HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3
-
Upload
margaret-emerson -
Category
Documents
-
view
15 -
download
0
description
Transcript of HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3
![Page 1: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/1.jpg)
HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3
Frigyes István
2006-07/II.
![Page 2: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/2.jpg)
3.Digitális jelek átvitele analóg csatornán: torzításmentes átvitel, lineáris torzítás-diszperzió hatása
![Page 3: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/3.jpg)
Frigyes: Hírkelm 3
Bevezető megjegyzések
• Eddig egyedülálló jelek átvitelét vizsgáltuk. A valóságban, persze, mindig jelsorozatokat visznek át. Akkor egy újabb minőségrontó hatás léphet fel: a szomszédos jelek interferálhatnak egymással, (ISI: intersymbol interference, jelátlapolódás) ami megnövelheti a hibavalószínűséget
![Page 4: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/4.jpg)
Frigyes: Hírkelm 4
Bevezető megjegyzések
• Lineáris csatornát fogunk vizsgálni: mi az ISI-mentes átvitel feltétele – az ilyen átviteli függvényű rendszert/szűrőt tekintjük torzításmentesnek. Ugyancsak megvizsgáljuk, hogy mi a hatása, ha a szűrő nem ilyen – torzít.
![Page 5: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/5.jpg)
Frigyes: Hírkelm 5
Vizsgálat
• 1. Bináris alapsávi átvitel – Dirac-delta alakú jelek
• 2. Bináris alapsávi átvitel – általános jelalakok• 3.M-állapotú alapsávi (PAM)• 4 RF átvitel, ASK• 5.QAM-PSK• 6. Zaj figyelembevétele – adószűrő-vevőszűrő• 7. Zaj és lineáris torzítás együtt
![Page 6: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/6.jpg)
Frigyes: Hírkelm 6
ISI-mentes átvitel: a vizsgálandó modell
• Egyelőre nem foglalkozunk a zajjal, az eredő átviteli csatornát vizsgáljuk.
• 1. Első lépésben ezt a modellt nézzük:
IMPULZUSGENE-RÁTOR
LINEÁRIS ÁTVITELI
CSATORNAFORRÁS NYELŐDÖNTŐ
Időzítés
M=2; T b(t)=δ(t) C(ω)c(t)z(t)
y(t)
Láttuk: C(ω) legalább 3 szűrő eredője: adószűrő, frekvenciaszelektív csatorna, vevőszűrő
![Page 7: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/7.jpg)
Frigyes: Hírkelm 7
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t)
• Az eddigiektől eltérően: a forrás T- időnként egy új üzenetet ad ki. Így
• A szomszédos bitek nem zavarják egymást, ha a döntés pillanatában csak az aktuális bit válasza nem 0 (Nyquist-feltétel); a 0-indexűt véve
k kkk
kkk
kTtcatckTtaty
akTtatz
1;
kktk kTtca
;00
0
![Page 8: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/8.jpg)
Frigyes: Hírkelm 8
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t)
t
ttc
0
0sin
Legegyszerűbb: id. aluláteresztő:C(ω)
ω0
1
De az ak-sorozat bármilyen lehet;így ez azonosságminden k-ra: c(-kT)=0, ha k0
Milyen C(ω)?
![Page 9: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/9.jpg)
Frigyes: Hírkelm 9
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t)
kktk kTtca
;00
0
lTkTk
Tk
k
0
00
0 0sin
Nyquist:
Hz
TTk
l
Tk
l
2
1 ;1:legkisebb a ; rad/sec
00
![Page 10: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/10.jpg)
Frigyes: Hírkelm 10
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t); kétségek
• 3 probléma:
• 1. nem kauzális – nem baj: késleltetés
• 2. szakadásos átv. függv.: approximálható; de
• 3. jitter: ha kT+ε
• Itt már az ISI, persze, 0de, nem is korlátos
kT+ε
![Page 11: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/11.jpg)
Frigyes: Hírkelm 11
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t); kétségek
k
Ta
kTa
kT
kTkTa
kT
kTa
k
k
k
k
kk
1sin1
sincoscossinsin
0
0
0
0000
0
0
k
kk
k k k
a
TkT
kTa
1sinÍgy
0
0
amely számsor – az ú.n. harmonikus sor - divergens
![Page 12: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/12.jpg)
Frigyes: Hírkelm 12
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t); kétségek
• Megoldás: lekerekítés. • Kimutatható (mindjárt látjuk): ha
az ideális Nyquist-szűrőt szimmetrikusan kerekítik le,
• a 0-helyek ott maradnak,de a sor tagjai k magasabb hatványa szerint csökkennek;az ilyen már konvergens
• Vagyis: a lekerekített szűrő (kicsit)szélesebb sávot foglal el, de az ISI – időzítési hibánál – legalább korlátos.
