Цель работы: исследование явлений, возникающих в канале связи системы передачи цифровой информации.
Задачи работы: описание теоретических моделей процессов, происходящих в канале связи; моделирование канала связи в Simulink.
Для выполнения задания необходимо использовать следующие блоки:
AWGN Channel – канал с АБГШ;
Phase/Frequency Offset – блок, осуществляющий фазовый и частотный сдвиг входного сигнала;
Variable Fractional Delay – блок дробной задержки сигнала;
Constant – источник неизменяемого сигнала (константа);
Complex to Real-Imag – блок выделения реальной и мнимой части комплексного сигнала;
Scope – осциллограф;
Discrete-Time Eye Diagram Scope – блок отображения глазковой диаграммы сигнала;
Discrete-Time Signal Trajectory Scope – блок отображения траектории вектора комплексной огибающей сигнала на плоскости;
Discrete-Time Scatter Plot Scope – блок отображения диаграммы рассеяния сигнала;
Subsystem – подсистема, позволяющая оформить часть модели в виде отдельного блока;
Spectrum Scope – анализатор спектра сигнала.
Для моделирования канала связи в Simulink необходимо создать отдельную подсистему (Subsystem) и подключить ее к выходу передатчика (рис. 3.1).
|
|
Рисунок 2.7 – Цифровой передатчик и канал системы связи
Модель канала связи показана на рисунке 2.8, она включает в себя блок добавления к сигналу АБГШ, блок частотного и фазового сдвига и блок дробной задержки, которая задается константой.
Рисунок 3.1 – Модель канала связи
В настройках блока AWGN Channel выберите режим (Mode) SNR и задайте отношение сигнал/шум 13 дБ. Установите нулевой фазовый (Phase offset) и частотный сдвиг (Frequency offset) сигнала в настройках блока Phase/Frequency Offset. Выберите режим линейной интерполяции (Iterpolation mode - Linear) в блоке дробной задержки Variable Fractional Delay. Запустите модель и при помощи блоков отображения информации о сигнале убедитесь в ее работоспособности. На рисунке 3.2 показаны графики сигнала с воздействием АБГШ. Как видно на верхних рисунках, даже в отсутствие шума точки созвездия размыты, что связано с отсутствием согласованной фильтрации сигнала. Добавление шума в канале связи приводит к еще большему размытию точек созвездия. На рисунке 3.3 показано влияние частотного рассогласования на сигнал, в результате которого созвездие начинает вращаться. Также частотный сдвиг сигнала можно наблюдать на анализаторе спектра (рис. 3.4). Дробная задержка в канале связи, как и фазовое рассогласование, приводят к повороту сигнального созвездия (рис. 3.5). В силу отсутствия петли слежения за символьной частотой демодуляция сигнала становится невозможной.
Рисунок 3.2 – Влияние воздействия на сигнал АБГШ
Рисунок 3.3 – Влияние частотного рассогласования
|
|
Рисунок 3.4 – Воздействие на сигнал АБГШ и смещение спектра
Рисунок 3.5 – Дробная задержка
Порядок выполнения работы:
1) Согласно приведенным выше рисункам и описанию, создайте модель канала связи в Simulink, подключите ее к передатчику и убедитесь в ее работоспособности.
2) Установите нулевое частотное и фазовое рассогласование. Задайте нулевую дробную задержку в канале связи. Проведите моделирование при отношениях сигнал/шум 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60 дБ. Оцените значение ОСШ, при котором различение точек в созвездии становится невозможным. Проведите дополнительно 6 измерений возле этого значения. Сохраните для отчета все графики, полученные в ходе моделирования.
3) Установите ОСШ в канале равным 100 дБ. Задайте нулевую дробную задержку. Проведите моделирование при фазовом рассогласовании 0º, 45º, 90º, 135º, 180º, 270º и 360º. Проведите моделирование при частотном рассогласовании, равном 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 3 кГц. Сохраните для отчета все графики, полученные в ходе моделирования.
4) Установите ОСШ в канале равным 100 дБ. Задайте нулевое частотное и фазовое рассогласование. Проведите моделирование при дробной задержке, равной 0.1, 0.5, 1, 2, 3. Сохраните для отчета все графики, полученные в ходе моделирования.
5) По результатам выполнения моделирования составьте отчет, который должен содержать: цели и задачи работы, вид модели в Simulink, графики, полученные при выполнении пунктов 2, 3 и 4, выводы по результатам моделирования.
…
Вопросы …:
1) Общие вопросы моделирования канала связи.
2) Затухание сигнала в канале связи.
3) Воздействие АБГШ на сигнал.
4) Частотный и фазовый сдвиг сигнала.
5) Задержка в канале связи (дискретная, дробная, аналоговая).
6) Многолучевое распространение сигнала.
…