ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Διαμόρφωση Παλμών κατά Πλάτος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εργαστήριο 8 ο. Αποδιαμόρφωση PAM-PPM με προσαρμοσμένα φίλτρα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Σύνδεση με τα Προηγούμενα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Εισαγωγή (2) Εισαγωγή. Βέλτιστος Δέκτης. παρουσία AWGN.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών

Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Το σήμα εξόδου ενός διαμορφωτή συμβατικού ΑΜ είναι:

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες

Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Περιεχόµενα διαλέξεων 2ης εβδοµάδας

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. «ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ BER ΓΙΑ ΣΗΜΑΤΑ QPSK, π/8 PSK, 16QAM, 64- QAM ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΗ ΣΗΜΑΤΟΣ»

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Συναρτήσεις Συσχέτισης

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Δισδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

ΑΣΠΑΙΤΕ / Τμήμα Εκπαιδευτικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Εκπαιδευτικών Ηλεκτρονικών Μηχανικών

Στο Κεφάλαιο 9 παρουσιάζεται μια εισαγωγή στις ψηφιακές ζωνοπερατές επικοινωνίες.

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής Εισαγωγή στα Συστήματα Τηλεπικοινωνιών Συστήματα Παλμοκωδικής Διαμόρφωσης

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Γεωμετρική Αναπαράσταση Κυματομορφών Σήματος

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Εξομοίωση Τηλεπικοινωνιακού Συστήματος Βασικής Ζώνης

Μετάδοση σήματος PCM

ΘΕΜΑΤΑ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Λύσεις Θεµάτων Εξεταστικής Ιανουαρίου 2009 Mάθηµα: «Ψηφιακές Επικοινωνίες» G F = 0.8 T F = 73 0 K

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Δομή της παρουσίασης

ΦΡΟΝ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΙΣ. ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΜΕΛΕΤΗ ΓΝΩΣΤΙΚΩΝΝ ΡΑΔΙΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

8. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ: ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ Ορισμoί Εμπλεκόμενα σήματα

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Επικοινωνίες στη Ναυτιλία

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Σεραφείµ Καραµπογιάς. Το κανάλι επικοινωνίας είναι το φυσικό µέσο που χρησιµεύει για να στέλνεται το σήµα από την πηγή στον προορισµό χρήσης.

Παναγιώτης Μαθιόπουλος Ph.D.

( x) Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΤΥΧΑΙΑΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ - ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ. Βασικά αξιώµατα και ιδιότητες της πιθανότητας. Σεραφείµ Καραµπογιάς

Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope)

Εισαγωγή. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Συστήματα Διάχυτου Φάσματος. Συστήματα Επικοινωνίας Διάχυτου Φάσματος.

Baseband Transmission

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

2 η Εργαστηριακή Άσκηση

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πολυδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

Συστήματα Επικοινωνιών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Εργαστήριο 3: Διαλείψεις

Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΨΗΦΙΑΚΟ

ΘΕΜΑΤΑ & ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΡΗ /3/2010 ΑΛΛΗΛΟΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΣΥΜΒΟΛΩΝ (INTERSYMBOL INTERFERENCE-ISI)

Συστήματα Επικοινωνιών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Κ 17 Επικοινωνίες ΙΙ Χειμερινό Εξάμηνο Διάλεξη 14 η Νικόλαος Χ. Σαγιάς Επίκουρος Καθηγητής Webpage: hp://ecla.uop.gr/coure/s15 e-mail: nagia@uop.gr

Περιεχόμενα Μαθήματος Επικοινωνίες ΙΙ Εισαγωγή στα σήματα Δειγματοληψία Κβάντιση Ιδανική Πρακτική Ομοιόμορφη Ανομοιόμορφη Διαφορική Κωδικοποίηση Παλμοκωδική διαμόρφωση Διαφορική παλμοκωδική διαμόρφωση Δέλτα διαμόρφωση Προσαρμοστική δέλτα διαμόρφωση Σίγμα-Δέλτα διαμόρφωση Σύγκριση συστημάτων Πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου Διαμόρφωση βασικής ζώνης Διαμόρφωση πλάτους παλμών (PAM) Διαμόρφωση θέσης παλμών (PPM) Άλγεβρα σημάτων Δέκτες Αποδιαμορφωτές Ανιχνευτές Επιδόσεις συστημάτων PAM και PPM Σύγκριση συστημάτων Κανάλια περιορισμένου εύρους ζώνης Διασυμβολική παρεμβολή Διάγραμμα οφθαλμού Σχεδίαση άριστων φίλτρων Επιδόσεις συστήματος PAM Διαμόρφωση διέλευσης ζώνης Σύμφωνο ASK, PSK, FSK Ασύμφωνο PSK, FSK

