практикум КЭ-311. отчет первый_2. Высшая школа электроники и компьютерных наук Кафедра Инфокоммуникационные технологии отчёт по лабораторной работе 1 моделирование передающей части цифровой системы связи
 Скачать 1.59 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» Высшая школа электроники и компьютерных наук Кафедра «Инфокоммуникационные технологии» ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1 «МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕДАЮЩЕЙ ЧАСТИ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ»
Челябинск 2023 Цель работы: изучение принципов формирования сигнала в системах цифровой связи. Задачи работы: описание теоретической модели исследуемой системы передачи данных; создание модели передающего устройства цифровой системы связи в Simulink; моделирование работы системы при различных начальных условиях; измерение основных параметров работы передающей системы. 16 КАМ Квадратурная модуляция - это модуляция, которая основана на суммировании двух сигналов, которые находятся в квадратуре. Другими словами, это модуляция на основе I/Q сигналов. Термин «I/Q» является аббревиатурой от «in-phase» (синфазный) и «quadrature» (квадратурный), которые относятся к двум синусоидам, что имеют одинаковую частоту и сдвиг по фазе 90°. По соглашению, I-сигнал является сигналом косинусоиды, а Q-сигнал представляет собой сигнал синусоиды. Как вы знаете, волна синусоиды (без какой-либо дополнительной фазы) сдвинута относительно волны косинусоиды на 90°. Другой способ выразить это состоит в том, что сигналы синусоиды и косинусоиды являются квадратурными сигналами. Эти сигналы I/Q всегда модулируются по амплитуде, а не по частоте или фазе. 16 – позиционная квадратурная амплитудная модуляция - модуляция, при которой промодулированный сигнал представляет собой сумму двух ортогональных несущих: косинусоидальной и синусоидальной, амплитуды которых принимают независимые дискретные (-3, -1,1,3). Эти дискретные значения являются четырьмя сигнальными значения для каждой из квадратурных компонент I и Q. Этим достигаются 16 значений суммарного сигнала, т.е.  В конкретный момент времени каждая несущая несет информацию 4 бита. Соседние по горизонтали и вертикали символы отличаются только в одном бите. Следовательно, если при демодуляции происходит ошибка из-за помех и за демодулированный символ принимается соседний (а такие ошибки наиболее вероятны), то это приводит к ошибке только в одном бите. Модель В данной работе нам необходимо создать модель для 16-позиционной квадратурой амплитудной модуляцией (КАМ). Для этого нам необходимо в библиотеках Simulink найти все ниже перечисленные элементы: Random Integer Generator – генератор случайных целых чисел; 1-D Lookup Table – таблица соответствий (истинности); Raised Cosine Transmit Filter – формирующий фильтр с характеристикой корень из приподнятого косинуса; Gain – усилитель сигнала; Complex to Real-Imag – блок выделения реальной и мнимой части комплексного сигнала; Scope – осциллограф; Eye Diagram – блок отображения глазковой диаграммы сигнала; Constellation Diagram – блок отображения диаграммы рассеяния сигнала; при помощи него же мы можем произвести отображения траектории вектора комплексной огибающей сигнала на плоскости, включив в блоке функцию «Signal Trajectory»; Subsystem – подсистема, позволяет оформить часть модели в виде отдельного блока; Spectrum Analyzer – анализатор спектра сигнала. Сначала нам необходимо собраться Modulator – подсистема формирователя сигнала цифрового передатчика. В него входят 1-D Lookup Table, Raised Cosine Transmit Filter, Gain, два блока Eye Diagram и четыре блока Constellation Diagram из них два блока, отображающих траекторию вектора комплексной огибающей сигнала на плоскости, т.е. Signal Trajectory, и два блока, отображающих диаграммы рассеивания. Соберем эти элементы в схему в показанную на рисунке (1). В 1-D Lookup Table содержатся комбинации сигнальных значений, на основе которых будет проходить модуляция, Eye Diagram, Constellation Diagram, Constellation Diagram3 показывающие соответствующие диаграммы исходной 16-КАМ, затем мы пропускаем сигналы через формирующий фильтр Raised Cosine Transmit Filter и подадим через Eye Diagram1, Constellation Diagram1, Constellation Diagram2, которые уже снимает показания после преобразования.  Рисунок 1 – Схема Модулятора. После того как мы собрали схему, свернём её в Subsystem, и приступаем к сбору общего вида модели передающего устройства. Для этого нам необходимы Random Integer Generator, Spectrum Analyzer, Scope, Complex to Real-Imag. Подключим Random Integer Generator к Subsystem, которая выступает в роле модулятора, затем к ней подключим Spectrum Analyzer, Scope, Complex to Real-Imag, как показано на рисунке 2.  Рисунок 2 – Общий вид модели. Д   алее перейдём к выполнению задания, в котором нам необходимо перестраивать формирующий фильтр путём изменения коэффициент скругления и наблюдать за возникновением изменением в диаграммах. Отметим, что показания Eye Diagram, Constellation Diagram, Constellation Diagram3 не будут менять в ходе перенастроек, поскольку они подключены до фильтра и отображают состояния исходных сигналов. Из-за чего мы приведём их показания отдельно, чтобы в дальнейшем не повторять их при каждом коэффициенте скругления.  Рисунок 3 – Сигнальное созвездие. Рисунок 4 – Траектория сигнала. Рисунок 5 - Глазковая диаграмма исходной модуляции. Далее мы установим коэффициент скругления на 0 и посмотрим на диаграммы.  Рисунок 6 – Глазковая диаграмма при коэффициенте 0 Р   исунок 6 – Сигнальное возведение. Рисунок 7 – Траектория сигнала.  Рисунок 9 – Спектр формируемого сигнала.  Рисунок 10 – Осциллограммы шины данных и комплексной огибающей сформированного сигнала.   Рисунок 12 – Траектория. Рисунок 11 – Сигнальное созвездие. П    ри коэффициенте скругления 0.2. Рисунок 13 – Глазковая диаграмма.  Рисунок 14 – Спектр формируемого сигнала.  Рисунок 15 – Осциллограммы комплексных амплитуд. П   ри коэффициенте скругления 0.4. Р   исунок 16 - Траектория Рисунок 17 – Созвездие. Рисунок 18 – Глазковая диаграмма. Р  исунок 19 – Спектр при коэффициенте 0.4. Рисунок 20 – Осциллограммы амплитуд. При коэффициенте сглаживания 0.6.   0.6  Рисунок 14 – Спектр при 0.8.  Рисунок 15 – Спектр при коэф. 1. Далее по заданию нам необходимо определить из спектров сигнала его ширину. Шириной спектра сигнала называется интервал частот f =  , в котором содержится наибольшая часть энергии (мощности) сигнала. Из рисунков спектров видно, что наибольшая мощность находиться на холме, который имеет скаты, именно его нам и надо измерить. Для этого используем курсоры, которые установил по обе стороны от вершины холма, и занесем полученный результат в таблицу 1.После чего также с помощью курсоров замерим крутизну скатов… Уровень относительно ширины спектра ( а не относительно нуля). Таблица 1.
При помощи осциллографа оцените амплитуду квадратурных составляющих для внешних точек сигнального созвездия (точек с максимальной амплитудой) и для внутренних (точек с минимальной амплитудой). Занесите полученные данные в таблицу, найдите отношение максимального значения к минимальному Уровень с в ручную на оригинальном. Определяла с помощью второго температурного режима ( ширину и крутизну). Чем больше коэффициент скругления, тем шире спектр и больше крутизна скатов (наверное)? Фотографии при всех коэффициентов вставлять или как? Выводы. |