Εφαρμογή στις ψηφιακές επικοινωνίες

Σχετικά έγγραφα
Θεώρημα δειγματοληψίας

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

H ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. στις τηλεπικοινωνίες

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ FOURIER

Ενότητα 4: Δειγματοληψία - Αναδίπλωση

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

Δειγματοληψία και ανακατασκευή αναλογικών σημάτων

Εισαγωγή στην Επεξεργασία Σήματος. Νόκας Γιώργος

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 20: Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier (Discrete Fourier Transform DFT)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΑΠ/ΠΛΗ-22/ΑΘΗ.3 1 η τηλεδιάσκεψη 03/11/2013. επικαιροποιημένη έκδοση Ν.Δημητρίου

ΣΕΙΡΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ FOURIER. e ω. Το βασικό πρόβλημα στις σειρές Fourier είναι ο υπολογισμός των συντελεστών c

Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

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

Διάλεξη 3. Δειγματοληψία και Ανακατασκευή Σημάτων. Δειγματοληψία και Ανακατασκευή Σημάτων. (Κεφ & 4.6,4.8)

SOURCE. Transmitter. Channel Receiver

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT. (Discrete Time Fourier Transform) ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Σ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΠΜΣ 1/ 45

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

Επεξεργασία Πολυµέσων. Δρ. Μαρία Κοζύρη Π.Μ.Σ. «Εφαρµοσµένη Πληροφορική» Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

Ο μετασχηματισμός Fourier

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

x[n] x(nt s ) y c x c Discrete Time System D /C Conversion C/D Conversion Conv. From continous to discrete and from discrete to continous x trne

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Μορφοποίηση και ιαµόρφωση Σηµάτων Βασικής Ζώνης

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Ήχος. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 04-1

f s > 2B, (9.1) T s < 1 2B (9.2) f s > 2B (9.3) x(t) X(f) X(0)

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT. (Discrete Time Fourier Transform) ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Σ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΠΜΣ 1 / 55

Ημιτονοειδή σήματα Σ.Χ.

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ Εισαγωγή. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Εργαστήριο Επεξεργασίας Ιατρικού Σήματος & Εικόνας Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων

Επικοινωνίες στη Ναυτιλία

Συμπίεση Δεδομένων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 6: Ανάλυση Σημάτων σε Ανάπτυγμα Σειράς Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ Δειγµατοληψία. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

FM & PM στενής ζώνης. Narrowband FM & PM

FM & PM στενής ζώνης. Narrowband FM & PM

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ #1 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Συστήματα Επικοινωνιών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΓΩΝΙΑΣ. () t. Διαμόρφωση Γωνίας. Περιεχόμενα:

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. DTFT και Περιοδική/Κυκλική Συνέλιξη

stopband Passband stopband H L H ( e h L (n) = 1 π = 1 h L (n) = sin ω cn

Ο μετασχηματισμός Fourier

Συστήματα Επικοινωνιών

Μετασχημ/μός Fourier Διακριτών Σημάτων - Διακριτός Μετασχημ/μός Fourier. Στην απόκριση συχνότητας ενός ΓΧΑ συστήματος ο μετασχηματισμός :

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ-3. 3 η ΟΣΣ

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

FFT. Θα επικεντρωθούμε στο ΔΜΦ αλλά όλα ισχύουν και για τον

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ-4. 3 η ΟΣΣ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 9: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα «Γεωχωρικές Τεχνολογίες» Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας. Εισηγητής Αναστάσιος Κεσίδης

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

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

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

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 22: Γρήγορος Μετασχηματισμός Fourier Ανάλυση σημάτων/συστημάτων με το ΔΜΦ

Παράμετροι σχεδίασης παλμών (Μορφοποίηση παλμών)

Ο ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ διακριτές σήματα και συστήματα διακριτού χρόνου χρονοσειρές (time series)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Περιεχόµενα ΕΠΛ 422: στα Συστήµατα Πολυµέσων. Βιβλιογραφία. ειγµατοληψία. ηµιουργία ψηφιακής µορφής πληροφορίας στα Συστήµατα Πολυµέσων

Διάλεξη 6. Fourier Ανάλυση Σημάτων. (Επανάληψη Κεφ Κεφ. 10.3, ) Ανάλυση σημάτων. Τι πρέπει να προσέξουμε

