WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego

w Warszawie

Wydział Elektroniki

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

Grupa		Podgrupa		Data wykonania		Ćwiczenie prowadził
				Ćwiczenia
E6Q2S1				26.04.2017		mgr inż. Michał Ciołek
				Data oddania
Skład podgrupy:			sprawozdania		Ocena:
	Krystian Kondas Leszek Owadiuk		7.05.2016r.
						……………………
						Podpis prowadzącego

……………………

Temat ćwiczenia: Podstawowe modele kanałów telekomunikacyjnych.

Przepustowości kanałów ciągłych i dyskretnych.

1. Ocena jakości transmisji sygnałów w kanale liniowym

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zmian przepustowości C kanału analogowego w funkcji miary oczkowej M . Wykonane to zostało metodą graficzną.

• PRBS 9 (pseudo-random bit sequence) jest to pseudolosowa sekwencja bitów. Sekwencje PRBS używane są między innymi do sprawdzania torów transmisji danych.

• BPSK (Binary Phase Shift Keying) - najprostsza forma modulacji PSK w której faza może przyjmować jedną z dwóch wartości przesuniętych względem siebie o 180° reprezentując logiczne "0" lub "1".

Dla zadanych przez prowadzącego wartości parametrów, które zostały umieszczone w tabeli 1, dokonałem pomiaru wysokości oczka A oraz wysokości obwiedni A₀ w funkcji miary SNR (signal-to-noise ratio), która określa wartość mocy sygnału użytecznego w zadanym pasmie częstotliwościowym do mocy szumów w tym samym pasmie częstotliwościowym. Wyniki pomiarów zapisałem w tabeli 2.

Dokonałem przeliczenia SNR z miary logarytmicznej na miarę liniową. Następnie wyznaczyłem miarę oczkową M dla kanału liniowego w mierze liniowej i logarytmicznej, która jest podstawową miarą jakości transmisji wykorzystywaną w ćwiczeniu laboratoryjnym.

W mierze liniowej M definiuje się jako stosunek wysokości oczka A do wysokości obwiedni oczka A0 w wykresie oczkowym:

Wykres oczkowy uzyskuje się przez podłączenie sygnału cyfrowego do wejścia Y oscyloskopu (wejścia odchylania pionowego), natomiast podstawa czasu oscyloskopu jest wyzwalana sygnałem zegarowym, zsynchronizowanym z badanym sygnałem. W efekcie uzyskuje się na ekranie oscyloskopu, nałożone na siebie wszystkie możliwe kombinacje danych bitowych, tworzące charakterystyczny przebieg w kształcie oka.

W mierze logarytmicznej M definiuje się jako:

Kolejno wyznaczyłam przepustowość C kanału liniowego, wykorzystując zależność Shanona:

Tab. 2. Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń dla kanału liniowego

Lp.	Kanał liniowy
	SNR		A		A0		M			C
	[dB]	[W/W]		[-]		[-]		[1]	[dB]		[kb/s]
1.	15	31,62		1,1332		2,9023		0,390	-8,169		20342,51
2.	16	39,81		1,4287		2,7369		0,522	-5,646		21649,64
3.	17	50,12		1,3270		2,6932		0,493	-6,148		22964,21
4.	18	63,10		1,4522		2,6635		0,545	-5,269		24284,72
5.	19	79,43		1,4485		2,5318		0,572	-4,850		25610,02
6.	20	100,00		1,4623		2,4811		0,589	-4,592		26939,12
7.	21	125,89		1,5101		2,4751		0,610	-4,292		28271,16
8.	22	158,49		1,6279		2,4211		0,672	-3,448		29605,86
9.	23	199,53		1,6537		2,3727		0,697	-3,136		30942,38
10.	24	251,19		1,6872		2,3533		0,717	-2,890		32280,44
11.	25	316,23		1,7426		2,2934		0,760	-2,386		33619,73
12.	26	398,11		1,6871		2,2474		0,751	-2,491		34960,04
13.	27	501,19		1,7547		2,2239		0,789	-2,058		36301,04
14.	28	630,96		1,7806		2,2084		0,806	-1,870		37642,73
15.	29	794,33		1,8255		2,1797		0,838	-1,540		38984,87
16.	30	1000,00		1,8560		2,1421		0,866	-1,245		40327,40
17.	31	1258,93		1,8324		2,1395		0,856	-1,346		41670,25
18.	32	1583,89		1,8421		2,1380		0,862	-1,294		43009,66
19.	33	1995,26		1,8800		2,1098		0,891	-1,002		44356,64
20.	34	2511,89		1,8831		2,0806		0,905	-0,866		45700,10
21.	35	3162,28		1,8993		2,0949		0,907	-0,851		47043,67
22.	36	3981,07		1,9086		2,0952		0,911	-0,810		48387,34
23.	37	5011,87		1,9261		2,0594		0,935	-0,581		49731,09
24.	38	6309,57		1,9351		2,0557		0,941	-0,525		51074,90

