670_Maglitskij_B.N._Otsenka_vlijanija_iskazhenij_i_pomekh_

5.2.4 Структурная схема дескремблера

05.04.2013 16:44 С и РРСП (лекции 9

1.30. – СтруктурнаяБ.Н.М глицкогосхема) дескремблера

Выходной сигнал дескремблера

Выходной сигнал дескремблера:

Sвых(t) = Sвх(t) + V(t)

Двых(t)= Двх(t) + VД = Sвх(t) + V(t) + VД =

= Sвх(t)

На эпюре а) рисунка 1.31 изображен пример энергетического спектра для периодического сигнала с периодом Т. После скремблирования ПСП с М=2N-1 элементами спектр существенно «обогащается» (рисунок 1.31б). При

05.04.2013 16:44	С РРСП (лекции	10
этом число составляющих спектра увеличилосьБ.Н.Магл цкого)		в М раз, причем, уровень каж-
дой составляющей уменьшается в такое же число раз.
G(f)	G(f)

F						F

1/Т	1/МТ
а)	б)

Рисунок 1.31. – Изменения спектра при скремблировании

41

2. Лабораторный практикум

Выполнение предложенных лабораторных работ призвано закрепить теоретические сведения, приобретённые в данном учебном пособии. Предполагается, что читатель знаком с прикладной программой MATLAB /Simulink и имеет опыт составления схем и анализ полученных результатов.

При выполнении лабораторных работ используется IBM – совместимый компьютер с процессором Pentium II и выше, операционная система Windows ХР, Windows 7. Программное обеспечение: СКМ «MATLAB /Simulink» (R2009b).

Читателю, который не имеет опыта работы с MATLAB /Simulink, а также имеющий интерес к системам радиосвязи рекомендуется следующая литература:

1.Маглицкий Б.Н. Космические и наземные системы радиосвязи: Учебное пособие УМО/ Б.Н. Маглицкий. – Новосибирск: – Изд-во СибГУТИ, 2014., – 300 с.

2.Маглицкий Б.Н. Спектрально-эффективные методы модуляции в цифровых системах радиосвязи: Учебное пособие / Б.Н. Маглицкий. – Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2009., –120 с.

3.Маглицкий Б.Н. Моделирование элементов и систем цифровой радиосвязи в СКМ MATLAB/Simulink: Учебное пособие / Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Новосибирск: 2015., – 283 с.

4.Носов В.И., Дроздов Н.В., Тимощук Р.С. Моделирование систем связи в среде MATLAB/Учебное пособие СибГУТИ, 2007 г.,–178 с.

2.1.Лабораторная работа №1 «Анализ влияния параметров системы радиосвязи на качество передачи сигналов

Цель работы:

1.Изучение назначения и взаимодействия элементов ЦСРС;

2.Изучение способов оценки качества передачи информации в ЦСРС;

3.Моделирование элементов ЦСРС в СКМ «MATLAB /Simulink;

4.Анализ влияния параметров системы радиосвязи на качество передачи сигналов.

Подготовка к работе:

1.По указанной литературе изучить принципы построения и назначение элементов цифровых систем радиосвязи;

2.Ознакомиться с методами оценки качества передачи информации в ЦСРС;

3.Подготовить бланк отчета по лабораторной работе;

4.Подготовить ответы на контрольные вопросы.

42

Выполнение лабораторной работы

1. Сборка модели цифровой системы радиосвязи и установка исходных параметров

1.1.Запустите MATLAB;

1.2.Используя блоки библиотеки Simulink соберите упрощенную схему ЦСРС с двоичной фазовой модуляцией (рисунок 1.1);

	Random	BPSK	Reised
	Integer	Modulator	Cosine
			Transmit
	Generator	Baseband
			Filter
		Discrete-Time	Discrete-Time
		Eye Diagram	Eye Diagram
		Scope 1	Scope 2
			Discrete Time
			Scatter Plot
			Scope 1
		Zero-Order	B - FFT
		Hold
			Spectrum
			Scope 1
			Z-8
			Delay

AWGN

Channel

Discrete-Time

Eye Diagram

Scope 3

Discrete Time

Scatter Plot

Scope 2

B - FFT

Spectrum

Scope 2

Reised

BPSK

Cosine

Demodulator

Receive

Baseband

Filter

Discrete-Time

Discrete Time

Eye Diagram

Scatter Plot

Scope 4

Scope 4

Discrete Time

Discrete-Time

Scatter Plot

Eye Diagram

Scope 3

Scope 6

Scope

Рисунок 1.1. – Схема модели ЦСРС

В модели используются следующие блоки:

Блок генератора случайных чисел (Random Integer Generator): Communications Blockset - Comm Sources;

Блок фильтра типа «приподнятый косинус» (Raised Cosine Transmit Filter): Communications Blockset - Comm Filters;

Блок (Zero-Order Hold): Simulink – Discrete;

Блоки анализаторов спектра (Spectrum Scope): Simulink - Signal Processing - Spectrum Scope;

Блок наблюдения «глаз – диаграмм» (Discrete-Time Eye Diagram Scope):Communications Blockset - Comm Sinks;

43

Блок наблюдения сигнальных созвездий (Discrete-Time Scatter Plot Scope): Communications Blockset - Comm Sinks;

Блок модулятора (BPSK Modulator Baseband): Communications Blockset-Modulation-Digital Dasedand Modulation;

Блок демодулятора (BPSK Demodulator Baseband): Communications Blockset - Modulation-Digital Basedand Modulation;

Блок задержки Z-1 : Signal Proctssig..- Signal Operations; Осциллограф (Scope): Simulink-Discrete-Sinks;

Блок AWGN Channel: Communications Blockset – Channels.

