Izbira modulacije in protokola za radijska omrežja

Σχετικά έγγραφα
NADGRADNJA OMREŽJA ZA NE-BREZHIBNI PROTOKOL

Gradniki TK sistemov

Digitalni modulacijski postopki

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

8. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ: ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ Ορισμoί Εμπλεκόμενα σήματα

ΑΣΠΑΙΤΕ / Τμήμα Εκπαιδευτικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Εκπαιδευτικών Ηλεκτρονικών Μηχανικών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

ITU-R BT (11/2008) ( ) * & +, '

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Εισαγωγή στο AC Συμβουλές και Λύσεις Υλοποίησης Ασύρματων Δικτύων στο RouterOS v6 MUM 2015 GREECE. Ελευθέριος Λιοδάκης

21. Izguba BPSK demodulatorja

Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope)

ΤΕΙ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε.

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

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

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

BandPass (4A) Young Won Lim 1/11/14

1. Osnovne lastnosti radijske zveze

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Δημοτικότητα του Διαδικτύου. Αριθμός συνδεδεμένων Η/Υ κατά έτος

STANDARD1 EN EN EN

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 6: Ψηφιακή Διαμόρφωση. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΙΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ ΣΕ ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ.

ITU-R SM (2012/09)

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΣΤΙΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Στην παρούσα ενότητα, θα εξεταστεί η διαμόρφωση QAM 16 καταστάσεων. Εναλλακτικές τεχνικές QAM προβλέπουν 64, 128 ή 256 καταστάσεις.

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Στην παρούσα ενότητα, θα εξεταστεί η διαμόρφωση QAM 16 καταστάσεων. Εναλλακτικές τεχνικές QAM προβλέπουν 64, 128 ή 256 καταστάσεις.

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Meritve v optičnih komunikacijah

Contents 1 Introduction to Radio Systems 2 Modulation and Detection

Ασκήσεις στο µάθηµα «Επισκόπηση των Τηλεπικοινωνιών»

ITU-R BT.2033 (2013/01) / 0) ( )

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

ITU-R F (2011/04)

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ITU-R BS MHz

PRENOS SIGNALOV

Κινητά Δίκτυα Υπολογιστών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πολυδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

Προηγμένες Ψηφιακές ιαμορφώσεις και Συστήματα Πολυπλεξίας Μελέτες Περιπτώσεων

Information Theory Θεωρία της Πληροφορίας. Vasos Vassiliou

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

KODE ZA ODKRIVANJE IN ODPRAVLJANJE NAPAK

8 MODULACIJSKE TEHNIKE

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 7: Κωδικοποίηση και Διαμόρφωση

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Γωνίας (Angle Modulation) - 1

Εσωτερικό µόντεµ PCI ISDN Sweex

Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών

Μάθηµα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Μάθημα Επισκόπηση των Τηλεπικοινωνιών

DVB-T & DVB-T2 : differences and prospects

Φυσικό Επίπεδο Σήµατα & Κωδικοποίηση. Ενότητα Β

Δίκτυα Υπολογιστών. Επικοινωνίες ψηφιακών δεδομένων Εισαγωγικές έννοιες. Κ. Βασιλάκης

Συστήματα Επικοινωνιών

Μέθοδοι Ελέγχου Σφαλμάτων

«0» ---> 0 Volts (12.1) «1» ---> +U Volts

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου

Amplitude Shift Keying-ASK Frequency Shift Keying-FSK Phase Shift Keying-PSK

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Radiodifuzija. Vir:

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ ΜΕ ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΦΕΡΟΝΤΑ

Ψηφιακές Επικοινωνίες

1.4 OFDM OFDM-IM 17 3 FQAM 29

ΠΜΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ /12/ :06:34 πµ

Εισαγωγή στη Σχεδίαση Κυκλωμάτων RF

Ασύρματα Δίκτυα Μικρής Εμβέλειας (4) Αγγελική Αλεξίου

Funkcijske vrste. Matematika 2. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 2. april Gregor Dolinar Matematika 2

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Svetlobni merilniki odbojnosti

Συστήματα Επικοινωνιών

Υψηλοί Ρυθμοί Μετάδοσης

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Δισδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΓΟΡΙΚΗΣ

