LUKU 7 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS Kevät 2015 LUKU 7 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 Kantatajuisen järjestelmän lähdön (SNR)D = PT/(N0W) käytetään referenssinä verrattaessa eri kantoaaltomodulaatioita keskenään. Analyysissä oletettiin AWGN-kanava, jonka kohinan n(t) PSD = N0/2. Kohinan esitetään signaalianalyysia varten kapeakaistaisen AWGN-kohinan muodossa, jolla oli kvadratiiriset nc(t) ja ns(t)-komponentit. Kohina voidaan esittää vektorimuodossa: n(t) = rn(t)cos[ct + n(t)] Ilmaisussa ollaan kiinnostuneita SNR-arvoista esi-ilmaisusuodattimen (RF- ja IF- kaistanpäästösuodatukset yhteensä) jälkeen ennen ilmaisua ja jälki-ilmaisusuodattimen (alipäästösuodatin) jälkeen. Suuretta (SNR)D/ (SNR)T sanotaan ilmaisuvahvistukseksi. DSB-järjestelmän (SNR)D = PT/(N0W), eli sama kuin kantataajuisella järjestelmällä. Ilmaisuvahvistus on 2 (3 dB). SSB:n ilmaisuvahvistus on 1, mutta sen suorituskyky (SNR)D = PT/(N0W) on kuitenkin ekvivalenttinen kantataajuisen järjestelmän ja DSB:n kanssa, koska DSB:hen verrattuna sisään tulee puolta vähemmän kohinaa. Lineaarisella koherentilla AM-ilmaisulla: (SNR) D= EffPT/(N0W). Nähdään, että (SNR)D on paljon huonompi kuin sisarmodulaatiolla DSB, koska tyypillisesti Eff < 0.1. 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 AM epälineaarisella verhokäyräilmaisimella tuottaa saman (SNR)D:n kuin koherentti ilmaisu, kun (SNR)T suuri: (SNR)D = EffPT/N0W. Tuolloin Ac >> rn(t), eli tomitaan kynnyksen yläpuolella. Sanoma m(t) ja kohina ovat ilmaisimen jälkeen additiivisia. Verhokäyräilmaisin toimi tällöin kuin koherentti ilmaisu. Jos (SNR)T on ilmaisimen tulossa pieni (AC << rn(t)), syntyy kynnysilmiö, jonka seurauksena signaali m(t) ja kohina esiintyvät ilmaisimen lähdössä kerrottuina. Pieni tulon (SNR)T:n pienennys pudottaa merkittävästi lähdön (SNR)D-arvoa. AM voidaan myös ilmaista epälineaarisella neliölaki-ilmaisimella, jolle voitiin johtaa (SNR)D. Havaittiin edelleen kynnysilmiön esiintyminen SNR-käyristä. Neliölaki-ilmaisin on kuitenkin alioptimaalinen menetelmä. Verhokäyräilmaisin on sitä noin 1.8 dB parempi. AM-ilmaisimien paremmuusjärjestys: 1. = KI, 2. = VKI, 3. = NLI 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 Vaihevirheet koherentissa ilmaisukantoaallossa aiheutuvat siitä, että vaihe on estimoitava esim. PLL-piireillä kohinaisesta kanavan vääristämästä ja modulaatiota sisältävästä signaalista. Koherentissa ilmaisussa voidaan myös käyttää pilottikantoaaltoa modulaation spektrin ulkopuolella. Se on hyvä järjestely, jos useat rinnakkaisten kanavien järjestelmät voivat hyödyntää samaa pilottisignaalia. Suoritettiin yleistetyn QDSB-järjestelmän keskineliövirheanalyysi, kun oletettiin, että vaihevirhe on Gaussisesti jakautunut (2 << 1). DSB parempi kuin SSB ja QDSB vaihevirheiden siedon suhteen, koska kvadratuuriset kanavat eivät pääse vuotamaan toisiinsa. 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 Kulmamodulaation kohina vaimenee, jos lähetysamplitudia (tehoa) kasvatetaan. Ilmaisimen lähdön kohinateho on siis AC:n funktio: Kohinan tehotiheysfunktio PM-ilmaisimen lähdössä on vakiofunktio ja FM-ilmaisimella paraabeli. Paraabeli aiheutuu diskriminaattorin derivaattoriominaisuudesta. PM:n (SNR)D on verrannollinen parametriin kp2 ja FM:n (SNR)D on verrannollinen D2, eli signaalin kaistanleveyteen Carsonin kaavan BT = 2(D + 1)W mukaisesti. kp2:n teoreettinen maksimiarvo on 2 (noin 10 dB). D:llä ei ole ylärajaa, joten FM tuottaa oleellisesti paremman (SNR)D - suorituskyvyn. FM-modulaatiota käytetään yleisradiotoiminnassa ja monissa muissa. 1G NMT450/900 –järjestelmä perustui myös siihen. 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 Häiriökantoaallon vaimentamisesta tuttu esikorostus-jälkikorostustekniikka tuottaa kohinan vallitessa yli 12 dB:n parannuksen tavanomaiseen FM-ilmaisuun verrattuna. Myös kulmamodulaatioilla esiintyy kynnysilmiö. Se voidaan demonstroida helposti kohinalähteen, diskriminaattorin ja oskiloskoopin avulla. Jos modulaationindeksiä (kaistanleveyttä) kasvatetaan, pääsee FM- vastaanottimeen lisää kohinaa, mikä puolestaan näkyy efektiivisesti kynnysilmiön ilmenemisen alkamisen siirtymisenä yhä suuremmille tulon (SNR)T-arvoille. Tavoitteena kuitenkin on, että kynnysilmiö alkaisi vasta pienillä tulon (SNR)T -arvoilla. Kulmamodulaatioista FM on parempi kuin PM SNR:n kannalta. Kulmamodulaatiot ovat epälineaarisia modulaatiomenetelmiä, joilla suorituskykyä voidaan parantaa sallimalla kaistanleveyden kasvu. Epälineaarisuudesta aiheutuu myös kynnysilmiö. 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 Sama kaupankäynti esiintyy PCM-koodauksessa: kvantisointitasojen lisäys aiheuttaa suuremman kaistanleveyden vaateen. PCM-tekniikassa käytetään aina kompandointitekniikkaa pienten näytearvojen kohottamiseksi kvantisointiportaikolla. Eri modulaatioiden tärkeimmät parametrit on vedetty yhteen seuraavassa taulukossa. Kaistan ja SNR:n välinen kytkentä on selvä. 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Yhteenveto luvusta 7 Luvun 7 tärkeimmät kaavat (Z & T, 6. painos): 7.5, 7.6, 7.13, 7.14, 7.26, 7.27, 7.34, 7.35, 7.36, 7.38, 7.63, 7.106, 7.117, 7.118, 7.164. 521357A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015