TT2 - Skripta Usmeni (Od Kolega s TK4) (by TKx Info)

Embed Size (px)

DESCRIPTION

skripta

Citation preview

PRVI ispitni rok

1.Napraviti procjenu informacione brzine govornog signala od 32 fonema .

informaciona brzina = entropija Rinf = H(x) |max P(xi) = ;

M = 32 fonema ; ; H(x)max = ld 32 = 5 fonema

2.Skicirati odnose DS i FH signala u vremenskom i frekventnom domenu koji naznaavaju karakter irenja spektra .

3.Margina ometanja kod DS-SS

Mogunost slabljenja smetnje moe se napisati u obliku:

Ako se definie margina zatite od ometanja(antijam margin) kao :

, pri emu L[dB] predstavlja gubitke u sistemu .

Iz ovog slijedi :

4.Opisati u operatorskom prostoru DS sistem , ako operacija znai mnoenje osnovnog signala s(t) sa signalom PN generatora b(t) .

m(t)

b(t)

Pri emu je : m(t) : 1 , signal izvora poruke b(t) : 1 , PN sekvenca PT : predajna snaga s(t) : normaliziran signal

Uzimajui da je : , imamo da je :

5.Izvesti izraz za spektralnu efikasnost kanala u zavisnosti od energetske efikasnosti

Spektralna efikasnost se definie kao odnos informacione brzine u kanalu i raspoloivog opsega u kanalu .

Energetska efikasnost :

/ : B

BT=1 6. Napisati izraze za srednju vjerovatnou greke MSK modulacijskog formata za sluajeve kada se koristi : CP-B-FSK optimalni prijemnik : QPSK optimalni prijemnik :

7.Napisati izraze za srednju vjerovatnou greke optimalnog koherentnog prijemnika za QPSK signale :

Vjerovatnoa greke za MPSK koherentni prijem : QPSK M=4

Za simbolsku greku : Za bitsku greku :

8.Raunanje paketskih greaka

Za adekvatan opis greaka u kanalu pored vjerovatnoe greke treba poznavati i odgovarajuu raspodjelu greaka (raspodjelu paketa greaka i raspodjelu greaka u paketu) . U kanalu s paketskim grekama uobiajeno je da se koristi Poisson-ova raspodjela i takoe Poisson-ova raspodjela greaka unutar paketa . Vjerovatnoa da e se unutar paketa pojaviti r greaka u jedinici vremena :

M1 srednji broj paketa greaka na uzorku od N bita (ili u jedinici vremena )M2 srednji broj greaka po paketu

9.Napisati opti oblik za modulacije s memorijom .

10.Napisati 4 uslova za estimaciju i uslove pod kojim se mogu koristiti .

Koje pravilo estimacije (procjene) izabrati da bi se dobila "optimalna" procjena vrijednosti nepoznatog parametra . Daje se procjena vrijednosti Q(x) . Izbor pravila na osnovu dostupnih podataka i "elje" posmatraa . Mogui dostupni podaci :

1.Diskretni sluajni proces koji se posmatra ima poznatu gustinu vjerovatnoe i M nepoznatih parametara 2. Poznato je n uzoraka sluajnog procesa u prostoru opaanja (predpostavlja se da se osobine ne mjenjaju u toku intervala promatranja) .3.Definisan je prostor parametara dimenzije M

4.Poznata je gustina vjerovatnoe definisana u prostoru parametara .

5.Za svaku sekvencu mjerenja (vektor ) vektor parametara ( ) i procjenu parametara poznata je skalarna funkcija cijene .

U zavisnosti od dostupnih podataka mogu se primjenjivati razliiti kriterijumi :

I . Bajesov kriterij (minimalna srednja cijena) ukoliko se raspolae sa svih 5 navedenih tipova podataka

II . Minimaksni kriterij ako nedostaje gustina vjerovatnoe .

