Phase Shift Keying Amplitude Shift Keying Amplitude...

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

PodstawowePodstawowe modulacjemodulacje cyfrowecyfrowe

��ASK ASK -- Amplitude Shift KeyingAmplitude Shift Keying��FSK FSK -- Frequency Shift Keying Frequency Shift Keying ��PSK PSK -- Phase Shift KeyingPhase Shift Keying��QAM QAM -- QuadratureQuadrature Amplitude ModulationAmplitude Modulation

Modulacje cyfrowe


Efekywność widmowa

ΓΓΓΓΓΓΓΓ = R/B = R/B [bit/s/Hz]

R - szybkość transmisji (bit/s)B - pasmo częstotliwości zajmowane przez sygnał

Modulacje cyfrowe


Modulacja cyfrowa stosowana w transmisji satelitarnej powinna:� charakteryzować się stałą obwiednią sygnału� zapewniać wysoką efektywność widmową

Najczęściej stosowane są modulacje fazy (PSK):- BPSKBPSK biphase phase shift keying (M=2)- QPSKQPSK quadriphase phase shift keying (M=4)

OQPSKOQPSK offset QPSKππππππππ/4QPSK/4QPSK

Dla BPSK i QPSK: BER = 1/2erfc√√√√Eb/N0

Dla wielowartościowych modulacji PSK (M>2) jakość transmisjiwyrażana jest w symbolowej stopie błędów (symbol error rate - SER), przybliżona zależność: BER = SER/log2(M)

Modulacje cyfrowe


s(t) = A(t) cos(2ππππf0t + φφφφ(t))A(t) modulacja amplitudy

φφφφ(t) modulacja kąta (fazy lub częstotliwości)

Sygnał zmodulowany:

s(t) = sI(t)cos2ππππf0t + sQ(t)sin2ππππf0t

sI(t) - składowa synfazowa (inphase), sQ(t) - składowa kwadraturowa (quadrature)

A(t) = (sI2(t) + sQ

2(t))1/2

φφφφ(t)=arctg(sQ(t)/sI(t)

Modulacje cyfrowe


(00)(01)

(11) (10)

-1 1

1

-1

q

i ΣΣΣΣ900

Tb

konwerterszereg./równol.

{dn}

Rb=1/Tb

Rb/2

Rb/2

in=±1

qn=±1

S(t)

cos2πfct

konstelacja QPSK modulator QPSK/OQPSK

Modulacje cyfrowe


FiltrDP

opóźnienieT

FiltrDP

odtwarzanienośnej

Acos(2πf0+θi) Acosθi

Acos(2πf0t)

demodulacja koherentna

demodulacja różnicowa

Modulacje cyfrowe


Kodowanie Kanałowe

ChannelEncoder

K=2i

Rb Rc

N=2r+i

symboleinformacyjne

szybkość

symbolezakodowane

szybkość

rbitów nadmiarowych

SprawnośćSprawność kodowaniakodowania k = K/Nk = K/N

i - liczba bitów informacyjnych r - liczba bitów nadmiarowych

RRcc = = RRbb/k/k

Kodowanie korekcyjne


Przykładowe wartości:Sprawność wymagane Eb/N0 zysk

k dla BER=10-5

1 9.6dB 0dB7/8 7.6dB 2dB3/4 5.8dB 3.8dB2/3 5.3dB 4.3dB1/2 4.9dB 4.7dB

Zysk kodowania



Techniki detekcji/korekcji błędów

�� ARQARQ - Automatic Repeat on Request

�� FECFEC - Forward Error Correction- kody blokowe- kody splotowe- turbo-kody



Koder

DATA

Dekoder(korekcjabłędów)

DATA

Buforowaniedanych

+Retransmisje

Koder

Kanał transmisyjny

DATA

Detekcjabłędu

DATA

ARQ FEC

Kanał transmisyjny

Buforowaniedanych

+żądania

retransmisji



Kodowanie korekcyjne - ARQ

Dane FCSNagłówek

FCS (frame check sequence)

•bit parzystości•suma kontrolna•CRC (cyclic redundancy check)

CRC16-bitowy G(x)=X16+X15+x5+132-bitowy G(x)=X32+X26+x23 +X22+X16 +X12+X11 +X10

+X8 +X7 +X5 +X4 +X2 +X +1

D(x)/G(x) = Q(x) + R(x)R(x)

D(x) - wielomian danych

FCS


Kodowanie korekcyjne - FEC

Koderblokowy

Słowo informacyjne(K-bitów)

Słowo kodowe(N-bitów)

Rb Rc

(N,K,dH)

dH - odległość Hamminga

Kod blokowy o odległości Hamminga dH umozliwia:detekcję dH-1 błędówkorekcję (dH-1)/2 błędów



Przykład:

00011011

00101010111001011100

słowo informacyjne

słowo kodowe

Kod (5,2,3)

A

B

C

D

Odebrano:

10110

A (+3)B (+4)C (+1)D (+2)

10010 10decyzja

01110

A (+3)B (+2)C (+3)D (+2)

korekcja błędu

detekcja błędu



Kod RS (Reed-Solomon)

Kody RS w odróżnieniu od innych kodów blokowych operują nie na bitachale na bajtach.

