η ηζρύο ηνπ ζήκαηνο εμόδνπ δίλεηαη από ηνλ ηύπν 2 Re Im θαη αθνινπζεί εθζεηηθή θαηαλνκή e -κx κε κέζε ηηκή κ=2ζ x n x n x n 14

15 OFDM Το ππόβλημα PAR Σν PAR ηνπ κεηαδηδόκελνπ αλαινγηθνύ ζήκαηνο νξίδεηαη σο max xt ( ) PAR 2 E x () t 2 Σν PAR ιακβάλεηαη ππόςε γηα έλα ζύκβνιν OFDM. 15

16 OFDM Το ππόβλημα PAR Η ζπκπιεξσκαηηθή ζπλάξηεζε αζξνηζηηθήο θαηαλνκήο (CCDF= 1 - CDF) ηνπ PAR είλαη: CCDF( L, Emax ) 1 1 e E max 2 2 L όπνπ Ε max = ε κέγηζηε ηζρύο β = κηα πξνζέγγηζε ηνπ παξάγνληα ππεξδεηγκαηνιεηςίαο ρήκα 6. Σν CCDF ηνπ PAR γηα QPSK OFDM: L=16, 64, 256,

17 OFDM Ψαλιδιζμόρ για να μειωθεί η επίδπαζη ηος PAR Γηα λα απνθεπρζεί ε ιεηηνπξγία ηνπ Εληζρπηή Ιζρύνο ζε κε γξακκηθή πεξηνρή, ε ηζρύο εηζόδνπ κπνξεί λα κεησζεί (ςαιηδηζηεί) θαηά κία πνζόηεηα ίζε πεξίπνπ κε ην PAR. ρήκα 6. Ψαιηδηζκόο ηνπ ζήκαηνο κε όξην γ=5 db. 17

18 OFDM Ψαλιδιζμόρ για να μειωθεί η επίδπαζη ηος PAR ρήκα 6. Ψαιηδηζκόο ηνπ ζήκαηνο κε όξην γ=5 db. Ο ςαιηδηζκόο κεηώλεη ην PAR αιιά επηηξέπεη ηελ παξακόξθσζε ηνπ ζήκαηνο. Σα βαζηθά κεηνλεθηήκαηα από ηνλ ςαιηδηζκό είλαη: Α) Η θαζκαηηθή εμάπισζε (δηαξξνή ζην πεδίν ξηζκνύ ηεο ζπρλόηεηαο) ε νπνία πξνθαιεί κε απνδεθηή παξεκβνιή ζε ρξήζηεο ζηα γεηηνληθά RF θαλάιηα Β) Παξακόξθσζε ηνπ επηζπκεηνύ ζήκαηνο 18

19 OFDM Φαζμαηική εξάπλωζη λόγω Ψαλιδιζμού ρήκα 7. Η ππθλόηεηα θαζκαηηθήο ηζρύνο ηνπ αξρηθνύ θαη ηνπ πεξηθνκκέλνπ (κε γξακκηθά παξακνξθσκέλνπ) ζήκαηνο κε κέγεζνο κπινθ θαη 64 QAM, όηαλ ε αλαινγία ςαιηδηζκνύ (γ) είλαη 3 db, 5 db θαη 7 db. 19

20 OFDM Παπαμόπθωζη επιθςμηηού ζήμαηορ λόγω Ψαλιδιζμού Σν EVM είλαη ην κέζν δηάλπζκα ζθάικαηνο. Σν EVM ζε ζρέζε κε έλα ζύκβνιν OFDM νξίδεηαη σο EVM 1 N L I Q k1 S 2 2 k k 2 d 2 2 max Smax Όπνπ Smax είλαη ην κέγηζην πιάηνο ηνπ δηαγξάκκαηνο αζηεξηζκνύ ηνπ εθπεκπόκελνπ ζήκαηνο θαη ζ 2 d είλαη ε δηαζπνξά ηνπ ζνξύβνπ ιόγσ ςαιηδηζκνύ. ρήκα 8. Παξάδεηγκα EVM 20

21 OFDM Πιθανόηηηα ζθάλμαηορ bit λόγω Ψαλιδιζμού Η πηζαλόηεηα ζθάικαηνο bit (ΒΕΡ) ιόγσ παξακόξθσζεο είλαη: P b Q log 2( M ) M 2 3Ea x 2 N0 d M 1 2 Όπνπ α = Ο παξάγνληαο εμαζζέλεζεο ιόγσ ςαιηδηζκνύ Εx = κέζε ηζρύο ζ d 2 = ε δηαζπνξά ηνπ ζνξύβνπ ιόγσ ςαιηδηζκνύ. ρήκα 9. Πηζαλόηεηα ζθάικαηνο bit ιόγσ Ψαιηδηζκνύ 21

22 Σέλορ Δνόηηηαρ ΕΤΡΤΖΩΜΘΙΑ ΔΘΙΣΤΑ - ΣΛΗΛΑ ΛΗΥΑΜΘΙΩΜ ΠΚΗΡΟΦΟΡΘΙΗ ΣΕ