84
В макете между ФНЧ и интегратором стоит блок Downsample с коэффициентом 4, поэтому интегратор имеет порядок (длину импульсной характеристики фильтра)
100кГц =25 .
4 1 кГц
Отсчетное устройство в макете делает выборки через каждые 25 отсчетов, но начинает выборку с определенной фазы. Эта фаза (offset) зависит от задержки в ФНЧ, которая
для рассматриваемого
фильтра равна 44 отсчетам Рисунок 35 Импульсная характеристика ФНЧ некогерентного ЧМн-демодулятора
или 0,44 мс (рис. 35).
Для упрощения работы в лабораторном макете отсутствует устройство восстановления фазы тактовых импульсов. Эта фаза (параметр offset) выставляется в виде заранее вычисленной константы.
3. Ход работы
Запустить программу Octave. В командной строке выполнить pkg load signal
Открыть с помощью редактора Octave файл-скрипт fsk.m.
Выключить шум с помощью установки отношения сигнал-шум EbNo 120 дБ. Индекс модуляции выставить на m=0,625. Выключить режим статистических испытаний, выставив Nstat=1. Набрать в переменную inputBits битовую последовательность согласно своему варианту и Приложению А.
1. Привести в отчете осциллограммы в следующих контрольных точках формирователя ЧМн-сигнала:
• Битовую последовательность в биполярном коде: переменная input;
85
•Квадратуры I и Q: переменные cpfskRe и cpfskIm;
•Сформированный ЧМн-сигнал: переменная s_FM;
•Сигналы с выходов смесителей: переменные mix0Re, mix0Im, mix1Re и mix1Im;
•Сигналы с выходов ФНЧ: переменные Lpf0Re, Lpf0Im, Lpf1Re и Lpf1Im;
•Сигналы после downsample: переменные Lpf0ReDown, Lpf0ImDown, Lpf1ReDown и Lpf1ImDown;
• Сигналы с выходов интеграторов: переменные I0, Q0, I1 и Q1;
•Сигналы с выходов вычислителя модуля: переменные out0 и out1;
•Сигналы после offset-downsample: переменные Detector0 и Detector1;
•Демодулированные биты: переменная demodulatedBits.
Единое для всех графиков время вывести в единицах символьного интервала Tsym.
Для вывода графиков в качестве образца использовать приведенный в скрипте код, строящий три графика. Убедиться, что биты в результате демодуляции детектированы верно. Убедиться, что ЧМн-сигнал не имеет разрыва фазы. Привести частотные характеристики ФНЧ, воспользовавшись функцией freqz(h).
Повторить п. 1 для ЧМн-сигнала с индексом модуляции m=1.
2. Индекс модуляции выставить на m=0,625. Включить режим статистических испытаний, количество испытаний выставив на 10000.
Для ряда значений сигнал-шум EbNo
0, 3, 6, 9, 12 и 15 дБ, записать в таблицу выданные программой вероятности ошибки демодуляции
(Symbol Error Rate). Здесь же привести вероятности, рассчитанные по формуле для некогерентной демодуляции ортогональных сигналов [3]
86
Ps=12 exp(− 12 NEb0 ) , (здесь сигнал-шум в разах). (26) Построить соответствующие графики.
3.Выставить сигнал-шум на 120 дБ. Вывести график спектра мощности ЧМн-сигнала16: переменная psdFM. Измерить полосу сигнала по уровню −3 дБ. Измерить уровень боковых лепестков, а также скорость спада мощности в зависимости от частоты (измеряется в дБ/октаву).
4.Сделать пп. 2–3 для индекса модуляции m=1.
5. Выставить m=0,625, Nstat=1 и EbNo=20дБ. Сравнить сигналы с выходов вычислителей модуля (out0 и out1) при включенном и при выключенном интеграторе.
После каждого пункта сделать выводы. В конце работы сделать общие выводы и ответить на контрольные вопросы.
4.Контрольные вопросы
1.Чем хорош ЧМн-сигнал с непрерывной фазой?
2.Возможна ли некогерентная демодуляция ЧМн-сигнала по решетке
фаз (например, по алгоритму Витерби)?
3.К какому виду модуляции относят частотную модуляцию: к нелинейной или линейной? Почему?
4.Почему теоретический график вероятности ошибки (характеристика верности) заметно отличается от результатов статистических испытаний? Предложите свой вариант схемы с лучшей характеристикой верности.
5.Список литературы
1.Бернард Скляр. Цифровая связь.
2.Джон Прокис. Цифровая связь.
3.Ю.П. Акулиничев. Теория и техника передачи информации.
16 В макете спектр мощности оценивается с использованием окна Хеннинга, расширяющего в 1,6 раз полосу по уровню −3 дБ.
87
Приложение А Последовательности для подачи на вход ЧМн-модулятора
Номер |
|
|
Последовательность битов |
|
|
|||||
варианта |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|