Απαντήσεις σε Ασκήσεις από το βιβλίο του Comer Π. Φουληράς

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Πλάτους - 2

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΕΠΙ ΟΣΕΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΚΑΝΑΛΙΩΝ & ΟΡΙΑ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΥΤΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Obrada signala

ΤΕΙ ΛΑΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ITU-R S.1782 ITU-R S.1782 (ITU-R 269/4 ) (2007) WRC cm km m 1,2 3

x(t)=4sin(600пt) (Nyquist rate) (aliasing error)

Δορυφορικές Επικοινωνίες

Μάθημα Επισκόπηση των Τηλεπικοινωνιών

Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Πληροφορικής. ΒασικέςΈννοιεςΣηµάτων. Φυσικό Επίπεδο Σήµατα & Κωδικοποίηση. Ενότητα Β. Χαρακτηριστικά Σήµατος

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 21. november Gregor Dolinar Matematika 1

ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜ. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡ/ΚΗΣ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Γ. ΓΑΡΔΙΚΗΣ. Επίγεια ψηφιακή τηλεόραση

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ITU-R BS (2011/12)! "# $ % &% '()

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Transcript:

20. Seminar Radijske Komunikacije Izbira modulacije in protokola za radijska omrežja Matjaž Vidmar LSO, FE, Ljubljana, 25-27.9.2013

Seznam prosojnic predavanja: Izbira modulacije in protokola za radijska omrežja 1 - Shannon-ov izrek o zmogljivosti zveze 2 - Razmerje S/N pri AM in FM 3 - Modemska številska zveza 4 - Bi-Phase Shift Keying (BPSK) 5 - Quadri-Phase Shift Keying (QPSK) 6 - Kvadraturna Amplitudna Modulacija (QAM) 7 - Pogostnost napak različnih modulacij 8 - Popačenje večpotja v radijski zvezi 9 - Odpravljanje popačenja s prilagodljivim sitom 10 - Razširjeni spekter (spread spectrum) 11 - Orthogonal Frequency-Division Multiplex (OFDM) 12 - Dobre in slabe lastnosti OFDM 13 - Vnaprejšnje popravljanje napak FEC (Forward Error Correction) 14 - Samodejno ponavljanje ARQ (Automatic Repeat Request) 15 - Okvir in paket 16 - Radijsko omrežje s skrito postajo 17 - Tekmovalni in upravni sodostop 18 - Uravnavanje pretoka v radijskem omrežju

Shannon-ov izrek o zmogljivosti zveze C=B log 2 1 P S P N =B log 2 1 P S 0 B N C [bit/s ali bps] zmogljivost zveze B [Hz] pasovna širina sprejemnika P S [w] moč sprejetega signala P N [w] moč šuma (motenj, popačenja) N 0 [w/hz] spektralna gostota šuma (motenj, popačenja) C [bps] meja zmogljivosti pri neskončni pasovni širini B C =lim B C= P S N 0 ln 2

B U FM oddajnik (S/N) R B R 2 Δf+2 B U BPF omejevalnik diskriminator B U (S/N) U Razmerje S/N pri AM in FM B U [Hz] širina uporabnika log(s/n) U FM 3m 2 Δf [Hz] ±FM koleb AM m = Δf/B U B R [Hz] radijska širina koleno~10db log(s/n) R B U AM oddajnik B R 2 B U (S/N) R BPF B U (S/N) U

Analogni AM/FM/pulzni oddajnik B R >>C Analogni AM/FM/pulzni sprejemnik C DATA IN Modulator (modem) C/B << 1bit/s/Hz Demodulator (modem) C DATA OUT ASK Amplitude Shift Keying FSK Frequency Shift Keying AASK Audio Amplitude Shift Keying AFSK Audio Frequency Shift Keying OOK On-Off Keying PAM Pulse-Amplitude Modulation PPM Pulse-Position Modulation ZGODOVNSKO KRPANJE! Modemska številska zveza Velika radijska pasovna širina B R >>C Zelo nizka spektralna učinkovitost C/B Nekoherenten sprejemnik 20dB...50dB slabše od Shannon-ove zmogljivosti Preprosta oddajnik in sprejemnik Neobčutljivo na odstopanje frekvence nosilca oddajnika/sprejemnika

