Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Μαρία Μακρή Α.Ε.Μ: 3460

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Ευρυζωνικά δίκτυα (2) Αγγελική Αλεξίου

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

HY:433 Σχεδίαση Αναλογικών/Μεικτών και Υψισυχνών Κυκλωμάτων

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

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

h(t τ k ) X (t) = X (t) = (shot noise). 3/28 4/28

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

27-Ιαν-2009 ΗΜΥ (ι) Βασική στατιστική (ιι) Μετατροπές: αναλογικό-σεψηφιακό και ψηφιακό-σε-αναλογικό

Εργαστήριο 1: Αρχές Κινητών Επικοινωνιών

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. Χρόνου (Ι)

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Συστήματα Επικοινωνιών

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

Παράμετροι σχεδίασης παλμών (Μορφοποίηση παλμών)

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 5

Συστήματα Επικοινωνιών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Θόρυβος και λάθη στη μετάδοση PCM

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I

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

Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες

Εισαγωγή στη Σχεδίαση RF Κυκλωμάτων

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 2 : Πληροφορία και Εντροπία Διάλεξη: Κώστας Μαλιάτσος Χρήστος Ξενάκης, Κώστας Μαλιάτσος

Συμπίεση Δεδομένων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Μετάδοση σήματος PCM

Ασκήσεις C B (2) SNR 10log( SNR) 10log(31) 14.91dB ΑΣΚΗΣΗ 1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΑΠΟ ΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Μοντέλο συστήματος αποδιαμόρφωσης παρουσία θορύβου

Εισαγωγή. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Ανάκτηση Χρονισμού. Τρόποι Συγχρονισμού Συμβόλων. Συγχρονισμός Συμβόλων. t mt

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

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

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΑ ANΑΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΒΙΒΑΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ. Προσθετικός Λευκός Gaussian Θόρυβος (Additive White Gaussian Noise-AWGN

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 5: Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σημάτων. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Μελέτη Επίδοσης Συστημάτων Πολλαπλών Εισόδων Πολλαπλών Εξόδων

ΦΡΟΝ ΑΣΚΗΣΕΙΣ-2 ΕΙΣΑΓ. ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Στοχαστικές Ανελίξεις

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Θεωρία Ρυθμού Παραμόρφωσης

Τηλεπικονωνίες οπτικών ινών

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 4

Ήχος. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 04-1

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μετάδοση σήματος PCM

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

1 η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. / 2. Οι όροι Eb. και Ec

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Στοχαστικές Ανελίξεις

Στοχαστικές Ανελίξεις (1) Αγγελική Αλεξίου

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 5

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Nέες Τεχνολογίες. στις Επικοινωνίες

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Συστήματα Επικοινωνιών

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

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

27-Ιαν-2009 ΗΜΥ (ι) Βασική στατιστική (ιι) Μετατροπές: αναλογικό-σεψηφιακό και ψηφιακό-σε-αναλογικό

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση.

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Προχωρημένα Θέματα Ασυρμάτων Επικοινωνιών (3) Αγγελική Αλεξίου

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

1/3/2009. Τα ψηφιακά ηχητικά συστήματα πρέπει να επικοινωνήσουν με τον «αναλογικό» ανθρώπινο κόσμο. Φλώρος Ανδρέας Επίκ. Καθηγητής.

Βασικές λειτουργίες Ανίχνευση πλαισίων Τι κάνει το επίπεδο ζεύξης Χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού επιπέδου, ήτοι την (ανασφαλή) μεταφορά δεδομέ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 4: Ήχος Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Transcript:

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ Κεφάλαιο 5 : Θόρυβος Χρήστος Ξενάκης Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Περιεχόμενα Ομιλίας Είδη θορύβου Περιγραφή θορύβου Θεώρημα Shannon Hartley Απόδοση ισχύος και εύρους ζώνης Σηματοθορυβικός λόγος Φάσμα θορύβου Λευκός θορύβου Λευκός προσθετικός γκαουσιανός θόρυβος Σελίδα-2

Είδη θορύβου Ο θόρυβος είναι μια ανεπιθύμητη ενέργεια συνήθως τυχαίου χαρακτήρα. Μπορεί να υπερκαλύψει το σήμα ώστε το σήμα να αποδυναμωθεί τόσο ώστε να γίνει πλέον άχρηστο. Ο εξωτερικός θόρυβος Ο εσωτερικός θόρυβος από εξωγενής παράγοντες (π.χ. χ βιομηχανικά και τα ατμοσφαιρικά παράσιτα ) θερμικός θόρυβος ο θόρυβος βολής Σελίδα-3

Είδη θορύβου Προσθετικός θόρυβος: Είναι ο θόρυβος που προστίθεται στο αρχικό σήμα. Ο θόρυβος είναι ακόμα πιο αισθητός στο κανάλι ή στην είσοδο του δέκτη όπου το σήμα είναι αδύναμο. Οι τρόποι αντιμετώπισης του θορύβου είναι: μείωση του εύρους ζώνης του σήματος η ψηφιακή επεξεργασία σήματος (DSP: Digital Signal Process) χρήση οπτικών ινών Σελίδα-4

