Überblick über (De-)Modulationsverfahren
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- Hinrich Weber
- vor 8 Jahren
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Transkript
1 Überblick über (De-)Modulaionsverfahren Transmier (Sender) Receiver (Empfänger) Basisbandsignal Modulaor Pfad Demodulaor Basisbandsignal BB BB Roland Pfeiffer 2. Vorlesung
2 Auswahl eines Air Inerfaces Ihre Firma ha einen Frequenzbereich zugeeil bekommen. Ihr Chef verlang, daß möglichs viele Gespräche für diesen Frequenzbereich gleichzeiig überragen werden können. Ihre Aufgabe: -Auswahl eines Air Inerfaces Saion Air Inerface (Modulaion-, Duplex-, Muliple-Access-Verfahren)
3 Auswahl eines (De)Modulaionsverfahrens Ihre Aufgaben: -Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad -Kenngrößen der (De)Modulaionsaren -analoge (De)Modulaionsverfahren -binäre digiale (De)Modulaionsverfahren -quadraische digiale (De)Modulaionsverfahren Auswahl eines (De)Modulaionsverfahren
4 Gliederung 1.Teil ausführlich: Vorlesung Insiu für Informaionsechnik
5 Gliederung 1.Teil Problemsellung Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad Mahemaische Beschreibung der Sörgrößen Kenngrößen Überragungsqualiä, Rauschempfindlichkei benöige Bandbreie: specral efficiency benöiger Senderversärker: linear oder nich linear? power efficiency Modulaionsverfahren Ampliudenmodulaion/ Ampliude Shif Keying (ASK) Phasenmodulaion/ Phase Shif Keying (PSK) Frequenzmodulaion/ Frequency Shif Keying (FSK)
6 Problemsellung gue Verbindung (möglichs gue Erfüllung aller Kenngrößen) Modulaionsverfahren und Demodulaionsverfahren: Transmier (Sender) Sörgrößen Receiver (Empfänger) Basisbandsignal Modulaor Pfad Demodulaor Basisbandsignal BB BB
7 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -Dämpfung ( pah loss ) durch lange Überragungswege, Aufenhal in Häusern, Auos Saion Freiraumdämpfung: empfangene Leisung (kugelförmiger Srahler) Sendeleis ung(radius ) Senderleis ung Kugeloberfläche(Radius)
8 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -Prinzip: Beugung durch Spal (scharfe Kanen) hp://
9 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -Beugung durch Gebirge, Hochhäuser ec. (scharfe Kanen): Saion Hochhaus
10 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -wieso is der Himmel blau? Lufmoleküle Sonne Erde
11 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -Sreuung durch Sraßenschilder, Bäume, Belaubung, Regen ec. (Ausdehung << ) Saion
12 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -Reflexionen durch Erdboden, Hochhäuser ec. (Ausdehung >> ) direker Pfad Verzögerung der reflexieren Welle
13 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad: -Reflexionen durch Erdboden, Hochhäuser ec. (Ausdehung >> ) ( mulipah fading ) Saion Hochhaus Hochhaus
14 Sörgrößen Hosile environmen : -Dämpfung durch lange Überragungswege, Aufenhal in Häusern -Beugung durch Gebirge, Hochhäuser ec. (scharfe Kanen) -Sreuung durch Sraßenschilder, Bäume, Belaubung ec. (Ausdehung << ) -Reflexionen durch Erdboden, Hochhäuser ec. (Ausdehung >> ) (mulipah fading) -Bewegung, Doppler-Effek (z.bsp. Auofahr) -Wierung (z.bsp. Regensreuung) -Funkschaen (z.bsp. Auofahr in Tunnel) -... alle Sörgrößen zusammengefass: mahemaische Beschreibung durch pah loss und durch Rauschen im Funkpfad Addiive Whie Gaussian Noise (AWGN) (mahemaische Modellierung nich vollsändig, für diese Vorlesung wichig!!)
