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 dz
więk 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 Shift 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 -