Edellisen kerran yhteenveto Radiotie on vaikea kuljettavaksi. Signaali vaimenee nopeasti varsinkin suuria taajuuksia (langattomat lähiverkot 2.4 ja 5 GHz taajuudella). Vaimenemisen lisäksi monitie-eteneminen aiheuttaa signaaliin hetkittäisiä häipymiä. Rayleigh jakaumaa käytetään mallintamaan radiotien häipymiskäyttäytymistä. Käytetään kanavasimulaattoreissa. Radiotien ominaisuuksien ymmärtäminen ja digitaalisten signaalinkäsittelymenetelmien ottaminen käyttöön modulaatiossa, kanavakorjauksessa, koodauksessa ja erilaisissa diversiteetti (toiste) menetelmissä on parantanut radiolaitteiden suorituskykyä. Digitaalinen signaalinkäsittely tulee koko ajan vaativammaksi, kun piiteknologia mahdollistaa entistä suuremman laskentakyvyn entistä pienemmällä hinnalla ja tehonkulutuksella.

Laskuharjoituksia Koodaa bittijono 1 0 1 alla esitetyllä (3.1.2.2) konvoluutiokooderilla. Konvoluutiokooderin alkutila on 0000 ja bittijonon jälkeen syötetään vielä 4 tail bittiä (0000) kuten allakin. Muodosta trellisdiagrammi Viterbi dekoodausta varten (kts. Seuraavan sivun esim.) 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.

Radiotien monikäyttö Ryhmätyö: Mitä seuraavat lyhenteet FDMA, TDMA ja CDMA tarkoittavat ? Pohtikaa mikä edellä kuvatuista tekniikoista on radiotien käytön kannalta tehokkain. Mikä on radiotien käyttötehokkuuden mitta? FDMA = Frequency Division Multiple Access oli ensimmäinen ja luonteva tapa samanaikaisten käyttäjien erottelemiseksi radiotiellä. Jo radioliikenteen varhaisista ajoista oli mahdollista muodostaa eri taajuisia kantoaaltoja (Tesla) ja analogisin suodattimin vastaanottaa vain haluttu kullekin käyttäjälle annettu taajuuskaista. TDMA = Time Division Multible Access monikäyttömenetelmässä radiotien käyttäjät jakavat saman taajuuden ajallisesti (esim GSM). Tarkoituksena on pystyä tehokkaammin käyttämään radiotaajuus hyödyksi. Kukin käyttäjä ”puristaa”=kompressoi oman digitaalisen lähetteensä signaalinkäsittelyn menetelmin mahdollisimman pieneksi ja siten on mahdollista toimia paremmalla kaistatehokkuudella. Toisaalta TDMA järjestelmä ei ole yhtä herkkä lähetystehon vuotamiselle naapurin kaistalle (ei tarvita niin paljon turvavälejä FDMA:han verrattuna. Turvakaistathan kuluttavat arvokasta radiokaistaa. Ongelmiksi muodostuvat sitten tietysti ajoitusongelmat. Eli pitää jotenkin pystyä varmistamaan, ettei eri käyttäjien signaalit mene ajallisesti päällekkäin. CDMA = Code Division Multiple Access. Koodijakomonikäyttö järjestelmässä kullakin käyttäjällä on oma koodinsa. Lähetteet ovat samaan aikaan aktiivisena sekä ajallisesti että taajuustasossa. CDMA systeemejä mainostettiin aikanaan selkeästi parempina kaistatehokkuudessa TDMA:han verrattuna. CDMA järjestelmän perusongelmana on kuitenkin läheltä tukiasemaa lähettävät käyttäjät, jotka ”tukkivat” kauempaa tulevien signaalien lähetteet. Ongelma pyritään ratkaisemaan tehonsäädöllä, mutta radiotiellä mitkään algoritmit eivät toimi ideaalisesti. CDMA vaatii TDMA:han nähden enemmän signaaliprosessointivoimaa, koska jokainen vastaanotettava bitti pitää kertoa salauskoodilla, jotta se voidaan ilmaista. Radiotien käytön tehokkuutta mitataan yksiköllä W/Bit/s/Hz. Eli paljonko tarvitaan tehoa tietyn bittinopeuden saavuttamiseksi tietyllä käytettävissä olevalla kaistalla. Oikeasti asia ei ole näinkään yksinkertainen, vaan solukkoradiosysteemeissä pitäisi vielä ottaa huomioon, milloin sama radiotaajuus voidaan toistaa, eli tehokkuusmittaan pitäisi ottaa mukaan vielä pinta-alakin. Eli kaiken kaikkiaan on aika vaikea tehtävä sanoa edes TDMA ja CDMA systeemeistä kumpi sitten lopulta on tehokkaampi radiotien käytön kannalta.

Ortogonaalisuus Taajuustason signaali Pulssimuoto = sinc(x) = sin(x) / x

Ortogonaalinen FDMA

OFDM = kaikki alikantoaallot yhdelle käyttäjälle OFDMA = alikantoaallot jaetaan taajuuden ja ajan mukaan.

Cyclic prefix Jokaisen symbolin eteen varoajaksi Edellisen monitie-edenneen symbolin takia

Hajaspektritekniikka Häiriöitä vastaan suojautumista vai monikäyttöä varten ? FHSS Nopea ja hidas taajuushyppely DSSS Hajaspektritekniikaksi kutsutaan lähetettävän signaalin levittämistä taajuusalueessa suuremmalle kaistalle, kuin mitä sen lähettäminen oikeasti vaatisi. Leveämmän taajuuskaistan voi saada aikaiseksi käytämällä taajuushyppelyä (kapeakaistaista lähetettä hyppyytetään useilla kapeilla kaistoilla, jolloin koko signaalin lähetykseen käytetään paljon laajempi kaista) tai suorasekvenssihajotusta (yksittäiset bitit kerrotaan valesatunnaisella paljon bittinopeutta nopeammin vaihtelevalla sekvenssillä chip sequence, mikä saa aikaa spektrin leviämisen). Hajaspektritekniikkaa käytetään piilottamaan lähete (sotilassovellukset), suojautumaan kapeakaistaisilta häirioiltä (häirioiset taajuusalueet) tai taajuusalueen yhtäaikaisten käyttäjien erottamiseen (CDMA järjestelmät).