Aufgaben:Aufgabe 4.13: Vierstufige QAM: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 8. November 2017, 12:01 Uhr

Signalraumkonstellation der 4–QAM

Wir betrachten nun eine Quadraturamplitudenmodulation mit $M = 4$ Symbolen und den (normierten) Signalraumpunkten

$$\boldsymbol{ s}_{\rm A} = (+1, +1)\hspace{0.05cm},\hspace{0.2cm}\boldsymbol{ s}_{\rm B} = (-1, +1)\hspace{0.05cm},$$

$$ \boldsymbol{ s}_{\rm C} = (-1, -1)\hspace{0.05cm},\hspace{0.2cm}\boldsymbol{ s}_{\rm D} = (+1, -1) \hspace{0.05cm}.$$

Die Symbole sind gleichwahrscheinlich. Damit kann man zur Berechnung der mittleren Symbolfehlerwahrscheinlichkeit auf die Mittelung verzichten.

Beispielsweise gilt:

$$p_{\rm S} = {\rm Pr}({\cal{E}}) = {\rm Pr}( \boldsymbol{ s}_{\rm B} \cup \boldsymbol{ s}_{\rm C} \cup \boldsymbol{ s}_{\rm D} \hspace{0.15cm}{\rm entschieden} \hspace{0.05cm}|\hspace{0.05cm} \boldsymbol{ s}_{\rm A}\hspace{0.15cm} {\rm gesendet}) \hspace{0.05cm}.$$

Die Zuordnung der Symbole zu Bitdupeln kann ebenfalls der Grafik (rote Beschriftungen) entnommen werden. Hierbei ist die Graycodierung vorausgesetzt.

Hinweise:

Die Aufgabe bezieht sich auf die Theorieseite 6 von Kapitel 4.4.
Für die Teilaufgabe (4) ist der (zeitdiskrete) AWGN–Kanal mit der Varianz $\sigma_n^2 = N_0/2$ vorausgesetzt.
Für die Wahrscheinlichkeit, dass durch dessen Rauschsignal $n$ ein Symbol horizontal oder vertikal verfälscht wird, gilt mit der komplementären Gaußschen Fehlerfunktion:

$$p = {\rm Pr}( n < -x_0) = {\rm Pr}( n > + x_0) = {\rm Q}(x_0 / \sigma_n) \hspace{0.05cm}.$$

Fragebogen

$p_{\rm UB}$ =

$p_{\rm S}$ =

$p_{\rm B}$ =

	$p_{\rm B} = {\rm Q}[(E_{\rm B}/N_0)^{\rm 1/2}]$,
	$p_{\rm B} = {\rm Q}[(2E_{\rm B}/N_0)^{\rm 1/2}]$,
	$p_{\rm B} = {\rm Q}[(E_{\rm B}/2N_0)^{\rm 1/2}]$,

Musterlösung

(1) (2) (3) (4) (5)

@@ Zeile 22: / Zeile 22: @@
 :$$p = {\rm Pr}( n < -x_0) = {\rm Pr}( n > + x_0) = {\rm Q}(x_0 / \sigma_n)
   \hspace{0.05cm}.$$
@@ Zeile 28: / Zeile 27: @@
 ===Fragebogen===
 <quiz display=simple>
-{Multiple-Choice
+{Geben Sie als obere Schranke für die Symbolfehlerwahrscheinlichkeit $p_{\rm S}$ die &bdquo;Union Bound&rdquo; an ($p_{\rm UB} &#8805; p_{\rm S}$). Es gelte $p = 0.1$.
-|type="[]"}
+|type="{}"}
-+ correct
+$p_{\rm UB}$ = { 0.2 3% }
-- false
+{Wie groß ist die tatsächliche Symbolfehlerwahrscheinlichkeit?
+|type="{}"}
+$p_{\rm S}$ = { 0.19 3% }
-{Input-Box Frage
+{Wie groß ist die Bitfehlerwahrscheinlichkeit bei Graycodierung?
 |type="{}"}
-$xyz$ = { 5.4 3% } $ab$
+$p_{\rm B}$ = { 0.1 3% }
+{Welcher Zusammenhang besteht zwischen $p_{\rm B}$ und $E_{\rm B}/N_0$?
+|type="[]"}
+- $p_{\rm B} = {\rm Q}[(E_{\rm B}/N_0)^{\rm 1/2}]$,
++ $p_{\rm B} = {\rm Q}[(2E_{\rm B}/N_0)^{\rm 1/2}]$,
+- $p_{\rm B} = {\rm Q}[(E_{\rm B}/2N_0)^{\rm 1/2}]$,
 </quiz>