Διαμόρφωση με Φέρον Σε κανάλια μετάδοσης με φασματικά χαρακτηριστικά χαμηλοπερατού φίλτρου μεταδίδονται ψηφιακά διαμορφωμένα σήματα βασικής ζώνης Υπάρχουν κανάλια μετάδοσης με φασματικά χαρακτηριστικά φίλτρου διέλευσης ζώνης (bandpa), όπως π.χ. Κανάλια ραδιοζεύξεων Κανάλια δορυφορικών επικοινωνιών Κανάλια κινητής τηλεφωνίας Τα ψηφιακά σήματα πρέπει να διαμορφωθούν από ένα φέρον (carrier), ώστε να είναι δυνατή η μετάδοση μέσα από κανάλι διέλευσης ζώνης Η χρήση του φέροντος ολισθαίνει το φασματικό περιεχόμενο του σήματος στη φασματική περιοχή όπου το κανάλι επιτρέπει τη μετάδοση 3

Διαμόρφωση με Φέρον Κανάλι AWGN m i {b, b 1,,b K 1 } u i () r() bi m m1 m m 3 {,} {,1} { 1, } { 1,1} Πομπός ( ) ( ) ( ) ( ) Έστω M μηνύματα, m i (i, 1,, M 1), το καθένα αποτελούμενο από Κ log (M) bi Ο αριθμός M ονομάζεται τάξη της διαμόρφωσης (modulaion order) Τα bi της πηγής είναι ισοπίθανα και συνεπώς τα m i έχουν ίδια πιθανότητα εμφάνισης Ο πομπός απεικονίζει το κάθε μήνυμα σε ένα Μ-ιαδικό σύμβολο, u i () Το κανάλι αλλοιώνει τα εκπεμπόμενα σύμβολα u u u u 1 3 Δέκτης Ο δέκτης πρέπει να αναγνωρίσει ποιο ανάμεσα από τα M πιθανά σύμβολα εκπέμφθηκε n() mˆ i bi 4

Στο δυαδικό PAM η πληροφορία κρύβεται στο πλάτος των συμβόλων Χρησιμοποιούνται παλμοί, g (), διάρκειας b : Για το bi 1, κυματομορφή: g () 1 () A g (), < b b () Για το bi, κυματομορφή: A 1 () b 1 () -A g (), < b b -A Η ολίσθηση του φάσματος του σήματος PAM εύρους ζώνης B w πραγματοποιείται με τον πολλαπλασιασμό του με ημιτονοειδές φέρον συχνότητας F c >> B w co( π F c ) m () Σήμα βασικής ζώνης m () co( π F c ) Σήμα διέλευσης ζώνης 5

Δυαδικά σύμβολα ASK (ampliude-hif keying): Στο ASK η πληροφορία κρύβεται στο πλάτος των συμβόλων Χρησιμοποιούνται τετραγωνικοί παλμοί, g (), διάρκειας b Το ASK προκύπτει από το PAM βασικής ζώνης: με Για το bi 1, κυματομορφή: u co π F Bco π F, < Για το bi, κυματομορφή: B A E Παραλλαγή αποτελεί η διαμόρφωση ASK που προκύπτει από PAM τύπου on/off με δυαδικά σύμβολα: ( ) ( ) ( ) ( ) g b ( ) ( π ) c c b u Bco F, < 1 c ( ) ( π ) u Bco F, < c ( ) u, < 1 b b b u () B -B E g b b g () b u 1 () B u 1 () u () B -B -B Eg, < b g ( ) b,αλλιώς b b b 6

Φάσματα σημάτων βασικής και διέλευσης ζώνης: Ο μετασχηματισμός Fourier του S m (f) F{ m ()} A G (f) Ο μετασχηματισμός Fourier του u m () είναι ( j π F) + ( j π F) exp exp c c U ( f ) F{ u ( ) } F{ ( ) co( π F ) } F m m m c ( m ) A F{ g ( ) exp( jπ F) + g ( ) exp( jπ F c c )} A G ( f F c) + G ( f + F c) S m (f) A B w m () m () co( π F c ) B w U m (f) A/ B w -B w B w Φάσμα παλμών βασικής ζώνης f co( π F c ) -F c -B w -F -F c +B w F c -B w c F c Φάσμα παλμών διέλευσης ζώνης F c +B w f 7