Περιγραφή Θορύβου Θεώρημα Shannon Hartley O μέγιστος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων ενός καναλιού με θόρυβο, του οποίου το εύρος ζώνης είναι Β Hz και ο σηματοθορυβικός λόγος είναι S/N, δίνεται από τη σχέση: S R C Blog2 1 N Απόδοση ισχύος και εύρους ζώνης Η μέση ισχύς σήματος S E C E b είναι η μέση λαμβανόμενη ενέργεια ανά bit πληροφορίας Η μέση ισχύς θορύβου Ν=Ν Ν ο Β Ν ο είναι η πυκνότητα ισχύος του θορύβου. E log b BE 2 BE1 bits/ s/ Hz N 0 b` Έτσι η φασματική απόδοση μπορεί να ανταλλαγεί με την απόδοση ισχύος και αντίστροφα. Σελίδα-5

Περιγραφή Θορύβου Σηματοθορυβικός λόγος SNR S 10log 10 N Όπου S είναι η ισχύς του σήματος Ν είναι η ισχύς του θορύβου Φάσμα θορύβου Ο θόρυβος μπορεί να χαρακτηριστεί από N f μια φασματική πυκνότητα ισχύος : Ο λόγος SNR μετριέται σε decibel. Αν η φασματική πυκνότητα ισχύος του θορύβου είναι σταθερή και ανεξάρτητη της συχνότητας τότε Watts/Hz και ο θόρυβος ονομάζεται λευκός. Σελίδα-6

Λευκός Θόρυβος Ορισμός Ο λευκός θόρυβος έχει τα χαρακτηριστικά τυχαίας διαδικασίας της οποίας η φασματική πυκνότητα ισχύος είναι σταθερή για όλες τις συχνότητες. Η ονομασία «λευκός θόρυβος» προέρχεται από το φυσικό λευκό φως, το οποίο περιέχει σε ίσες ποσότητες όλες τις συχνότητες του ορατού φάσματος. Έχει άπειρη ισχύ Δεν είναι πραγματοποιήσιμος Η μέση ισχύς του λευκού θορύβου δίνεται από την σχέση: P x Sxx ( f ) df Σελίδα-7

Λευκός Θόρυβος Η φασματική πυκνότητα ισχύος του λευκού θορύβου Ένα σήμα λοιπόν λέγεται λευκός θόρυβος όταν η πυκνότητα της φασματικής ισχύος του, S (f) συχνότητα και ορίζεται ως εξής:, xx, παραμένει σταθερή για κάθε S f xx f 2 Ο παράγοντας ½ δηλώνει ότι η ισχύς διαμοιράζεται στο αρνητικό και θετικό φάσμα συχνοτήτων Σελίδα-8

Λευκός Θόρυβος Η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης του λευκού θορύβου Δύο τυχαία δείγματα ενός λευκού θορύβου που λαμβάνονται σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα είναι ασυσχέτιστα. Έτσι έχουμε την συνάρτηση : Rxx ( ) ( ) Ο λευκός θόρυβος σαν ένα 2 στοχαστικό σήμα: έχει κατανομή Gauss με μηδενική μέση τιμή. εισέρχεται στο σήμα από την είσοδό του στον δέκτη η πυκνότητα φασματικής ισχύος είναι ίδια για ένα μεγάλο εύρος συχνοτήτων και μηδενίζεται μετά από κάποια συχνότητα η ισχύς του δεν είναι άπειρη Σελίδα-9

Λευκός Προσθετικός Γκαουσιανός Θόρυβος (Additive White Gaussian Noise AWGN) Ορισμός Έχει τις ίδιες ιδιότητες με τον λευκό θόρυβο. Τα δείγματά του στο πεδίο του χρόνου είναι μεταξύ τους στατιστικά ανεξάρτητα. Τα σφάλματα ακολουθούν τη στατική κατανομή Gauss (κανονική κατανομή). Πηγή του AWGN αποτελεί η ακτινοβολία που εκπέμπεται από ασύρματες μεταδόσεις (ατμοσφαιρικά παράσιτα) ) και ο θερμικός θόρυβος που οφείλεται στο υλικό (hardware), Τα AWGN σήματα είναι καθαρά τυχαία και είναι αδύνατη η πρόβλεψη της στιγμιαίας τιμής τους σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Για τον υπολογισμό του χρησιμοποιούνται μόνο συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας (probability density function). Σελίδα-10

Λευκός Προσθετικός Γκαουσιανός Θόρυβος (Additive White Gaussian Noise AWGN) Η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας: Σχετίζει την τιμή του σήματος με την πιθανότητα να εμφανιστεί το συγκεκριμένο σήμα. 2 x 1 2 f ( x ) e x 2 2 έχει έ την μορφή κατανομής Gauss μηδενική μέση τιμή τυπική απόκλιση σ Σελίδα-11