Aufgaben:Aufgabe 5.2Z: Zur PN–Modulation: Unterschied zwischen den Versionen
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'''(1)''' Richtig ist der <u>letzte Lösungsvorschlag</u>: | '''(1)''' Richtig ist der <u>letzte Lösungsvorschlag</u>: | ||
*Es handelt sich hier um einen optimalen Empfänger. | *Es handelt sich hier um einen optimalen Empfänger. | ||
− | *Ohne Rauschen ist Signal $b(t)$ innerhalb eines jeden Bits konstant gleich $+1$ oder $-1$. Aus der angegebenen Gleichung für den Integrator | + | *Ohne Rauschen ist Signal $b(t)$ innerhalb eines jeden Bits konstant gleich $+1$ oder $-1$. |
+ | *Aus der angegebenen Gleichung für den Integrator | ||
:$$d (\nu T) = \frac{1}{T} \cdot \hspace{-0.1cm} \int_{(\nu -1 )T }^{\nu T} \hspace{-0.3cm} b (t )\hspace{0.1cm} {\rm d}t $$ | :$$d (\nu T) = \frac{1}{T} \cdot \hspace{-0.1cm} \int_{(\nu -1 )T }^{\nu T} \hspace{-0.3cm} b (t )\hspace{0.1cm} {\rm d}t $$ | ||
:folgt, dass $d(νT)$ nur die Werte $+1$ und $-1$ annehmen kann. | :folgt, dass $d(νT)$ nur die Werte $+1$ und $-1$ annehmen kann. | ||
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'''(3)''' Richtig ist der <u>Lösungsvorschlag 1</u>: | '''(3)''' Richtig ist der <u>Lösungsvorschlag 1</u>: | ||
− | *Da beide Modelle im rauschfreien Fall identisch sind, muss nur das Rauschsignal angepasst werden: $n'(t) = n(t) · c(t)$. | + | *Da beide Modelle im rauschfreien Fall identisch sind, muss nur das Rauschsignal angepasst werden: $n'(t) = n(t) · c(t)$. |
− | *Die beiden anderen Lösungsvorschläge sind dagegen nicht zutreffend: Die Integration muss weiterhin über $T = J · T_c$ erfolgen und die PN–Modulation verringert das AWGN–Rauschen nicht. | + | *Die beiden anderen Lösungsvorschläge sind dagegen nicht zutreffend: |
+ | *Die Integration muss weiterhin über $T = J · T_c$ erfolgen und die PN–Modulation verringert das AWGN–Rauschen nicht. | ||
'''(4)''' Richtig ist der <u>letzte Lösungsvorschlag</u>: | '''(4)''' Richtig ist der <u>letzte Lösungsvorschlag</u>: | ||
*Multipliziert man das AWGN–Rauschen mit dem hochfrequenten $±1$–Signal $c(t)$, so ist auch das Produkt gaußförmig und weiß. | *Multipliziert man das AWGN–Rauschen mit dem hochfrequenten $±1$–Signal $c(t)$, so ist auch das Produkt gaußförmig und weiß. | ||
− | * Wegen ${\rm E}[c^2(t)] = 1$ wird auch die Rauschvarianz nicht verändert. | + | * Wegen ${\rm E}\big[c^2(t)\big] = 1$ wird auch die Rauschvarianz nicht verändert. |
*Die für BPSK gültige Gleichung $p_{\rm B} = {\rm Q} \left( \hspace{-0.05cm} \sqrt {{2 E_{\rm B}}/{N_{\rm 0}} } \hspace{0.05cm} \right )$ ist somit auch bei der PN–Modulation anwendbar und zwar unabhängig vom Spreizfaktor $J$ und von der spezifischen Spreizfolge. | *Die für BPSK gültige Gleichung $p_{\rm B} = {\rm Q} \left( \hspace{-0.05cm} \sqrt {{2 E_{\rm B}}/{N_{\rm 0}} } \hspace{0.05cm} \right )$ ist somit auch bei der PN–Modulation anwendbar und zwar unabhängig vom Spreizfaktor $J$ und von der spezifischen Spreizfolge. | ||
*Ergo: Bei AWGN–Rauschen wird die Fehlerwahrscheinlichkeit durch Bandspreizung weder vergrößert noch verkleinert. | *Ergo: Bei AWGN–Rauschen wird die Fehlerwahrscheinlichkeit durch Bandspreizung weder vergrößert noch verkleinert. |
Version vom 15. Januar 2019, 11:43 Uhr
Die Grafik zeigt das Ersatzschaltbild der PN–Modulation (englisch: Direct Sequence Spread Spectrum, abgekürzt DS–SS) im äquivalenten Tiefpassbereich, wobei AWGN–Rauschen $n(t)$ zugrunde liegt. Darunter dargestellt ist das TP–Modell der binären Phasenmodulation (BPSK).
