interferência entre símbolos e equalização

APS Comunicações Digitais

Interferência entre Símbolos e Equalização

Prof.: Richard D. Souza

Alunos: Fernando A. WittThomaz W. Shiohara

Canal Seletivo em Frequência

● Um canal seletivo em frequência causa em um sinal:○ Alterações em diferentes componentes espectrais:

● Características:

○ Em amplitude:■ diferentes ganhos em frequência;

○ Em fase:■ fase não linear na frequência.


● Exemplo de canal seletivo em frequência:

○ Canal para Comunicações sem fio, pois:

■ Reflexão devido à obstáculos (prédios, casas);■ Propagação multipath;■ Diferentes níveis de atenuação e mudança de

fase às frequências (Seletivo em frequência);■ Mobilidade relativa do Tx e Rx.


Propagação Multipath


● A natureza seletiva em frequência é um elemento críticos para a qualidade da conexão.

● Uma das técnicas para a atenuação desse

problema é a equalização. ● Largura de Banda Coerente:

○ É a faixa de freqüências na qual um canal atua como não seletivo em frequência.


● Se Largura de Banda >> Banda Coerente:

○ Frequency-selective.

● Se Largura de Banda << Banda Coerente:

○ CoerenteFrequency-non-selective, frequency-flat.

Resposta em Frequência Canal Telefônico

● Muitos canais telefônicos podem ser caracterizados como filtros lineares de banda limitada e decrito na frequência como:

C(f)=A(f)e^(jθ(f)) ● Atraso de envoltória ou atraso de grupo é

uma característica frequentemente usada no lugar da resposta em fase, e é definido como:

τ(f)=-(1/2π)*d θ(f)/df


● Canal sem distorção ou ideal: Se A(f) for constante e θ(f) for linear na frequência, dentro da largura de banda W, a qual é ocupada pelo sinal transmitido.

● Caso contrario, o canal distorce o sinal. ○ Se A(f) não for constante a distorção é chamada

Distorção em Amplitude;○ Se τ(f) não for constante é chamada Distorção em

atraso.○ Assim ocorre o espalhamento no tempo dos pulsos,

de forma que eles não podem ser identificados separadamente no receptor.

Interferencia Entre Simbolos (IES)Inter Symbol Interference (ISI)

● Os filtros do TX, RX e o canal podem ser unidos em H

(f)


● Caso a função resultante H(f) tenha caracteristicas de seletiva em frequência:○ Ocorre Interferência entre simbolos

● IES: Interferência de um pulso em outro;● Atrapalha o processo de detecção;● Aumenta a probabilidade de erro;● Inevitáveis em um sistema de comunicação

real, porém tratáveis.

Efeito da IES em comunicações digitais

● Os efeitos da degradação de performance de erro em sistemas de comunicações digitais são principalmente:

○ Degradação da potência do sinal recebido, aumento

da potência de ruído ou interferência (diminuição de Eb/N0);

○ Distorção do sinal, como as geradas por IES.


● Primeiro caso (Degradação de potência, aumento de ruído, interferência):○ Para contornar o problema é possível aumentar a

potência do sistema.

● Segundo caso (IES):○ Para uma probabilidade de erro de bit (Pb)

específica seria necessário um aumento infinito na relação sinal ruído (Eb/N0).

○ Pode ser resolvido usando a técnica de equailzadores.

Diagrama de Olho

● Ferramenta para optimizar a performance de um sistema de transmissão.

● Engloba o efeito combinado de IES e ruído em um canal de comunicação.

Exemplo binário antipodal:

Diagrama de Olho

● Linha vertical: Sinal aleatório● Linha Horizontal: Base de tempo (0, T) ● O diagrama provê informações úteis sobre a

performance de uma transmissão de dados.○ DA: Distorção causada por IES (ISI);○ JT: Jitter (variação do instante de amostragem);○ MN: Margem de ruído;○ ST: Sensibilidade ao erro no tempo de amostragem.

Diagrama de Olho

● Quando o efeito da IES é intenso traços da parte superior do olho se sobrepõe à traços da parte inferior, deixando o olho "fechado", nessa situação é impossível evitar erros devido a presença combinada de ruído e IES no sistema.

Equalizador

● Um canal de comunicação que não causa distorção no sinal transmitido tem que respeitar algumas características.○ Sua resposta de amplitude deve ser constante.○ Sua resposta de fase deve ser linear com a

freqüência na banda de interesse do sinal.● Caso esse canal não respeite essas

características ocorre a Interferência Entre Símbolos (IES).

● Uma solução para amenizar os efeitos da IES é a Equalização.

Equalizador

● O Equalizador é acoplado ao receptor. ● Os procedimentos de equalização podem

ser classificados como:

○ MLSE (Maximum-likelihood sequence estimation) . ○ Equalização com filtros.

Equalizador (MLSE)

● No equalizador MLSE, o objetivo do receptor não é zerar a IES através da mudança da forma dos pulsos, mas sim se ajustar de acordo com a sequência recebida.

Equalizador (Filtros)

● No equalizador por filtros o receptor procura cancelar os efeitos do canal.

● Sua saída é uma sequência de pulsos praticamente livres de IES.

● Os filtros de equalização podem ser classificados como:○ Equalizadores transversais;○ Equalizadores com realimentação.

Equalizador Transversal

Equalizador Transversal

● Caracteriza-se por:

○ Uma sequência de amostras defasadas em T s; ○ Cada amostra é multiplicada por um coeficiente; ○ Estes coeficientes são configurados durante um

processo de aprendizagem; ○ Este processo consiste na inserção de um pulso ao

sistema e a recepção de um esperado RC.

Equalizador de realimentação

● Decision Feedback Equalizer (DFE) é um equalizador não linear que usa a detecção e decisão anterior para eliminar a IES no pulso atualmente demodulado.

● A origem da IES é devido a "caudas" de pulsos anteriores, ou seja a distorção que foi removida de um pulso atual é devido à um pulso anterior.


● Forward e feedback filters são lineares.● O DFE tem uma característica não linear devido a não-

linearidade do detector que fornece a entrada ao feedback filter.

● A idéia básica do DFE é que: se os valores dos símbolos detectados préviamente são conhecidos, então a IES alimentada por esses símbolos pode ser cancelada na saida do forward filter subtraindo os símbolos passados, respeitando os seus devidos pesos,

Equalizador (Filtros)

● Os filtros equalizadores forçam a função de transferência do sistema a respeitar os criterios de Nyquist, cancelando as caracteristicas de seletividade em frequência, como descrito abaixo:

Referências

● Sklar, B. Digital Communications: Fundamentals and Applications, 2nd Ed.

● Haykin, S. Communication Systems, 4th Ed. ● http://www.edx.com/files/direct_calc.pdf ● http://bruce.cs.tut.fi/invocom/p3-

7/fading_channel/index.htm

http://www.edx.com/files/direct_calc.pdf

http://bruce.cs.tut.fi/invocom/p3-7/fading_channel/index.htm

http://bruce.cs.tut.fi/invocom/p3-7/fading_channel/index.htm

interferência entre símbolos e equalização

Documents