III. Ako su dostupna samo prva tri tipa podataka moe primjeniti kriterij maksimalne vjerodostojnosti (najboljeg izbora) parametarska procjena parametara .Neparametarska procjena parametara ako se ne poznaje ni tip gustine vjerovatnoe sluajnog procesa

IV . Poznaje se samo orginalana gustina vjerovatnoe i zna se da je "samo malo" modifikovana umom Robusna procjena izmjenjeni "repovi raspodjele"11. Koji je odnos signal/um predstavlja osnovnu mjeru za poreenje TK sistema

12. Kanali sa konstantnim i sluajnim parametrima i prijemnici koji se koriste

Model linearnog kontinualnog kanala:

K(f) filtar sa konstantnim parametrima (t) multiplikativna smetnja Kanal sa konstantnim parametrima koriste koherentni prijemnik

Model nelinearnog kontinualnog kanala :

H(f,t) filtar sa promjenjivim parametrima Kanal sa promjenjivim parametrima koristi nekoherentni prijemnik .

13. Blok ema QPSK predajnika

14. Kad MSK ima memorijsku formu (porijeklo)

Postoje dva naina detekcije MSK : Kao BFSK signal Kao dva BPSK signala

Ukoliko se koristi detekcija kao BFSK , onda MSK ima memorijsku formu .Odgovoarajui konstalacioni dijagrami :

BFSK signali :

Ovakav nain detekcije MSK se naziva memorijski , jer e prijemnik odluku o narednom primljenom simbolu donijeti na osnovu poznavanja (pamenja) predhodno primljenih simbola .

15 . Odnos izmeu irina spektralnih gustina snage za prvu arkadu za : QPSK , OQPSK , MSK i GMSK .

MSK ima iru prvu arkadu spektra od OQPSK , meutim amplituda spektralnih komponenti MSK opada , dok kod QPSK ili OQPSK opada znatno sporije .MSK spektralne komponente potisnute su za oko 10 dB i vie .

16. Pojam i vrste CPM signala CPM Continuous Phase Modulation Opi standardi u telekomunikacijama zahtjevaju racionalno koritenje frekvencijskih i energetskih resursa, (to su fundamentalni zahtjevi). Neophodno je da se osnovni zahtjevi po pitanju irine, odnosno (rastojanja) izmeu susjednih kanala ostanu u sklopu standarda. Zbog toga je neophodno poznavati uskopojasne signale koji na bolji nain zadovoljavaju postavljene zahtjeve (CPM signali).

Postoje dvije vrste CPM signala : 1. FR-CPM (FR-full response) uoblieni impuls je FR (full response), trajanje uoblienog binarnog signala je ogranieno na (0,T) . 2. PR-CPM (PR-partial response) uiblieni impuls traje due od T, impuls unosi kontrolisanu intersimbolsku interferenciju .

17 . Djelomina korelacija i razlozi zbog kojih se uvodi Analiza djelomine korelacije je veoma bitna sa aspekta realizacije sistema sa rairenim spektrom (DS-SS sistema) u kojima je duina / trajanje sekvence mnogo vea od trajanja bita poruke. Razlog ovome je sljedei: proces korelacije u prijemniku signala treba se realizirati u vremenskom intervalu koji je vei od intervala trajanja bita poruke, a to u krajnjem znai da proces korelacije na potpunom periodu PN sekvence nee biti dostignut.

Djelomina duo-vrijednost korelacione funkcije ranije opisane kao C(k) = N ili 1 odnosi se samo na proces korelacije na punom periodu N. Zbog toga je potrebno egzaktno izraunati proces korelacije na jednom unaprijed zadanom intervalu / dijelu perioda.

Djelomina korelacija moe se izraunati kao : pri emu je M Bs

4. Opisati u operatorskom prostoru DS-SS sistem (predajnik i prijemnik) , ako operacija znai monoenje osnovnog signala s(t) sa signalom PN generatora b(t) .

-predajnik Tx :

-prijemnik Rx :

Kljuni problem predstavlja eliminacija , ako je =0 , onda je b(t)b(t)=1

5.Izraunati spektralnu efikasnost u kanalu ako je Eb/No = 10 dB i BT=0.5

/ : B

Eb/No = 10 dB Eb/No = 10

6.Za OQPSK modulacijski format :

nacrtati blok emu koherentnog prijemnika Struktura optimalnog prijemnika za OQPSK istovjetna je sa strukturom prijemnika QPSK signala (Kosti str 434 ): ... ve odgovoreno ..prvi rok / pitanje 26 .

napisati izraz za bitsku vjerovatnou greke :

(Kosti str. 435)

7.Nekoherentni prijemnik B-FSK signala :

izraz za vjerovatnou greke : blok ema prijemnika :

8.Provjera ispravnosti linijskog koda : metode i poreenje

Pri detekciji linijskog koda moemo koristi : optimalni prijemnik na bazi korelatora ili optimalni prijemnik na bazi prilagoenog filtera Sklop za poreenje (odluivanje) se sastoji iz dva dijela : odabiraa kojim se uzimaju odabirci primljenog signala u precizno odreenim vremenskim intervalima ; komparator u kome se uzeti odabirci uporeuju sa nekom referentnom vrijednou koja se naziva prag odluivanja .