ВАЖНО! Формирование спектра сигнала производится при помощи формирующих фильтров с характеристикой корень из припод-

нятого косинуса Raised Cosine Transmit Filter и Raised Cosine Receive Filter.

1.3. Установите исходные параметры блоков модели (таблица 1.1).

Таблица 1.1. – Исходные параметры блоков модели

Блок Random Integer Generator

M - ary number		2
Initial seed		37
Sample time		4
Frame based outputs		флажок
Output data type		double
Блок BPSK Modulator Baseband
Main:
Phase offset (rad)		pi
Data Types		double

	Блок BPSK Demodulator Baseband
Main:
Phase offset (rad)		pi
Decision type		Hard decision
Data Types:
Output		double
	Блок Raised Cosine Transmit Filter
Filter Type		Square Root
Group delay		4
Roll off factor		По ходу выполнения
		работы
Framing		Nain tein input frame
		rate
	44

Umsampling factor			4
Filter Gain				Normalisied
	Блок Raised Cosine Receive Filter
Filter Type				Square Root
Group delay			4
Roll off factor				По ходу выполнения
				работы
Framing				Nain	tein	input frame
				rate
Output mode				Downsampling
Downsampling factor			4
Filter Gain				Normalisied
	Блок AWGN
Initial seed			67
Mode				Signal to noise ratio
Eb/N0, дБ				По	ходу	выполнения
				работы
Symbol period			4
	Блоки Discrete Time Scatter Plot
Samples per Symbel			1
Off set			0
Points displayed			400
New poits per display			10
	Блоки Spectrum Scope
Spectrum units		dBW/Herts
Spectrum type		Two-Sided ((-Fs/2…Fs/2))
Buffer size -	размер буфера	1024
Buffer input	- подтверждение необходимости	Флажок
буферизации входного сигнала
Buffer owerlap – перекрытие буфера, число значе-		128
ний для повторной буферизации
Window		Hann
Window sampling		Periodic
Number of spectral averages		16
Axis propereties:
Inlert sample time from input		Флажок
Frequency display offset (Hz)		0
Frequency display limits		Auto
Minimum Y-limit		- 50
Maximum Y-limit		10
	45

Y-axis label	Magnitude, dB
Display Properties:	Флажок
Show grid	Флажок
Frame number	Флажок
Open Scope at start of Simulation	Флажок
Блоки Discrete-Time Eye Diagram Scope
Samples per Symbol	4
Offset (Samples)	0
Simbel per trace	1
Traces displayed	400
New traces per display	10
Блок Zero – Order Hold
Sample – time (- 1 for inherited)	1
Блок Delay
Delay	8
Блок Scope
Number of axes	2
Time range	200
Tick labels	Bottom axis only
Sample time	1
Параметры модели (Simulation)
Start time		0.0
Stop time		inf
Type		Variable-step

2.Анализ спектра модулированного сигнала

2.1.Запустите модель;

2.2.Проведите анализ спектра сигнала на выходе модулятора BPSK при значении Sample time = 4 в блоке Random Integer Generator, зарисуйте получен-

ный спектр в отчет

2.2.1.Определите ширину спектра сигнала по «первым нулям» и объясните полученный результат

2.3.Остановите работу модели;

2.4.Установите параметр Sample time =6, запустите модель и оцените характер спектра на выходе модулятора

ВАЖНО! В моделях СКМ MATLAB/Simulink на выходах модуляторов формируется спектр комплексной огибающей сигнала, т.е. спектр модулированного сигнала на нулевой несущей частоте [3]. Обратите на это внимание!