15 Sörgrößen alle Sörgrößen zusammengefass: Beschreibung durch pah loss und durch Rauschen im Funkpfad Addiive Whie Gaussian Noise (AWGN) Modulaionsverfahren und Demodulaionsverfahren: Transmier (Sender) weißes Sörgrößen Rauschen Receiver (Empfänger) Basisbandsignal Modulaor Pfad Demodulaor Basisbandsignal Dämpfung BB BB
16 Gliederung 1.Teil Problemsellung Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad Mahemaische Beschreibung der Sörgrößen Kenngrößen Überragungsqualiä, Rauschempfindlichkei benöige Bandbreie: specral efficiency benöiger Senderversärker: linear oder nich linear? power efficiency Modulaionsverfahren Ampliudenmodulaion/ Ampliude Shif Keying (ASK) Phasenmodulaion/ Phase Shif Keying (PSK) Frequenzmodulaion/ Frequency Shif Keying (FSK)
17 Kenngrößen SNR/BER Überragungsqualiä: Frage: wieviel brauchbares Signal komm beim Empfänger an bei einer gegeben Dämpfung des Überragungsweges ( pah loss ), Addiive Whie Gaussian Noise (AWGN) und bei einer gegeben Sendeleisung? Messgröße analoge Verfahren: Signal-zu-Rausch-Verhälnis, (Signal-o-Noise-Raio SNR) Messgröße digiale Verfahren: Bi Error Rae BER
18 Kenngrößen specral efficiency benöige Bandbreie: specral efficiency : Frage: welche Bandbreie benöig das moduliere -Signal? -sehr wichig bei bandbegrenzen Funkpfaden (also immer!) -meis enscheidener Fakor: Modulaionsindex, Modulaionsfakor -kompliziere analyische Ausdrücke
19 Kenngrößen benöiger Sendeversärker: power efficiency : Frage: wird ein linearer oder nichlinearer Sendeversärker für diese Modulaionsar gebrauch? Unerschied linearer-nichlinearer Sendeversärker??
20 Kenngrößen benöiger Sendeversärker: power efficiency : linearer Sendeversärker: Leisungsanpassung!! linearer PA Ausgangswidersand=R L!! R L (=Anenne) Wirkungsgrad maximal 50% (heoreisch)
21 Kenngrößen power efficiency benöiger Sendeversärker: power efficiency : nichlinearer Sendeversärker: keine Leisungsanpassung!! Schaler R L (=Anenne) Wirkungsgrad maximal 100% (heoreisch)
22 Kenngrößen power efficiency benöiger Sendeversärker: power efficiency : nichlinearer Sendeversärker: nur für Modulaionsverfahren, die ein consan-envelope Signal (gleiche Ampliude) erzeugen linearer Sendeversärker: alle Modulaionsverfahren auch variable- envelope Signal (variable Ampliude) +
23 Kenngrößen power efficiency benöiger Sendeversärker: power efficiency : variable-envelope Signal auch, wenn consan-envelope mi scharfen Phasenübergängen über einen Tiefpaß geschick wird!! Tiefpassfiler f f
24 Kenngrößen Überragungsqualiä: Frage: wieviel brauchbares Signal komm an bei einer gegeben Dämpfung des Überragungsweges ( pah loss ), Addiive Whie Gaussian Noise (AWGN) und bei einer gegeben Sendeleisung? Messgröße digiale Verfahren: Bi Error Rae (BER) Ziel: möglichs kleine BER benöige Bandbreie: specral efficiency : Frage: welche Bandbreie benöig das moduliere -Signal? Ziel: möglichs kleine Bandbreie benöiger Sendeversärker: power efficiency : Frage: wird ein linearer oder nichlinearer Senderversärker für diese Modulaionsar gebrauch? Ziel: nichlinearer Sendeversärker
25 Kenngrößen Widersprüchliche Anforderungen an ein (De-)Modulaions-Verfahren: SNR bzw. BER specral efficiency power efficiency ein (De-)Modulaions-Verfahren kann nich alle Anforderungen opimal erfüllen, Kompromiß je nach Häre der Anforderungen!!