9.Pokazati kako se OQPSK modulacijski format signala moe prevesti u MSK format signala.

Modifikacijom OQPSK modulatora moe se generisati signal sa konstantnom obvojnicom,odnosno MSK signal. Osnovno je to da se pravougaoni osnovni impuls u kvadraturnim granama mijenja osnovnim impulsom u obliku polusinusoide. U ovom sluaju osnovni impuls traje 2T. Osnovni impulsi jedinine amplitude u kvadraturnim granama su :

MSK signal :

Gdje je ai= +1 ili -1 , bi = +1 ili -1

10. Opta analitika forma (asimptotska) za raunanje vjerovatnoe greke nekoherentnih prijemnika . Vjerovatnoa greke za FSK i QPSK .

; ( Kosti str 382 )

Nekoherentna FSK :

Nekoherentna QPSK :

11 . Interpretacija teoreme o irelevantnosti uma

H(Y |X ) - entropija uma ili irelevantnost a to je veliina koja u ukupnomsadrajuinformacije to dolazi do prijemnika predstavlja dio kojise ne odnosi na predanuinformaciju.

12. Model koherentnog prijemnika : analitika forma vjerovatnoe greke i blok ema .

13. Nacrtati blok emu predajnika OQPSK signala

4.Spektar DS-SS signala : oblici i analitike forme

U sluaju da su m(t) i b(t) sluajne veliine, onda se spektralna gustina signala s(t) dobije kaoFourierova transformacija autokorelacione funkcije, tj. :

15.Sistemsko poreenje TDMA i FDMA koncepta viekorisnikog pristupa

Neka se poredi kapacitet K korisnika , pri emu svaki od korisnika ima srednju snagu Pi=P , za svako 1 i KU idealnom kanalu AWGN sa ogranienim opsegom irine B , kapacitet svakog korisnika dat Shannonovom relacijom :

FDMA : Svaki korisnik zauzima opseg irine . U to sluaju kapacitet svakog korisnika je : Ukupni kapacitet svih K korisnika bit e :

KP kao suma snage svih korisnika , snaga se K puta poveava .Za konstantnu irinu opesga kanala B , ukupni kapacitet raste u beskonanost , kada se broj korisnika K linearno poveava . Meutim , poveanjem broja korisnika , svaki korisnik zauzima manji opseg i shodno tome , kapacitet po korisniku opada , to predstavlja osnovni problem FDMA .

TDMA : svaki korisnik emituje vremena posredstvom kanala opsega B, srednjom snagom KP. Dakle, kapacitet po korisniku je :

to je identino sa izrazom za kapacitet FDMA sistema. Najee, sa prektine take gledita, treba istai da u TDMA nije mogue za predajnike da podnesu predajnu snagu od KP kada je K vrlo veliko. Otud postoji praktino ogranienje preko kojeg predajna snaga ne moe biti poveana kada K raste.

TDMA mora raditi sa K puta veom snagom , da bi bio kao FDMA .

16. Vrste i modeli viekorisnikih komunikacija

1.Osnovni tip predstavlja sistem viestrukog pristupa u kojem vei broj korisnika dijeli zajedniki komunikacijski kanal za prenos podataka / informacija do prijemnika.Koncept sistema sa viestrukim pristupom :

Zajedniki kanal moe biti up-link u satelitskom sistemu ili kabl kojim se povezuje grupa terminala do servera ime se obezbjenuje pristup centralnom raunaru ili frekvencijski opseg u radio spektru u kojem vei broj korisnika komunicira sa radio prijemnikom.

