670_Maglitskij_B.N._Otsenka_vlijanija_iskazhenij_i_pomekh_

2.2.1.Снимите зависимость Кош = f(Eb/No), изменяя отношение Eb/No в пределах от 2 до 13 дБ с шагом 2 дБ;

2.2.2.Остановите работу модели;

2.2.3.В отчете по работе постройте полученную зависимость Кош =

f(Eb/No),

2.2.4.Установите значение Eb/No = 8 дБ;

2.2.5.Запустите модель и проанализируйте сигнальные созвездия на выходе модулятора и выходе канала с AWGN. В отчете по работе приведите полученные сигнальные созвездия;

2.2.6.Остановите работу модели.

2.3. Установите параметры блоков модели, соответствующие методу модуляции PSK – 16, для чего внесите изменения параметров блоков базовой модели (таблица 5.3);

Таблица 5.3. – Параметры блоков базовой модели для PSK – 16

Блок Bernoulli Binary Generator

Initial seed		61
Sample time		1
Frame based outputs		флажок
Samples per Frame		16
Output data type		double
Блок M-PSK Modulator Baseband
Вкладка Main:
M-ary Number		16
Phase offset (rad)		0
Constellation ordering		Binary
Input type		Bit
Вкладка Data Types:
Output data type		double
Блок M-PSK Demodulator Baseband
Вкладка Main:
M-ary Number		16
Phase offset (rad)		0
Constellation ordering		Binary
Output type		Bit
Decision type		Hard decision
Вкладка Data Types:
Output		Inherit via internal rule
Derotate factor		Same Word length as input
	81

Блок AWGN

Initial seed		67
Mode		Signal to noise ratio
Eb/N0, дБ		По ходу выполнения работы
Number of bits per symbol		4
Symbol period		4
Блоки Discrete Time Scatter Plot
Samples per Symbol		1
Off set		0
Points displayed		400
New poits per display		1
Блок Error Rate Calculation
Receive delay		0
Computation delay		0
Computation mode		Entire frame
Output data		Port
Stop simulation		Галочка
Target number of erros		1000
Maximum number of symbols		1e5
Блок Display
Format		Short_e
Параметры модели (Simulation)
Start time		0.0
Stop time		inf
Type		Variable-step

2.3.1.Снимите зависимость Кош = f(Eb/No), изменяя отношение Eb/No в пределах от 4 до 17 дБ с шагом 2 дБ;

2.3.2.Остановите работу модели;

2.3.4.В отчете по работе постройте полученную зависимость Кош =

f(Eb/No),

2.3.5.Установите значение Eb/No = 8 дБ;

2.3.6.Запустите модель и проанализируйте сигнальные созвездия на выходе модулятора и выходе канала с AWGN. В отчете по работе приведите полученные сигнальные созвездия;

2.3.7.Остановите работу модели.

82

2.4. Используя инструмент BERTool (окно параметров приведено на рисунке 5.2), получите теоретические зависимости Кош = f(Eb/No), для BPSK, PSK- 8, PSK-16.

Рисунок 5.2. – Окно параметров BERTool

2.5.Сравните полученную зависимость с экспериментальной. Закройте окно BERTool.

2.6.Установите параметры блоков базовой модели, соответствующие методу модуляции QAM-4 (таблица 5.4)

Таблица 5.4. – Параметры блоков базовой модели для QAM - 4

Блок Bernoulli Binary Generator

Initial seed		61
Sample time		1
Frame based outputs		флажок
Samples per Frame		2
Output data type		double
Блок M-PSK Modulator Baseband
Вкладка Main:
M-ary Number		4
Phase offset (rad)		0
Constellation ordering		Binary
83

Input type	Bit
Вкладка Data Types:
Output data type	double
Блок Rectangular QAM Modulator Baseband
Вкладка Main:
M-ary Number	4
Phase offset (rad)	0
Constellation ordering	Binary
Minimum distance	2
Normalization method	Min distance between symbols
Вкладка Data Types:
Output	double
Блок AWGN
Initial seed	67
Mode	Signal to noise ratio
Eb/N0, дБ	По ходу выполнения работы
Number of bits per symbol	2
Symbol period	2
Блоки Discrete Time Scatter Plot
Samples per Symbol	1
Off set	0
Points displayed	400
New poits per display	1
Блок Error Rate Calculation
Receive delay	0
Computation delay	0
Computation mode	Entire frame
Output data	Port
Stop simulation	Галочка
Target number of erros	1000
Maximum number of symbols	1e5
Блок Display
Format	Short_e
Параметры модели (Simulation)
Start time	0.0
Stop time	inf
Type	Variable-step
84

