Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Παράμετροι σχεδίασης παλμών (Μορφοποίηση παλμών)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

Θόρυβος και λάθη στη μετάδοση PCM

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

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


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

Στοχαστικά Σήματα και Τηλεπικοινωνιές

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Z L L L N b d g 5 * " # $ % $ ' $ % % % ) * + *, - %. / / + 3 / / / / + * 4 / / 1 " 5 % / 6, 7 # * $ 8 2. / / % 1 9 ; < ; = ; ; >? 8 3 " #

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 10: Γραμμικά Φίλτρα. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Baseband Transmission

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

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

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

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 1: Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ


ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουµε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήµατος.

Μετάδοση σήματος PCM

Μοντέλο συστήματος αποδιαμόρφωσης παρουσία θορύβου

Εξομοίωση Τηλεπικοινωνιακού Συστήματος Βασικής Ζώνης

Μαρία Μακρή Α.Ε.Μ: 3460

Δυαδικά Αντίποδα Σήματα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Πιθανότητα Σφάλματος σε AWGN Κανάλι. r s n E n. P r s P r s.

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Δέκτες ΑΜ ΘΟΡΥΒΟΣ ΣΕ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ CW

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήματα Επικοινωνιών

Αποδιαμόρφωση γωνίας με θόρυβο

Συστήματα Επικοινωνιών

Συστήματα Επικοινωνιών

ΘΕΜΑΤΑ & ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

MAJ. MONTELOPOIHSH II

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

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 7-8 : Συστήματα Δειγματοληψία Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

x(t) = 4 cos(2π600t π/3) + 2 cos(2π900t + π/8) + cos(2π1200t) (3)

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

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

ΦΡΟΝ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΙΣ. ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μορφοποίηση και ιαµόρφωση Σηµάτων Βασικής Ζώνης

Σεραφείµ Καραµπογιάς ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

2 η Εργαστηριακή Άσκηση

5.2 (α) Να γραφούν οι εξισώσεις βρόχων για το κύκλωμα του σχήματος Π5.2α. (β) Να γραφούν οι εξισώσεις κόμβων για το κύκλωμα του σχήματος Π5.

Μετάδοση σήματος PCM

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Transcript:

Εξίσωση Τηλεπικοινωνιακών Διαύλων ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΜΔΕ ΠΡΟΗΓΜΈΝΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΉΜΑΤΑ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ Ενότητα 2 η Φίλτρα Μηδενισμού της ISI Νικόλαος Χ. Σαγιάς Επίκουρος Καθηγητής Wepage: http://eclass.uop.gr/courses/tst305 e-mail: nsagias@uop.gr

Σχεδίαση Βέλτιστων Φίλτρων Εκπομπής/Λήψης m (t) x(t) Φίλτρο q(t) Κανάλι z(t) εκπομπής H H T (f) C (f) n(t) Φίλτρο λήψης H R (f) t = m T w(t) y(t) y(m T ) ˆx ( t) Ανιχνευτής ˆ m ( t) Για το δυαδικό PAM έχει ήδη βρεθεί ότι η πιθανότητα να συμβεί ένα σφάλμα δίδεται από e ( ) P = Q SNR με το SNR να είναι ο λόγος σήματος προς θόρυβο μετά το δειγματολήπτη Συνεπώς, για P e ελάχιστο, θα πρέπει να μεγιστοποιηθεί το SNR Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 1

Σχεδίαση Βέλτιστων Φίλτρων Εκπομπής/Λήψης Αποδεικνύεται ότι υπό την επίδραση θορύβου AWGN ισχύει ότι SNR ( f) ( f) BW E é R ù 2 ê ò df N ú 0 êë H -BW C úû -2 Ο παράγοντας ημπορεί να πάρει τιμές 0 η 1, δηλαδή 0 SNR 2 E /N 0 ( f) ( f) BW é R ù h = ê ò df ê ú ë H -BW C úû Αν χρησιμοποιήσουμε προσαρμοσμένο φίλτρο στη λήψη, μπορούμε να επιτύχουμε το «ίσον» και συνεπώς να μεγιστοποιήσουμε το SNR, δηλαδή SNR = 2 E /N 0-2 Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 2