(204,188,8)N=204 bajty słowa kodowegoK=188 bajtów wsłowa informacyjnegot=8 liczba bajtów możliwych do skorygowania

zalety:• wysoki zysk, dla wejściowego BER=10-4 elementowa stopa błędów na wyjściudekodera może wynieść BER=10-12

• możliwa korekcja „paczek” błędów z uawgi na bajtową strukturę kodu• mały nadmiar, 8% dla kodu (204,188)



Kody RS stosowane są najczęściej w kaskadowym połączeniu z innymi kodami (najczęściej splotowymi).

Koder RS(204,188)

Przeplot(interleaver)

Koder splotowy(k=1/2,2/3,3/4,..) Modulator RF

Dekoder kodu RS

Rozplot(deinterleaver)

Dekoder kodusplotowego Demodulator RF

Dane

Dane

przykład: system DVB-S

nadajnik

odbiornik


T T01100110 0011010100110101

01110111

01000100

Koder splotowy

N=1 K=2 M=3k=N/K

G1(X) = 1 + X + X2 (G1 = 1 1 1)G2(X) = 1 + X2 (G2 = 1 0 1)

x1i

x2i

x1i,x2i



DD

CC

AA

BB

1/01 0/01

0/10

1/00

1/10

0/00

1/11 0/11

10100101

1111

0000

Kod splotowygraf stanów



A 00

D 11

C 10

B 01

10

00 00 00 00 00

11 1111 11 11

10

10101010

10

0000 00

010101

01010101

Start

bit “0”

bit “1”

Kod splotowykrata (trellis)



Turbo koder

+

+

T T T T

+

+

T T T T

Przeplot

koder 1

Dane wejściowe

dk

y2k

y1k

xk

{d} {x,y1,y2}

koder 2



Turbo Dekoder

DEK 1DEK 2

Przeplotrozplot

xy1y2

d d^ ^̂



Orthogonal Frequency Division Multiplexing

• Rodzaj transmisji wieloczęstotliwościowej (wielotonowej)

• Dostępne pasmo kanału transmisyjnego podzielone jest na wiele (N) wąskich pasm (podkanałów).

• Dane transmitowane są równolegle w wydzielonych podkanałach

• Nośne podkanałów są wzajemnie ortogonalne (odstęp międzysąsiednimi nosnymi wynosi �f=1/T, gdzie T jest odstępem jednostkowym modulacji)

• Generacja i odbiór sygnału realizowane są w oparciu o algorytmytransformaty Fouriera (IFFT w nadajniku i FFT w odbiorniku)


Modulator 1

Modulator 2

Modulator N

ΣΣΣΣ

f1

f2

fNPar

alle

l / S

eria

l

Data s(t)

R=1/T

R/N

R/N

R/N

System wielotonowy

Modulacje wielotonowe


• Wysoka efektywność widmowa

• Eliminacja zakłóceń powodowanych przez interferencję międzysymbolową ISI (InterSymbol Interference) Zastosowanie w miejsce pojedynczego strumienia danych o dużej szybkościrównoległej transmisji strumieni danych o małych przepływnościach powodujewydłużenie odstepu jednostkowego modulacji do wartosci odpowiadajacej długości odpowiedzi kanału.

• Duża elastyczność umożliwiająca optymalizację systemu pod kątem maksymalnej przepływności przez odpowiednią alokacjęmocy i wartościowości modulacjiw podkanałach.

Zalety OFDM



Wady OFDM

• Wrażliwość na zaniki selektywne

• Wymagana precyzyjna synchronizacja, konieczne jest stosowanie odpowiednich procedur (sekwencje treningowe, sygnały pilotowe)

• Wrażliwość na zniekształcenia nieliniowe wprowadzaneprzez kanał transmisyjny z uwagi na dużą dynamikęzmian amplitudy w sygnale OFDM



System z pojedynczą nośną (single carrier)szybkość transmisji R =1/T= 7.4 Msym/s.Poziom interferencji międzysmbolowej ISI (Inter-Symbol Interference):ττττmax /T= 1600

System wielotonowy (multicarrier)Strumień danych o szybkości R podzielony jest na N równoległychstrumieni o szybkościach Rmc = 1/Tmc = R/N .

ISI zostaje zredukowana do wartości:ττττmax /Tmc= ττττmax /(TN)Dla DVB-T liczba nośnych wynosi N=8192 co daje ISI:ττττmax /Tmc=0.2

kanał wielodrogowy, max. opóźnienie ττττmax=224µµµµs


Date post:	17-Aug-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	29 times
Download:	2 times

Phase Shift Keying Amplitude Shift Keying Amplitude...

Documents