26 Gliederung 1.Teil Problemsellung Kenngrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad Mahemaische Beschreibung der Sörgrößen Überragungsqualiä, Rauschempfindlichkei benöige Bandbreie: specral efficiency benöiger Senderversärker: linear oder nich linear? power efficiency Modulaionsverfahren Ampliudenmodulaion/ Ampliude Shif Keying (ASK) Phasenmodulaion/ Phase Shif Keying (PSK) Frequenzmodulaion/ Frequency Shif Keying (FSK)
27 Analoge/Digiale Modulaionsverfahren Mobilfunk milerweile nur digiale Verfahren!!! Die Unerschied zu analogen Verfahren drück sich in der Namensgebung aus: Analoge Verfahren: (analoges Basisbandsignal) Digiale Verfahren: (digiales Basisbandsignal) Ampliudenmodulaion Phasenmodulaion Frequenzmodulaion Ampliude Shif Keying (ASK) Phase Shif Keying (PSK) Frequency Shif Keying (FSK) Shif Keying = Umasung
28 Digiale Verfahren Ampliude Shif Keying im Zeibereich V ASK 1 mv ( ) cos ( ) ( ) A BB Modulaionsindex 1,0 A 0,5 A 0,5 A 1,0 A 0,5 A 1,0 A ,0 0,5 0,0-0,5-1,0 Beispiel: m=0,5
29 Digiale Verfahren Phase Shif Keying im Zeibereich V PSK ( ) A cos ( ) mv ( ) BB Modulaionsindex ,0 0,5 0,0-0,5-1,0
30 Digiale Verfahren Frequency Shif Keying im Zeibereich V FSK ( ) A cos ( ) m V BB ( ) d Modulaionsindex 1,0 2,0 Hz 1,0 Hz 1,0 Hz 2,0 Hz 1,0 Hz 2,0 Hz ,5 0,0-0,5-1,0
31 Digiale Verfahren Beureilen Sie die Verfahren ASK, PSK und FSK nach ihrer power efficiency (linearer/nichlinearer Sendeversärker)!! 1,0 1,0 A 0,5 A 0,5 A 1,0 A 0,5 A 1,0 A ASK 0,5 0,0-0,5-1, ,0 PSK 0,5 0,0-0,5-1,0 2,0 Hz 1,0 Hz 1,0 Hz 2,0 Hz 1,0 Hz 2,0 Hz ,0 FSK 0,5 0,0-0,5-1,0
32 Digiale Verfahren Anwor für ASK: 1,0 1,0 A 0,5 A 0,5 A 1,0 A 0,5 A 1,0 A ,5 ASK 0,0-0,5-1,0 Beispiel: m=0,5 ASK erzeug ein variable-envelope Signal linearer Sendeversärker
33 Digiale Verfahren Anwor für PSK: 1, ,5 PSK 0,0-0,5-1,0 PSK erzeug ein consan-envelope Signal nichlinearer Sendeversärker aber Tiefpaßfiler (unvermeidlich in Überragungspfad!): PSK + Tiefpaßfiler erzeugen ein variable-envelope Signal linearer Sendeversärker!! Tiefpassfiler
34 Digiale Verfahren Anwor für FSK: 1,0 2,0 Hz 1,0 Hz 1,0 Hz 2,0 Hz 1,0 Hz 2,0 Hz ,5 FSK 0,0-0,5-1,0 FSK erzeug ein consan-envelope Signal nichlinearer Sendeversärker
35 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
36 Erklärung digiale binäre Verfahren Als Ausgangssignal im Basisband wird ein binäres (=zweisufiges) digiales Signal genommen, also eine Abfolge von High und Low - Signalen: Beispiel: X Low -1 X BB High +1
37 Digiale Demodulaion konvenionelle digiale Demodulaion: Enscheider n () T b x in () x 1 () x ou () x in () x 1 () x ou ()
38 Digiale Demodulaion opimiere digiale Demodulaion: saisisches Rauschen Inegraion!! BER besser Inegraion durch mached Filer neben anderen Bedingungen n () T b x in () x 1 () T b 0 x ou () x in () x 1 () x 2 () x ou ()
39 Digiale Demodulaion bei opimierer Demodulaion nöig: Demodulaion durch Mischung mi A cos ( ) A cos ( ) : LO LO Rauschen A LO cos LO ( ) T Bi X BASK Tb 0 Sarpunk?? X BB - aber wegen Sarpunk des mached filers : muß einen gemeinsamen Sarpunk für cos () und cos LO () besizen ( coheren deecion ) carrier recovery (frequenz- und phasenrichig!!) erhöher Schalungsaufwand!!
40 Digiale Demodulaion carrier recovery (frequenz- und phasenrichig!!) carrier recovery erhöher Schalungsaufwand (z.bsp. Phase-Locked-Loop)!! erhöher Leisungsverbrauch bei Handys kürzere Sandby- und Sprechzeien wenn möglich vermeiden ( non-coheren deecion )!!
