आईएसआई के बिना इष्टतम मिलान फ़िल्टर


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डिजिटल सिग्नल, को आकार देने के लिए उपयोग किए जाने वाले फ़िल्टर को देखते हुए , और यह देखते हुए कि हम फ़िल्टर संयोजन को किसी भी ISI के कारण नहीं चाहते हैं, क्या "मिलान" फ़िल्टर, SNR को अधिकतम करेगा?पी(एक्स)क्ष(एक्स)

ध्वनि संचार अनुपात को अधिकतम करने के लिए डिजिटल संचार में मिलान वाले फिल्टर का उपयोग किया जाता है। सिग्नल को आकार देने के लिए अक्सर एक रूट-कोसाइन-कोसाइन फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह आवृत्ति अंतरिक्ष में बँधा होता है और सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) को बेहतर बनाने के लिए प्राप्त सिग्नल पर एक ही फ़िल्टर लगाया जा सकता है, बिना इंटर-सिंबल के -आधार (आईएसआई)।

हालांकि अगर सिग्नल को आकार देने के लिए कम इष्टतम फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है, तो रिसीवर पर उसी फ़िल्टर का उपयोग करके आईएसआई को पेश किया जा सकता है। यह तुरंत स्पष्ट नहीं है कि प्राप्त छोर पर फ़िल्टर का सबसे अच्छा विकल्प क्या है।

मेरी समझ यह है कि SNR को अधिकतम करके अधिकतम किया जाता है , इसलिए मैं इस बात को अधिकतम करना चाहता हूं कि बाधाएं फिल्टर करती हैं जिससे कोई ISI नहीं बनता है ( लिए , एक पूर्णांक है, प्रतीक चौड़ाई है)।पी(एक्स)क्ष(एक्स)एक्सपी(एक्स)*क्ष(एक्स)=0एक्स=टीटी

संभवतः कोई अड़चन के लिए कुछ लैग्रेग मल्टीप्लायरों के साथ एक यूलर-लैगरेंज समीकरण को हल करके ऐसा कर सकता है। वहाँ एक आसान तरीका है, या मैं एक गलती कर रहा हूँ, या गलत दिशा में जा रहा हूँ?


क्या आप एक रैखिक मॉड्यूलेशन (जैसे PSK या सरल PCM) मान रहे हैं?
मार्क बोरगेरिंग

जवाबों:


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AWGN चैनल पर लीनियर मॉड्यूलेशन के मामले में लैस प्रतीक (एक बहुत ही सामान्य मामला) के साथ इष्टतम दृष्टिकोण वास्तव में एक फिल्टर का उपयोग करना है जो प्रतीक तरंग से मेल खाता है, अर्थात:

क्ष(एक्स)=पी(एक्स)

एक मिलान किए गए फ़िल्टर का उपयोग करना प्रत्येक निर्णय पर फ़िल्टर आउटपुट में शोर-से-इष्टतम अनुपात प्रदान करता है। यह देखना आसान है जब आपको याद है कि एक मिलान किया गया फिल्टर अपने इनपुट सिग्नल और अपेक्षित प्रतीक तरंग के बीच एक स्लाइडिंग क्रॉस-कोरेलरेटर की तरह काम करता है, दोनों को हर संभव अंतराल पर सहसंबंधित करता है। इष्टतम निर्णय इंस्टेंट पर, फ़िल्टर का आवेग प्रतिक्रिया (आमतौर पर इकाई ऊर्जा के लिए छोटा होता है) एक प्रेषित प्रतीक के साथ बिल्कुल ऊपर होता है, जो क्रॉस-सहसंबंध ऑपरेशन पर एक शून्य-अंतराल स्थिति के अनुरूप होता है। इस समय मान में, फ़िल्टर का आउटपुट प्राप्त प्रतीक में ऊर्जा की मात्रा के बराबर होता है, जो डेटा-निर्भर कारक (जैसे BPSK के लिए, मिलान किए गए फ़िल्टर या - E s ), और साथ ही एक शोर शब्द को बढ़ाता है।रों-रों

सैंपलिंग इंस्टेंट के दौरान फिल्टर आउटपुट पर शोर ऊर्जा फिल्टर के आवेग प्रतिक्रिया के समय-डोमेन आकार पर निर्भर नहीं है, केवल आवेग प्रतिक्रिया की कुल ऊर्जा (जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था, आमतौर पर एकता)। इसलिए, नमूना अनुपात पर फिल्टर आउटपुट में सिग्नल ऊर्जा की मात्रा को अधिकतम करके शोर अनुपात को संकेत दिया जाता है। प्रतीक आकार से मिलान करने के लिए रिसीवर फ़िल्टर का चयन करके, हमने ऐसा किया है, क्योंकि एक समान आकार वाले एक फिल्टर आवेग प्रतिक्रिया के साथ प्रतीक तरंग का अधिकतम सहसंबंध है। इस प्रकार, मिलान फ़िल्टर AWGN चैनल मामले के लिए अधिकतम SNR प्रदान करता है।