Wykres przedstawiający zależność miary oczkowej M od SNR w kanale liniowym:

Wykres przedstawiający zależność przepustowości C od miary oczkowej M:

Lp	Opóźnienie τ [Tsym]	Tłumienie L [dB]	Faza Φ [º]
	Delay [Tsym]	Level [dB]	Phase [º]
1	0,00	0,00	0,00
2	0,10	-2,00	-8,00
3	0,20	-4,00	-18,00
4	0,30	-6,00	-48,00
5	0,30	-10,00	-80,00
6	0,90	-18,00	-120,00

2. Ocena jakości transmisji sygnałów w kanale dyspersyjnym.

Tab. 4. Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń dla kanału dyspersyjnego

Lp.	Kanał liniowy
	SNR		A	A0	M		C
	[dB]	[W/W]	[-]	[-]	[1]	[dB]	[kb/s]
1.	15	31,62	2,9196	7,5302	0,388	-25,766	20342,51
2.	16	39,81	3,1490	7,4216	0,424	-24,856	21649,64
3.	17	50,12	3,4556	7,2637	0,476	-23,676	22964,21
4.	18	63,10	3,7847	6,9693	0,543	-22,167	24284,72
5.	19	79,43	3,6615	7,0529	0,519	-22,662	25610,02
6.	20	100,00	4,1142	6,7289	0,611	-20,832	26939,12
7.	21	125,89	1,1519	6,6289	0,174	-31,629	28271,16
8.	22	158,49	4,2815	6,5868	0,650	-20,115	29605,86
9.	23	199,53	4,4949	6,5739	0,684	-19,659	30942,38
10.	24	251,19	4,4813	6,3113	0,710	-18,977	32280,44
11.	25	316,23	4,5719	6,3245	0,723	-18,839	33619,73
12.	26	398,11	4,5423	6,2305	0,729	-18,635	34960,04
13.	27	501,19	4,7634	6,0758	0,784	-17,786	36301,04
14.	28	630,96	4,9081	5,9900	0,819	-17,279	37642,73
15.	29	794,33	4,9826	6,0131	0,829	-17,215	38984,87
16.	30	1000,00	5,0124	5,8611	0,855	-16,718	40327,4
17.	31	1258,93	5,0387	5,8499	0,861	-16,640	41670,25
18.	32	1583,89	5,0890	5,7827	0,880	-16,353	43009,66
19.	33	1995,26	5,1627	5,7309	0,901	-16,071	44356,64
20.	34	2511,89	5,0981	5,7554	0,886	-16,255	45700,1
21.	35	3162,28	5,1514	5,7658	0,893	-16,196	47043,67
22.	36	3981,07	5,2104	5,7045	0,913	-15,911	48387,34
23.	37	5011,87	5,1677	5,6965	0,907	-15,958	49731,09
24.	38	6309,57	5,2650	5,6360	0,934	-15,611	51074,9

W tym punkcie zostało uwzględnione zjawisko wielodrogowosci. Modelowanie kanałów dyspersyjnych sprowadza się do symulowania propagacji sygnału radiowego po kilku promieniach o różnych drogach propagacji (i różnym czasie przebycia tej drogi) pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem.

Pomiary i obliczenia wykonałem w analogiczny sposób jak w poprzednim punkcie. Wyniki zostały przedstawione w tabeli powyżej.

Wykres przedstawiający zależność miary oczkowej M od SNR w kanale dyspersyjnym

Wykres przedstawiający zależność przepustowości od miary oczkowej w kanale dyspersyjnym

Po wykonaniu pomiarów, wykonaniu obliczeń i sporządzeniu wykresów można zauważyć, że wartości miary oczkowej oraz przepustowości są zbliżone w kanale liniowym oraz w kanale dyspersyjnym.

Wykres zależności miary oczkowej M od SNR w obu kanałach zmienia się w sposób wykładniczy, natomiast wykres zależności przepustowości C od miary oczkowej M zmienia się w sposób logarytmiczny.

2.1 Badanie wpływu kształtowania struktury widmowej sygnału na wejściu układu demodulacji na jakość transmisji sygnałów w kanale liniowym

Został zmieniony filtr prostokątny na filtr gaussowski o parametrze BT=0,35 oraz BT=0,9, który kształtuje strukturę sygnału na wejściu modulacji. Związek pomiędzy szerokością pracy B filtra gaussowskiego a okresem T, definiuje pasmo systemu. Im mniejsza wartość współczynnika BT, tym węższe widmo, ale większa liczba błędów.