46

2.5.Объясните полученные результаты

2.6.Остановите работу модели

2.7.Проведите анализ спектра BPSK сигнала на выходах формирующих фильтров Raised Cosine Transmit Filter и Raised Cosine Receive Filter

2.7.1.Установите следующие параметры блоков модели:

–в блоке Random Integer Generator значение параметра Sample time = 4

–в блоках Raised Cosine Transmit Filter и Raised Cosine Receive Filter

значения параметра округления спектра Roll off factor = 1.0. Окна параметров фильтров приведены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. – Окна параметров фильтров

2.7.2. Проведите настройку параметров фильтра Raised Cosine Transmit Filter:

– в окне параметров блока Raised Cosine Transmit Filter выберите кла-

вишу Visualise filter wth FVTool (рисунок 1.2)

2.7.3 Щелкните правой кнопкой мыши в окне визуализации. Установите следующие анализируемые параметры фильтра (рисунок 1.3)

47

Рисунок 1.3. – Настройки анализируемых параметров

2.7.4.В окне визуализации параметров фильтра выберите режим наблюдения импульсной характеристики фильтра, зафиксируйте в отчет и объясните

ееформу

2.7.5.Проведите анализ частотной характеристики фильтра, зарисуйте ее

в отчет

2.7.6.Закройте окно визуализации Visualise filter wth FVTool;

2.7.7.Запустите модель;

2.7.8.Проведите анализ спектра сигнала на выходе фильтра Raised Cosine Transmit Filter. Зафиксируйте полученные результаты. Определите ширину основного лепестка спектра

2.7.9.Остановите работу модели

3.Анализ сигнальных созвездий и глаз – диаграмм

3.1.Запустите модель и проведите анализ сигнальных созвездий и глаз – диаграмм на выходах модулятора и фильтра Raised Cosine Transmit Filter при значении параметра Roll off factor = 1.0, полученные результаты зафиксируете в отчет

3.2.Остановите работу модели

3.3.Установите в блоке AWGN значение Eb/N0 = 100 дБ

3.4.Запустите модель и пронаблюдайте созвездие и глаз-диаграмму сигнала, полученные результаты зафиксируете в отчет

3.5.Остановите работу модели;

3.6.Проведите анализ сигнальных созвездия и глаз – диаграммы на выходе канала AWGN при высоком уровне шумов и значении параметра Roll off factor = 1.0;

3.7.Установите в блоке AWGN значение Eb/N0 = 20 дБ;

3.8.Запустите модель и пронаблюдайте созвездие и глаз-диаграмму сигна-

ла

48

3.9.Объясните полученные результаты;

3.10.Пронаблюдайте сигнальное созвездие и глаз-диаграмму сигнала на выходе приемного фильтра Raised Cosine Receive Filter, полученные результаты зафиксируете в отчет

3.11.Пронаблюдайте сигналы на выходе блока Random Integer Generator и на выходе демодулятора при помощи блока Scope и объясните полученный результат;

3.12.Остановите работу модели;

3.13.Закройте модель.

Содержание отчета по лабораторной работе:

1.Схемы лабораторных моделей;

2.Результаты измерений в виде таблиц и графиков;

3.Выводы по результатам выполнения работы.

Контрольные вопросы:

1.Поясните назначение элементов ЦСРС.

2.С какой целью в ЦСРС применяется помехоустойчивое кодирование?

3.Поясните назначение эквалайзера.

4.Каким образом формируется сигнальное созвездие?

5.С какой целью наблюдается глаз – диаграмма?

6.Поясните принцип измерения коэффициента ошибок.

7.Каким образом изменяется глаз – диаграмма при воздействии белого шума?

8.Каким образом изменяется форма глаз – диаграммы при наличии МСИ?

9.Поясните, что понимается под диаграммой фазовых переходов.

10.Какие причины являются возникновением джиттера?

11.С какой целью строится U – кривая?

12.Дайте определение импульсной характеристики канала.

2.2. Лабораторная работа №2 «Изучение принципов формирования спектра модулированного сигнала в ЦСРС»

Цель работы:

Изучение принципов формирования спектра модулированного сигнала в ЦСРС

Подготовка к работе:

1.По указанной литературе алгоритмы формирования сигналов BPSK и QPSK;

2.По указанной литературе изучить принципы формирования спектра модулированного сигнала в ЦСРС;

3.Подготовить бланк отчета по лабораторной работе;

4.Подготовить ответы на контрольные вопросы.

49

Выполнение лабораторной работы:

1 Соберите модель для проведения анализа формирования спектра сигнала BPSK (рисунок 2.1)

			Complex	Re
			To
			Real-Imag
Lookup		Raised		Re
		Cosine	Complex
Table
		Transmit	To
(n – D)
		Filter	Real-Imag
					Scope
Random
Integer	Zero	B-FFT	Zero		B-FFT
Generator	Order-		Order-
	Hold		Hold
	Discrete-		Discrete-
	Time	Spectrum	Time		Spectrum
	Eye Diagram	Scope 2	Eye Diagram		Scope 3
	Scope		Scope
	Zero	B-FFT
	Order-
	Hold
		Spectrum
		Scope 1

Рисунок 2.1. – Схема имитационной модели

В модели используются следующие блоки:

Блок генератора случайных чисел (Random Integer Generator): Communications Blockset - Comm Sources;

Таблица соответствий (Lookup Table (n-D): Simulink – Lookup Tabels;

Блок фильтра типа «приподнятый косинус» (Raised Cosine Transmit Filter): Communications Blockset - Comm Filters;

Блок выделения реальной и мнимой части комплексного числа (Complex to Real – Imag): Simulink – Math Operations;

Блок (Zero-Order Hold): Simulink – Discrete;

50