Για υο M-ιαδικό ASK χρησιμοποιούνται τετραγωνικοί παλμοί, g (), διάρκειας g () E E g g, < g ( ),αλλιώς Τα M-ιαδικά σύμβολα ASK μπορούν να αναπαρασταθούν ως ( ) ( ) ( π ) ( π ) u co F B co F, < m m c m c με B A E και A m A ( m + 1 M), m, 1,, M 1 m m g u () 3B u 1 () B -B u () B -B u 3 () 3B -3B -3B Σύμβολα τετραδικού ASK (Μ 4) (με E g / 1 και B A E ) g 8

Η ενέργεια ανά σύμβολο ASK είναι m m m c ( ) ( ) ( π ) E u d co F d ( ) 1+ co 4π F c Am Am ( ) d g ( ) d E Ο ρυθμός μετάδοσης των συμβόλων ASK είναι 1 1 Rb R Kb K με K log (M) τον αριθμό των bi που μεταφέρει κάθε σύμβολο m g Ο ρυθμός μετάδοσης συμβόλων είναι K φορές μικρότερος από το ρυθμό μετάδοσης bi, R b Επίσης K b δηλαδή η διάρκεια κάθε συμβόλου είναι K φορές μεγαλύτερη από τη διάρκεια ενός bi, b 9

Δεδομένου ότι το ASK προκύπτει από το PAM χρησιμοποιώντας ένα ημιτονοειδές φέρον, η γεωμετρική αναπαράσταση του PAM διατηρείται και στο ASK Συνεπώς η διάσταση του χώρου των σημάτων είναι N 1, με ως μοναδικό μέλος της ορθοκανονικής βάσης την ψ co c ( ) ( π F) Η κυματομορφή του M-ιαδικού ASK εκφράζεται ως προς τη βάση την ψ () u m () m ψ () με Eg A B m m m Το διάγραμμα αστερισμού να είναι ίδιο με του M-ιαδικού PAM -5B -3B -B B 3B 5B ψ () 1

Δεδομένου ότι η διάσταση της ορθοκανονικής βάσης είναι N 1 με συνάρτηση βάσης την ψ (), ο αποδιαμορφωτής θα αποτελείται μόνον από ένα συσχετιστή ψ () r() u m () + n() r() ψ () ( ) d y r( ) ψ ( ) d Ο αποδιαμορφωτής υλοποίησης με προσαρμοσμένο φίλτρο είναι όπως παρακάτω r() Φίλτρο κρουστικής απόκρισης ψ ( ) ( ) ( ) ψ ( ) y r ( ) ( ) r τ h τ + dτ ( ) ( ) ( ) y y rτψ τ dτ Δηλαδή η έξοδος του προσαρμοσμένου φίλτρου είναι ίδια με του συσχετιστή 11

Το σήμα μετά τον συσχετιστή είναι ( ) ( ) ψ ( ) ψ ( ) ( ) ψ ( ) ψ ( ) ψ ( ) ( ) y u + n d + n d d+ n d m m m g co F d+ g co F n d m c c Eg Eg m E g ( ) ( π ) ( ) ( π ) ( ) Άρα, το σήμα στην είσοδο του ανιχνευτή έχει παρόμοια μορφή με αυτό του PAM Στο Μ-ιαδικό ASK τα κατώφλια απόφασης του ανιχνευτή τοποθετούνται στο ενδιάμεσο μεταξύ των σημείων του αστερισμού π.χ. αν η έξοδος του αποδιαμορφωτή είναι μεταξύ και B, ο ανιχνευτής αποφασίζει ότι το σύμβολο που εκπέμφθηκε ήταν αυτό με πλάτος +B E g co( 4π F c ) + 1 m ( c ) π n d+ n co 4 F d+ 1d + n m + n -6B -4B -B B 4B 6B -5B -3B -B B 3B 5B κατώφλια απόφασης ψ () 1

Αποδεικνύεται ότι το ASK και το PAM έχουν ακριβώς την ίδια πιθανότητα σφάλματος Δυαδικό ASK: Η πιθανότητα σφάλματος bi δίδεται από τη σχέση P be E Q b N M-ιαδικό ASK: Η πιθανότητα σφάλματος συμβόλου δίδεται από τη σχέση P e ( M ) M 1 log E b Q 6 M M 1 N 13

P e ( M ) M 1 log E Q 6 M M N ASK 4ASK 8ASK 16ASK b 1 4 db 14