41 Digiale Demodulaion n () T b konvenionelle digiale Demodulaion: x in () x 1 () x ou () non-coheren deecion kein Schalungaufwand für carrier recovery BER schlecher, für Handy bevorzug x in () x 1 () x ou () opimiere digiale Demodulaion: x in () n () x 1 () T b 0 T b x ou () coheren deecion Schalungaufwand für carrier recovery x in () x 1 () BER besser, für Handy nacheilig x 2 () x ou ()
42 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
43 BASK Modulaion Prinzip des Binary Ampliude Shif Keying (BASK) im Zeibereich: High Low X BASK X BASK ( ) A cos ( ) ( ) 0 X X BB High X BASK
44 BASK Modulaion Prinzip der Modulaion: A cos 0 ( ) X BB X BASK Signal-Darsellung: 0 A cos ( )
45 BASK Demodulaion Frage: wieso is die Modulaion ( High, Low ) so gewähl worden? Anwor: bei einer solchen Modulaion is der Absand der High und Low repräsenierenden modulieren Signale am höchsen, bei kleineren Weren nimm er ab niedrigse Bi Error Rae (BER) bei einer solchen Modulaion! Enscheidungsgrenze Low High 0 A cos ( ) Höchser Signalabsand niedrigse BER!
46 Sörgrößen Sörgrößen bei Überragung durch einen Funkpfad ( pah ): -Reflexionen durch Erdboden, Hochhäuser ec. (Ausdehung >> ) ( mulipah fading ) Saion Hochhaus Hochhaus
47 Digiale Verfahren BASK Beureilung des Binary Ampliude Shif Keying (BASK): - hosile enviromen : Reflexion (Zeiverzögerung) an Hochhäusern ec. Rauschen Reflexion A LO cos LO ( ) T Bi X BASK Demodulaor Tb 0 X BB gewünsches + reflexieres Signal ergib schwächeres Signal, deren Auswirkung bei BASK eine sichere Deekion verhindern nich für Handys geeigne!!
48 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
49 BPSK Modulaion Prinzip des Binary Phase Shif Keying (BPSK) im Zeibereich: X BB X High Low X X X High BPSK BPSK Low ( ) A cos ( ) ( ) A cos ( ) X BPSK 180 Phasensprung
50 BPSK Modulaion Prinzip der Modulaion: A A cos cos ( ) ( ) X BB X BPSK Signal-Darsellung: A 0 A cos ( )
51 BPSK Demodulaion Frage: wieso is der Modulaion ( High, Low ) so gewähl worden? Anwor: bei einer solchen Modulaion is der Absand der High und Low repräsenierenden modulieren Signale am höchsen, bei kleineren Phasenweren nimm er ab niedrigse Bi Error Rae (BER) bei einer solchen Modulaion! Enscheidungsgrenze Low High A 0 A cos ( ) Höchser Signalabsand niedrigse BER!
52 Digiale Verfahren BPSK Beureilung des Binary Phase Shif Keying (BPSK): - hosile enviromen : Reflexion (Zeiverzögerung) an Hochhäusern ec. X BASK Rauschen Reflexion A LO cos LO ( ) Tb 0 T Bi X BB gewünsches + reflexieres Signal ergib schwächeres Signal, deren Auswirkung bei BPSK gering sind für Handys geeigne!!
53 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
54 BFSK Modulaion Prinzip des Binary Frequency Shif Keying (BFSK) im Zeibereich: High Low X X BFSK BFSK ( ) A cos 1( ) ( ) A cos 2( ) X X BB High Low X X BFSK cos 1( ) cos 2( )
55 BFSK Modulaion Prinzip der Modulaion: A A cos cos 1( ) 2( ) X BB X BFSK Signal-Darsellung: cos 2( ) A 0 A cos 1( )
56 BFSK Modulaion möglich: scharfe Phasen-Übergänge (schlech für die Überragung)!! Beispiel mi 2 Oszillaoren: A A cos cos 1( ) 2( ) X BB X BFSK X X BB X BFSK cos ( ) 180!! 1 cos 2( ) abhängig von 1 () und 2 ()!!
57 BFSK Modulaion Mindes-Bedingung für phasenübergangslose BFSK-Überragung: - 1 () und 2 () : minimaler Absand wegen specral efficiency - 1 () und 2 () : einen halben Zyklus mehr/weniger! - zwei inveriere Pulse für 1 () bzw. 2 () - Zugriff auf die passenden Pulse cos ( ) 1 cos ( ) 2
58 BMSK Modulaion phasenübergangslose BFSK-Modulaion: Minimum Shif Keying (MSK) (auch Fas Frequency Shif Keying (FFSK)) A cos 1( ) X BB A cos 2( ) X MSK X X BB X BMSK 1 cos () cos 2 ()
59 BMSK Modulaion Prinzip des Binary Minimum Shif Keying (BMSK) im Zeibereich: X BMSK ( ) A cos ( ) 0,5 X BB ( ) d Modulaionsindex m=0,5 X X BB X BMSK 1 cos () cos 2 ()
60 Digiale Verfahren BMSK Beureilung des Binary Minimum Shif Keying (BMSK): - hosile enviromen : Reflexion (Zeiverzögerung) an Hochhäusern ec. Rauschen Reflexion A LO cos LO ( ) T Bi X BFSK Tb 0 X BB gewünsches + reflexieres Signal ergib schwächeres Signal, deren Auswirkung bei BFSK gering sind für Handys geeigne!!
