ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

31
ΜΕΡΟΣ Α : ΜΕΡΟΣ Α : ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 2 ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 2 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

description

ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. ΜΕΡΟΣ Α : ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 2 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ. T ο γενικό διάγραμμα ενός Ψηφιακού Τηλ/κού Συστήματος. Διαμόρφωση: Η διαδικασία της κωδικοποίησης της πληροφορίας μιας πηγής ώστε να είναι κατάλληλη για μετάδοση. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Page 1: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΜΕΡΟΣ Α :ΜΕΡΟΣ Α :

ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 2ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 2

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ

ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Page 2: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

TTο γενικό διάγραμμα ενός Ψηφιακού Τηλ/κού ο γενικό διάγραμμα ενός Ψηφιακού Τηλ/κού ΣυστήματοςΣυστήματος

Page 3: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Διαμόρφωση:Διαμόρφωση: Η διαδικασία της κωδικοποίησης της Η διαδικασία της κωδικοποίησης της πληροφορίας μιας πηγής ώστε να είναι κατάλληλη για πληροφορίας μιας πηγής ώστε να είναι κατάλληλη για μετάδοση.μετάδοση.

Στη γενική περίπτωση περιλαμβάνει τη μετάδοση της Στη γενική περίπτωση περιλαμβάνει τη μετάδοση της πληροφορίας σε ζωνοπερατό δίαυλο (πληροφορίας σε ζωνοπερατό δίαυλο (passband)passband). Το σήμα . Το σήμα βασικής ζώνης βασικής ζώνης (baseband) (baseband) είναι το «διαμορφώνον» σήμα ενώ είναι το «διαμορφώνον» σήμα ενώ το ζωνοπερατό σήμα που προκύπτει είναι το διαμορφωμένο.το ζωνοπερατό σήμα που προκύπτει είναι το διαμορφωμένο.

Αποδιαμόρφωση: Η διαδικασία εξαγωγής του σήματος Αποδιαμόρφωση: Η διαδικασία εξαγωγής του σήματος βασικής ζώνης από το ζωνοπερατό σήμα.βασικής ζώνης από το ζωνοπερατό σήμα.

Η ανάπτυξη τεχνικών διαμόρφωσης για κινητά συστήματα Η ανάπτυξη τεχνικών διαμόρφωσης για κινητά συστήματα είναι αντικείμενο εντατικής έρευνας ιδιαίτερα κατά την είναι αντικείμενο εντατικής έρευνας ιδιαίτερα κατά την τελευταία δεκαετία.τελευταία δεκαετία.

Page 4: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Στο περιβάλλον της κινητής επικοινωνίας πρέπει να Στο περιβάλλον της κινητής επικοινωνίας πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κάποιες σημαντικές ιδιαιτερότητες, όπως:λαμβάνονται υπόψη κάποιες σημαντικές ιδιαιτερότητες, όπως:

- Το φαινόμενο της πολυδιόδευσης και τα - Το φαινόμενο της πολυδιόδευσης και τα προβλήματα που προκαλεί προβλήματα που προκαλεί

(κυρίως λόγω επιλεκτικής (κυρίως λόγω επιλεκτικής ή/και γρήγορης ή/και γρήγορης απόσβεσης)απόσβεσης)

- Το πρόβλημα των παρεμβολών από άλλους χρήστες- Το πρόβλημα των παρεμβολών από άλλους χρήστες

- Η ανάγκη για την καλύτερη δυνατή εκμετάλλευση - Η ανάγκη για την καλύτερη δυνατή εκμετάλλευση της ενέργειαςτης ενέργειας

((constant envelop / power efficiency)constant envelop / power efficiency)

- - Η επιτακτική ανάγκη για αποδοτική εκμετάλλευση Η επιτακτική ανάγκη για αποδοτική εκμετάλλευση του φάσματος του φάσματος

((Spectral efficiencySpectral efficiency))