2. Drugi tip viekorisnikog komunikacijskog sistema predstavlja difuzna mrea u kojoj jedan predajnik alje informacije veem broju prijemnika, a predstavljena je na sljedeoj slici:

Primjeri difuznih sistema ukljuuju zajednike radio i TV difuzne sisteme, kao i down-link nasatelitskim sistemima.

3. Trei tip viekorisnikih sistema su uskladiti i poalji (Store-and-Forward) mree, koje su prikazane na sljedeoj slici :

4. etvrti tip sistema su dvosmjerni komunikacijski sistemi, koji su prikazani na sljedeoj slici :

17. Kodni um DS-SS sistema

Varijansa djelimine autokorelacione funkcije se jo naziva i kodnim umom.

Varijansa djelomine korelacije PN sekvence DS-SS signala ima vrijednost 0 za t = 0 i da ima konstatnu vrijednost kada je pomaknuta u vremenu, respektivno od t1 do vremena veeg od t1. Ova varijansa (var[RM(t )] =) ustvari predstavlja sopstveni um signala ili kodni um .

18. Izraunati (procijeniti) vrijeme izvoenja serijske akvizicije kod DS-SS sistema .

Blok ema sklopa za serijsku akviziciju DS-SS signala prikazana je na slici.

Klizni korelator u ciklusima podeenim od poetka do kraja relativnog kanjenja p , najee u diskretnim intervalim , korelira primljeni DS-SS signal sa poznatom sinhronizacijskom sekvencom. Proces raunanja KKF se vri tokom intervala N t1 , a dobijeni rezultati se porede u komparatoru.

Ako dobijena vrijednost iz korelatora nije prela prag odluivanja, onda se proces nastavlja za novi pomak i proces raunanja KKF se ponavlja. Ovaj proces se ponavlja sve dok se eljeni signal / sekvenca ne detektuje ili dok pretraivanje ne bude bilo izvreno u itavom vremenu p (tj. sve dok se ne dobije da je KKF > praga).Osnovne osobenosti ovog procesa akvizicije su:

1. dugo vrijeme akvizicije : Tak 2N p = 2N M t1

-PN generator moe biti u pozitivnom (+) ili negativnom ( ) kanjenju u odnosu nadolazeu sekvencu.

2. Postoji veliki problem u postavljanju praga odluivaa, posebno zbog mogunost pojave lanog sinhronizma (katastrofalan sluaj).

19. Objasniti principe OFDM tehnika multipleksiranja .

OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplex je specijalni sluaj FDM .Kod OFDM sistema serijski niz podataka se pretvara u paralelni niz podataka koji se moduliraju i koritenjem IFFT (Inverzna brza Furijeova transformacija) se pretvaraju u OFDM simbol. OFDM simbol se sastoji od korisnog dijela trajanja Ts i zatitnog dijela (Ciklini prefiks, CP ili guard interval GI) koji predstavlja kopiju odreenog procenta simbola trajanja Tg, i stavlja se prije korisnog dijela OFDM simbola u cilju eliminacije ISI (intersimbolska interferencija) i ICI (interferencija meu nosiocima). OFDM simbol i zatitni interval su dati na slici 1.2.

Prednosti OFDM a :

- poveanje - strmost spektra na krajevima , ne trebaju veliki zatitni interval - moe se koristiti razne modulacije , adaptacijom nosilaca

Mane OFDM-a :

-treba bolja sihronizacija -osjetljivost na vremenski pomjeraj i Doplerov pomak-zbog ireg frekvencijskog opesga zahtjeva pojaala sa linearnom karakteristikom na tom opsegu

20.Nekooperativni CDMA : model i karakter PN sekvence

U sluaju nekooperativnog CDMA prijemnik za neki od korisnikih signala ne zna spredovani oblik ostalih korisnika ili izabira sluaj u kome se prepoznaje oblik u procesu demodulacije.Zbog navedenog, ostali korisniki signali izgledaju kao interferirajui signali u prijemniku svakog korisnika. U ovom sluaju viekorisniki prijemnik sadri banku od K jednokorisnikih prijemnika.Ako se pretpostavi da svaki korisniki pseudosluajni signal pripada klasi Gaussovskih signala, tada e svaki korisniki signal biti pokriven gaussovskom interferncijom snage (K1)P i aditivnim bijelim umom snage BN0.

