Transmisja Danych

Laboratorium

Tomasz Kapusta

Kierunek Informatyka

III rok stacjonarnych studiów I stopnia

Rok akademicki 2011/2012

prowadzący

dr inż. Jarosław Zygarlicki

Laboratorium 4

Modulacja i demodulacja PSK

Politechnika Opolska 2011

- 1 -

Spis Treści

1. Wstęp teoretyczny...............................................................................................

3

1.1. Modulacja

..................................................................................................

3

1.2. Demodulacja

..............................................................................................

3

1.2. PSK

...........................................................................................................

3

2. Przebieg ćwiczenia..............................................................................................

4

2.1. Cel ćwiczenia

..............................................................................................

4

2.2. Układy pomiarowe

......................................................................................

5

2.3. Parametry bloków..

.....................................................................................

6

2.4. Wykresy

.....................................................................................................

6

3. Wnioski................................................................................................................

8

- 2 -

1. Wstęp teoretyczny

1.1. Modulacja

Modulacja

– samorzutna lub celowa zmiana parametrów sygnału.

Przykładem może być modulowany dźwięk syreny alarmowej o zmiennej częstotliwości.

Częstotliwość zmian wywołanych modulacją jest dużo mniejsza od częstotliwości fali.

Jeżeli modulowane są sygnały

sinusoidalne

, to proces ten może powodować zmiany amplitudy,

częstotliwości lub fazy drgań. W przypadku fal prostokątnych (często stosowanych w technice

cyfrowej) procesowi modulacji podlega szerokość, amplituda, pozycja (układ) oraz gęstość

impulsów.

1.2. Demodulacja

Demodulacja

– to proces odwrotny do

modulacji

. Odbiornik nazywany

demodulatorem

uzyskuje

sygnał, który dekoduje do wyjściowej postaci.

1.3. PSK

PSK

(ang.

Phase

S

hift Keying

) kluczowanie fazy – rodzaj modulacji cyfrowej, w której reprezentacja

danych odbywa się poprzez dyskretne zmiany fazy fali nośnej.

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 z pomocą zmiany fazy, czyli metodą różnicy, 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

- 3 -

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.

Rysunek poglądowy przedstawiający modulację PSK – a) sygnał modulujący, b) sygnał zmodulowany 2PSK

2. Przebieg ćwiczenie

2.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z technikami modulacji z wykorzystaniem sygnałów

cyfrowych. W ćwiczeniu przedstawiono metodę kluczowania fazy

PSK

oraz technikę

wykorzystywaną przy demodulacji sygnałów.

- 4 -

2.2. Układy pomiarowe

Układ kluczowania i demodulacji PSK.

Schemat blokowy modulatora PSK.

Schemat blokowy demodulatora PSK.

- 5 -

2.3. Parametry bloków

Parametry bloku Bernoulli Binary Generator.

Probability of zero

0.5

Initial seed

61

Simpler time

1

Output data type

Double

Parametry bloku Sine Wave 1.

Sine type

Time based

Time (t)

Use simulation time

Amplitude

1

Bias

0

Frequency (rad/sec)

5*2*pi

Phase (rad)

0

Sample time

1/2000

Parametry bloku Sine Wave 2.

Sine type

Time based

Time (t)

Use simulation time

Amplitude

1

Bias

0

Frequency (rad/sec)

5*2*pi

Phase (rad)

pi

Sample time

1/2000

Parametry bloku Analog Filter Design.

Design method

Bessel

Filter type

Lowpass

Filter order

8

Passband edge frequency (rads/sec)

2*pi*6

- 6 -

Parametry bloku Unit Delay.

Initial conditions

0

Sample time

1/4000

Parametry bloku First-Order Hold.

Sample time

1/4000

Parametry bloku Relay.

Switch on point

0.8

Switch off point

0.2

Output when on

0

Output when off

1

Sample time

-1

2.4. Wykresy

Przebieg na kolejnych etapach demodulacji dla całego zakresu symulacji

Kolejno od góry:

•

sygnał po modulacji PSK,

•

sygnał po bloku przełączającym (zmiana na przebieg prostokątny),

•

sygnał po modulacji dolnoprzepustowej,

- 7 -

•

sygnał po kompletnej demodulacji PSK.

Przebiegi zarejestrowane w bloczku Scope – PSK mod/demod dla całego zakresu czasu symulacji.

Kolejno od góry:

•

sygnał oryginalny z bloczka Bernoulli Binary Generator,

•

sygnał po modulacji PSK,

•

sygnał po kompletnej demodulacji PSK.

3. Wnioski

Jak widać na wykresach sygnał zadany przed modulacją jest taki sam jak sygnał po demodulacji

z tą różnicą że jest lekko przesunięty. Przy zmianie bitu z

0

na

1

lub z

1

na

0

następuje zmiana fazy,

w przypadku identycznych bitów następujących po sobie faza nie ulega zmianie. Podczas

demodulacji przy zmianie fazy następuje zmiana bitu z

0

na

1

lub z

1

na

0

, przy braku zmiany fazy

kolejny bit jest identyczny jak poprzedni.

- 8 -