2.6.1.Снимите зависимость Кош = f(Eb/No), изменяя отношение Eb/No в пределах от 1 до 12 дБ с шагом 2 дБ;

2.6.2.Остановите работу модели;

2.6.3.В отчете по работе постройте полученную зависимость Кош =

f(Eb/No);

2.6.4.Установите значение Eb/No = 12 дБ;

2.6.5.Запустите модель и проанализируйте сигнальные созвездия на выходе модулятора и выходе канала с AWGN. Откройте окно параметров блока модулятора и используя кнопку View Constellattion проанализируйте сигнальные созвездия QAM-4 при раскладке битовых комбинаций в бинарном коде и коде Гре;

2.6.6.Повторите измерения п.п. 2.6.1 – 2.6.5 для QAM-16 и QAM-64;

2.6.7.Остановите работу модели;

2.7. Используя инструмент BERTool, получите теоретические зависимости

Кош = f(Eb/No), для QAM-4, QAM-16 и QAM-64

2.8.Сравните полученные зависимости с экспериментальными. Закройте

модель;

2.9.Сформулируйте выводы по результатам исследования.

3.Содержание отчета по лабораторной работе

1.Схемы исследуемых моделей.

2.Результаты исследования в виде таблиц и графических зависимостей.

3.Выводы по результатам проведенных исследования.

4.Контрольные вопросы

1.Что понимается под позиционностью модуляции?

2.С какой целью в ЦСРС применяются многопозиционные методы мо-

дуляции?

3.Поясните смысл термина «энергетическая эффективность».

4.Поясните алгоритмы формирования сигналов с фазовой модуляцией.

5.Поясните алгоритмы формирования сигналов с квадратурной модуля-

цией.

6.Поясните, что понимается под термином «сигнальное созвездие».

7.Какой код понимается под кодом Грея?

8.Дайте определение коэффициента ошибок.

9.В чем заключается отличие параметров коэффициент ошибок и вероятность ошибки?

10.Поясните физический смысл параметра Eb/N0.

2.6. Лабораторная работа №6 «Анализ влияния межсимвольных искажений на помехоустойчивость ЦСРС»

Цель работы:

1. Изучение причин появления МСИ в ЦСРС;

85

2.Анализ влияния межсимвольной интерференции на помехоустойчивость цифровой системы связи.

Подготовка к работе:

1.По указанной литературе изучить принципы измерения энергетической эффективности методов модуляции;

2.Изучить причины появления МСИ в ЦСРС;

3.Подготовить бланк отчета по лабораторной работе;

4.Подготовить ответы на контрольные вопросы.

Выполнение работы:

1.Запустите программу MATLAB, откройте окно библиотеки Simulink, создайте окно для новой модели;

2.Постройте модель ЦСРС для проведения исследования (рисунок 6.1);

AWGN	Tx
Channel	Rx

	Bernoulli	BPSK		BPSK	Error
			Manual Switch	Demodulator	Rate
	Binary
		Modulator
				Baseband	Calculation
	Generator
		Baseband 1

		Digital
		Filter
	BPSK	Digital Filter	Discrete Time	Discrete Time
			Scalter Plot	Scalter Plot
	Modulator		Shope 2	Shope 3
	Baseband 2

	Discrete Eye	Discrete Time	Discrete Eye	Discrete Eye
				Time Diagram
	Time Diagram	Scalter Plot	Time Diagram
				Scope 3
	Scope 1	Shope 1	Scope 2

Рисунок 6.1. – Схема лабораторной модели

0.0000

0.0000

0.0000

Display

Принцип работы лабораторной модели:

Цифровой сигнал в формате NRZ, генерируемый блоком Bernoulli binary generator (генератор ПСП) поступает на вход модулятора BPSK. Изменение вероятности двоичных символов производится путем установки вероятности нуля «р = …». При этом вероятность появления единиц равна «1 – р». Блок AWGN Channel имитирует канал с белым гауссовым шумом. Для регистрации коэф-

86

фициента ошибок используется блок Error Rate Calculation с индикатором Display. Для анализа сигналов используются блоки наблюдения сигнальных созвездий и глаз – диаграмм.

