Aula 05 - Equalização, Diversidade e Codificação do Canal

COMUNICAÇÃO MÓVEL

Equalização, Diversidade e Codificação do Canal

q Introdução

q Equalização

q Diversidade

q Codificação do Canal

Introdução

¨  Os sistemas de comunicação móvel necessitam de

técnicas de processamento de sinais que melhore o desempenho da comunicação.

¨  Causas

n Dinamicidade dos canais de rádio

n Multipercurso

n Desvanecimento

n Doppler

¨  Estes efeitos causam um impacto negativo no BER de

Introdução

¨  Técnicas para aperfeiçoamento da qualidade do

sinal recebido

n Equalização

n Diversidade

n Codificação do Canal

¨  As técnicas podem ser utilizadas individualmente ou

Introdução

¨  Equalização compensa a interferência

intersimbólica criada pelo multipercurso

¨  Diversidade compensa os problemas referentes a

desvanecimento do canal

n Normalmente utiliza duas antenas

¨  Codificação do canal melhora o desempenho

acrescentando bits de redundância na transmissão e que são utilizados na detecção e correção de erros na recepção

Introdução

¨  Equalização compensa a interferência

intersimbólica criada pelo multipercurso

¨  Diversidade compensa os problemas referentes a

desvanecimento do canal

n Normalmente utiliza duas antenas

¨  Codificação do canal melhora o desempenho

acrescentando bits de redundância na transmissão e que são utilizados na detecção e correção de erros na recepção

Introdução

¨  Equalização compensa a interferência

intersimbólica criada pelo multipercurso

¨  Diversidade compensa os problemas referentes a

desvanecimento do canal

n Normalmente utiliza duas antenas

¨  Codificação do canal melhora o desempenho

acrescentando bits de redundância na

transmissão e que são utilizados na detecção e correção de erros na recepção

Equalização

¨  É utilizada para compensar a interferência

intersimbólica em um canal dispersivo ao tempo de banda limitada (frequência seletiva), o que causa distorção no sinal transmitido e causa um aumento no BER do sinal recebido

¨  Chamada de Equalização Eletrônica ou de

Compensação Eletrônica de Dispersão

Equalização

¨  Interferência intersimbólica

Equalização

¨  Interferência intersimbólica

Equalização

¨  Interferência intersimbólica

Equalização

¨  Interferência intersimbólica

n ISI - Intersymbol Interference

¤ É o maior obstáculo na transmissão de dados em canais

Equalização

¨  Há uma grande quantidade de equalizadores

¨  São dotados de algoritmos de IA o que requer que

Equalização

¨  Equalizador Genérico Adaptativo

n É um filtro variante no tempo

n Pode ser constantemente reajustado (treinado)

¨  Equalizadores Lineares

n Filtro de resposta finita ao impulso

n Conhecido por “filtro transverso”

n É o mais simples e mais barato

n É o somatório do mesmo sinal multiplicado por uma série de

pesos

Equalização

¨  Equalizadores Lineares

n Duas grandes vantagens são a estabilidade numérica e a

rápida convergência

n  Latência de equalização

¨  Equalizadores não-lineares

n São utilizados em situações on a distorção do canal é muito

intensa para um equalizador linear

n Os equalizadores lineares não funcionam bem em canais

com grandes vazios espectrais na banda

n Na tentativa de equalização o eq. linear aumenta muito o

ganho no vazio espectral, o que aumenta as frequências de ruído

Equalização

¨  Equalizadores não-lineares

¤ Tipos:

n DFE – Decision Feedback Equalization

n MLSD - Maximum Likelihood Symbol Detection

n MLSE - Maximum Likelihood Sequence Estimation

¤ DFE

n Utiliza como parâmetro de decisão a “realimentação” do

filtro

n É um filtro de realimentação positiva (FFF – feedfoward

Equalização

¨  Equalizadores não-lineares

¤ MLSE

n Os equalizadores lineares MSE são os melhores que

aplicam o critério da probabilidade mínima de erros simbólicos quando o canal não adiciona distorção de

