Truyền thông số Digital Communication-Week 10

Chia sẻ: Minh Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

160
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với một kênh và là một nguồn tạo ra thông tin tại một tỷ lệ ít hơn so với công suất kênh, nó có thể mã hóa các nguồn đầu ra trong cách như vậy mà nó có thể được truyền thông qua các kênh.Dung lượng kênh truyền (Channel capacity) là tốc độ truyền dữ liệu tối đa qua kênh đó mà không xảy ra lỗi (error-free). • Dung lượng kênh trong kênh nhiễu Gauss (Channel capacity on AWGN channel): Định lý Shannon-Hartley:...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Truyền thông số Digital Communication-Week 10

TRUYỀN THÔNG SỐ DIGITAL COMMUNICATION Week 10 1
Reference • “Digital communications: Fundamentals and Applications” by Bernard Sklar • Catharina Logothetis’s Lecture, Uppsala University • An Nguyen’s Dissertation 2
Lần trước • Mã hóa kênh (Channel Coding): – Sự đan xen (Interleaving) – Mã ghép (Concatenated codes) – Mã Turbo (Turbo Codes) • Mã hóa nguồn (Source Coding): – Nguồn (sources) – Entropy và Information rate – Lý thuyết mã hóa nguồn (Thuyết Shannon) – Hiệu quả của mã hóa nguồn – Mã Shannon-Fano – Mã Huffman 3
Tuần này 1. Giới hạn Shannon (Shannon limit) 2. Đồng bộ hóa (Synchronize) 3. Kênh fading (Fading channel) 4
Nhắc lại: • Thuyết Shannon (noiseless coding theorem): “Given a channel and a source that generates information at a rate less than the channel capacity, it is possible to encode the source output in such a manner that it can be transmitted through the channel” 5
1. Giới hạn Shannon - Shannon limit • Dung lượng kênh truyền (Channel capacity) là tốc độ truyền dữ liệu tối đa qua kênh đó mà không xảy ra lỗi (error-free). • Dung lượng kênh trong kênh nhiễu Gauss (Channel capacity on AWGN channel): Định lý Shannon-Hartley:  S C = W log 2 1 +  [bits/s]  N W [Hz ] : bandwidth (Băng thông) S = EbC [ Watt ] : Average received signal power (Công suất tín hiệu t/bình) N = N 0W [Watt] : Average noise power (Công suất nhiễu trung bình) 6
Giới hạn Shannon … • Định lý Shannon đặt ra 1 giới hạn về tốc đồ truyền dữ liệu (transmission data rate): Đối với một kênh nhiễu có một dung lượng thông tin C và một tỷ lệ truyền thông tin Rb nào đấy, thì nếu : – Rb ≤ C (tỷ lệ truyền thông tin ≤ dung lượng cho phép) sẽ tồn tại một kỹ thuật mã hóa cho phép xác suất lỗi bên máy thu được tùy tiện giảm nhỏ đi. Điều này có nghĩa là trên lý thuyết, người ta có thể truy ền t ải thông tin không bị lỗi tới một tỷ lệ giới hạn cao nhất bằng dung lượng cho phép C. – Rb > C (tỷ lệ truyền thông tin > dung lượng cho phép) thì xác suất lỗi nhỏ tùy tiện trên không thể đạt được. Như vậy, thông tin không thể truy ền t ải một cách đảm bảo trên một kênh với tỷ lệ lớn hơn dung lượng của kênh truyền. 7
Giới hạn Shannon …  S C = W log 2 1 +   Eb C  C  N = log 2 1 +  N W  S = EbC W   0   N = N 0W C As W → ∞ or → 0, we get : W Eb 1 Giới hạn Shannon - → = 0.693 ≈ −1.6 [dB] Shannon limit N0 log 2 e  Tồn tại 1 giá trị giới hạn / N 0 Eb có lỗi (error) tại bất kỳ tốc độ thông tin nào.  Bằng cách chỉ tăng băng thông, dung lượng không thể tăng t ới bất kỳ giá trị mong muốn. 8
Shannon limit … Vùng không thể đạt tới 9
Bandwidth efficiency plane R/W [bits/s/Hz] R=C R>C M=256 Unattainable region M=64 Bandwidth limited M=16 M=8 M=4 R
Bài tập 1. Xét 1 mạch điện thoại có BW 3kHz. Giả sử mạch này truyền trong môi trường kênh AWGN. a) Tìm dung lượng kênh nếu SNR = 30 dB b) Tìm SNR tối thiểu để tốc độ truyền dữ liệu là 4800 bits/s 2. Xét 1 mạch điện thoại có BW 3kHz, có tốc độ dữ liệu là 100 kbits/s. Với SNR là 10 dB thì mạch này có đạt đến việc truyền không lỗi (error-free) không? 11
2. Đồng bộ hóa (Synchronize) 12
2. Đồng bộ hóa (Synchronize) Đồng bộ tại đầu thu (receiver synchronization): – Đồng bộ tần số và phase – Đồng bộ symbol – Đồng bộ khung (frame) 13
3. Kênh fading (Fading channel) 14
Mô hình kênh fading From Base Station to Mobile Station LineOfSight • Shadowing • Scattering (tán xạ) • Diffraction (nhiễu xạ) • Reflection (phản xạ) • 15
Các loại kênh fading Long-term fading (or low fading), large-scale fading: Sự gi ảm biên đ ộ 1. Short-term fading (or fast fading), small-scale fading: fading gây ra bởi các hi ện t ượng: 2. tán xạ, nhiễu xạ, phản xạ, hiệu ứng Doppler (Doppler effect), AWGN • Còn được gọi là MULTI-PATH FADING (fading đa đường), và gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến tín hiệu. • 2 loại small-scale fading: flat fading (non-selective) and frequency selective fading. • If MS di chuyển với vận tốc v so với BS  xuất hiện hiệu ứng Doppler. • Hiệu ứng Doppler làm dịch tần số của mỗi thành phần sóng tới. Góc tới αn xác định tần số Doppler (còn gọi là frequency shift) của sóng bất kỳ thứ nth : • y f n = f max cos α n Hướng của sóng tới thứ v = fc nth f max c αn x Hướng xe di chuyển 16
Minh họa kênh truyền Flat, slow fading Flat, fast fading 17
Minh họa kênh truyền (t.t) Frequency selective, slow fading Frequency selective, fast fading 18
19
20