DATA IN f 0 OSC ~ DRV PA razred "C" η70% BPSK T C/B 1bit/s/Hz FREKVENČNI SPEKTER F(ω) 0 Q ZADUŠEN NOSILEC! ZRCALNO- ENAKA BOČNA PASOVA 1 I ω DATA IN 0 1 1 0 1 0 0 KRMILJENJE MODULATORJA t LNA BPSK R LIM DATA OUT P T t t Bi-Phase Shift Keying (BPSK) 2f 0 PREPROSTO! BPF f/2 f 0 REGENERACIJA NOSILCA Δf 10% C

I DATA IN Q DRV DRV f 0 OSC ~ 90º razred "C" η70% PA QPSK T FREKVENČNI SPEKTER F(ω) SPODNJI BOČNI PAS ZADUŠEN NOSILEC! GORNJI BOČNI PAS C/B 2bit/s/Hz ω Q 01 11 I LNA REGENE- RACIJA NOSILCA 90º f 0 LIM I DATA OUT 00 10 VESOLJE, GSM QPSK R Quadri-Phase Shift Keying (QPSK) LIM Δf 10% R Q

I DATA IN Q DAC f 0 DAC OSC ~ C/B 6bit/s/Hz 90º razred "A" η15% PA QAM T FREKVENČNI SPEKTER F(ω) SPODNJI BOČNI PAS ZADUŠEN NOSILEC! OBČUTLJIV NA ODBOJE (VEČPOTJE) GORNJI BOČNI PAS ω QAM64 Q I LNA ZELO ZAHTEVNO REGENE- RACIJA NOSILCA QAM R 90º f 0 ADC ADC I DATA OUT Q Kvadraturna Amplitudna Modulacija (QAM) TOČKA-TOČKA

Pogostnost napak BER BER= 1 2 erfc S N 0.5 1 0.1 0.01 0.001 10-4 10-5 Shannon B BPSK QPSK 2bit/s/Hz QAM16 4bit/s/Hz QAM64 6bit/s/Hz 10-6 -10dB -5dB 0dB 5dB 10dB 15dB 20dB 25dB Pogostonost napak različnih modulacij log(s/n)

NEUSMERJENE ANTENE ZAHTEVAJO ODPRAVLJANJE POPAČENJA VEČPOTJA ZAHTEVNA MODULACIJA DEMODULACIJA NEPOSREDNI ŽAREK ODBOJ spredaj Δl=1m...10m ODBOJ zadaj Δl=100m...1km C=10Mbps (BPSK) >>>>> DOLŽINA ENEGA BITA l=30m USMERJENE ANTENE OMOGOČAJO MAJHNO POPAČENJE VEČPOTJA NEPOSREDNI ŽAREK PREPROST (ANALOGNI) PRENOS ODBOJ spredaj Δl=1m...10m Popačenje večpotja v radijski zvezi

Odboj #1 SPREJEMNIK VHOD ODDAJNIK Neposredni žarek LNA BPF analogna TV, GSM telefon Odboj #3 Odboj #2 PRILAGODLJIVO SITO + IZHOD DEMODULATOR - Δa 1 Δt 1 Sito z neskončnim odzivom (IIR) STABILNOST? RAZMERJE S/N? Δa 2 Δt 2 Δa 3 Δt 3 Σ Odpravljanje popačenja s prilagodljivim sitom

ODDAJNIK Odboj #1 Neposredni žarek LNA SPREJEMNIK B S BPF PA B R +B S B S B R B R RAZŠI- RITVENI IZVOR Odboj #3 Odboj #2 RAZŠI- RITVENI IZVOR F(ω) SINHRONIZACIJA B R >>B S B S F(ω) B R +B S ω Razširjeni spekter (spread spectrum) ω F(ω) ODBOJI (ŠUM IN MOTNJE) ~2B R NEPOSREDNI B S UMTS telefon ω