* Power efficiency: * Power efficiency: Ρυθμός μεταδιδόμενης πληροφορίας ανά Ρυθμός μεταδιδόμενης πληροφορίας ανά Watt Watt ισχύος ισχύος

(άλλοι δείκτες: (άλλοι δείκτες: CNR, ECNR, Ess/N/No o ))

* Spectral efficiency: * Spectral efficiency: Ρυθμός μεταδιδόμενης πληροφορίας ανά Ρυθμός μεταδιδόμενης πληροφορίας ανά Hz Hz του χρησιμοποιούμενου εύρους ζώνηςτου χρησιμοποιούμενου εύρους ζώνης (bits/sec/Hz) (bits/sec/Hz)..

Page 5: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Η διαμόρφωση συνίσταται στην κατάλληλη τροποποίηση Η διαμόρφωση συνίσταται στην κατάλληλη τροποποίηση κάποιων χαρακτηριστικών της φέρουσαςκάποιων χαρακτηριστικών της φέρουσας ( (πλάτος, συχνότητα, πλάτος, συχνότητα, φάση).φάση). Διακρίνονται σε αναλογικές και ψηφιακές διαμορφώσεις.Διακρίνονται σε αναλογικές και ψηφιακές διαμορφώσεις. Αναλογικές διαμορφώσεις χρησιμοποιούνται ακόμη και Αναλογικές διαμορφώσεις χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα (π.χ. σήμερα (π.χ. IS-95).IS-95).

Παράδειγμα ΑΜ διαμόρφωσης Παράδειγμα ΑΜ διαμόρφωσης

Page 6: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Πλεονεκτήματα ψηφιακής διαμόρφωσης και Πλεονεκτήματα ψηφιακής διαμόρφωσης και μετάδοσης : μετάδοσης :

• Ανθεκτικότητα στο θόρυβο και στις ατέλειες του καναλιούΑνθεκτικότητα στο θόρυβο και στις ατέλειες του καναλιού • Ευελιξία σε πολυπλεξία διαφόρων μορφών πληροφορίας Ευελιξία σε πολυπλεξία διαφόρων μορφών πληροφορίας • Ενσωμάτωση διαδικασιών ελέγχου σφαλμάτων, ισοστάθμισης, Ενσωμάτωση διαδικασιών ελέγχου σφαλμάτων, ισοστάθμισης, κωδικοποίησης πηγήςκωδικοποίησης πηγής• Ευελιξία σε ότι αφορά την υλοποίηση σε Ευελιξία σε ότι αφορά την υλοποίηση σε H/W H/W καικαι S/W S/W..

Βασικές τεχνικές: Βασικές τεχνικές: ASK (Amplitude Shift Keying)ASK (Amplitude Shift Keying)

FSK (Frequency Shift Keying)FSK (Frequency Shift Keying)

PSK (Phase Shift Keying)PSK (Phase Shift Keying)

Page 7: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Σύμφωνες ή ομόδυνες (Σύμφωνες ή ομόδυνες (coherent) coherent) : Τέλειος : Τέλειος συγχρονισμός πομπού και δέκτη.συγχρονισμός πομπού και δέκτη. Ασύμφωνες ή ετερόδυνες Ασύμφωνες ή ετερόδυνες (incoherent) : (incoherent) : Τα Τα σύμφωνα σχήματα πρέπει να τροποποιηθούν ώστε να σύμφωνα σχήματα πρέπει να τροποποιηθούν ώστε να γίνεται ανίχνευση (γίνεται ανίχνευση (detection) detection) ακόμη και όταν δεν ακόμη και όταν δεν υπάρχει συγχρονισμός.υπάρχει συγχρονισμός. PSK PSK DPSK ( DPSK (διαφορική κωδικοποίηση πριν την διαφορική κωδικοποίηση πριν την διαμόρφωση διαμόρφωση PSKPSK)) Incoherent FSK Incoherent FSK (βλ. σχήμα)(βλ. σχήμα)cos(cos(22ππffiit – t – φφ) =) = cos(cos(φφ) ) cos(cos(22ππffiit t ) ) + sin(+ sin(φφ) ) sin(sin(22ππffiitt ) )

