670_Maglitskij_B.N._Otsenka_vlijanija_iskazhenij_i_pomekh_

Блок анализатора спектра (Spectrum Scope): Simulink – Signal Processing

– Spectrum Scope;

Блок наблюдения «глаз –диаграмм» (Discrete-Time Eye Diagram Scope):

Communications Blockset - Comm Sinks.

ВАЖНО! Формирование спектра модулированного сигнала производится при помощи блока таблицы соответствий, где задаются координаты точек «созвездия» на комплексной плоскости, блока фильтра типа «приподнятый косинус» и блока генератора случайных чисел (в режиме генератора сигнала в формате

NRZ).

Для наблюдения и регистрации сигналов используются блоки анализаторов спектра, блоки наблюдения «глаз-диаграмм» и осциллограф.

2.Проанализируйте процесс формирования сигнала с BPSK:

2.1.Установите следующие параметры блоков формирования созвездия

сигнала:

– в настройках таблицы истинности (n – D Lookup Table) необходимо указать соответствие между вектором входных символов и точками сигнального созвездия. В строке Breakpoints укажите вектор входных символов согласно позиционности созвездия. Для BPSK это: [-1+0*i, 1 + 0*i].

В строке Table data укажите точки созвездия, соответствующие входным символам (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2. – Настройки блока Lookup Table (n – D)

2.2. Установите следующие параметры формирующего фильтра (Raised Cosine Transmit Filter):

–тип фильтра (Filter Type) – корень из приподнятого косинуса (Square Root);

–групповая задержка, определяющая длину ИХ фильтра (Group Delay) – 4;

51

–параметр округления (Roll-off Factor) – 1.0;

–коэффициент повышения частоты дискретизации (Upsampling factor) –

16;

Окно настроек параметров блока Raised Cosine Transmit Filter приведено на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Окно настроек параметров блока

Raised Cosine Transmit Filter

Для исследования процессов формирования сигнала необходимо использовать блоки отображения глаз – диаграмм, блоки анализаторов спектра и осциллограф. Настройки анализаторов спектра Spectrum Scope, Discrete-Time Eye Diagram Scope, Zero – Order Hold приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры блоков Spectrum Scope, Discrete-Time Eye Diagram Scope, Zero – Order Hold

.

Анализатор спектра (Spectrum Scope)

Блок наблюдения глаз-диаграмм (Discrete-TimeEye Diagram Scope)

2.3. Проведите анализ работы Raised Cosine Transmit Filter по времен-

ным диаграммам

2.3.1.Установите следующие параметр блока генератора Random Integer

Generator:

– M - ary number = 2;

– Simple time = 4;

– Output data type – double;

2.3.2.Установите параметры блока Scope (на вкладке General блока):

–Time range = 100;

–Number of axes – 3;

53

2.3.3.Блоки анализаторов спектра и блоки наблюдения сигнальных созвездий и глаз - диаграмм переведите в режим ожидания открытия;

2.3.4.Установите параметры модели: Start = 0.0, Stop = 100;

2.3.5.Запустите модель;

2.3.6.По осциллограммам блока Scope определите правильность соответствие действительной части огибающей модулированного сигнала на выходе формирователя огибающей заданному «созвездию» сигнальных точек Проанализируйте временную диаграмму на выходе формирующего фильтра. Зарисуйте полученные диаграммы в отчет по лабораторной работе.

2.3.7.Повторите измерения при значениях параметра округления (Rolloff Factor) – 0.5 и 0.0;

2.3.8.Закройте окно осциллографа

2.4.Проанализируйте импульсную и частотную характеристики Raised Cosine Transmit Filter

2.4.1.Откройте вкладку Visualize Filter with FVTool в окне параметров блока Raised Cosine Transmit Filter и пронаблюдайте частотную характеристику фильтра

2.4.2.Установите анализируемые параметры фильтра, щелкнув правой кнопкой мыши по изображению частотной характеристики и выберите Analysis Parametrs (рисунок 2.4). Установите значения анализируемых параметров фильтра, показанные на вкладке Analysis Parametrs;

Рисунок 2.4. – Вкладка Analysis Parametrs

2.4.3. Аналогичным образом установите параметры на вкладке

Sampling Frequency (рисунок 2.5);

54

Рисунок 2.5. – Параметры фильтра на вкладке Sampling Frequency

2.4.4.Проанализируйте частотную характеристику фильтра при Roll Off

=1.0, зафиксируйте в отчет

2.4.5.Проанализируйте импульсную характеристику фильтра, зафиксируйте в отчет

2.4.7.Определите ширину полосы пропускания фильтра;

2.4.7.Аналогичным образом получите частотные и импульсные характеристики фильтра при Roll Off = 0.5 и 0.0

2.5.Проведите анализ глаз – диаграмм

2.5.1.Установите значение Roll Off = 1.0;

2.5.2.Запустите модель;

2.5.3.Проанализируйте глаз – диаграммы сигналов на выходе формирователя комплексной огибающей и на выходе фильтра Raised Cosine Transmit Filter

2.5.4.Определите по глаз – диаграммам длительность тактового интервала цифрового сигнала и объясните полученный результат;

2.5.5.Проанализируйте глаз – диаграммы на выходе Raised Cosine Transmit Filter при значениях Roll Off = 0.5 и 0.0

2.5.6.Зарисуйте глаз – диаграммы в отчет по лабораторной работе;

2.5.7.Объясните полученные результаты;

2.5.8.Остановите работу модели;

2.6.Проанализируйте спектры сигналов

2.6.1.Установите блоки наблюдения глаз – диаграмм в режим ожидания открытия, а блоки анализаторов спектра переведите в режим открытия при запуске модели;