Kod nekooperativnog CDMA koristi se ortogonalne PN sekvence .Svaki korisnik emituje PN sekvencu u kanal irine B i srednje snage P . PN sekvenca je unikatna za svakog korisnika .

21. Osnovni signalni prostori optimalnog koherentnog prijemnika.

22.Koji tip greaka se dominantno pojavljuje u radio kanalu ?

U radio kanalu se dominantno pojavljuje paketski tip greaka .

23.Uticaj multiplikativnih smetnji na vjerovatnou greke .... odgovoreno..... prvi rok // pitanje 23

24.FH-SS signali : vrste , spektar i procesno pojaanje

Princip realizacije FH-SS sistema :

-Spori FH-SS sistemi -Brzina skakanja FH-SS signala se izabira najeee da bude jednaka informacionoj brzini (kodiranoj ili nekodiranoj) R1=RN

-Brzi FH-SS sistemi - Brzina skakanja FH-SS signala je vea od informacione brzine (kodirane ili nekodirane), tj. na interavu tm postoji vie skokova. Oni se koriste za zatitu od ometanja (Anitjamming) kada je neophodno sprijeiti neki ometa nazvan pratei ometa da ima dovoljno vremena da prouzrokuje prekid prenosa na trenutnoj radnoj frekvenciji fi i ubaci (preda) signal interferencije na frekvencijama bliskim frekvenciji fi.

Spektar :

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) je nain prijenosa signala u rairenom spektru pri emu se nosea frekvencija signala mijenja tokom vremena na osnovu uticaja pseudosluajne sekvence.

Procesno pojaanje :

f1 irina skoka ; k-broj skokova po bitu

25.Napisati izraz za srednju energiju QPSK konstelacije kada su vjerovatnoe pojavljivanja simbola si(t) amplitude A i trajanja Ts : s1(t)=2s2(t)=2s3(t)=s4(t)

Uvjet normiranja : p(s1(t)) + 0.5 p(s1(t)) + 0.5 p(s1(t)) + p(s1(t)) =1 3 p(s1(t)) = 1

;

; ; m=1,2,3,4

26. Nacrtati blok emu OQPSK predajnika

..... odgovoreno ..... drugi rok // pitanje 13

Kosti str. 425

27.Model indirektne sinteze frekvencija kod sistema sa rairenim spektrom

PLL petlja ponaa kao uskopojasni fazni filter sa promjenljivom srednjom frekvencijom i sa fiksnim propusnim opsegom. Imajui u vidu tu osobinu, razmotrit e se princip indirektne sinteze frekvencije.

Neka treba generisati frekvencije oblika : ,Pri emu je N[N1,N2] cio broj , f0 fiksna frekvencija .

Iz uslova jednakosti frekvencija na oba ulaza komparatora dobija se :

, N [N1, N2]

Od VCO-a se zahtijeva da mu je prenosna karakteristika linearna od N1f 0 do N2f 0 oko srednje

vrijednosti

Uvoenjem djelitelja u petlju mijenja se vrijednost pojaanja otvorene petlje i to za faktor

28. Praenje u procesu sihronizacije DS-SS signala : osnovne metode i simetrini model

Proces u kojem se vrijednost kanjenja p odrava u okolini nule (p 0) poznat je kao praenje.

Sinhronizacija se uspostavlja na principu dva procesa / dijela.

Prvi proces : Postepenim faznim pomjeranjem lokalno generisane sekvence u Rx , relativno kanjenje se smanjuje do vrijednosti

Drugi proces : Nakon postizanja metodama na bazi PLL-a, dovodi se p0 (praenje).29.Osnovne osobine i jednaine PN sekvence

Periodine sekvence pripadaju klasi pseudosluajnih sekvenci ako zadovoljavaju sljedee osnovne uslove: [sekvenca aN 1 , aN , a1 , a2 , a3 , ... , aN , a1 ] :

1.U svakom periodu broj "1" razlikuju se od broja "0" za tano jedan. Ukupan zbir "0" i "1" je "N". Tako je :

Pri emu je N+ broj simbola 1 , N- broj simbola 1 .

2. U svakom periodu vrijedi da : polovina startnih digita istog znaka ima duinu jedan (1), etvrtina duinu dva (2), osmina duinu tri (3) itd.Broj pozitivnih i negativnih startnih digita je uvijek jednak.