Page 8: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Αποδοτικές τεχνικές με μεγάλο Αποδοτικές τεχνικές με μεγάλο spectral efficiencyspectral efficiency: : Quadrature Amplitude Modulation (QAM – M)Quadrature Amplitude Modulation (QAM – M)

s(t) = As(t) = Am m ggTT(t)(t) coscos(2(2ππffcct + t + θθnn))

s(t) = As(t) = Amc mc ggTT(t)(t) coscos(2(2ππffcct ) + At ) + Ams ms ggTT(t)(t) sinsin(2(2ππffcct ) t ) , , m=1,2 … Mm=1,2 … M

( , )s sm mc mss E A E A

Page 9: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

Είναι ειδική περίπτωση Είναι ειδική περίπτωση QAM QAM με Μ=4.με Μ=4.

Page 10: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Διάγραμμα βαθμίδων του πομπού ενός Διάγραμμα βαθμίδων του πομπού ενός συστήματος συστήματος QPSKQPSK

Split to odd and even

Page 11: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Διάγραμμα βαθμίδων του δέκτη ενός συστήματος Διάγραμμα βαθμίδων του δέκτη ενός συστήματος QPSKQPSK

Page 12: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Βελτιωμένη παραλλαγή: Βελτιωμένη παραλλαγή: Offset QPSK ( OQPSK )Offset QPSK ( OQPSK ) Το πλάτοςΤο πλάτος του του QPSKQPSK είναι σταθερόείναι σταθερό όταν ο παλμός βασικής όταν ο παλμός βασικής ζώνης είναι ορθογώνιος και οι συνθήκες ιδανικές. Αυτή η ζώνης είναι ορθογώνιος και οι συνθήκες ιδανικές. Αυτή η ιδιότητα όμως παύει να ισχύει όταν υπάρχει ιδιότητα όμως παύει να ισχύει όταν υπάρχει pulse shaping pulse shaping (δηλαδή σχεδόν πάντα !)(δηλαδή σχεδόν πάντα !) Στο σύστημα Στο σύστημα OQPSK OQPSK οι άρτιες και περιττές δυαδικές οι άρτιες και περιττές δυαδικές ακολουθίες (δηλ. οι συνιστώσες Ι και ακολουθίες (δηλ. οι συνιστώσες Ι και QQ) είναι μετατοπισμένες ) είναι μετατοπισμένες η μια σχετικά με την άλλη κατά η μια σχετικά με την άλλη κατά TTbb (και όχι χρονικά (και όχι χρονικά ευθυγραμμισμένες όπως στο ευθυγραμμισμένες όπως στο QPSK)QPSK). Με τον τρόπο αυτό . Με τον τρόπο αυτό συμβαίνουν αλλαγές φάσης κάθε συμβαίνουν αλλαγές φάσης κάθε TTbb (και όχι κάθε 2(και όχι κάθε 2TTbb) αλλά η ) αλλά η μέγιστη δυνατή αλλαγή περιορίζεται σε 90μέγιστη δυνατή αλλαγή περιορίζεται σε 90οο

(και όχι στις 180(και όχι στις 180οο).).

