Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary...

60
Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying PSK) Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying-PSK) Σταθερή περιβάλλουσα (C E l ) (Constant Envelope) Ίση Ενέργεια συμβόλων Ίση Ενέργεια συμβόλων 18/12/2015 Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος 1

Transcript of Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary...

Page 1: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying PSK)Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying-PSK)

Σταθερή περιβάλλουσα(C E l )(Constant Envelope)

Ίση Ενέργεια συμβόλωνΊση Ενέργεια συμβόλων

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

1

Page 2: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK)

BPSK

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

2

Page 3: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Quaternary Phase Shift Keying (QPSK)Quaternary Phase Shift Keying (QPSK)

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

3

Page 4: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Αστερισμός-Διαγράμματα I/QΑστερισμός Διαγράμματα I/Q

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

4

Page 5: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Αστερισμοί MPSKΑστερισμοί MPSK

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

5

Page 6: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Αστερισμοί MPSKΑστερισμοί MPSK

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

6

Page 7: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

7

Page 8: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

8

Page 9: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

9

Page 10: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

10

Page 11: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

11

Page 12: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

12

Page 13: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

13

Page 14: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμορφωτές I/QΔιαμορφωτές I/Q

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

14

Page 15: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμορφωτές I/QΔιαμορφωτές I/Q

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

15

Page 16: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμορφωτές I/QΔιαμορφωτές I/Q

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

16

Page 17: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμορφωτές I/QΔιαμορφωτές I/Q

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

17

Page 18: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Αποδιαμόρφωση-ΑνίχνευσηΑποδιαμόρφωση Ανίχνευση

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

18

Page 19: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Περιοχές ΑπόφασηςΠεριοχές Απόφασης

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

19

Page 20: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Πιθανότητα σφάλματοςΠιθανότητα σφάλματος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

20

Page 21: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

21

Page 22: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

22

Page 23: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες Ι Γ. Κ. Καραγιαννίδης

23

Page 24: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Πιθανότητα σφάλματοςΠιθανότητα σφάλματος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

24

Page 25: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Φασματική Πυκνότητα ΙσχύοςΦασματική Πυκνότητα Ισχύος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

25

Page 26: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμόρφωση διαφορικής ολίσθησης φάσης (Differential PSK DPSK)PSK-DPSK)

• Όταν χρησιμοποιείται PLL σε δέκτες PSK με σύμφωνηαποδιαμόρφωση, παρουσιάζονται ασάφειες της φάσης σε πολλαπλάσιατου 2π/Μ οι οποίες επηρεάζουν αρνητικά την επίδοση του δέκτη.του 2π/Μ οι οποίες επηρεάζουν αρνητικά την επίδοση του δέκτη.• To φαινόμενο αυτό είναι έντονο σε εφαρμογές όπως οι ασύρματεςεπικοινωνίες, εξαιτίας της γρήγορης μεταβολής του καναλιού.

Διαφορική κωδικοποίηση (differential encoding ) τωνΔιαφορική κωδικοποίηση (differential encoding ) των δεδομένων στον πομπό και διαφορική αποκωδικοποίηση (differential decoding) στο δέκτη.

Η τεχνική διαμόρφωσης που υλοποιεί αυτές τις διαδικασίες, ονομάζεται Διαφορικό (Differential) PSK-DPSK.

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

26

Page 27: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DBPSKDBPSK

Με τη διαφορική κωδικοποίηση του BPSK ένα bit 0 ή 1διαμορφώνεται κατά DBPSK λαμβάνοντας υπόψη την κατάσταση τουπροηγουμένου bit.Με τον τρόπο αυτό και με την υπόθεση ότι το λάθος, ε στην εκτίμησητης φάσης από το PLL μεταβάλλεται αργά και είναι το ίδιο σε δύοης φ ης μ β ργδιαδοχικά διαστήματα συμβόλου, η διαφορά φάσης μεταξύ δύοδιαδοχικών συμβόλων θα είναι ανεξάρτητη από το ε.

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

27

Page 28: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DBPSK-ΠομπόςDBPSK Πομπός

Η διαφορική κωδικοποίηση υλοποιείται μέσω μιας πύλης EXNOR και ενός καθυστερητή που προκαλεί καθυστέρηση, Tb.

Η έξοδος της πύλης EXNOR,bn, είναι 1 αν το bit πληροφορίας, an, και το προηγούμενο κωδικοποιημένο bit, bn-1, είναι τα ίδια. Διαφορετικά, το bn, είναι 0.0.

Κατόπιν τα κωδικοποιημένα bits μετατρέπονται σε πλάτη, +1, -1 και εκπέμπονται με BPSK αφού γίνει η αντιστοιχία στις φάσεις, Θ1=0 και Θ2=π.