61 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
62 Digiale Verfahren Binary Phase Shif Keying vs. Binary Frequency Shif Keying bzw. Minimum Shif Keying : (BPSK) (BFSK, MSK) - Bi Error Rae : uner gleichen Bedingungen ha BPSK die halbe BER als BFSK ( 3dB-Voreil der BPSK) Grund: cos 2 ( ) A BER is von der für die Demodulaion verwanden Ampliude abhängig bei BFSK die halbe Ampliude als BPSK 3dB-Voreil der BPSK 0 A A cos 1 ( ) 2 A A 0 A cos ( )
63 BPSK Demodulaion doppele Ampliude Demodulaion durch Mischung mi A cos ( ) 2 A cos ( ) : LO LO Rauschen A LO cos LO ( ) 2 A cos ( ) T Bi X BPSK Demodulaor Tb 0 X BB Low High Low Low High Low High T Bi Low Low T Bi
64 Digiale Verfahren Binary Phase Shif Keying vs. Binary Frequency Shif Keying bzw. Minimum Shif Keying : (BPSK) (BFSK, MSK) - Bi Error Rae : - specral efficiency : - power efficiency : uner gleichen Bedingungen ha BFSK die doppele BER als BPSK ( 3dB-Voreil der BPSK) schwierige Ausdrücke bei BPSK und BFSK BPSK is BFSK überlegen im Prinzip: linearer Senderversärker bei BPSK, nichlinearer Senderversärker bei MSK
65 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
66 BPSK Modulaion Problem: Phasenmodulaion bedeue Phasendifferenz zum zeilichen Anfangspunk, dami immer auf zeilichen Anfangspunk bezogen, deshalb immer coheren deecion!! X X BB High Low X X BPSK 180 Phasensprung
67 DPSK Demodulaion Trick zur Vermeidung der coheren deecion : Differenial (Binary) Phase Shif Keying (DPSK) Prinzip: Sarbi nöig (Sender/Empfänger bekann)! ein Basisbandsignal (z.bsp. High = 1 ) als nächses Bi keine Änderung des DPSK modulieren Signales anderes Basisbandsignal ( Low =0) als nächses Bi Änderung des DPSK modulieren Signales nich mehr auf zeilichen Anfangspunk bezogen Wechsel im Basisband bedeue Wechsel im DPSK: 0 auf 0 ja 0 auf 1 nein 1 auf 0 ja 1 auf 1 nein aber: wegen Verzich auf Mached Filer größere BER als BPSK!!
68 DPSK Demodulaion Trick zur Vermeidung der coheren deecion : Differenial (Binary) Phase Shif Keying (DPSK) - Beispiel: Sarbi Basisband DPSK: 0 auf 0 ja 0 auf 1 nein 1 auf 0 ja 1 auf 1 nein Basisband-Daen: DPSK-Daen:
69 DPSK Demodulaion Trick zur Vermeidung der coheren deecion : Differenial (Binary) Phase Shif Keying (DPSK) - Beispiel: Sarbi Basisband DPSK: 0 auf 0 ja 0 auf 1 nein 1 auf 0 ja 1 auf 1 nein Basisband-Daen: DPSK-Daen:
70 DPSK Demodulaion Trick zur Vermeidung der coheren deecion : Differenial (Binary) Phase Shif Keying (DPSK) - Beispiel: Sarbi Basisband DPSK: 0 auf 0 ja 0 auf 1 nein 1 auf 0 ja 1 auf 1 nein Basisband-Daen: DPSK-Daen:
71 BMSK Modulaion Frage: Haben Sie eine Idee zur nich-kohärenen Demodulaion von BMSK-Signalen?? A cos 1( ) X BB A cos 2( ) X MSK X X BB X BMSK 1 cos () cos 2 ()
72 BMSK Demodulaion Lösung: Non-coheren Deecion durch Bandpaß-Filer und Hüllkurven- Deekion ( Envelope Deecor ) während T Bi : Rauschen T Bi 1 Envelope Deecor X BFSK T Bi + - X BB 2 Envelope Deecor Low High Low
73 Gliederung 1. Teil (Digiale Verfahren) Digiale binäre Verfahren Digiale Demodulaion Binary Ampliude Shif Keying Binary Phase Shif Keying Binary Frequency Shif Keying, Binary Minimum Shif Keying Vergleich Binary Phase/Frequency Shif Keying non-coher deecion? Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Was is ISI? Nyquis-Krierium, Nyquis-Filer Alernaive: Gauß-Filer (Gaussian) Minimum Shif Keying Zusammenfassung der 1. Teiles
74 Inersymbol inerference (ISI) Inersymbol inerference (ISI) : -ri bei der Überragung von Recheckimpulsen über einen Tiefpaß auf -Tiefpaß unvermeidlich in Überragungspfad -Bi (bzw. Symbol ) wird durch die vorhergegangenen Bis (oder Symbole) beeinfluß V IN Tiefpassfiler V OUT regelmäßig V in V ou unregelmäßig V in V ou Inersymbol inerference ISI!!!