Page 13: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Οι διακυμάνσεις της περιβάλλουσας όταν Οι διακυμάνσεις της περιβάλλουσας όταν υπάρχει υπάρχει pulse shapingpulse shaping

Page 14: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής Τεχνικές Διαμόρφωσης για Συστήματα Κινητής ΕπικοινωνίαςΕπικοινωνίας

Μια ακόμη παραλλαγή του Μια ακόμη παραλλαγή του QPSK: (QPSK: (π/4π/4)-QPSK)-QPSK Είναι μια λύση που βρίσκεται ανάμεσα στο Είναι μια λύση που βρίσκεται ανάμεσα στο QPSK QPSK και στο και στο OQPSKOQPSK H H μέγιστη δυνατή αλλαγή φάσης είναι 135μέγιστη δυνατή αλλαγή φάσης είναι 135οο. Έτσι διατηρεί . Έτσι διατηρεί την επιθυμητή ιδιότητα σταθερής περιβάλλουσας καλύτερα την επιθυμητή ιδιότητα σταθερής περιβάλλουσας καλύτερα από το από το QPSKQPSK αλλά όχι τόσο καλά όσο το αλλά όχι τόσο καλά όσο το OQPSK. OQPSK. Έχει σίγουρα αλλαγή φάσης κάθε Έχει σίγουρα αλλαγή φάσης κάθε TTss πράγμα που οδηγεί σε πράγμα που οδηγεί σε καλύτερη ανάκτηση χρονισμού και σε δυνατότητα σχεδιασμού καλύτερη ανάκτηση χρονισμού και σε δυνατότητα σχεδιασμού ετερόδυνου δέκτη.ετερόδυνου δέκτη. Έχει επίσης καλύτερη συμπεριφορά από το Έχει επίσης καλύτερη συμπεριφορά από το OQPSK OQPSK σε σε συνθήκες πολυδιόδευσης.συνθήκες πολυδιόδευσης.

Ο πομπός ενός Ο πομπός ενός ((ππ/4)-QPSK /4)-QPSK συστήματοςσυστήματος

Page 15: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Στις τεχνικές αυτές η ιδιότητα σταθερής περιβάλλουσας Στις τεχνικές αυτές η ιδιότητα σταθερής περιβάλλουσας διατηρείται ανεξάρτητα από τις μεταβολές του διατηρείται ανεξάρτητα από τις μεταβολές του διαμορφώνοντος σήματος.διαμορφώνοντος σήματος. Τέτοιου είδους διαμορφώσεις είναι οι τύπου Τέτοιου είδους διαμορφώσεις είναι οι τύπου FM FM και και FSK.FSK.

Πλεονεκτήματα:Πλεονεκτήματα:- Εύκολη μετατροπή για ασύμφωνη ανίχνευσηΕύκολη μετατροπή για ασύμφωνη ανίχνευση- Ευκολία υλοποίησης (σε ορισμένες περιπτώσεις χωρίς καν τη Ευκολία υλοποίησης (σε ορισμένες περιπτώσεις χωρίς καν τη χρήση υποσυστήματος χρήση υποσυστήματος carrier recovery)carrier recovery)- Ανοσία σε μη-γραμμικότητες λόγω σταθερής περιβάλλουσαςΑνοσία σε μη-γραμμικότητες λόγω σταθερής περιβάλλουσας

Μειονεκτήματα:Μειονεκτήματα:- Περισσότερη απαιτούμενη ισχύς για το ίδιο Περισσότερη απαιτούμενη ισχύς για το ίδιο BER (BER (στη δυαδική στη δυαδική περίπτωση)περίπτωση)- Για μεγάλα Μ έχουμε Για μεγάλα Μ έχουμε spectral inefficiency (spectral inefficiency (όσο μεγαλώνει το όσο μεγαλώνει το Μ τόσο εκτείνεται το απαιτούμενο έυρος ζώνης)Μ τόσο εκτείνεται το απαιτούμενο έυρος ζώνης)- Δύσκολη υλοποίηση ζωνοπερατών ισοσταθμιστών (επειδή το Δύσκολη υλοποίηση ζωνοπερατών ισοσταθμιστών (επειδή το σήμα σήμα FSKFSK είναι μη-γραμμική συνάρτηση του σήματος βασικής είναι μη-γραμμική συνάρτηση του σήματος βασικής ζώνης)ζώνης)- Δύσκολη ανάλυση (φάσμα, Δύσκολη ανάλυση (φάσμα, BER BER κλπ)κλπ)

