Dispense del corso - Dipartimento Ingegneria dell'Informazione ...
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Facoltà di Ingegneria 126 Figura 6.18: Modulazione DPSK: a) sequenza di simboli e corrispondenti fasi del segnale modulato; b) demodulatore DPSK per cui in assenza di rumore risulta z = E se ci = 0 z = −E se ci = 1 (6.100) La decisione sul simbolo trasmesso viene perciò effettuata mediante una soglia centrata sullo 0. La demodulazione di un segnale DPSK non richiede la ricostruzione della portante e quindi il circuito di demodulazione risulta semplificato. Tuttavia, le prestazioni di una modulazione DPSK sono inferiori rispetto a quelle di un segnale BPSK con recupero della portante. Prima di determinare la probabilità di errore di un segnale DPSK, evidenziamo un inconveniente della demodulazione differenziale. Consideriamo il caso in cui la sequenza trasmessa sia quella mostrata nella figura 6.18(a) e supponiamo che le differenze di fase ricevute siano {0, π, π, 0, π, 0, π, 0} per cui si è verificato un errore sulla sesta fase; il demodulatore sceglie come sequenza trasmessa la seguente {0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1}; dal confronto con la sequenza trasmessa, si osserva che la sequenza demodulata contiene due errori, mentre il canale ha introdotto soltanto un errore. Questa propagazione dell’errore è tipica della demodulazione differenziale ed è dovuta al processo di memoria introdotto durante l’operazione di scelta delle fasi rappresentato dall’eq .(6.98). 6.11.1 Probabilità di errore di un segnale DPSK Valutiamo adesso la probabilità di errore di un segnale DPSK nel caso di canale AWGN. Senza perdita di generalità si può supporre che l’(i−1)-esimo
Facoltà di Ingegneria 127 e l’i-esimo simbolo trasmesso sia uguale a 0, per cui ϕi−1 = ϕi. Inoltre se ni−1(t) e ni(t) rappresentano il rumore introdotto nell’(i − 1)-esimo e nell’i-esimo intervallo, si: ni(t) = aicos(2πf0t) − bisen(2πf0t) ni−1(t) = ai−1cos(2πf0t) − bi−1sen(2πf0t) (6.101) Posto Ac = 2E Tsimb e xj = Ac + aj y j = bj (6.102) (6.103) con j = i − 1 o j = i, il segnale z all’uscita del filtro passa basso di figura 6.18(b) è z = 1 2 (xi · xi−1 + y i · y i−1) (6.104) Il demodulatore commette un errore se z < 0, avendo supposto di trasmettere il simbolo c1 = 0. Si può facilmente osservare che xi·xi−1+yi·yi−1 = 1 (xi+xi−1) 4 2 +(yi+yi−1) 2 − Posto u1 = xi + xi−1 ; u2 = xi − xi−1 v1 = y i + y i−1 ; v2 = y i − y i−1 (xi−xi−1) 2 +(y i−y i−1) 2 (6.105) (6.106) le variabili u1, u2, v1 e v2 sono gaussiane con varianza 2σ2 , inoltre u1 ha valor medio uguale a 2Ac, mentre le altre tre variabili aleatorie hanno un valor medio uguale a 0. La covarianza delle quattro variabili aleatorie è uguale a 0 dato che tali variabili sono statisticamente indipendenti. Possiamo indicare con i termini aleatori R1 e R2 le seguenti espressioni R1 = u2 1 + v2 1 R2 = u2 2 + v2 (6.107) 2 La variabile aleatoria R1 ha una densità di probabilità di Rice, mentre R2 ha una densità di probabilità di Rayleigh. La probabilità di errore quindi è Pe = P (z < 0) = = P ( R2 1−R2 = = 2 < 0) 4 P (R1 < R2) = = +∞ +∞ pR1(R1) 0 R1 pR2(R2)dR2 dR1 (6.108)
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e l’i-esimo simbolo trasmesso sia uguale a 0, per cui ϕi−1 = ϕi. Inoltre<br />
se ni−1(t) e ni(t) rappresentano il rumore introdotto nell’(i − 1)-esimo e<br />
nell’i-esimo intervallo, si:<br />
<br />
ni(t) = aicos(2πf0t) − bisen(2πf0t)<br />
ni−1(t) = ai−1cos(2πf0t) − bi−1sen(2πf0t)<br />
(6.101)<br />
Posto<br />
Ac =<br />
2E<br />
Tsimb<br />
e xj = Ac + aj<br />
y j = bj<br />
(6.102)<br />
(6.103)<br />
con j = i − 1 o j = i, il segnale z all’uscita <strong>del</strong> filtro passa basso di figura<br />
6.18(b) è<br />
z = 1<br />
2 (xi · xi−1 + y i · y i−1) (6.104)<br />
Il demodulatore commette un errore se z < 0, avendo supposto di trasmettere<br />
il simbolo c1 = 0. Si può facilmente osservare che<br />
xi·xi−1+yi·yi−1 = 1<br />
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(xi+xi−1)<br />
4<br />
2 +(yi+yi−1) 2<br />
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−<br />
Posto u1 = xi + xi−1 ; u2 = xi − xi−1<br />
v1 = y i + y i−1 ; v2 = y i − y i−1<br />
(xi−xi−1) 2 +(y i−y i−1) 2<br />
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(6.105)<br />
(6.106)<br />
le variabili u1, u2, v1 e v2 sono gaussiane con varianza 2σ2 , inoltre u1 ha valor<br />
medio uguale a 2Ac, mentre le altre tre variabili aleatorie hanno un valor<br />
medio uguale a 0. La covarianza <strong>del</strong>le quattro variabili aleatorie è uguale a 0<br />
dato che tali variabili sono statisticamente indipendenti. Possiamo indicare<br />
con i termini aleatori R1 e R2 le seguenti espressioni<br />
<br />
R1 = u2 1 + v2 1<br />
R2 = u2 2 + v2 (6.107)<br />
2<br />
La variabile aleatoria R1 ha una densità di probabilità di Rice, mentre R2<br />
ha una densità di probabilità di Rayleigh. La probabilità di errore quindi è<br />
Pe = P (z < 0) =<br />
= P ( R2 1−R2 =<br />
=<br />
2 < 0) 4<br />
P (R1 < R2)<br />
=<br />
=<br />
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+∞ +∞<br />
pR1(R1)<br />
0<br />
R1 pR2(R2)dR2<br />
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