Das Tiefpass–Sendesignal $s(t)$ ist aus Gründen einheitlicher Darstellung gleich dem rechteckförmigen Quellensignal $q(t) ∈ \{+1, –1\}$ mit Rechteckdauer $T$ gesetzt.
Die Funktion des Integrators kann wie folgt beschrieben werden:
- $$d (\nu T) = \frac{1}{T} \cdot \hspace{-0.1cm} \int_{(\nu -1 )T }^{\nu T} \hspace{-0.3cm} b (t )\hspace{0.1cm} {\rm d}t \hspace{0.05cm}.$$
Die beiden Modelle unterscheiden sich durch die Multiplikation mit dem $±1$–Spreizsignal $c(t)$ bei Sender und Empfänger, wobei von $c(t)$ lediglich der Spreizgrad $J$ bekannt ist.
Zu untersuchen ist, ob sich das untere BPSK–Modell auch bei PN–Modulation anwenden lässt und ob die BPSK–Fehlerwahrscheinlichkeit
- $$p_{\rm B} = {\rm Q} \left( \hspace{-0.05cm} \sqrt { {2 \cdot E_{\rm B}}/{N_{\rm 0}} } \hspace{0.05cm} \right )$$
auch für die PN–Modulation gültig ist, bzw. wie die angegebene Gleichung zu modifizieren ist.
Hinweise:
- Die Aufgabe gehört zum Kapitel PN–Modulation.
- Für die Lösung dieser Aufgabe ist die Angabe der spezifischen Spreizfolge (M–Sequenz oder Walsh–Funktion) nicht von Bedeutung.
Fragebogen
Musterlösung
- Es handelt sich hier um einen optimalen Empfänger.
- Ohne Rauschen ist Signal $b(t)$ innerhalb eines jeden Bits konstant gleich $+1$ oder $-1$.
- Aus der angegebenen Gleichung für den Integrator
- $$d (\nu T) = \frac{1}{T} \cdot \hspace{-0.1cm} \int_{(\nu -1 )T }^{\nu T} \hspace{-0.3cm} b (t )\hspace{0.1cm} {\rm d}t $$
- folgt, dass $d(νT)$ nur die Werte $+1$ und $-1$ annehmen kann.
(2) Richtig ist wieder der letzte Lösungsvorschlag:
- Im rausch– und störungsfreien Fall ⇒ $n(t) = 0$ kann auf die zweifache Multiplikation mit $c(t) ∈ \{+1, –1\}$ verzichtet werden, so dass das obere Modell mit dem unteren Modell identisch ist.
(3) Richtig ist der Lösungsvorschlag 1:
- Da beide Modelle im rauschfreien Fall identisch sind, muss nur das Rauschsignal angepasst werden: $n'(t) = n(t) · c(t)$.
- Die beiden anderen Lösungsvorschläge sind dagegen nicht zutreffend:
- Die Integration muss weiterhin über $T = J · T_c$ erfolgen und die PN–Modulation verringert das AWGN–Rauschen nicht.
(4) Richtig ist der letzte Lösungsvorschlag:
- Multipliziert man das AWGN–Rauschen mit dem hochfrequenten $±1$–Signal $c(t)$, so ist auch das Produkt gaußförmig und weiß.
- Wegen ${\rm E}\big[c^2(t)\big] = 1$ wird auch die Rauschvarianz nicht verändert.
- Die für BPSK gültige Gleichung $p_{\rm B} = {\rm Q} \left( \hspace{-0.05cm} \sqrt {{2 E_{\rm B}}/{N_{\rm 0}} } \hspace{0.05cm} \right )$ ist somit auch bei der PN–Modulation anwendbar und zwar unabhängig vom Spreizfaktor $J$ und von der spezifischen Spreizfolge.
- Ergo: Bei AWGN–Rauschen wird die Fehlerwahrscheinlichkeit durch Bandspreizung weder vergrößert noch verkleinert.