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

28

Page 29: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DBPSK-ΠομπόςDBPSK Πομπός

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

29

Page 30: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DBPSK-ΔέκτηςDBPSK Δέκτης

Η ί DBPSK έ ό ό δ ίΗ ονομασία DBPSK αναφέρεται τόσο στο τρόπο κωδικοποίησης της πληροφορίας (differential encoding), όσο και στη διαδικασία της αποδιαμόρφωσης-ανίχνευσης.

Ανάλογα με την μέθοδο που ακολουθείται το DBPSK διακρίνεται σε σύμφωνο και ασύμφωνο.

Το σύμφωνο DBPSK απαιτεί την εκτίμηση της απόλυτης τιμής της φάσης μέσω PLL και κατόπιν ακολουθεί αποκωδικοποίηση των δεδομένων, προκειμένου να ανακτηθεί η εκπεμπόμενη ακολουθίας bits.

Όμως, η μέθοδος αυτή σπάνια χρησιμοποιείται στην πράξη σε αντίθεση με την ασύμφωνη διαφορική ανίχνευση η οποία δεν απαιτεί γνώση της φάσης του φέροντοςτου φέροντος.

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

30

Page 31: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DBPSK-Ασύμφωνος Δέκτης 1DBPSK Ασύμφωνος Δέκτης 1

Χρησιμοποιεί ένα τοπικά παραγόμενο φέρον το οποίο είναι σε συμφωνία ως προς τη συχνότητα με το λαμβανόμενο σήμα αλλά όχι απαραίτητα ως προς τη φάση.

Αφού αποδιαμορφωθούν και ανιχνευθούν τα διαφορικά κωδικοποιημένα δεδομέναΑφού αποδιαμορφωθούν και ανιχνευθούν τα διαφορικά κωδικοποιημένα δεδομένα, μέσω ενός δέκτη I/Q PSK, οδηγούνται στον αποκωδικοποιητή ώστε να εξαχθούν τα bitsΠληροφορίας.

Ο αποκωδικοποιητής υλοποιείται (όπως και ο κωδικοποιητής) με μια πύλη EXNOR και ένα καθυστερητή.

Βέλτιστος ως προς BER

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

31

Βέλτιστος ως προς BER

Page 32: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DBPSK-Ασύμφωνος Δέκτης 2DBPSK Ασύμφωνος Δέκτης 2

Δεν απαιτεί γνώση της συχνότητας του λαμβανόμενου σήματος.

Ο χρησιμοποιούμενος πολλαπλασιαστής συσχετίζει το λαμβανόμενο σήμα με την καθυστερημένη κατά μια περίοδο συμβόλου έκδοση αυτούκαθυστερημένη κατά μια περίοδο συμβόλου έκδοση αυτού.

Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται για την υπόλοιπη ακολουθία bits.

Υποβέλτιστος ως προς το BER αλλά λιγότερο πολύπλοκοςΥποβέλτιστος ως προς το BER αλλά λιγότερο πολύπλοκος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

32

Page 33: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DPSK-Πιθανότητα ΣφάλματοςDPSK Πιθανότητα Σφάλματος

To DPSK υστερεί σε επιδόσεις συγκρινόμενο με το PSK, αφού τα σφάλματα διαδίδονται καισε γειτονικά σύμβολα εξαιτίας της συσχέτισης μεταξύ των αντίστοιχων κυματομορφών.

Η εύρεση της ακριβούς πιθανότητας σφάλματος για το ασύμφωνο Μ-αδικό DPSK είναιιδιαίτερα δύσκολη. Όμως, μπορεί να γίνει σύγκριση με το αντίστοιχο M-PSK αν ληφθείιδιαίτερα δύσ ο η. Όμως, μπορεί να γίνει σύγ ριση με το αντίστοιχο S αν ηφθείυπόψη το γεγονός ότι το τελευταίο συγκρίνει το λαμβανόμενο σήμα με μια `καθαρή' (χωρίςθόρυβο) αναφορά.

Αυτό δεν συμβαίνει στη περίπτωση του DPSK όπου δύο σήματα με θόρυβο συγκρίνονταιΑυτό δεν συμβαίνει στη περίπτωση του DPSK όπου δύο σήματα με θόρυβο συγκρίνονταιμεταξύ τους. Έτσι, μπορεί να συμπεράνει κάποιος ότι ο θόρυβος στη περίπτωση του DPSKείναι διπλάσιος από αυτόν του M-PSK οπότε η πιθανότητα σφάλματος θα είναι προσεγγιστικάδύο φορές χειρότερη (περίπου 3 dB) Αυτή η επίδοση βελτιώνεται σε υψηλά SNR όπου ηδύο φορές χειρότερη (περίπου 3 dB). Αυτή η επίδοση βελτιώνεται σε υψηλά SNR όπου ηεπίδραση του θορύβου είναι μικρότερη.

