Edellisen kerran yhteenveto 1.Langaton lennätin lukujen vaihteessa. Langallinen lennätin 50 vuotta aiemmin. Langaton aluksi laivaliikenteeseen/Marconi luvulla radiolähetykset ensin AM moduloituina ja sitten FM moduloituina. Radiotaajuuksien kansainvälinen säätely (ITU) alkaa luvun lopulla (80 ja 90-lukujen vaihteessa) aletaan siirtyä analogisista toteutuksista digitaalisiin ja kyetään entistä paremmin taistelemaan radiotien ongelmia vastaan sekä voidaan käyttää radiotietä tehokkaammin. 4.Sähkömagneettinen aalto/säteily syntyy, kun sähkövaraus kiihtyy suuritaajuisen virran tai jännitteen vaihdellessa. 5.Sähkömagneettisen aallon eteneminen on monimuotoista ja riippuu ympäröivästä väliaineesta (heijastuminen/sironta). 6.Hitaalla häipymisellä tarkoitetaan signaalin keskiarvon muuttumista ja se johtuu maaston muutoksista ja näköesteistä. Hidasta häipymistä vastaan taistellaan langattomissa systeemeissä tehonsäädöllä (häipyminen ei siis ole niin nopeaa että siihen ehditään reagoida). 7.Nopealla häipymisellä tarkoitetaan eri teitä edenneiden signaalien summautumisella antennissa niin, että signaalit häivyttävät toisensa täydellisesti. Rayleigh jakaumalla voidaan mallintaa vastaanotetun tehon käyttäytymistä. Nopeaa häipymistä vastaan taistellaan diversiteettivastaanottimin ja kanavakoodeilla, jotka kykenevät korjaamaan hetkellisen signaalin häipymisen aiheuttamat bitti virheet.

Laskutehtäviä 1.Mikä on 1 W, 2.4 GHz taajuisen signaalin teho 100 metrin etäisyydellä lähetysantennista, jos vaimentumisen oletetaan tapahtuvan vapaan tilan vaimenemisen mukaisesti? d=100;f=2.4*10^9;c=3*10^8;l=c/f;vaimentuminen = 10*log10(((4*pi*d)/l)^2) ~ 80dB Vaimennus = 10*log(lähetysteho/vastaanotettu teho) 80 dB = 10*log(1W / vastaanotettu)  8 = log(1W / vastaanotettu)  1/vastaanotettu = 10^ 8 vastaanotettu = 1/10^ 8 = 10 nW 2.Entä miten käy 1W ja 5 GHz taajuiselle signaalille? d=100;f=5*10^9;c=3*10^8;l=c/f;vaimentuminen = 10*log10(((4*pi*d)/l)^2)~86dB vastaanotettu = 1/10^ 8.6 ~ 2.5 nW Vapaantilan vaimeneminen = 10 log 10 [(4*  *d)/ ] 2 ja = c/f = aallonpituus ja d = etäisyys. 3. Ja jokainen osaa selittää doppler ilmiön.

Tekniikat radiotiellä Kanavakoodaus Bitti-ilmaisin Modulaationopeus Diversiteetti A/D Lähteen koodaus A/D ”FEC” koodaus ”ARQ” koodaus Modulointi D/A Lähteen dekoodaus D/A Vahvistin/ lähetin D/A vahvistin/ vastaanotin De- modulointi kanavan korjaus/ bittipäätös ”FEC” dekoodaus ”ARQ” dekoodaus A/D Radiotie Ajoituksen säätö Sign. tason säätö

Kanavakoodaus Virheitä korjaava koodi (konvoluutiokoodi tai turbo koodi) –Yksi kooderiin menevä bitti vaikuttaa useaan ulos tulevaan => jos jokin bitti menee väärin, niin se osataan korjata kanavan ”muistin” avulla –Koodauksen jälkeen bitit levitellään hujan hajan = interleavaus –Dekoodauksessa käytetään hyväksi bitti-ilmaisimen pehmeitä bittipäätöksia (todennäköisyyksiä) –Punkturoinnilla voidaan sovittaa bittinopeus annettuun lohkoon (= dekooderissa oletetaan että punkturoitujen bittien vastaanoton todennäköisyys = 0) –Inkremental redundancy Virheitä tunnistava –CRC –Fire koodi (osaa myös korjata purske virheen max 12 bitin matkalta) Jotkut järjestelmät luottavat vain virheiden tunnistukseen eivätkä yritäkään suojata virheiltä…

Bitti-ilmaisin Korjaa kanavan vaikutuksen –Korjaa vaiheen vääristymän (=pyörittää signaalia optimaalista päätöstä varten) –Poistaa ISI:n tai summaa eri teitä edenneet signaalit samanvaiheisesti –Määrittelee päätöskynnykset vastaanotetun signaalin perusteella –Ja käyttää kaikkeen edelliseen jotain lähetettyä tunnettua bittisekvenssiä. Tekee pehmeät bittipäätökset kanava dekoodausta varten.

Modulaationopeus Radiokanavan hyvyyden mukaan vaihdellaan modulaatiota (= link adaptaatio) BPSK => 1 bitti/symboli QPSK => 2 bittiä/symboli 16 QAM => 4 bittiä / symboli 64 QAM => 6 bittiä / symboli Yleensä kontrollikanavilla hitaampi modulaatio ja ”voimakkaampi” kanavakoodi Vastaanotin voi joutua tunnistamaan sekä modulaation että kanavakoodin.

Diversiteetti Diversiteetti = toiste Aika diversiteetti Taajuus diversiteetti Tila(space) diversiteetti Polarisaatio diversiteetti Pyritään siihen, että kaikki signaalit eivät häipyisi samanaikaisesti Sekä lähetin että vastaanotin diversiteetti ratkaisuja. Esim. WCDMA TX diversiteetti yhdellä vastaanottimella. MIMO = Multiple Input / Multiple Output tekniikkaa voidaan käyttää joko parantamaan vastaanottoa tai lisäämään bittinopeutta

Laskuharjoituksia 1.Koodaa bittijono alla esitetyllä ( ) konvoluutiokooderilla. Konvoluutiokooderin alkutila on 0000 ja bittijonon jälkeen syötetään vielä 4 tail bittiä (0000) kuten allakin. 2.Muodosta trellisdiagrammi Viterbi dekoodausta varten (kts. Seuraavan sivun esim.) 3.Oletetaan, että kolmas kanavalle lähtenyt bitti ilmaistaan väärin. Kaikki muut bitit ilmaistaan oikein ja oikein ilmaistujen bittien pehmeä bittipäätös on joko +10 tai -10. Virheellisen bitin pehmeä päätös on +1. Dekoodaa koodaamasi ja radiokanavan läpäissyt bittijono Viterbi algoritmia käyttäen.

=> 00 1 => 11 0 => 11 1 => 00