C(ω)
ω0
1
½=-6 dB
C(ω)
ω0
1
![Page 13: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/13.jpg)
Frigyes: Hírkelm 13
ISI-mentes átvitel: 1. a Nyquist feltétel b(t)=δ(t)- általános eset
TfTfC
mTm 1
;)(
Vagyis az f= 1/T-vel eltolt spektrumok összege konstans
Feltétel (a Nyquist-féle kritérium),általánosan:
![Page 14: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/14.jpg)
Frigyes: Hírkelm 14
A Nyquist-kritérium bizonyítása
deCtc tj)(2
1)(
deCkTc kTj)(2
1)(
m
T
T
kTj
m
Tm
Tm
kTj deT
mCdeCkTc
2/2
2/2
2/)12(2
2/)12(2
2
2
1)(
2
1)(
Felbontva 2/T széles frekvenciasávokra:
T
T
kTjT
T
kTj
m
deDdeT
mC
/
/
/
/
)(2
12
2
1
![Page 15: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/15.jpg)
Frigyes: Hírkelm 15
A Nyquist-kritérium bizonyítása (2)
T
T
kTjk kTTcdeD
Td
/
/
)()(2
0, 00 kdTd
k
kTjkedD 2)(
véges tartományban érdekel, 2/T széles; előállítható Fourier-sorral :
m T
mCD
2ˆ)(
Mivel volt a követelmény:0)0( kc1)0( kc
const)( TD
![Page 16: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/16.jpg)
Frigyes: Hírkelm 16
Koszinuszos lekerekítésű szűrő
-1 -0.5 0 0.5 1
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
normalizált frekvencia, T/t
C(f
)
=0.1=0.35=0.5=0.75=1
Emelt
Emelt
![Page 17: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/17.jpg)
Frigyes: Hírkelm 17
Emelt koszinuszos lekerekítésű szűrő
20 40 60 80 100 120 140 160-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
=0=0.5=1
![Page 18: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/18.jpg)
Frigyes: Hírkelm 18
Koszinuszos lekerekítés
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Time
Am
plitu
de
Eye Diagram
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Time
Am
plitu
de
Eye Diagram
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Time
Am
plitu
de
Eye Diagram
![Page 19: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/19.jpg)
Frigyes: Hírkelm 19
JELGENE-RÁTOR
LINEÁRIS ÁTVITELI
CSATORNAFORRÁS NYELŐDÖNTŐ
Időzítés
M=2; T y(t)b(t) C’(ω)
c’(t)z(t)
δ(t)
IMPULZUSGENE-RÁTOR
b(t)
B(ω)
C(ω)
ISI-mentes átvitel: 2. a Nyquist feltétel, általános alapsávi b(t)
Modell:
Igy: C’(ω)=C(ω)/B(ω)
![Page 20: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/20.jpg)
Frigyes: Hírkelm 20
ISI-mentes átvitel: 2. a Nyquist feltétel általános alapsávi b(t)
ωC(ω) ω0
1 'C
'CC(ω)
ω0
1
2
2sin
T
TB
tb
CT
TC
2sin
2'
t
Pl: „ablakfüggv” (NRZ)
![Page 21: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/21.jpg)
Frigyes: Hírkelm 21
ISI-mentes átvitel: 3. a Nyquist feltétel, általános alapsávi b(t);PAM, M>2
• Ha M>2, de a jeleknek csak az amplitúdója különbözik: persze ugyanaz a szűrő jó, mert az ISI-mentesség feltétele, hogy c(kT)=0.
• (Persze: érzékenyebb az időzítési hibánál fellépő ISIre.)
![Page 22: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/22.jpg)
Frigyes: Hírkelm 22
ISI-mentes átvitel: 4. a Nyquist feltétel RF átvitelnél: ASK
• Tudjuk: AM-nél az amplitudó lineárisan függ a moduláló jeltől.
