Transmisja danych
laboratorium
Kierunek studiów: |
Informatyka |
Rok studiów: |
III |
Numer grupy: |
W1 C2 L4 P4 |
||
Rok akademicki: |
2012/2013 |
Semestr: |
V |
Temat: |
|
Modulacja i demodulacja PSK |
|
Lp. |
Nr indeksu |
Imię i nazwisko |
Data oddania I |
Data oddania II |
OCENA |
1. |
78202 |
Arkadiusz Kurasz |
05.12.2012 |
|
|
2. |
--- |
---- |
|
|
|
Termin zajęć: |
Prowadzący: |
|
dzień: |
Środa |
dr inż. Małgorzata ZYGARLICKA |
godzina: |
15:30 |
|
I. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z technikami modulacji z wykorzystaniem sygnałów
cyfrowych. W ćwiczeniu przedstawiono metodę kluczowania częstotliwości PSK oraz
technikę wykorzystywaną przy demodulacji sygnałów.
II. Wstęp teoretyczny.
PSK (ang. Phase Shift Keying) kluczowanie fazy) - rodzaj modulacji cyfrowej, w której reprezentacja danych odbywa się poprzez dyskretne zmiany fazy fali nośnej.
W cyfrowej transmisji danych występują trzy główne klasy modulacji:
kluczowanie amplitudy (ASK);
kluczowanie częstotliwości (FSK);
kluczowanie fazy (PSK).
Każda z metod reprezentuje dane zmieniając właściwości sygnału nośnego w zależności od danych. W przypadku PSK zmieniana jest faza sygnału. Istnieją dwie podstawowe metody wykorzystania fazy sygnału w ten sposób:
Poprzez kodowanie danych wprost za pomocą fazy, w tym przypadku demodulator musi mieć dostęp do sygnału odniesienia.
Poprzez kodowanie danych za pomocą zmian fazy, czyli metodą różnicową, wtedy niepotrzebny jest sygnał odniesienia.
Każdy rodzaj cyfrowej modulacji wykorzystuje skończoną liczbę sygnałów w celu reprezentacji danych. W przypadku PSK używana jest skończona liczba faz sygnału, każdej z nich przypisany jest unikalny układ bitów. Zazwyczaj każda faza dekoduje tę samą liczbę bitów. Każda sekwencja bitów tworzy symbol reprezentowany przez pojedynczą fazę. Demodulator, specjalnie dopasowany do sekwencji symboli, które tworzy modulator, określa fazę otrzymanego sygnału i na tej podstawie odtwarza oryginalne dane. Metoda ta wymaga specjalnego sygnału odniesienia, do którego odbiornik mógłby porównać sygnał otrzymany w celu określenia fazy. Takie systemy nazywane są systemami koherentnymi.
Zamiast przyporządkowywać każdemu układowi bitów konkretną fazę, możemy również przyporządkować im odpowiednią jej zmianę. Demodulator będzie wtedy wykrywał zmiany fazy w nadawanym sygnale, a nie samą fazę. System taki nazywamy różnicowym PSK, ponieważ metoda polega na obliczaniu różnicy między następnymi fazami. Metoda ta jest prostsza w implementacji ponieważ niepotrzebny jest sygnał odniesienia, z drugiej strony produkuje ona więcej błędów.
Najlepszą metodą prezentacji działania PSK jest diagram konstelacyjny. Diagram umieszczony jest w układzie liczb zespolonych. Oś liczb rzeczywistych przedstawia składową symfazową, natomiast oś liczb urojonych kwadraturową. Amplituda każdego punktu na osi symfazowej jest używana do modulacji sygnału cosinus, amplituda drugiej osi moduluje sygnał sinus (lub odwrotnie). W przypadku PSK, punkty na diagramie rozmieszczane są równomiernie na okręgu, co pozwala osiągnąć maksymalną odległość między fazami i tym samym najmniejsze prawdopodobieństwo błędu. Ponieważ punkty są umieszczone na okręgu, transmitowane są z tą sama energią, a co za tym idzie amplitudy sygnałów sinus i cosinus również są takie same.