75 Inersymbol inerference (ISI) Inersymbol inerference (ISI) : Abhilfe????? V IN Tiefpassfiler V OUT regelmäßig V in V ou unregelmäßig V in V ou Inersymbol inerference ISI!!!
76 Inersymbol inerference (ISI) Vorausezung: fese Abaszeipunke T S (immer gegeben bei digialem Signal: Enscheidung 1 oder 0 ) T S T S T S T S T S T S T S Nyquis-Krierium zur Vermeidung von ISI: - Bi-Filer, so daß gil: " Bi " Bi 1" 0" für zugeordnees T s für nich - zugeordnee T s Nyquis-Filer: erfüll Nyquis-Krierium pulse shaping!! - T S T S 0 Nyquis-Filer
77 Inersymbol inerference (ISI) Verschiedene Aren von Nyquis- Filer: Nyquis-Filer - T S T S 0 belieb im Mobilfunk: "Raised - Cosine- Filer" P() P(f) T S anseigender Cosinus oder Raised -Cosine - Filer T S 2T S 0 1+α 2T S 1-α 1-α 1+α f 2T S 2T S 2T S
78 Inersymbol inerference (ISI) Nacheil von Nyquis-Filer: Null-Durchgänge liefern erhöhe Sörempfindlichkei durch Jiern der Abaszeipunke T S! 1 T S Alernaive: Gauß-Filer α = 0,5 α = 0,75 α = 1,0 α = 2,0 Gauß-Filer = Gauß-Filer-Parameer- Abhängigkei -3T S /2 -T S /2 T S /2 3T S /2 -T S T S (erfüll das Nyquis-Krierium nich, Rese von ISI) T S
79 Inersymbol inerference (ISI) Zusammenfassung von Inersymbol inerference (ISI) : - Was is ISI? - Nyquis-Krierium - Pulse shaping durch Nyquis-Filer aber: Jiern von T S Null-Durchgänge!! - Alernaive: Gauß-Filer - T S T S 0 Gauß-Filer-Parameer- Abhängigkei
80 ISI und (De-)Modulaionsverfahren Möglichkeien zur Vermeidung von ISI bei der Überragung: Transmier (Sender) Receiver (Empfänger) Basisbandsignal Modulaor Pfad Demodulaor Basisbandsignal BB BB vor Modulaor/nach Demodulaor: Filer Modulaor Pfad Demodulaor Filer
81 GMSK (De-)Modulaion besonders gu geeigne: Gauß-Filer und MSK-(De-)Modulaion wegen guer specral effiency und power effiency angewand u.a. im GSM -Mobilfunkverfahren Gauß- Filer MSK- Modulaor Pfad MSK- Demodulaor Gauß- Filer
82 Zusammenfassung Problemsellung Sörgrößen, Kenngrößen Analoge Verfahren Digiale binäre Verfahren Vorbemerkung: Inersymbol inerference (ISI) Zusammenfassung Lieraurhinweise
83 Lieraurhinweise Bücher: -B. Razavi, Microelecronics,Prenice Hall, 1998, ISBN T.S. Rappapor, Wireless Communicaions, Prenice Hall, 1996, ISBN E.A. Lee, D.G. Messerschmid, Digial Communicaion, Kluwer, 1988, ISBN
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