Σχεδίαση Βέλτιστων Φίλτρων Εκπομπής/Λήψης Αν ο παλμός λήψης R(f) είναι τύπου Nyquist, για να μηδενιστεί η ISI θα πρέπει να ισχύει P g (f) H T (f) H C (f) H R (f) = R(f) Για τη μεγιστοποίηση του SNR,το φίλτρο λήψης πρέπει να είναι προσαρμοσμένο, δηλαδή να ισχύει ότι h R (t) = V(T -t), με V(t) = p g (t) * h T (t) * h C (t) Μετασχηματίζοντας κατά Fourier την H R (f) = {h R (t)}, προκύπτει ότι H R (f) = P g (f) H T * (f) H C* (f) exp{-j2π f T } = R(f) / H R (f) Άρα Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 3 ( ) ( ) R f H R ( f) = R( f), f BW και HT ( f) =, f BW H f C

Σχεδίαση Βέλτιστων Φίλτρων Εκπομπής/Λήψης m (t) x(t) Φίλτρο q(t) Κανάλι z(t) εκπομπής H H T (f) C (f) n(t) w(t) Φίλτρο λήψης H R (f) Φίλτρο 1/H C (f) t = m T y(t) Ανιχνευτής y(mt ) ˆx ( t) ˆ m ( t) Ισοδύναμα, το φίλτρο αντιστάθμισης της παραμόρφωσης μπορεί να τοποθετηθεί στο δέκτη Συχνότητες οι οποίες υποβαθμίστηκαν από το κανάλι H C (f), θα ενισχυθούν από το φίλτρο αντιστάθμισηςή εξίσωσης H eq (f) = 1 / H C (f)στη λήψη Ο θόρυβος που περικλείεται σε συχνότητες υποβαθμισμένεςαπό το κανάλι μετάδοσης, θα ενισχυθεί σημαντικά από το φίλτρο αντιστάθμισης Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 4

Σχεδίαση Βέλτιστων Φίλτρων Εκπομπής/Λήψης Υπό την επίδραση του καναλιού μετάδοσης και γνωρίζοντας επ ακριβώς τη ΧΣΜ του, η πιθανότητα σφάλματος του δυαδικού PAM δίδεται από æ -2 BW ö ç E é R( f) ù Pe = Qç 2 ê ò dfú ç N ( ) 0 êë H f -BW C úû è ø Αν το κανάλι είναι ιδανικό, δηλαδή H C (f) = 1, f < BW, τότε δεδομένου ότι η παραπάνω σχέση εύκολα απλοποιείται στην γνωστή æ E ö P = Q 2 e ç è N0 ø δηλαδή την πιθανότητα σφάλματος του δυαδικού PAM υπό την επίδραση μόνο AWGN Με ίδια ανάλυση για το M-ιαδικό PAM, η πιθανότητα σφάλματος συμβόλου προκύπτει æ -2 BW ö M -1 ç log ( ) é ( ) ù 2 M E R f Pse = 2 Qç 6 ê ú ç - ò df 2 M M 1 N ê ( ) ú 0 ë H f -BW C û è ø Παρατηρούμε ότι οι απώλειες λόγω του καναλιού είναι 20log é 10 ê ë ò - ( f) df =1, Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 5 BW BW R ò - BW BW R ( f) H ( f) df ù ú û C

Οι παλμοί Nyquist απαιτούν εύρος ζώνης μεγαλύτερο από το θεωρητικά ελάχιστο Αν θέλουμε ακόμα μικρότερο εύρος ζώνης, πρέπει να διευρύνουμε χρονικά τους παλμούς Παράδειγμα τριών θετικών παλμών τύπου Nyquist Η διεύρυνση αυτή θα παράξει ISI! r(t) Μια κατηγορία παλμών είναι οι διπλοδυαδικοί (duoinary) οι οποίοι έχουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά 1 r ( mt ) ì = í î0, 1, m= 0,1 m=-1, ± 2, ± 3,K -3T -2T -T 0 T 2T 3T t Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 6

Ένα παράδειγμα δύο διαδοχικών θετικών διπλοδυαδικών παλμών είναι το παρακάτω ISI r(t) ( ) r mt ì1, m= 0,1 =í î 0, m¹ 0 Με αυτό τον τρόπο περιορίζουμε την ISI μόνο μεταξύ δύο διαδοχικών παλμών Πράματι, η διεύρυνση του παλμού παράγει ISI, αλλά αυτή είναι ελεγχόμενη Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 7