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

ΠΛΗ 22: Βασικά Ζητήματα Δίκτυα Η/Υ

Στοχαστικές Μέθοδοι στους Υδατικούς Πόρους Φασματική ανάλυση χρονοσειρών

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 2: Εισαγωγικά θέματα Ψηφιοποίησης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Ήχος και φωνή. Τεχνολογία Πολυµέσων 04-1

Ενδεικτικές Ασκήσεις για το μάθημα: «Μετρήσεις Φυσικών Μεγεθών»

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Τεχνολογικό Eκπαιδευτικό Ίδρυμα Kρήτης TMHMA MHXANOΛOΓIAΣ. Δρ. Φασουλάς Γιάννης

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

15/3/2009. Ένα ψηφιακό σήμα είναι η κβαντισμένη εκδοχή ενός σήματος διάκριτου. χρόνου. Φλώρος Ανδρέας Επίκ. Καθηγητής

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

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

2 ο κεφάλαιο: Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με τον Μετασχηματισμό Fourier

Ψηφιακή μετάδοση στη βασική ζώνη. Baseband digital transmission

Σεισμολογικά Όργανα Κεφάλαιο 8. Chang Heng 132 π.χ.

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 3: Θεωρία Ψηφιοποίησης

Transcript:

Δειγματοληψία

Εφαρμογή στις ψηφιακές επικοινωνίες Γεννήτρια σήματος RF, (up converter Ενισχυτής) Προενισχυτής down-converter Ψηφιοποιητής σήματος RF Μονάδα ψηφ. επεξεργασίας Μονάδα ψηφ. επεξεργασίας 100 Ψηφιοποιητής (A/D) -100 0 Κάρτα εξόδου (D/A) 100 0-100

Θεώρημα δειγματοληψίας Ένα βαθυπερατό σήμα πεπερασμένης ενέργειας που δεν περιέχει συχνότητες μεγαλύτερες των W Hertz μπορεί να περιγραφθεί πλήρως από τις τιμές του σε χρονικές στιγμές ισαπέχουσες κατά 1/2W sec Ένα βαθυπερατό σήμα πεπερασμένης ενέργειας που δεν περιέχει συχνότητες μεγαλύτερες των W Hertz μπορεί να ανακτηθεί πλήρως από δείγματά του που λαμβάνονται με ρυθμό 2W ανά sec Nyquist 1928, Shannon 1949

Φάσμα σήματος μετά τη δειγματοληψία x () t = x( nt ) δ ( t nt ) δ n= x () t = x() t δ ( t nt ) δ n= s 1 n Xδ ( f ) = X( f) δ f Ts n= Ts 1 n Xδ ( f ) = X( f ) δ f Ts n= Ts 1 n Xδ ( f ) = X f = f s X f nf Ts n= Ts n= s s ( ) s

Περιοδικότητα φάσματος Η δειγματοληψία δημιουργεί περιοδικό φάσμα Διακριτός χρόνος περιοδικό φάσμα Αντιγράφει το φάσμα του αρχικού σήματος στα ακέραια πολλαπλάσια της συχνότητας δειγματοληψίας nf s

Περιοδικότητα φάσματος Τα δείγματα του σήματος είναι οι συντελεστές Fourier τουπεριοδικούφάσματος x () t = x( nt ) δ ( t nt ) δ n= X ( f ) = x( nt )exp( j2 π nft ) δ n= 1/ T s s s x( nt ) = T X ( f )exp( jn2 π ft ) df s s δ s 0 s s

Επίδραση δειγματοληψίας στο φάσμα Εάν η συχνότητα δειγματοληψίας f s 2W, τότε το περιοδικό φάσμα συνίσταται σε μια μη επικαλυπτόμενη επανάληψη του φάσματος του αρχικού σήματος Το αρχικό σήμα μπορεί να ληφθεί με διάβαση μέσω βαθυπερατού φίλτρου Εάν f s < 2W εμφανίζεται επικάλυψη (aliasing), δηλαδή, αναδίπλωση του φάσματος

Επίδραση δειγματοληψίας στο φάσμα Αρχικό σήμα x(t) F X(f) Μετά τη δειγματοληψία x δ (t) t F -W 0 W T s X δ (f) f t -2f s -f s 0 f s 2 f s -f s -W -f s +W -W W f s -W f s +W f