Page 16: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Το Το M-FSK M-FSK πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε να πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε να

διασφαλίζονται η συνέχεια φάσης και η ορθογωνιότητα των διασφαλίζονται η συνέχεια φάσης και η ορθογωνιότητα των

συναρτήσεων βάσηςσυναρτήσεων βάσης

Η ελάχιστη απόσταση που απαιτείται μεταξύ δύο διαδοχικών Η ελάχιστη απόσταση που απαιτείται μεταξύ δύο διαδοχικών

συχνοτήτων ώστε να έχουμε ορθογωνιότητα είναι συχνοτήτων ώστε να έχουμε ορθογωνιότητα είναι minminΔΔf = 1/f = 1/22TsTs

Όμως η ελάχιστη απόσταση ώστε να έχουμε συνέχεια φάσης Όμως η ελάχιστη απόσταση ώστε να έχουμε συνέχεια φάσης

είναι είναι minminΔΔf = 1/Tsf = 1/Ts

Καλύτερη εκμετάλλευση του εύρους ζώνης επιτυγχάνεται με Καλύτερη εκμετάλλευση του εύρους ζώνης επιτυγχάνεται με

τις τεχνικές τύπου τις τεχνικές τύπου CPFSK (continuous phase frequency shift CPFSK (continuous phase frequency shift

keying)keying)

Μια ειδική (αλλά σημαντική) περίπτωση Μια ειδική (αλλά σημαντική) περίπτωση CPFSK CPFSK είναι η είναι η MSK MSK

(minimum shift keying). (minimum shift keying). Μπορεί να θεωρηθεί ως Μπορεί να θεωρηθεί ως

τροποποιημένη μορφή τροποποιημένη μορφή OQPSK. OQPSK. Η τροποποίηση έγκειται στο ότι Η τροποποίηση έγκειται στο ότι

οι οι II και και Q Q συνιστώσες πριν πολλαπλασιαστούν με τις συνιστώσες πριν πολλαπλασιαστούν με τις

αντίστοιχες φέρουσες διαμορφώνονται με παλμό ημιτονικής αντίστοιχες φέρουσες διαμορφώνονται με παλμό ημιτονικής

μορφής μορφής (sinusoidal pulse shaping)(sinusoidal pulse shaping)

Kostas Berberidis
- f(i+1)T=N(i+1) and f(i)T=N(i) - min(N(i+1)-N(i))=1 => Δf=f(i+1)-f(i)=1/T
Page 17: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Δημιουργία του σήματος Δημιουργία του σήματος MSKMSK

* Ερμηνεύεται επίσης ως ένα σύστημα με μνήμη ενός συμβόλου* Ερμηνεύεται επίσης ως ένα σύστημα με μνήμη ενός συμβόλου

Page 18: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Σύγκριση των φασμάτων διαφόρων συστημάτων Σύγκριση των φασμάτων διαφόρων συστημάτων διαμόρφωσηςδιαμόρφωσης

* * FFSK (Fast FSK): FFSK (Fast FSK): Παραλλαγή τουΠαραλλαγή του MSK MSK με διαφορική με διαφορική προκωδικοποίησηπροκωδικοποίηση

Page 19: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Διάγραμμα βαθμίδων του αποδιαμορφωτή ενός Διάγραμμα βαθμίδων του αποδιαμορφωτή ενός συστήματος τύπου συστήματος τύπου MSKMSK

Page 20: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Παραλλαγή του Παραλλαγή του MSK: GMSK (Gaussian MSK)MSK: GMSK (Gaussian MSK) Χάρη στη μορφή του παλμού προ-διαμόρφωσης (που έχει Χάρη στη μορφή του παλμού προ-διαμόρφωσης (που έχει μορφή κατανομής μορφή κατανομής Gauss) Gauss) επιτυγχάνεται ακόμα καλύτερη επιτυγχάνεται ακόμα καλύτερη εκμετάλλευση του φάσματοςεκμετάλλευση του φάσματος