Местонахождение отдельных блоков в библиотеке Simulink, используемых при моделировании:

Bernoulli Binari Generator: Communication Blockset – Comm Sources – Data Sources;

BPSK Modulator Baseband: Communication Blockset – Modulation – Digital Basedand Modulation – PM;

AWGN Channel: Communication Blockset – Channel –AWGN Channel; Error Rate Calculation: Communication Blockset – Commsinks – Error

Calculation;

Display: Simulink – DSP Blockset – DSP Sincs – Display;

Digital Filter: Signal Processing Blockset – Filtering – Filter designs – Digital Filter;

Manual Switch: Simulink – Signal Routing;

Spectrum scope: Simulink – DSP Blockset – Sincs – Spectrum Scope; Discrete Time Eye Diagram Scope: Communication Blockset – Com Sinks; Discrete Time Scatter Scope: Communication Blockset – Com Sinks.

3. Установить параметры блоков модели (таблица 6.1):

Таблица 6.1. – Параметры блоков лабораторной модели

Bernoulli Binary Generator

	Initial seed– номер ПСП	61
	Probability of a zero	0.5
	Simple time – период двоичных	1.0
	символов
	Frame based outputs	Флажок
	Samples per frame	1
	Output data type	double
	Модулятор BPSK (BPSK Modulator Baseband)
	Main:
	Phase offset (rad)	pi
	Data Types	double
	Демодулятор BPSK (BPSK Demodulator Baseband)
	Main:
	Phase offset (rad)	pi
	Decision type	Hard decision
	87

	Data Types
	Output:			double
	Mode:
	Derotate factor			Same word length as input
	Счетчик ошибок (Error Rate Calculation)
	Receive delay			По ходу работы
	Computation mode			Entire frame
	Output data			Port
	Stop Simulation			Галочка
	Maximum numbers of symbols			1e5
	Регистратор ошибок (Display)
	Режим			Short-e
	Decimation			1
	Имитатор канала с Гауссовским шумом ( AWGN Channel)
	Initial seed			61
	Mode:			Signal to noise ratio (Eb/N0)
	Eb/N0, дБ			По ходу работы
	Input signal power. Referenced to 1 Ohm			По ходу работы
	(Watts)
	Symbol period			1
	Number of bits per Symbol			1
	Блок наблюдения глаз-диаграмм Discrete–Time Eye Diagram Scope
	Samples per symbol			4
	Offset (Samples)			0
	Symbol per trace			1
	Traces per trace			1000
	New traces per display			10
	Блок наблюдения сигнального созвездия Discrete-
	Time Scatter Plot Scope
	Samples per symbol			1
	Offset (samples)			0
	Points displayed			400
	New points per display			10

В исследуемой модели межсимвольная интерференция вводится путем ограничения полосы частот модулированного сигнала блоком цифрового филь-

тра Digital Filter.

88

4.Задайте нерекурсивный фильтр (Transfer function type: FIR) и импульсную характеристику (ИХ) фильтра, вызывающую слабую МСИ, создав в главном окне MATLAВ переменную h = [0.05 1 0.05] и указав ее идентификатор h

в поле Numerator coefficients блока фильтра.

5.Откройте окно параметров блока Digital Filter (рисунок 6.2);

Рисунок 6.2. – Окно параметров блока Digital Filter

5.1. Откройте вкладку View Filter Response (рисунок 6.3) и пронаблюдайте частотную характеристику фильтра;

Рисунок 6.3. – Частотная характеристика фильтра

5.2. Установите удобные для дальнейшего анализа параметры частотной характеристики, щелкнув правой кнопкой мыши по изображению частотной характеристики фильтра (рисунки 6.4, 6.5).

89

Рисунок 6.4. – Параметры фильтра на вкладке Analysis Parametrs

Рисунок 6.5. – Параметры фильтра вкладке Sampling Frequency

Полученную частотную характеристику фильтра зарисуйте в отчет по работе.

5.3. Пронаблюдайте и зарисуйте в отчет по работе импульсную характеристику фильтра. Рассчитайте ширину основного лепестка спектра сигнала BPSK с учетом заданных параметров ЦС в исследуемой модели. Полученный результат используйте при анализе сигнальных созвездий и глаз – диаграмм на следующих этапах анализа. Закройте окно параметров блока Digital Filter

6. Рассматриваемая модель не содержит аналоговых блоков, поэтому целесообразно использовать режим моделирования с дискретным временем. Для этого откройте окно параметров моделирования командой меню SimulationConfiguration Parameters и для параметров Type и Solver в разделе Solver options выберите Fixed Stop и discrete (no continuous) соответственно.

90