• Ha az ISI nélküli digitális jel,(vagyis Nyquist-aluláteresztőn ment át), az AM jelben sem lesz ISI.
• Vagyis: tekintsük ezt a szűrőt ekvivalens aluláteresztőnek; az ilyen sávátersztő is Nyquist
c
c
tqtx
ttatx
sin
vagycos
ω=0ω= ωc
![Page 23: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/23.jpg)
Frigyes: Hírkelm 23
ISI-mentes átvitel: 5. a Nyquist feltétel RF átvitelnél: QAM és PSK
• QAM-nél azonos kvadratúra (sin vagy cos) külön-külön ugyanilyen.
• De a két kvadratúra között sincs interf., mert aluláteresztőt transzformáltunk sávszűrővé – így az hivatalból konjugált szimmetrikus
• A PSK egy fajtája a QAMnek, csak a két kvadr. nem független egymástól – így ugyanolyan
• FSK jóval bonyolultabb – de azzal nem foglalkozunk
![Page 24: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/24.jpg)
Frigyes: Hírkelm 24
6. Jelsorozatok, zajban: C(ω), C’(ω) megosztása adó és vevő között
ABS
eSC
eSHtTsthTj
Tj
:Továbbá
' :Így
:Tudjuk2
JELGENE-RÁTOR
FORRÁS NYELŐDÖNTŐA(ω) H(ω)+
n(t)
b(t)
C(ω)= B(ω). A(ω). H(ω)
C’(ω)= A(ω). H(ω)s(t)
BA
C
C;CH
ésfázisú lineáris:
:is Végül
![Page 25: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/25.jpg)
Frigyes: Hírkelm 25
7. Ha nem Nyquist: zaj és lineáris torzítás együttes hatása
• Kisebb zaj okoz hibás döntést
• Az utána következő és az előző bitekben is
• Kauzalitás?τ
![Page 26: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/26.jpg)
Frigyes: Hírkelm 26
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM)
ZÓNASZŰRŐ
DÖNTŐ+LOG.
H(ω)+
n(t)JEL
GENE-RÁTOR
FORRÁS A(ω)(×T(ω))
b(t) a(t) h(t)
×
×ZÓNA
SZŰRŐ
cos ωctsin ωct
z(t) y1(t)r’(t)
r(t)=y(t)+n(t)
Modell:
A feltüntetett jelek: komplex burkolók(hullám nélkül)
;
sincos
kkk
kck
kckv
kTtbjqatz
tkTtbqtkTtbatz
![Page 27: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/27.jpg)
Frigyes: Hírkelm 27
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM)
kkk
kk
Tkkk
kkk
kkk
jIRjqaty
thtakTtbjqaty
T
thtakTtbjqathtyty
takTtbjqatatzty
0
1
1
:ban-0 :Döntés
;
kTtk
kTtk
thtatbI
thtatbR
Imˆ
Reˆ
R-2 R-1 R0 R1
I-2 I-1 I0 I1
![Page 28: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/28.jpg)
Frigyes: Hírkelm 28
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM)
• Itt most 3-féle jel van
• a hasznos jel: s=a0R0+jq0R0
• ISI:(Σ’: a k=0 tagot kihagyjuk)
• zaj: N (Gauss-zaj, E(N)=0, σ2)
• Így:
kkk
kk jIRjqag
'
Ngsjrrtr IR 0
![Page 29: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/29.jpg)
Frigyes: Hírkelm 29
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM)
dHN
NN
N
IaRqjIqRa
g
kkk
kkk
kkk
kkk
2022
2
1
2;,0;
:serészletezé
''
:serészletezé
És mégegyszer: Ngsjrrtr IR 0
Mindegyiknek van R és I összetevője
![Page 30: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/30.jpg)
Frigyes: Hírkelm 30
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM): hibavalószínűség
• Helyesen döntünk: ha r az si tartományában van
• De: zaj ortogonális összetevői függetlenek
• (Majdnem) független ai és qi.