Επικάλυψη T s X δ (f) -2f s -f s 0 f s 2 f s f

Ανάκτηση του σήματος Εάν Τ s ½W το αρχικό σήμα είναι η έξοδος οποιουδήποτε βαθυπερατού φίλτρου, όπου T f W s 1 H( f) = 0 f W Ts? αλλού

Ιδανικό φίλτρο ανάκτησης T s X δ (f) -1/Τ s 0 1/Τ s f -1/T s +W -W W 1/Τ s -W Απαιτείται ζώνη ασφάλειας (guard band)

Ανάκτηση του σήματος Έστω βαθυπερατό φίλτρο ανάκτησης με εύρος ζώνης B, όπου W B f W τότε x( t) = X( f )exp( j2 π ft) df = T X ( f )exp( j2 π ft) df B = T x( nt )exp( j2 πnft )exp( j2 π ft) df = T ( ) exp 2 ( ) s x nts j π f t nts df = 2 BT x( nt )sinc 2B t nt B B s s s B n = n= B B s ( ) s s s n= s δ

Ανάκτηση του σήματος Για το ιδανικό βαθυπερατό φίλτρο ανάκτησης με εύρος ζώνης W και Τ s =½W x() t = 2 WT x( nt)sinc 2W t nt t = xnt ( s)sinc n n= Ts = xnt ( )sinc ft n n= ( ) ( ) s s s n= s s

Τι σημαίνει αυτό; Μπορούμε να λάβουμε το αρχικό σήμα χωρίς λάθη αθροίζοντας καθυστερημένες εκδοχές συναρτήσεων sinc με βάρη τα δείγματα x(3t s ) ( ) sinc 2W t 3T s x(t) T s 2T s 3T s 4T s 5T s t

Παράδειγμα 1 Έστω συνημιτονικό σήμα συχνότητας 2 Hz του οποίου λαμβάνονται δείγματα με συχνότητα f s = 5, 3, 2.1, 1.9, 1.4 και 1.1 Hz Ανασκευάστε το σήμα από τα δείγματά του

Παράδειγμα 1 - Συχνότητα δειγματοληψίας > 2 Hz

Παράδειγμα 1 - Συχνότητα δειγματοληψίας ~2 Hz

Παράδειγμα 1 - Συχνότητα δειγματοληψίας <2 Hz

Κακές αναπαραστάσεις Τα δείγματα πρέπει να πολλαπλασιαστούν με

Παράδειγμα 2 Έστω σήμα που προκύπτει ως άθροισμα δύο ημιτονικών κυματομορφών συχνότητας f 1 =0.067 Hz και f 2 =0.333 Hz

Παράδειγμα 2 πεδίο συχνότητας f 1 f 2 f (Hz)

Παράδειγμα 2 Ανακατασκευή στο πεδίο χρόνου (f s =1 Hz) 1.5 1 αρχικό σήμα από τα δείγματα με παρεμβολή 0.5 0-0.5-1 -1.5 0 2 4 6 8 10 12 t (sec)

Παράδειγμα 2 Επικάλυψη δειγματοληψία με (f s =0.5 Hz) f 1 f 2 f (Hz)

Παράδειγμα 2 Επικάλυψη στο πεδίο του χρόνου 1.5 αρχικό σήμα 1 από τα δείγματα με παρεμβολή 0.5 0-0.5-1 -1.5 0 2 4 6 8 10 12 t (sec)

Σχέση δειγματοληψίας και μετασχηματισμού Fourier διακριτού χρόνου

Δειγματοληψία και ανακατασκευή Xˆ ( f ) = X( f), εάν f 2B s

Τι ισχύει με τα δείγματα;????? X δ ( f) = x( nts )exp( j2 π nfts ) n=

DTFT Η δειγματοληψία αποτελεί τη βάση για τον ορισμό του μετασχηματισμού Fourier διακριτού χρόνου DTFT IDTFT jn X( Ω) x[ n] e Ω π n 1 jnω x[ n] X( Ω) e dω 2 π

Η φυσική σημασία του DTFT

Διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DTFT) x(t) t 0 f 0 f x * x δ () t x[n] = T s t (α) -1/T s 0 X f = f s =1/T s 1/T s j2π nfd ( D ) x[ n] e n = f n (β) 0 1 f D =f/f s