* B* Bbb : Bandwidth of the premodulation pulse shaping filter : Bandwidth of the premodulation pulse shaping filter

* T* To o : Symbol period: Symbol period

Page 21: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή Μη-γραμμικές τεχνικές διαμόρφωσης με σταθερή περιβάλλουσαπεριβάλλουσα

Σύγκριση φασμάτων Σύγκριση φασμάτων MSK MSK και και GMSKGMSK

Page 22: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

OFDM : Orthogonal Frequency Division MultiplexingOFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing HH τεχνική τεχνική OFDM OFDM μπορεί να θεωρηθεί ως σχήμα διαμόρφωσης μπορεί να θεωρηθεί ως σχήμα διαμόρφωσης στο οποίο η πληροφορία μεταδίδεται (παράλληλα) πάνω σε Ν στο οποίο η πληροφορία μεταδίδεται (παράλληλα) πάνω σε Ν ορθογώνιες φέρουσες που έχουν απόσταση 1/Τορθογώνιες φέρουσες που έχουν απόσταση 1/Τss , όπου Τ , όπου Τss είναι είναι η διάρκεια ενός συμβόλου η διάρκεια ενός συμβόλου OFDM.OFDM.

Μέσω της παράλληλης Μέσω της παράλληλης μετάδοσης επιτυγχάνουμε μετάδοσης επιτυγχάνουμε σημαντική μείωση έως και σημαντική μείωση έως και εξουδετέρωση της εξουδετέρωση της διασυμβολικής παρεμβολής διασυμβολικής παρεμβολής (ISI) (ISI) που προκαλείται από τη που προκαλείται από τη χρονική διασπορά του χρονική διασπορά του καναλιού και τα πολυδρομικά καναλιού και τα πολυδρομικά φαινόμεναφαινόμενα

Page 23: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Δύο βασικές κατηγορίες συστημάτων παράλληλης μετάδοσης :Δύο βασικές κατηγορίες συστημάτων παράλληλης μετάδοσης :

Multicarrier Multicarrier TransmissionTransmission

Multicode Multicode TransmissionTransmission

Page 24: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Στο σύστημα Στο σύστημα OFDMOFDM τα φάσματα των υπο-φερουσών τα φάσματα των υπο-φερουσών επικαλύπτονται χωρίς όμως αυτό να προκαλεί το φαινόμενο επικαλύπτονται χωρίς όμως αυτό να προκαλεί το φαινόμενο inter-carrier interference. inter-carrier interference. Για να επιτευχθεί αυτό πρέπει οι Για να επιτευχθεί αυτό πρέπει οι υπο-φέρουσες να είναι μαθηματικά ορθογώνιες.υπο-φέρουσες να είναι μαθηματικά ορθογώνιες.

OFDMOFDM

FDMFDM

* Συνθήκη * Συνθήκη ορθογωνιότητας:ορθογωνιότητας:

Page 25: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Στο σχήμα (α) βλέπουμε το φάσμα ενός Στο σχήμα (α) βλέπουμε το φάσμα ενός OFDM sub-channel OFDM sub-channel ενώ στο σχήμα (β) το φάσμα του συνολικού σήματος ενώ στο σχήμα (β) το φάσμα του συνολικού σήματος OFDM.OFDM.

Βασικά πλεονεκτήματα: Βασικά πλεονεκτήματα:

- Καλύτερη αξιοποίηση του φάσματος - Καλύτερη αξιοποίηση του φάσματος

- Διάχυση του προβλήματος της επιλεκτικής και - Διάχυση του προβλήματος της επιλεκτικής και γρήγορης απόσβεσης. Έτσι αποφεύγονται γρήγορης απόσβεσης. Έτσι αποφεύγονται burst errors.burst errors.