3. Autokorelacija periodine PN sekvence ima dvije vrijednosti i to :

Pri emu je an=an+N

30. Predajnik i prijemnik sistema sa vie nosilaca

TREI ROK // 2.3.2010

1.Identificirati i analitiki opisati koje sistemske prenosne funkcije odreuju prenosnu funkciju kontinualnog kanala. Koji uslov treba biti ispunjen da kanal bude linearan.

-sistemske funkcije ??? -da bi kanal bilo linearan mora biti koriten filter sa konstantnim parametrima Da bi prenosna funkcija bila linearna potrebno je da : amplitudna karakteristika bude konstantna i fazna karakterisitika linearna , da bi se izbjegla izoblienja .

2.Pojam teorijske vjerovatnoe greke i BER-a . Odnosi istih kod sluajnih greaka

Vjerovatnoa greke Pe i BER (bit error rate) se definiu kao omjer pogreno primljenih bita i ukupnog broja poslatih bita , s tim da je Pe teorijska veliina , a BER praktina veliina . Pretpostavka je da : Pe BER

3.Nain provjere ispravnosti linijskog koda ..... odgovoreno ...ako je tano

4.Izraunati kapacitet kanala za sluaj odnosa (Eb/No)=10 dB i irine kanala B=16 kHz . Informacijska brzina u kanalu je 32 kbps .

Rinf = T=31.25 10-6 s ; Eb/No=10 dB Eb/No=10

5.Kolika je vrijednost spektralne efikasnosti za sluaj odnosa (Eb/No)=5 i informacijske brzine u kanalu 32 kbps .

Rinf = 32 kbps T=31.25 s

Nema B .... pretpostavimo da je kao u predhodnom zadatku B=16 kHz

/ : B

6.Izraunati kapacitet fotonikog kanala za T=293 K i f=1013 Hz

7.Napisati 4 osnovna pravila estimacije u sintezi optimalnog prijemnika i navesti uslove pod kojima se mogu koristiti ..... odgovoreno ..... prvi rok // pitanje 10

8.Prostor stanja u optimalnoj detekciji signala. ..... odgovoreno ...... drugi rok // pitanje 21

9.Napisati opti asimptotski izraz za vjerovatnou greke optimalnog nekoherentnog prijemnika . Posebno dati izraze za B-FSK i QPSK .

; ( Kosti str 382 )

Nekoherentna B-FSK :

Nekoherentna QPSK :

10.Analitiki oblik za odreivanje prostora odluivanja optimalnog prijemnika za QPSK signale

11.Napisati izraz za srednju energiju konstelacije 8-PSK signala , amplitude A i trajanja simbola Ts. Apriorne vjerovatnoe su iste .

12.MSK signal iz OQPSK signala

13.Uporediti vjerovatnoe bitske greke B-PSK , MSK , B-FSK koherentnih prijemnika.

14.Napisati izraze za srednju vjerovatnou greke MSK modulacijskog formata za sluajeve kada se koristi : FSK optimalni nekoherentni prijemnik QPSK optimalni nekoherentni prijemnik

15.Dati odnose i nacrtati spektre modulacijskih formata : QPSK , OQPSK , MSK , GMSK .

16.Spektar DS-SS signala : nain raunanja i analitike forme .

17.Uticaj multiplikativnih smetnji na vjerovatnou greke prijemnika (dijagram) .

18.Slabljenje interferencije signala , analitiki model 19.Opisati mogunost detekcije signala sa rairenim spektrom operatorskom formom.20.Viekorisnike komunikacije : pojam i vrste 21.Nekooperativni CDMA , analitiki model 22.Praenje FH-SS signala : princip i modeli 23.Nacrtati odnose (trodimenzionalno : spektar , vrijeme , i frekvencijski prostor) DS-SS i FH-SS signala 24.Objasniti pojam akvizicije u procesu sinhronizacije FH-SS . Nacrtati skicu na kojoj je mogue uoiti prostor akvizicije .25.Odnosi DS-SS i FH-SS sistema : prednosti i mane 26.Praenje DS-SS signala : modeli i analitike forme 27.Objasniti pojam OFDM tehnike multipleksiranja28.Objasniti Water Filling princip kod sistema sa vie nosilaca interpretacijom izraza za maksimalni kapacitet.35