Tab. 5. Wpływu kształtowania struktury widmowej sygnału na jakość transmisji w kanałach liniowych

Lp.	Kanał liniowy
	Filtr prostokątny					Filtr gaussowski						Filtr gaussowski
						BT=0,32						BT=0,88
	SNR	A	A0	M	SNR		A		A0	M	SNR			A		A0	M
	[dB]	[-]	[-]	[dB]	[dB]		[-]		[-]	[dB]	[dB]			[-]		[-]	[dB]
1.	15	1,1332	2,9023	-8,169	15		1,3784		2,2623	-4,303	15			3,9920		6,8361	-4,67236
2.	16	1,4287	2,7369	-5,646	16		1,3321		2,5265	-5,560	16			4,0929		6,4352	-3,93062
3.	17	1,3270	2,6932	-6,148	17		1,4219		2,4787	-4,827	17			4,3335		6,3761	-3,35433
4.	18	1,4522	2,6635	-5,269	18		1,5047		2,4612	-4,274	18			4,2632		5,9919	-2,95658
5.	19	1,4485	2,5318	-4,850	19		1,4384		2,3403	-4,228	19			4,2133		5,9685	-3,02486
6.	20	1,4623	2,4811	-4,592	20		1,5966		2,3669	-3,420	20			4,2708		5,7938	-2,64909
7.	21	1,5101	2,4751	-4,292	21		1,5680		2,2288	-3,055	21			4,2987		5,9692	-2,85158
8.	22	1,6279	2,4211	-3,448	22		1,6274		2,2245	-2,715	22			4,5347		5,7000	-1,98653
9.	23	1,6537	2,3727	-3,136	23		1,7114		2,2460	-2,361	23			4,5181		5,6592	-1,95598
10.	24	1,6872	2,3533	-2,890	24		1,6869		2,1963	-2,292	24			4,5646		5,7555	-2,01361
11.	25	1,7426	2,2934	-2,386	25		1,6246		2,2494	-2,826	25			4,6401		5,7407	-1,84875
12.	26	1,6871	2,2474	-2,491	26		1,6115		2,1899	-2,664	26			4,6902		5,6090	-1,55388
13.	27	1,7547	2,2239	-2,058	27		1,6592		2,1942	-2,428	27			4,6658		5,5748	-1,54606
14.	28	1,7806	2,2084	-1,870	28		1,6518		2,1767	-2,397	28			4,7148		5,5735	-1,45329
15.	29	1,8255	2,1797	-1,540	29		1,6307		2,2191	-2,676	29			4,7972		5,4459	-1,10164
16.	30	1,8560	2,1421	-1,245	30		1,6973		2,1391	-2,009	30			4,7763		5,4212	-1,10008
17.	31	1,8324	2,1395	-1,346	31		1,6397		2,1629	-2,405	31			4,7322		5,4876	-1,28639
18.	32	1,8421	2,1380	-1,294	32		1,6474		2,1416	-2,279	32			4,6193		5,4324	-1,40831
19.	33	1,8800	2,1098	-1,002	33		1,6501		2,1842	-2,436	33			4,7032		5,4544	-1,28707
20.	34	1,8831	2,0806	-0,866	34		1,6617		2,1549	-2,257	34			4,7742		5,3968	-1,06471
21.	35	1,8993	2,0949	-0,851	35		1,6674		2,1475	-2,198	35			4,9126		5,3357	-0,7176
22.	36	1,9086	2,0952	-0,810	36		1,6344		2,1750	-2,482	36			4,7874		5,3585	-0,97887
23.	37	1,9261	2,0594	-0,581	37		1,6628		2,1857	-2,375	37			4,7625		5,3474	-1,00615
24.	38	1,9351	2,0557	-0,525	38		1,6674		2,1447	-2,187	38			4,8593		5,2770	-0,71627
	B=	1,375				B=		1,500					B=		1,688

Wnioski:

• W ćwiczeniu symulowane były dwa typy kanałów radiowych: liniowy z addytywnym szumem oraz kanał dyspersyjny (wielodrogowy). Kanał linowy uwzględniał addytywne zakłócenia o charakterze szumowym – natomiast kanał dyspersyjny wymagał dodatkowo włączenia bloczka odpowiedzialnego za zjawisko wielopromieniowosci (wielodrogowosci). Obserwacja dotyczyła wpływu zakłóceń na jakosć odbioru sygnału.

• Cel ćwiczenia został osiągnięty - zostały między innymi wyznaczone zmiany przepustowosci w funkcji miary oczkowej M, zmiana miary oczkowej M w funkcji miary SNR (stosunek sygnał - szum)

• Lepsze warunki do przesyłania sygnału ma kanał liniowy - oczko stało się szersze i zaczęło się wygładzać.

• Im większa wartosć SNR, tym mniejsza ilosć występowanych zakłóceń.

• Wzrost parametru BT w przypadku filtra gaussowskiego powoduje wzrost szerokosci pasma.