Η δειγματοληπτημένη τιμή αποτελείται από το επιθυμητό σήμα + ISI από τον προηγούμενο παλμό Συνεπώς, οι δυνατές τιμές στο δειγματολήπτη είναι +2 για δύο διαδοχικούς θετικούς παλμούς ++ -2 για δύο διαδοχικούς αρνητικούς παλμούς -- 0 για δυο διαδοχικούς αντίθετους παλμούς +- ή -+ Bitεκπομπής 1 1 0 1 1 0 0 0 Δείγματα λήψης 1 2 0 0 2 0-2 -2 Bit λήψης 1 1 0 1 1 0 0 0 Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 8

Παράδειγμα διπλοδυαδικού παλμού είναι ο παρακάτω ( ) r t = sin p R t ( p R t ) ( 1- R t) Ο μετασχηματισμός Fourier του r(t) είναι 2 æp f ö æ p f ö R ( ) cos exp, R f = ç ç - j f R R R 2 è ø è ø Ο παραπάνω παλμός Εξασθενεί γρήγορα 1/t 2 Δεν είναι πρακτικά υλοποιήσιμος γιατί είναι μη αιτιατός Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 9

Αν συγκρίνουμε του παλμούς Nyquistμε τους διπλοδυαδικούς, προκύπτει ότι διαφέρουν μόνο για m = 1 r N ( mt ) ì1, m= 0 = í î0, m¹ 0 Παλμοί Nyquist Συνεπώς, μπορούμε να κατασκευάσουμε διπλοδυαδικούς παλμούς r(t) με βάση τους παλμούς Nyquist r N (t) ως εξής r(t) = r N (t) + r N (t T ) Ο μετασχηματισμός Fourier του r(t) είναι R R ( f) = F{ r( t) } = F{ rn( t) } + F{ rn( t- T) } = RN( f) + RN( f) exp( - j2p f T) ( f) = RN( f) [ 1+ exp( - j2p f T) ] = = R ( f) 2[ 1+ cos( 2p f T )] = R ( f) 2 cos( p f T ) N N r ( mt ) Û ì1, m= 0, 1 = í î 0, m¹ 0 Διπλοδυαδικοί παλμοί R(f)=0 για π f T = π/2, δηλαδή το εύρος ζώνης είναι R /2 R(f = 0) = 2 T, δηλ. υπάρχει DC, η οποία δεν είναι επιθυμητή Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 10

Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα διπλοδυαδικώνπαλμών χωρίς DC συνιστώσα είναι οι τροποποιημένοι διπλοδυαδικοί (modified duoinary) ì 1, n=-1 ( ) ï r mt = 1, 1 í- n= ï î0, n¹-1,1 Μπορούν να προκύψουν από τους παλμούς Nyquist ως εξής r(t) = r N (t + T ) + r N (t T ) Στο πεδίο της συχνότητας το φάσμα τους είναι R(f = 0) = 0 για f = 0 (DC) και f = R /2 R ( f) = j 2 R ( f) sin( 2p f ) N T Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 11

I k a k k ±1 Παλμοί y(t) T Γεννήτρια διπλοδυαδικών παλμών Τα it I k = {0, 1}μετατρέπονται σε τιμές ±1 μέσω της σχέσης a k = 2 I k 1 Οι τιμές k λαμβάνονται k = a k +a k-1 Οι παλμοί μηδενικού ISI δημιουργούνται με μία γεννήτρια διπλοδυαδικών παλμών Μειονέκτημα: Στη λήψη, κάθε it εξαρτάται από το προηγούμενο it (διάδοση σφάλματος) Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 12

p k I k a k k ±1 p k-1 Παλμοί y(t) T T Γεννήτρια διπλοδυαδικών παλμών με προκωδικοποίηση Το πρόβλημα διάδοσης σφάλματος επιλύεται κάνοντας διαφορική κωδικοποίηση p k = I k Å p k-1 Η τεχνική αυτή απλοποιεί τη μετάδοση, ενώ προκύπτει ότι ( ) ì2 1- I k, pk-1 = 1 k = ak + ak-1 = í î2( I k -1), pk-1 = 0 Το κάθε σύμβολο γίνεται ανεξάρτητο από το γειτονικό του Ο δέκτης αποφασίζει σύμβολο-με-σύμβολο σχετικά με το τι έλαβε Iˆ 1 k = ( 2- y( k T )) 2 Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου 13