• Ígysi
r
gN
D
CECICRC
iIiICIiRiRCR
PPPPP
DsrPDsrP
1;
2:;2:
![Page 31: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/31.jpg)
Frigyes: Hírkelm 31
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM): hibavalószínűség
• r feltételesen gaussi; így
• Segít a karakterisztikus függvény
RRgiRRCRiRCR
R
D
2
iRRRiRRCR
dggps,gPsP
drsgr
2
1exp
2
1s,gP
R
i
↓?
![Page 32: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/32.jpg)
Frigyes: Hírkelm 32
Közbevetőleg: val.vált. karakterisztikus függvénye
• Valószínűségi változó: x
• Karakterisztikus függvény:
• Ez x függvényének várható értéke, így
• Vagyis: ha ismerjük a kar.fv.-t:
juxx uU eE
xpdxxpuU xxjux
x Fe
uUxp xx1F
![Page 33: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/33.jpg)
Frigyes: Hírkelm 33
Közbevetőleg: val.vált. karakterisztikus függvénye
• Ha x véletlenül független val. vált.-ok összege:
n
iixx
1
n
ix
n
i
jux
n
i
juxn
ii
jxux
uU
xjuuU
i
i
i
11
11
Ee
eEexpEeE
![Page 34: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/34.jpg)
Frigyes: Hírkelm 34
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása (QAM): hibavalószínűség
• Független val. vált. összege:
• Nálunk:
• Ezek (nagyjából) függetlenek – tekintsük úgy• (Miért csak nagyjából?)
uUeeeuUxxix
i
ijux
i
ixjujuxxi EEE;
kkkkR IqRag ' Pl.
![Page 35: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/35.jpg)
Frigyes: Hírkelm 35
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása pl. 16QAM
• De akkor:
• és így a Π k-adik tényezője, általában:
• Rk-t, Ik-t ismerjük, ak-ra, qk-ra átlagolhatunk
1,3
1, kk qa
kIkjuqkRkjuak eeuU EE
kk
kjuRkjuRkjuRkjuRkRkjua
uRuR
eeeee
cos3cos2
14
1E 33
![Page 36: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/36.jpg)
Frigyes: Hírkelm 36
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása pl. 16QAM
dueuUuUgp
uIuIuRuRuU
uRjggRgRRRg
kkk
kkk
gR
2
1
és
cos3cos2
1cos3cos
2
1'
1F
dudgdrjuguU
sgrsP
RRRRg
iDiRRR
N
iCR
exp
2
1exp
2
1
2
1
végülÉs
2
2
![Page 37: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/37.jpg)
Frigyes: Hírkelm 37
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása – QAM
• Az utóbbi (szép) formulában a gc-szerinti integrál zárt alakban is elvégezhető: g csak a kitevőben van, így az kiegészíthető teljes négyzetté és integrálható (-, határok között). Így legvégül
• ami egy szép formula, de numerikusan integrálni kellene. Numerikusan nem nagyon előnyös, vannak jobb módszerek is, de azok nem ilyen szépek. (Longitudinális transzverzális)
dudruUsrju
sP RRg
iDiRR
N
iCR
2
2
2exp
2
1
![Page 38: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/38.jpg)
Frigyes: Hírkelm 38
7. Zaj és lineáris torzítás együttes hatása
• A zajjal persze nem tudunk mit csinálni – a torzítást szeretnénk elkerülni
• A szűrőket tudjuk (megpróbálhatjuk) jóra csinálni (A(ω) és H(ω)), de a közeg (esetleges) torzítását nem.
• Csatornakiegyenlítés
• EDDIG
![Page 39: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/39.jpg)
4. Analóg jelek átvitele – analóg modulációs eljárások
![Page 40: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/40.jpg)
Frigyes: Hírkelm 40
Analóg jelek
• Analógnak nevezett jel olyan s(t) időfüggvényt-folyamatot reprezentál, amely bizonyos specifikáción belül tetszőleges lehet. Ilyen specifikációs adat lehet a jel tartója vagy Fourier-transzformáltjának tartója, teljesítménye, dinamika-tartománya vagy hasonlók.