amplitude

n MLSE é uma variação do MSE dentro de uma sequência

finita

n Testa todas as possíveis sequências de dados e escolhe a

sequência de maior probabilidade como saída

Equalização

¨  Equalizadores Adaptativos

n Possuem a característica de compensar para canais

desconhecidos e variantes no tempo

n Utilizam diversos algoritmos distintos para atualiar os

coeficientes (pesos) e rastrear as variações do canal

n O desempenho destes algoritmos é baseado em:

n  Taxa de convergência – número de iterações

n  Desajuste – média da taxa de erro máxima final

n  Complexidade computacional – número de operações por iteração

Equalização

¨  Equalizadores Adaptativos

¤ Tipos de Algoritmos

n Zero Forcing – força resposta ao impulso ser zero

n Least Mean Square – utiliza as regras da média dos

quadrados

Diversidade

¨  Diversidade é uma poderosa técnica de recepção

que provê em um link de rádio melhoras relativamente a baixo custo

¨  Não requer treinamento

¨  Há diversas formas de implementação da

diversidade

¨  A diversidade explora a natureza aleatória da

radiopropagação ao encontrar caminhos alternativos para os sinais propagarem

Diversidade

¨  Decisões de diversidade são realizadas pelo

receptor e transparentes (desconhecidas) para o transmissor

¨  Se um caminho de rádio está em desvanecimento,

outro caminho independente pode ter um sinal intenso

¨  Tendo mais de um caminho para selecionar, o

receptor avalia instantaneamente todos os SNRs

Diversidade

¨  Há dois tipos de desvanecimento (fading)

n Larga escala – ocorre com base na natureza física do

terreno e dos obstáculos presentes nas redondezas

n Curta escala – amplas e rápidas flutuações de amplitude

quando o dispositivo se move pequenas distâncias

¨  Diversidade microscópia

n Curta escala

¨  Diversidade Macroscópica

Diversidade

¨  Entrelaçamento - interleaving

¤ É a forma de se conseguir diversidade em comunicação

digital sem a criação de overhead

¤ Muito utilizado nas tecnologias 2G e posteriores

n Devido à rápida proliferação dos vocoders

n  Vocoder – Codificador específico para voz

¤ O entrelaçamento nada mais é que uma

“reorganização” dos bits de diversos blocos em outros blocos evitando

Diversidade

¨  Entrelaçamento - interleaving

¤ Evita assim a ocorrência de erros em uma série de bits

consecutivos na transmissão

Codificação do Canal

¨  A codificação do canal protege dados digitais ao

adicionar bits de redundância na transmissão

¨  Utilizados na detecção e correção de erros

n Error Detection Codes – Códigos de Detecção de Erros

n Error Correction Codes – Códigos de Correção de Erros

¨  Erros induzidos por um canal ruidoso podem ser

reduzidos a qualquer nível sem sacrificar a taxa de transmissão da informação

Codificação do Canal

¨  A inclusão de dados de redundância aumenta o

RDR (raw data rate – taxa de dados “crus”) utilizada pelo link

¨  Isto reduz a eficiência da banda em situações de

alto SNR

¨  Porém é essencial para ter um ótimo BER em

Codificação do Canal

¨  Há dois tipos de mecanismos de correção e

detecção:

n Em blocos

Codificação do Canal

¨  Códigos em Bloco

¤ Permitem que um número limitado de erros sejam

detectados e corrigidos sem a necessidade de transmissão

¤ São utilizados em situações onde outros meios são

impraticáveis

n Aumentar a potência de transmissão

Codificação do Canal

¨  Códigos Convolucionais

¤ Diferença principal: informação sequencial e não em

Perguntas

¨  Como funciona a equalização?

¨  Como funciona a diversidade?

¨  Como funciona a codificação do canal?

¨  O que é interferência intersimbólica?

¨  O que é entrelaçamento? Para que serve?

¨  Qual a diferença entre a codificação em blocos e

Wender F. Oliveira

wender.oliveira@faciplac.edu.br

http://sites.google.com/site/wenderunb/