रास्ते से बाहर हाथ लहराते की उस लड़ाई के साथ (आप निश्चित रूप से अधिक गणितीय कठोरता के साथ इसे प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन मैं एक इंजीनियर हूं और यह एक मुफ्त सेवा है; यदि आप विवरण में खुदाई करना चाहते हैं, तो किसी भी डिजिटल संचार सिद्धांत की जांच करें; पाठ), आप सोच रहे होंगे कि मैं भूल गया कि आपने गैर-आदर्श, आईएसआई मामले के बारे में पूछा था। डर नहीं, क्योंकि मैं मानता हूं कि यदि आप संचरित पल्स शेप को जानते हैं, तो मिलान किया हुआ फ़िल्टर अभी भी AWGN चैनल के लिए सबसे अच्छा विकल्प है।

पी(एक्स)क्ष(एक्स)

बेशक, आप आमतौर पर निश्चितता के साथ नहीं जानते हैं कि पिछले कुछ प्रतीक क्या थे; यदि आपने किया है, तो आप एक उच्च पर्याप्त SNR पर हो सकते हैं कि आपका ISI उपेक्षित हो सकता है। अधिक दिलचस्प मामले में, आप यह अनुमान नहीं लगा सकते। इसके बजाय, Viterbi एल्गोरिथ्म का उपयोग करके अधिकतम-संभावना अनुक्रम का पता लगाने का दृष्टिकोण नियोजित किया गया है। इस प्रक्रिया को विटर्बी समीकरण के रूप में जाना जाता है , क्योंकि इस मॉडल में आप आईएसआई से प्रेरित एक नरम-मूल्यवान कन्टोल्यूशनल कोड जैसे पल्स शेप से प्रेरित होते हैं जो आपके ट्रांसफॉर्म तरंग पर लागू होता है। विटर्बी इक्वलाइज़र में आईएसआई की समयावधि एक संवेदी कोड में बाधा लंबाई के समान एल्गोरिथ्म राज्यों की आवश्यक संख्या को परिभाषित करती है।

यह दृष्टिकोण अक्सर उन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है जिसमें गैर-इष्टतम पल्स आकार होता है जिसे आपने नोट किया था; एक उल्लेखनीय उदाहरण जीएसएम है (जो एक गाऊसी पल्स आकार का उपयोग करता है जो कई प्रतीक अंतरालों तक फैला हुआ है)। इस विषय पर एक महान संदर्भ स्केलर द्वारा 2003 में प्रकाशित किया गया था:

बी। स्कालर, "मैंने ट्रेले से प्यार करना कैसे सीखा", ​​IEEE सिग्नल प्रोसेसिंग मैगज़ीन, पीपी। 87-102, मई, 2003


ठीक है, मुझे यह समझाने की कोशिश करनी चाहिए कि मैं यह समझ रहा हूं: किसी भी व्यावहारिक स्थिति में एक मैच्योर फिल्टर का उपयोग करना सबसे अच्छा है, क्योंकि आप हमेशा विट्री समीकरण के साथ आईएसआई से छुटकारा पा सकते हैं।
gyroidben

हां, मैं आपके सारांश से सहमत हूं।
जेसन आर

महान तथ्यात्मक जवाब के लिए +1। मुझे आपका उत्तर भी अत्यधिक तकनीकी लगता है लेकिन पठनीय भी। अगर मैं महान लेखन के लिए एक और +1 भी कर सकता था। FYI करें, मुझे लगता है कि आपको अधिक निम्न स्तर के गणित / सिद्धांत को समझने के लिए स्रोत लेख को पढ़ने की आवश्यकता है।
ट्रेवर बॉयड स्मिथ

@JasonR किसी को viterbi एल्गोरिथ्म को लागू करने से पहले एप्रीरी को चैनल में नल की संख्या जानने की आवश्यकता है?
स्पेसी

@ मोहम्मद: हां, विटर्बी एल्गोरिथ्म को लागू करने के लिए, आपको एक मॉडल की आवश्यकता है कि प्राप्त सिग्नल को कैसे दूषित किया गया है। बहुपथ चैनल मामले में, किसी को यह जानकारी प्राप्त करने के लिए कुछ चैनल आकलन तकनीक को लागू करने की आवश्यकता होगी। यह प्रश्न जिस स्थिति को संबोधित कर रहा था, वह मल्टीपाथ से संबंधित नहीं था, बल्कि पल्स आकृतियों के साथ संशोधन करने के लिए था जो कि एक प्रतीक अंतराल से परे होता है, इस प्रकार आईएसआई को प्रेरित करता है। यह हस्तक्षेप सिस्टम के डिजाइन द्वारा तय किया गया है, इसलिए यह ज्ञात है और ऊपर वर्णित के अनुसार मुआवजा दिया जा सकता है।
जेसन आर
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