![Page 41: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/41.jpg)
Frigyes: Hírkelm 41
Kétoldalsávos el-nem-nyomott vivőjű AM (AM-DSB-NSC)
• Az amplitúdó a modulált jel lineáris függvénye:
• (lineáris moduláció, mert…; (történetesen inhomogén lineáris))
• Ennek a Fourier-transzformáltja:
• Az analitikus jelé:
01
1~cos12
ths
tshtxttshAtx c
F 1 hs t hS
cc hSAX 2
![Page 42: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/42.jpg)
Frigyes: Hírkelm 42
Kétoldalsávos el-nem-nyomott vivőjű AM (AM-DSB-NSC)
• Amiből a modulált jel
• Van: vivőfrekvenciás vonalalatta-fölötte egy-egy oldalsáv
• (Ilyet már láttunk:
)
X A h S h Sc c c c 2
2. .
(kétszeresen pazarló)
S(ω)
x(ω)=F[s(t)cosωct]
![Page 43: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/43.jpg)
Frigyes: Hírkelm 43
Kétoldalsávos elnyomott vivőjű AM (AM-DSB-SC)
• Ez ilyen:
• (Tk. Ilyet láttunk QAMnél, PSKnál)
• Analitikus jelének Fou-trszf.-ja:
x t A s t tc 2 . cos
cASX 2
![Page 44: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/44.jpg)
Frigyes: Hírkelm 44
Egyoldalsávos elnyomott vivőjű AM (AM-SSB-SC)
• Minthogy az átviendő információt egy oldalsáv is teljes egészében tartalmazza, indokolt, a frekvencia-takarékosság érdekében, nem elfoglalni a másodikat.
• Az eddigiek ismeretében ilyen egy-oldalsávos AM-hez jutunk, ha a vivőt nem a moduláló jellel, hanem annak analitikus jelével moduláljuk
• (so(t)-nek nincs negativ frekvenciájú összetevője, így x(t)-nek csak az egyik oldalsávja lesz meg.)
x t A s t js t tc 2 . cos
![Page 45: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/45.jpg)
Frigyes: Hírkelm 45
Egyoldalsávos elnyomott vivőjű AM (AM-SSB-SC)
• Mi is ez?:• Persze, az így előállított moduláló jel nem valós,
így nem létezik. De az AM jel:• analitikus: szorozva ejωct-vel• modulált jel:
• De hogy csináljuk a H[x]-et? Szűrő vagy (frekifüggetlen) 90o-os fázistoló (Hilbert szűrő) (áramkörrel nem triviális megcsinálni)
tsjtsAts ˆ.2
ttsttsetsjtstx cctj c sinˆcosˆRe
![Page 46: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/46.jpg)
Frigyes: Hírkelm 46
AM demodulálsa – AM-DSB-NSC
• Burkolódetektor kimenő jele: a komplex burkoló absz. értéke.
• De tudjuk: a burkoló valós; és
01 tsh
![Page 47: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/47.jpg)
Frigyes: Hírkelm 47
AM demodulálsa – AM-DSB-SC
• A burkoló absz. értéke most nem jó: koherens referenciajellel kell szorozni
• Ha a referencia fázisa δ-val eltér: meg van szorozva cosδ val (pl cos[(Δω)t] vel). Koherensnek kell lenni! (nem könnyű –ellentétben a digitálissal)
ttARhstRttAhsts cccd 2cos1cos2cos2
kiszűrhető
ttARhspltARhs
tRttAhstslp
ccd
cos:.;cos
cos2cos2
![Page 48: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/48.jpg)
Frigyes: Hírkelm 48
AM demodulálsa – AM-SSB-SC
• Ehhez is kell referencia (szorozni a vivővel)
• Ha most nem egészen koherens:
• Ennek az absz négyzete (telj.) nincs eltorzítva:; (beszédhez jó)
tsARhtttsttsARh
tRttsttsAhts
lpccc
lpcccd
cossinˆcos
cos2sinˆcos2
2
signsinsigncos
áltjatranszform-Fourier aaminek
sinˆcos
j
lpd
lpd
eAhRSSjSAhRS
tstsAhRts
eredeti az 2S
![Page 49: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/49.jpg)
Frigyes: Hírkelm 49
Szögmoduláció
• Emlékeztető:
• Szögmodulációnál d(t) = 1 és θ elvileg tetszőlegesen, a gyakorlatban lineáris módon függ az s(t) moduláló jeltől. Gyakorlati alkalmazásban háromféle (t) függvény fordul elő:
• Fázismoduláció:
tttAdtx c cos2
t hs t x t A t hs tc 2 2 2; cos
![Page 50: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/50.jpg)
Frigyes: Hírkelm 50
Szögmoduláció• Frekvenciamoduláció (FM):
• FM preemfázissal:
t
dttsFt 2
dttstpFtA
txdttstpFt
t
c
t
..2cos2
;..2
Általában: P(ω) kiemeli a nagyfrekvenciákat
Célszerű normalizálás:
1E 2 ts
![Page 51: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/51.jpg)
Frigyes: Hírkelm 51
Szögmoduláció; spektrális tulajdonságok – példák
• Láttuk: x(t) nemlineáris függvénye s(t)-nek
• Spektrum: bonyolult meghatározni
Példa: i. Frekvenciamoduláció egyetlen szinusszal: s(t)=cos mt;
Periódikus jel – Fourier-sor (t) = F/fm.sin mt
mcmcn m
n nnf
FAX
J8
xy sincos
![Page 52: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/52.jpg)
Frigyes: Hírkelm 52
Szögmoduláció; spektrális tulajdonságok – példák
• ii. Keskenysávú FM tetszőleges jellel• Ha a frekvencialöket a moduláló spektrum
felső határfrekvenciájához képet kicsi, a moduláció lineárisnak tűnik: a két oldalsáv alakja megegyezik (t)-ével.