ΣύμφωνοΣύμφωνο

Ασύμφωνο

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

33

Page 34: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DPSK-Παράδειγμα διάδοσης σφάλματοςDPSK Παράδειγμα διάδοσης σφάλματος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

34

Page 35: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

DPSK-Παράδειγμα διάδοσης σφάλματοςDPSK Παράδειγμα διάδοσης σφάλματος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

35

Page 36: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

PSK ΕφαρμογέςPSK-Εφαρμογές

Συστήματα κινητών επικοινωνιών EGPRS (ονομαζόμενα και EDGE ή IMT Single Carrier (IMT-SC).Τ ή ά ί ξέλ ξ GSM έ άδ λύ ύΤα συστήματα αυτά είναι μια εξέλιξη του GSM και επιτρέπουν μετάδοση σε μεγαλύτερες ταχύτητες,διατηρώντας όμως τη συμβατότητα με το GSM. Αν και το EGPRS μπορεί να θεωρηθεί σαν τεχνολογίακινητών επικοινωνιών 3ης γενιάς (3G) συνήθως αναφέρεται σαν 2.75G.

Σ ή ώ ώ 3 ά UMTS WCDMA HSDPAΣυστήματα κινητών επικοινωνιών 3ης γενιάς UMTS, WCDMA, HSDPA.

Επικοινωνίες δεδομένων σε δίκτυο σταθερής τηλεφωνίας (πρότυπο ΙTU-T).

Ασύρματα τοπικά δίκτυα (Wireless LANs) σύμφωνα με τα πρότυπα 802.11b και 802.11g.ρμ ( ) μφ μ ρ g

Δορυφορικές επικοινωνίες.

Σε βιομετρικά διαβατήρια, πιστωτικές κάρτες και γενικά σε περιπτώσεις αναγνώρισης με χρήσηδ ή (R di f id tifi ti RFID)ραδιοσυχνοτήτων (Radio-frequency identification-RFID).

Στο σύστημα ασύρματης επικοινωνίας Bluetooth 2.

Στα συστήματα επίγειας και δορυφορικής ψηφιακής τηλεόρασης (DVB-T, DVB-RCS).ήμ γ ς ρ φ ρ ής ψηφ ής η ρ ης ( , )

Στα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας Worldwide Interoperability for Microwave Access-WiMAX.

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

36

Page 37: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

37

Page 38: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Ορθογώνιοι αστερισμοί QAMΟρθογώνιοι αστερισμοί QAM

Δημιουργούνται από 2 ΡΑΜ σήματα, που διαμορφώνουν την Ι και την Q συνιστώσα

Οι ορθογώνιοι αστερισμοί αν και -συγκρινόμενοι με τους μη-ορθογώνιους γενικά παρουσιάζουν χειρότερες επιδόσεις (για M>16), χρησιμοποιούνται πολύ συχνά στην πράξη αφού έχουν το πλεονέκτημα της εύκολης διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσηςαποδιαμόρφωσης.

Οι ορθογώνιοι αστερισμοί με Κ άρτιο αριθμό ονομάζονται τετραγωνικοί (squared).

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

38

Page 39: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Ορθογώνιοι αστερισμοί QAMΟρθογώνιοι αστερισμοί QAM

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

39

Page 40: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Μη Ορθογώνιοι αστερισμοί QAMΜη-Ορθογώνιοι αστερισμοί QAM

Βέλτιστος

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

40

Page 41: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Αστερισμοί 32 QAMΑστερισμοί 32-QAM

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

41

Page 42: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

42

Page 43: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

43

Page 44: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

44

Page 45: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

45

Page 46: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

46

Page 47: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Πιθανότητα σφάλματος QAMΠιθανότητα σφάλματος QAM

Για την περίπτωση του τετραγωνικού M-QAM (δηλαδή ότανΓια την περίπτωση του τετραγωνικού M QAM (δηλαδή όταν το Μ είναι άρτιο) η πιθανότητα σωστής απόφασης θα είναι

Η πιθανότητα σφάλματος συμβόλου θα είναι

Γενική σχέση που περιλαμβάνει όλες τις περιπτώσεις θ ώ ώ ( ώ )των ορθογώνιων αστερισμών (τετραγωνικών και μη)

όταν M>4

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

47

Page 48: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Πιθανότητα σφάλματος QAMΠιθανότητα σφάλματος QAM

Για τους μη-τετραγωνικούς ορθογώνιους αστερισμούς είναι δυσκολότερη ηΓια τους μη τετραγωνικούς ορθογώνιους αστερισμούς είναι δυσκολότερη ηεύρεση της ακριβούς πιθανότητας σφάλματος συμβόλου, ενώ η πιθανότητασφάλματος bit εξαρτάται από την αντιστοίχηση των bits σε σύμβολα στοναστερισμό (κώδικας Gray δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλες τις

ώ )περιπτώσεις).