I DAC razred "A" η2% FREKVENČNI SPEKTER F(ω) PLOŠČAT SPEKTER FFT -1 N=2 m OFDM T Q DAC OSC ~ f0 90º PA STRM BOK STRM BOK ω NEOBČUTLJIV NA VEČPOTJE VZPOREDNI DATA IN: BPSK,QPSK,QAM SIMBOLI OFDM R LNA REGENE- RACIJA NOSILCA 90º f 0 ADC I FFT N=2 m VZPOREDNI DATA OUT WiFi DVB-T ZELO NATANČNO ADC Q Orthogonal Frequency-Division Multiplex (OFDM)

u(t) K-1 OFDM SIMBOL K OFDM SIMBOL K+1 K+2 t CIKLIČNI PREFIKS REZULTAT FFT -1 CIKLIČNI SUFIKS t PREFIKS + t SUFIKS Δt VEČPOTJA N=2 m število nosilcev P 1 moč enega nosilca <P>=P 1 N srednja moč P MA =P 1 N 2 vršna moč NADZOR BOKOV SPEKTRA Nastavljiva odpornost na večpotje Skoraj pravokoten frekvenčni spekter Spektralni izkoristek C/B dosega teoretske vrednosti BPSK, QPSK, QAM Omogoča enofrekvenčna omrežja SFN (Single-Frequency Network) Dobre in slabe lastnosti OFDM Visok Δt večpotja zahteva velik N=2 m FFT zahteva N log 2 N računskih operacij Visoko razmerje P MA /<P>=N pogojuje slab izkoristek oddajnika η2% Ozkopasovni nosilci zahtevajo visoko frekvenčno stabilnost Δf 10%R/N Ozkopasovne motnje rušijo sinhronizacijo

Pogostnost napak BER BER= 1 2 erfc S N SPOROČILO 0.5 1 FEC KODER 0.1 SPOROČILO PARITETA 0.01 0.001 10-4 10-5 10-6 Shannon B FEC+ BPSK BPSK QPSK -10dB -5dB 0dB 5dB 10dB log(s/n) POŠKODOVANO! IZGUBNA PRENOSNA POT FEC DEKODER SPOROČILO POPRAVLJENO! Vnaprejšnje popravljanje napak FEC (Forward Error Correction)

POŠILJATELJ PREJEMNIK SPOROČILO IZGUBLJENO SPOROČILO TČAKANJA=? SPOROČILO IZGUBNA PRENOSNA POT TČAKANJA=? SPOROČILO IZGUBLJENA POTRDITEV SPOROČILO POTRDITEV IZLOČANJE DVOJNIKOV? NPONAVLJANJ=? SPOROČILO POTRDITEV POTRDITEV t Samodejno ponavljanje ARQ (Automatic Repeat Request)

Sporočilo TOVOR Naslavljanje PREJME POŠILJA OPIS TOVOR Kontrolna vsota (CRC) CRC Uokvirjanje GLAVA REP Paket okvirjev SYNC SYNC SYNC SYNC Okvir in paket OKVIR#1 OKVIR#2 OKVIR#3

Radijsko omrežje s skrito postajo 3 RADIJSKA VIDLJIVOST RADIJSKA VIDLJIVOST OVIRA (HRIB) 1 2 4 VIDNE POSTAJE SKRITA POSTAJA

TEKMOVALNI SODOSTOP IZGUBE TRČENJ (ALOHA) UPORABNIK#1 UPORABNIK#2 SOČASNA ODDAJA TRČENJE UPORABNIK#3 TRČENJE SKRITA POSTAJA t UPORABNIK#4 UPRAVNI SODOSTOP (SAMO) UPRAVNA POSTAJA? UPRAVNA POSTAJA#3 1 2 4? 1 ŠE KDO? UPORABNIK#1 UPORABNIK#2 t UPORABNIK#4 Tekmovalni in upravni sodostop

Uravnavanje pretoka v radijskem podatkovnem omrežju ISTOČASNI PODATKOVNI PROMET DRUGIH UPORABNIKOV? POŠILJA DATA VOZEL#1 DATA VOZEL#2 DATA VOZEL#3 DATA PREJME CTS NADZOR PRETOKA RTS CTS NADZOR PRETOKA RTS CTS NADZOR PRETOKA RTS CTS NADZOR PRETOKA RTS VMESNI POMNILNIK VMESNI POMNILNIK VMESNI POMNILNIK PREKORAČITEV POMNILNIKA? ZAVRŽI OKVIRJE! POZOR! Isti kratici RTS in CTS se uporabljata tudi za radijski sodostop!