Dwa najprostsze przykłady PSK to BPSK - (ang. Binary Phase-Shift Keying), w którym używa się dwóch faz, oraz QPSK - (ang. Quadrature Phase-Shift Keing), w którym używa się czterech faz.
Używana może być dowolna liczba faz. Jednak ponieważ transmitowane dane mają charakter binarny, model PSK zazwyczaj zaprojektowany jest z liczbą punktów konstelacyjnych będącą potęga dwójki.
III. Wykaz przyrządów.
W tym ćwiczeniu korzystaliśmy z Matlaba ( Simulink ).
IV. Schematy pomiarowe stosowane w ćwiczeniu.
Opis wykorzystanych bloczków podczas wykonywania ćwiczenia.
Bernoulli Binary Generator - Generator sygnału binarnego.
Sine Wave - Generator fali sinusoidalnej.
Logical Operator - Wykonuje operacje logiczne (w przypadku tego ćwiczenia operacja negacji.
Product - Mnożenie i dzielenie skalarów, wektorów lub czynników macierzy (w tym ćwiczeniu mnożenie).
Add - Dodawanie blok ten może dodać: skalar, wektor lub czynniki macierzy.
Constant - Generuje prawdziwą lub złożoną stała wartość.
Switch - Przełączanie wyjścia pomiędzy pierwszym wejściem i wejściem trzecich na podstawie wartości drugiego wejścia.
Analog filter design - Analogowy filtr.
Unit delay - Opóźnienie sygnału o jeden okres próbkowania.
First-Order Hold - Implementacja pierwszego rzędu próbki i jej przetrzymanie (działa w określonym odstępie czasowym).
Relay - Przełączanie wyjścia pomiędzy dwiema stałymi.
Scope - Wyświetla sygnały rejestrowane na wejściach (oscyloskop).
Układ kluczowania i demodulacji PSK
Schemat blokowy modulatora PSK
Schemat blokowy przedstawiający blok Demodulatora PSK
V. Obliczenia parametrów wyznaczonych w ćwiczeniach.
W ćwiczeniu nie były wykonywane obliczenia. jednak wykorzystano następujące parametry do przeprowadzeniu symulacji.
Parametry bloku zadającego sygnał cyfrowy.
Parametry bloku Sine Wave1 i Sine Wave2.
Parametry bloku Analog Filter Design.
Parametry bloku Relay.
Parametry bloku Unit Delay
Parametry bloku First-Order Hold
VI. Tablice z wynikami otrzymanymi podczas badań.
W tym ćwiczeniu jedynym wynikiem były wykresy
VII. Wykresy sporządzone w oparciu o wyniki pomiarowe.
Przebiegi na kolejnych etapach demodulacji dla całego zakresu symulacji:
a) sygnał po modulacji PSK.
b) sygnał po bloku przełączającym (zmiana na przebiegi prostokątne).
c) sygnał po modulacji dolnoprzepustowej.
d) sygnał po kompletnej demodulacji PSK.
Przebiegi zarejestrowane w bloczku Scope - ASK mod/demod dla całego zakresu czasu symulacji:
a) sygnał oryginalny z bloczka Bernoulli Binary Generator,
b) sygnał po modulacji PSK,
c) sygnał po kompletnej demodulacji PSK.
VIII. Wnioski sporządzone na podstawie wykonanych badań.
Po przeprowadzeniu symulacji modulacji i demodulacji PSK zauważyłem, że sygnał zarejestrowany w bloczku Scop - PSK mod/demod na całym jego zakresie sygnału po kompletnej demodulacji PSK jest przesunięty w prawo o 0,1 jednostki. Po głębszej analizie wykresów sygnałów stwierdzam że do przesunięcia doszło po przejściu sygnału przez modulator dolnoprzepustowy.
SPRAWOZDANIE Lab. 2 Modulacja i demodulacja PSK |
|
1 | Strona
POLITECHNIKA OPOLSKA
WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI
Wyszukiwarka