Ανακατασκευή από τα δείγματα x[n] n ΙΔΑΝΙΚΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ x δ ( t ) D/A f s =1/T s T s t 0 W f ΒΑΘΥΠ. ΦΙΛΤΡΟ 0 f xˆ ( t ) t 0 W f

Πρακτικά θέματα δειγματοληψίας

Προβλήματα κατά τη δειγματοληψία Η συνάρτηση δειγματοληψίας αποτελείται από παλμούς πεπερασμένου πλάτους και διάρκειας αντί κρουστικές συναρτήσεις Οδηγεί σε ποικίλα συστήματα διαμόρφωσης Το φίλτρο ανάκτησης δεν είναι ιδανικό Η επικάλυψη πρέπει να αποφευχθεί Τα σήματα είναι χρονικά πεπερασμένα, άρα το φάσμα τους δεν μπορεί να είναι βαθυπερατό

Μη ιδανικοί παλμοί δειγματοληψίας Η μορφή των παλμών δειγματοληψίας δεν επηρεάζειτηδιαδικασία, υπό την προϋπόθεση ότι το διαμορφωμένο σήμα προκύπτει ως γινόμενο του σήματος πληροφορίας με περιοδική συνάρτηση τραίνου παλμών H πιο συνηθισμένη περίπτωση είναι η δειγματοληψία με παλμούς επίπεδης κορυφής (flat-top sampling) διαμόρφωση PAM Για την αναπαραγωγή μπορεί να απαιτηθεί ισοστάθμιση (equalization)

Μη ιδανικό φίλτρο ανάκτησης Οι ανεπιθύμητες συχνότητες που περνούν από το φίλτρο εμφανίζονται ως υψίσυχνος θόρυβος

Αποφυγή επικάλυψης

Επικάλυψη Ανακατασκευασμένο σήμα

Το πρόβλημα Χρησιμοποιούμε f s >2W για να αποφύγουμε την επικάλυψη Υποθέτει ότι το σήμα είναι βαθυπερατό με W<f s /2 Όμως, θόρυβος και άλλες υψηλές (>f s /2) συχνότητες συνυπάρχουν με το σήμα μετά τη δειγματοληψία θα καταλήξουν στην περιοχή W έως W Το σήμα πρέπει να γίνει βαθυπερατό πριν τη δειγματοληψία

Αποφυγή επικάλυψης Στη δειγματοληψία σημάτων μουσικής Εάν το μουσικό τμήμα περιέχει υψηλές συχνότητες, που δεν γίνονται ακουστές, μετά τη δειγματοληψία αυτές θα ακουστούν ως χαμηλές συχνότητες Στη δειγματοληψία σημάτων βίντεο και στις κινηματογραφικές ταινίες η επικάλυψη εμφανίζεται ως το φαινόμενο της αργά ή αντίστροφα κινούμενης ρόδας

Αποφυγή επικάλυψης Τα προηγούμενα παραδείγματα αφορούν τη χρονική εκδοχή της παραλλαγής Στηχωρικήεκδοχήτης εμφανίζεται στις ψηφιακές φωτογραφίες και είναι γνωστή ως μορφές Moiré Ανάγκη για φίλτρο αντιεπικάλυψης (anti-aliasing)

Μετά τη δειγματοληψία, ο εκτός ζώνης θόρυβος θα μολύνει το σήμα Γιατί απαιτείται φίλτρο αντιεπικάλυψης Δειγματοληψία με ρυθμό f s /2

Το φίλτρο αντι-επικάλυψης X(f) -W W f Το φίλτρο αντι-επικάλυψης εφαρμόζεται πριν τη δειγματοληψία -f s -f s /2 -W W f s /2 f s f και αποτρέπει τη μόλυνση απότουψίσυχνοσήμα

Χρονικά πεπερασμένα σήματα

Χρονικά πεπερασμένο σήμα Οδηγεί σε επικάλυψη (aliasing), δηλαδή, αναδίπλωση του φάσματος Υψηλές συχνότητες εμφανίζονται ως χαμηλότερες συχνότητες εντός του φάσματος του σήματος πληροφορίας Ανάγκη για φίλτρο αντι-επικάλυψης (anti-aliasing) πριν τη δειγματοληψία