Στη γενική περίπτωση των μη-ορθογώνιων αστερισμών δεν μπορεί να υπάρξειμια γενική σχέση για την πιθανότητα σφάλματος συμβόλου, αφού αυτήξ ά ό δ ί θέ ί ό Όεξαρτάται από την ιδιαίτερη τοποθέτηση των σημείων στον αστερισμό. Όμως,

ένα άνω όριο είναι

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

48

Page 49: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Πιθανότητα σφάλματος (2x4) QAMΠιθανότητα σφάλματος (2x4)-QAM

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

49

Page 50: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Φασματική Πυκνότητα Ισχύος QAMΦασματική Πυκνότητα Ισχύος QAM

M-PSKM PSK

M-QAM

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

50

Page 51: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Εφαρμογές QAMΕφαρμογές QAM

Συστήματα κινητών επικοινωνιών EGPRS ονομαζόμενα και EDGE ή IMT Single CarrierΣυστήματα κινητών επικοινωνιών EGPRS ονομαζόμενα και EDGE ή IMT Single Carrier (IMT-SC).

Συστήματα κινητών επικοινωνιών 3ης γενιάς 3G, UMTS, WCDMA, HSDPA.

Σε διάφορους τύπους modems: [V90, 56 Kbps, 1024-QAM], [V34, 33.6 Kbps, 1024-QAM] , [V33, 14.4 Kbps, 32-QAM] , κ.λ.π.

Ασύρματα τοπικά δίκτυα ( Wireless LANs ) σύμφωνα με τα πρότυπα 802.11b και 802.11g.ρμ ( ) μφ μ ρ g

Δορυφορικές επικοινωνίες.

Σε βιομετρικά διαβατήρια, πιστωτικές κάρτες και γενικά σε συστήματα αναγνώρισης με χρήση ραδιοσυχνοτήτων ( Radio frequency identification RFID )χρήση ραδιοσυχνοτήτων ( Radio-frequency identification-RFID ).

Στο σύστημα ασύρματης επικοινωνίας Bluetooth 2.

Στα συστήματα επίγειας και δορυφορικής ψηφιακής τηλεόρασης ( DVB-T, DVB-RCS ).

Στα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας WiMAX .

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

51

Page 52: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Διαμόρφωση ολίσθησης συχνότητας (Frequency ShiftKeying FSK)Keying-FSK)

Ψηφιακή εκδοχή του αναλογικού FM

Μ διαστάσεις

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

52

Page 53: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Binary Frequency Shift Keying BFSK)Binary Frequency Shift Keying-BFSK)

Σύ φωνη

Ασύμφωνη εκπομπή

Σύμφωνη εκπομπή

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

53

Page 54: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Binary Frequency Shift Keying BFSK)Binary Frequency Shift Keying-BFSK)

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

54

Page 55: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Αστερισμός ΒFSK ασύμφωνης εκπομπήςΑστερισμός ΒFSK ασύμφωνης εκπομπής

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

55

Page 56: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Ανίχνευση Πιθανότητα Σφάλματος ΒFSKΑνίχνευση-Πιθανότητα Σφάλματος ΒFSK

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

56

Page 57: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Πομπός Δέκτης ΒFSKΠομπός-Δέκτης ΒFSK

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

57

Page 58: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Κριτήρια επιλογής τεχνικών ψηφιακής διαμόρφωσηςΚριτήρια επιλογής τεχνικών ψηφιακής διαμόρφωσης

Αποδοτικότητα Ισχύος (Power Efficiency): Tο μέσο SNR που απαιτείται γιαΑποδοτικότητα Ισχύος (Power Efficiency): Tο μέσο SNR που απαιτείται για την επίτευξη συγκεκριμένης επίδοσης σφάλματος (συνήθως 10-6)

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

58

Page 59: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Κριτήρια επιλογής τεχνικών ψηφιακής διαμόρφωσηςΚριτήρια επιλογής τεχνικών ψηφιακής διαμόρφωσης

Φασματική αποδοτικότηταΦασματική αποδοτικότητα

Spectral Efficiency

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

59

Page 60: Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying(Phase Shift ... · Binary Phase Shift keying (BPSK)Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK Ψηφιακές Επικοινωνίες

Κριτήρια επιλογής τεχνικών ψηφιακής διαμόρφωσηςΚριτήρια επιλογής τεχνικών ψηφιακής διαμόρφωσης

Πολυπλοκότητα ΥλοποίησηςΠολυπλοκότητα Υλοποίησης

18/12/2015Ψηφιακές Επικοινωνίες Καθ. Π. Μαθιόπουλος

60