• iii. Szélessávú FM véletlenszerű jellel• Elég érdekes eredmény: a spektrális
sűrűségnek két oldalsávja van, melyek alakja megegyezik a moduláló jel valószínűségi sűrűségével.
![Page 53: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/53.jpg)
Frigyes: Hírkelm 53
Szögmodulált jel előállítása
• Legplauzibilisebb: VCO
VCO
s(t))
x(t))FM:
x(t))VCO
s(t))
PM:
d/dt
tekinteni
x(t))
VCO
s(t))
FM+preemfázis:
p(t)
![Page 54: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/54.jpg)
Frigyes: Hírkelm 54
Szögmodulált jel előállítása
• „Indirekt” (vagy Armstrong) módszer:
• Így: kis-löketű PM
ttAhtAtxh
thtA
thtAthtAtx
cc
c
cc
sin2cos2 :kicsi ha
sinsin2
coscos2cos2)(
OSZC.π/2
×× ×+x(t)s(t)
![Page 55: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/55.jpg)
Frigyes: Hírkelm 55
Szögmodulált jel előállítása
• Kis löketű FM(indirekt):
• Akármilyen löketű FM:
OSZC.π/2
×× ×+x(t)s(t)
t
dt
OSZC.π/2
×× ×+x(t)s(t)
t
dt FREKV.SOKSZ (n).
FREKV.SOKSZ.(m)
KEVERŐ
![Page 56: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/56.jpg)
Frigyes: Hírkelm 56
FM demodulálása
• Elv lehet: átalakítani AMmé majd AM dem.
• 1. félrehangolt rezgőkör:
• 2. jobb: két félrehangolt rezgőkör különbsége (frekv. diszkriminátor):
f
s
![Page 57: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/57.jpg)
Frigyes: Hírkelm 57
FM demodulálása
• Persze: ez a vett jel amplitúdójával (zajával) arányos lesz: így legyen attól független. U.n. „frekv. detektor”:
SÁVÁT.LIMITER
FREKV.DISZKR.
LIMITERSÁV
SZŰRŐ
Ideális limiter: amplitúdó konstansfázis: változatlan
x(t)) txjeconstty ~
tdt
dtz x2
1~
![Page 58: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/58.jpg)
Frigyes: Hírkelm 58
FM (vagy PM) demodulálása
• Eltérő alapelv: PLL:
VCO
frequ
phase
Megjegyzés: a PLL ideális limiter
![Page 59: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/59.jpg)
Frigyes: Hírkelm 59
Szögmoduláció; az elfoglalt frekvenciasáv
• Közelítő (u.n. Carson) formula:
max2 fFB
![Page 60: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/60.jpg)
Frigyes: Hírkelm 60
Zaj hatása
• Pl. FM:
• Tulajdonképpen: becslési feladat: ismeretlen függvény becslése zajban, csak a fv. nemlin. függvényét ismerjük.