Μειονεκτήματα: Μειονεκτήματα:

- Ευαισθησία σε - Ευαισθησία σε carrier frequency offset (carrier frequency offset (λόγωλόγω jitter jitter καικαι Doppler ) Doppler )

- - Δεν διασφαλίζεται η σταθερή περιβάλλουσα και Δεν διασφαλίζεται η σταθερή περιβάλλουσα και συνεπώς η τεχνική είναι ευαίσθητη σε μη γραμμικές συνεπώς η τεχνική είναι ευαίσθητη σε μη γραμμικές παραμορφώσεις του διαύλουπαραμορφώσεις του διαύλου

Page 26: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Η μορφή του φάσματος ισχύος ενός τυπικού σήματος Η μορφή του φάσματος ισχύος ενός τυπικού σήματος OFDMOFDM

Page 27: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Αποδοτική υλοποίηση του συστήματος Αποδοτική υλοποίηση του συστήματος OFDM OFDM με χρήση του με χρήση του ΙΙDFTDFT. Οι συναρτήσεις βάσης του Ι. Οι συναρτήσεις βάσης του ΙDFT DFT αντιστοιχούν στις αντιστοιχούν στις ορθογώνιες υπο-φέρουσεςορθογώνιες υπο-φέρουσες

Σήμα προς μετάδοση: Σήμα προς μετάδοση:

Όπου Όπου ffii είναι η συχνότητα είναι η συχνότητα

της της i-oi-oστής στής υπο-φέρουσας και υπο-φέρουσας και f(t)f(t) είναι το είναι το pulse waveformpulse waveform

ffii = f = foo + (i/T + (i/Tss))

Page 28: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Ο ρόλος του Ο ρόλος του IDFTIDFT21

0

2 2 2 20 0 1 0 2 0 3 0

4 4 4 4

2 2 2 20 1 11 2 1 31

4 4 4 4

2 2 2 20 2 1 2 2 2 3 2

4 4 4 4

( ) ( )

(0) (0) (1) (2) (3)

(1) (0) (1) (2) (3)

(2) (0) (1) (2) (3)

(3) (0

K j k nK

n

j j j j

j j j j

j j j j

x n X k e

x X e X e X e X e

x X e X e X e X e

x X e X e X e X e

x X

2 2 2 20 3 1 3 2 3 3 3

4 4 4 4) (1) (2) (3)j j j je X e X e X e

- Οι έξοδοι του IDFT αποστέλλονται μία-προς-μία (P/S) και το σήμα που προκύπτει είναι ένα σύμβολο OFDM (το οποίο ουσιαστικά είναι η υπέρθεση των διαμορφωμένων (με τα QAM σύμβολα) υπο-φερουσών)

- Παρατηρούμε ότι κάθε αρχικό σύμβολο QΑΜ μεταδίδεται μέσω μίας συγκεκριμένης υπο-φέρουσας (γινόμενο της αντίστοιχης συνάρτησης βάσης του IDFT με μία κοινή φέρουσα) για Κ-πλάσιο χρόνο

Page 29: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Η επίδραση της εισαγωγής του Η επίδραση της εισαγωγής του Guard Guard IntervalInterval

Page 30: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Bit Error Probability Curves for OFDM and Bit Error Probability Curves for OFDM and QPSKQPSK

Page 31: ΚΙΝΗΤΑ  ΔΙΚΤΥΑ  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου Τεχνική μετάδοσης (διαμόρφωσης) τύπου OFDMOFDM

Διάγραμμα βαθμίδων του πλήρους συστήματος με Διάγραμμα βαθμίδων του πλήρους συστήματος με χρήση του κυκλικού προθέματος (χρήση του κυκλικού προθέματος (cyclic prefixcyclic prefix))..