Το φάσμα ενός χρονικά περιορισμένου συνημιτονικού σήματος 1 Hz

Υπο-δειγματοληψία

Υπο-δειγματοληψία Η δειγματοληψία με ρυθμό μικρότερο του διπλασίου της μεγαλύτερης συχνότητας ενός σήματος έχει ενδιαφέρουσες εφαρμογές, εάν η αναδίπλωση γίνει με προσοχή Παλμογράφος δειγματοληψίας Ζωνοπερατά σήματα

Παλμογράφος δειγματοληψίας Μια πρακτική χρήση της αναδίπλωσης (aliasing) Χρήση μικρής συχνότητας δειγματοληψίας f s για παρατήρηση σημάτων μεγάλης συχνότητας f x όπου f s =(1-α)f x, 0<α<1

Παλμογράφος δειγματοληψίας Η δειγματοληψία μετακινεί το φάσμα του αρχικού σήματος αριστερά και δεξιά κατά nf s σε που απέχουν f y = f x -f s = ±αf s από τις αρμονικές της συχνότητας δειγματοληψίας Κρατάμε τις m αρμονικές, εδώ m=2 Αρκεί a<1/(2m+1) γιαναμην έχουμε επικάλυψη Βαθυπερατό φίλτρο ανακτά το y(t)=x(αt)

Ηβασικήιδέα -f H -f L X(f) f s =f L f H =3W f Έστω f H =3W, f s =2W X(f±f s ) -2f s -f s f s 2f s f X(f±2f s ) -3f s 2f s -2f s -f s f s 3f s X(f±3f s ) f -2f s -f s f s 2f s 3f s -4f s -3f s 4f s f X s (f) -4f s -3f s -W W 4f s -2f s -f s f s 2f s 3f s f

Η απλή περίπτωση f H =nw Έστω f H =nw με n περιττό ακέραιο Η επιλογή f s =2W οδηγεί σε πλήρωση με αντίγραφα του φάσματος του ζωνοπερατού σήματος 2W 2W 2W 2W 2W 2W 2W 2W - f s - f s -W W f s - f s -f s f s f s f s f

Η απλή περίπτωση f H =nw Έστω f H =nw με n άρτιο ακέραιο Η επιλογή f s =2W οδηγεί και πάλι σε πλήρωση με αντίγραφα του φάσματος του ζωνοπερατού σήματος Στην περιοχή 0 έως W όμως έχουμε αντιστροφή του φάσματος 2W 2W 2W 2W 2W 2W 2W - f s - f s -W W f s - f s -f s f s f s f s f

Η γενική περίπτωση f H nw Έστω f H δεν είναι πολλαπλάσιο του W για να μην έχουμε επικάλυψη πρέπει να ισχύουν οι ανισότητες n-1 αντίγραφο (n-1)f s 2f L 2f H nf s

Δειγματοληψία ζωνοπερατών σημάτων Οι ανισότητες μπορούν να γραφούν ως 2fΗ 2fL fs n n 1 Επειδή, f H = f L + W αντικαθιστώντας 2fΗ 2( fh W) fs n n 1 fη ( fh W) ( n 1) fη n( fh W) n n 1 W n f Η

Δειγματοληψία ζωνοπερατών σημάτων Ζωνοπερατό σήμα εύρους ζώνης W με συχνότητες στην περιοχή από f L έως f H (0<f L <f H, W= f H -f L ) μπορεί να ανακτηθεί από δείγματα που λαμβάνονται με ρυθμό 2fΗ 2f L < fs < n n 1 f H n W όπου n =1,2, ακέραιος τέτοιος ώστε και το φίλτρο ανάκτησης έχει κρουστική απόκριση ( n+ 1) t nt ( n+ 1) sinc nsinc Ts Ts

f H W Συνθήκες μη επικάλυψης n n n f s W Απαγορευμένη περιοχή (επικάλυψη)

Παράδειγμα για σήμα FM Στη ραδιοφωνία FM έχουμε f L = 88 MHz, f H = 108 MHz, W = 20 MHz, οπότε 108 n < 5, 4 = 20 Για n=5, 43,2 MHz < f s < 44 MHz Για n=4, 54 MHz < f s < 58,67 MHz Για n=3, 72 MHz < f s < 88 MHz Για n=2, 108 MHz < f s < 176 MHz Για n=1, 216 MHz < f s (ρυθμός Nyquist)