• De: két okból egyszerűsíthető: a S/N jó mértéke a minőségnek
• és: túl bonyolult
• Ezért: csak jel/zaj viszonnyal foglalkozunk.
tndttsFtAtx c 2cos2
![Page 61: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/61.jpg)
Frigyes: Hírkelm 61
×H(ω)+
n(t)cos ωct
x(t)) ALULÁTs(t))
Zaj hatása – AM-DSB-SC
• A vizsgált (egyszerű) modell
• Az (ideális) szűrők a moduláló jelet nem befolyásolják.
• Tudjuk: a referenciajellel való szorzás a (komplex) burkolót állítja elő.
×
![Page 62: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/62.jpg)
Frigyes: Hírkelm 62
Zaj hatása – AM-DSB-SC
• Láttuk: a modulált jel• (s(t) sztoh foly
mintafüggvénye)• Ennek teljesítménye• A zajteljesítmény és S/N:• A demodulátor jele:
• A teljesítmény az RF telj. fele – de ugyanígy a zaj is. Így
x t A s t tc 2 . cos
ttARhstRttAhsts cccd 2cos1cos2cos2
dSAS s2
12
BN
N 22
0BN
S
N
S
RF 0
RFd N
S
N
S
![Page 63: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/63.jpg)
Frigyes: Hírkelm 63
Zaj hatása – AM-SSB-SC
• Ugyanilyen megfontolás alapján: a S/N ugyanannyi
• (AM-DSB-NSC: bonyolultabb: a detektor (egyenirányító) nemlineáris
![Page 64: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/64.jpg)
Frigyes: Hírkelm 64
Zaj hatása – FM, kis zaj
tntxq
tntxa
a
q
a
q
SjS
nx
nx
nx
nx
nx
nx
z
~~Im
~~Re
arctan
22
Az korábbiaknak megfelelően:
Egyszerűsítések: i. eltekintünk x modulációs tartalmától ii. feltesszük, hogy n << x.Akkor
SÁVÁT.LIMITER
FREKV.DISZKR.
n(t))
+x(t))
z(t))
ALULÁT(Ba)
24
12
1
1
0222
022
N
AS
N
AS
AS
A
q
aA
q
z
n
n
n
n
![Page 65: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/65.jpg)
Frigyes: Hírkelm 65
Zaj hatása – FM, kis zaj
• Zajteljesítmény a kimeneten:
• Jelteljesítmény (a normalizálás miatt nem kell részletezni): ΔF2
• Így a jel/zaj viszony:
3322
1
2
1 2
20
3
20
2
2
202
aaaaB
aB
B
A
BNB
A
Nd
N
AN
2
,
3
aaBRF B
F
N
S
N
S
![Page 66: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/66.jpg)
Frigyes: Hírkelm 66
Megjegyzés.
• A demod utáni aluláteresztő szűrő sávszélessége általában a moduláló alapsávi jel legfelső frekvenciája
![Page 67: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/67.jpg)
Frigyes: Hírkelm 67
Zaj hatása – FM, kis jel, csak kvalitativ
ΔΦΔΦ >2π
f
Φ
2π
0
FM küszöb
kb 10 dB (S/N)RF
S/N
f
Φ
2π
0
π
![Page 68: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/68.jpg)
Frigyes: Hírkelm 68
Zaj hatása – FM, kis jel, küszöb csökkentés: PLL
• Nagy jel/zajnál: fr. detektor és PLL minősége (kb) egyforma
• De kicsinél – fr. detektor: • RF sávszélesség: 2(ΔF+Ba) (Carson)• itt kell >10dB S/N• Kicsi – PLL :• a küszöb itt is kb. 10 dB• de a PLL követi a modulált frek-t• zaj-sávszélessége kb Ba – vagyis az RF
S/Nkb.10×lg 2(1+ΔF/Ba) dB-lel nagyobb
![Page 69: HÍRKÖZLÉSELMÉLET/3](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062516/56812ada550346895d8ec0a7/html5/thumbnails/69.jpg)
Frigyes: Hírkelm 69
Preemfázis
• Említettük: FM+preemf (elő-kiemelés):
• mivel a zaj nagyobb frekvencián nagy, 0 körül 0: a mod. előtt a nagyfrekit kiemeljük – a demod után elnyomjuk; ezzel elnyomódik a nagyobb zaj is, a ≈0 kicsit kiemelődik
dttstpFtAtx
dttstpFt
t
c
t
..2cos2
;..2