2.6.2.Проверьте правильность настройки параметров блоков анализаторов спектра (таблица 2.1);

2.6.3.Установите параметры модели: Start = 0.0, Stop = 10000;

2.6.4.Установите значение Roll-off Factor = 1.0;

55

2.6.5.Запустите модель и проанализируйте спектры сигналов на выходе блока Random Integer Generator, на выходе формирователя комплексной оги-

бающей и на выходе Raised Cosine Transmit Filter

2.6.6.Рассчитайте спектральную эффективность BPSK при заданных параметрах модели;

2.6.7.Объясните полученные результаты;

2.6.8.Получите и проанализируйте спектры сигнала на выходе Raised Cosine Transmit Filter при Roll Off = 0.5 и 0.0

2.6.9.Рассчитайте спектральную эффективность BPSK при Roll Off = 0.5

и0.0;

2.6.10.Объясните полученные результаты;

2.6.11.Закройте модель.

3. Соберите модель для анализа формирования спектра сигнала с QPSK (рисунок 2.6);

Рисунок 2.6. – Схема модели для анализа формирования спектра сигнала с QPSK

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;

56

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

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

Блок анализатора спектра (Spectrum Scope): Simulink – Signal Processing

– Spectrum Scope;

Блок наблюдения «глаз –диаграмм» (Discrete-Time Eye Diagram Scope):

Communications Blockset - Comm Sinks.

Блок наблюдения фазовых переходов (Discrete –Time Signal Traiectory Scope): Communications Blockset - Comm Sinks.

3.1. Установите параметры блока формирователя комплексной огибающей сигнала QPSK (рисунок 2.7);

Рисунок 2.7. – Окно параметров блока Lookup Table (n-D)

Настройки анализаторов спектра Spectrum Scope, Discrete-Time Eye Diagram Scope, Zero – Order Hold и Discrete –Time Signal Traiectory Scope приведе-

ны в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Параметры блоков модели

Анализатор спектра (Spectrum Scope)

Блок наблюдения глаз-диаграмм (Discrete-Time Eye Diagram Scope)

Блок наблюдения сигнального созвездия (Discrete-Time Scatter Plot)

Блок наблюдения фазовых переходов (Discrete –Time Signal Traiectory

Scope)

3.2. Установите параметры фильтра, показанные на рисунке 2.8;

58

Рисунок 2.8. – Окно параметров блока фильтра Raised Cosine Transmit Filter

3.3.Установите параметры конфигурации: Start = 0.0; Stop time = 100;

3.4.Запустите модель и проанализируйте работу блока формирователя комплексной огибающей сигнала по временным диаграммам

3.5.Объясните полученный результат;

3.6.Остановите работу модели;

3.7.Установите параметры конфигурации: Start = 0.0; Stop time = 10000;

3.8.Запустите модель и проанализируйте глаз – диаграмму и диаграмму фазовых переходов на выходе формирователя комплексной огибающей

3.9.Проанализируйте глаз – диаграмму и диаграмму фазовых переходов на выходе фильтра

3.10.Проанализируйте глаз – диаграмму и диаграмму фазовых переходов на выходе фильтра при Roll Off = 1.0

3.11.Проанализируйте глаз – диаграмму и диаграмму фазовых переходов на выходе фильтра при Roll Off = 0.0

3.12.Проанализируйте сигнальное созвездие QPSK на выходе фильтра при

Roll Off = 1.0; 0.5 и 0.0

3.13.Объясните полученные результаты;

3.14.Проанализируйте спектр сигнала QPSK на выходе формирователя комплексной огибающей и на выходе фильтра при Rool Off = 1.0

3.15.Проанализируйте спектр сигнала QPSK на выходе фильтра при Rool Off = 0.5 и Rool Off = 0.0

3.16.Рассчитайте спектральную эффективность QPSK при наличии фильтрации сигнала и объясните полученные результаты;

3.17.Остановите работу модели;

3.18.Закройте модель.

59

Содержание отчета по лабораторной работе:

1.Схемы исследуемых моделей;

2.Результаты выполнения работы;

3.Выводы по результатам проведенного анализа.

Контрольные вопросы:

1.Поясните алгоритм формирования сигнала BPSK.

2.Каким образом осуществляется формирование комплексной огибающей модулированного сигнала?

3.Поясните форму глаз – диаграммы сигнала BPSK.

4.Изобразите и поясните частотные характеристики формирующего фильтра при разных значениях параметра округления.

5.Изобразите и поясните характер спектра сигнала при BPSK.

6.Каким образом изменится (не изменится) спектр сигнала BPSK при изменении параметров таблицы соответствия на противоположные по отношению к установленным?

7.Поясните алгоритм формирования сигнала при QPSK.

8.Каким образом изменяется форма глаз – диаграммы при изменении параметра округления формирующего фильтра?

9.Дайте определение спектральной эффективности метода модуляции.

10.Поясните форму частотной характеристики фильтра типа «приподнятый косинус» при разных значениях параметра округления.

11.Сформулируйте теорему Найквиста о минимальной полосе частот канала связи.

2.3 Лабораторная работа №3 «Изучение принципов помехоустойчивого кодирования и скремблирования в ЦСРС»

Цель работы:

1.Изучение принципов помехоустойчивого кодирования в ЦСРС;

2.Исследование помехоустойчивости системы связи с BPSK с предварительным кодированием;

3.Изучение принципа работы скремблера;

4.Оценка эффективности скремблирования.

Подготовка к работе:

1.По указанной литературе изучить принципы помехоустойчивого кодирования в ЦСРС;

2.Изучить принципы блочного и сверточного кодирования;

3.Изучить принцип декодирования по алгоритму Витерби;

60