ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский Технический Университет Связи и Информатики

Кафедра радиотехнических систем

Лабораторный практикум

по дисциплине

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ СВЯЗИ

С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Лабораторная работа № 29

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

И СПЕКТРА ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЫ С

ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

И МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ

Москва 2007

Удк 621.391:519.27 План подготовки умд 2006/2007 уч. Года

Лабораторный практикум

по дисциплине

«Основы теории систем связи

с подвижными объектами»

Лабораторная работа №29

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

И СПЕКТРА ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЫ С

ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

И МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ

В лабораторной работе № 29 изучается математическое описание комплексной огибающей радиосигнала и способ ее формирования в широкополосной системе с технологией ортогонального частотного разделения каналов с мультиплексированием. Изучается соответствующая функциональная схема устройства, обеспечивающая формирование такого сигнала в современных системах широкополосного доступа. Изучается широко используемый в настоящее время метод вычисления спектральной плотности мощности этого сигнала.

Основной применяемый метод экспериментального исследования – имитационное моделирование на персональной ЭВМ с применением системы для научных исследований MATLAB.

Для студентов радиотехнических и телекоммуникационных специальностей.

Список лит. 3 назв., ил. 4, табл. 1.

Составитель Ю.С. Шинаков, д.т.н., профессор

Рецензент М.С. Немировский, д. т. н., профессор

Издание утверждено советом факультета Радио и Телевидения. Протокол № … от _._.2007 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 29

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

И СПЕКТРА ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЫ С

ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

И МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ

1. Цель работы

Изучение способа формирования радиосигналов, используемых в цифровых системах широкополосного доступа с технологией ортогонального частотного разделения каналов с мультиплексированием. Изучение экспериментального способа измерения спектра таких сигналов при различных значениях их параметров.

2. Задание

2.1 Предварительная подготовка к выполнению лабораторной работы

1. Изучить рекомендованные к данной работе разделы учебного пособия [1], указанного в списке литературы.

1. Подготовить ответы на контрольные вопросы, приведенные в данном описании лабораторной работы.

2. Из табл. 1 выписать исходные данные для выполняемого в лаборатории индивидуального варианта работы. Номер варианта определить по следующему правилу: Nвар = Nфам, где Nвар - номер варианта, Nфам - номер фамилии студента в журнале группы.

3. Используя Приложение 1 к данной работе рассчитать значения основных параметров системы OFDM для заданных в выполняемом варианте значений параметров канала передачи. Эти параметры необходимо будет вводить во время диалога с имитатором в лаборатории. Пример диалога с имитатором imitatorOFDM приведен в Приложении 4.

4. Составить письменно описания основных функций системы MATLAB, используемых в диалоге с имитатором imitatorOFDM, который в интерактивном (диалоговом) режиме обеспечивает выполнение задания на экспериментальное исследование в лаборатории (см. Приложение 3). Следует обратить также внимание на правила работы с системой MATLAB: ввод численных значений параметров в процессе диалога с имитатором, интерпретация графиков на экране монитора, правила сохранения результатов исследований в памяти компьютера, специальные функции MATLAB, используемые в работе (см. Приложение 2).

5. Подготовить письменный отчет о предварительной подготовке к экспериментальным исследованиям в лаборатории принятой на кафедре формы. Отчет должен содержать:

• титульный лист;

• название и номера лабораторной работы и выполняемого варианта; формулировку цели работы;

• исходные данные выполняемого варианта;

• результаты вычислений основных параметров системы с технологией OFDM;

• функциональную схему устройства формирования исследуемого сигнала, алгоритмы которого реализует используемый в работе имитатор;

• перечень специальных функций системы MATLAB , используемых в диалоге с имитатором с описанием смысла их входных и выходных переменных.

Таблица 1. Номера вариантов и исходные данные

Nвар	[МГц]	[Мгб/с]	[мкс]		Nвар	[МГц]	[Мгб/с]	[мкс]
1	25	50	0,04	0,01	14	25	20	0,04	0,06
2	20	40	0,06	0,02	15	8	10	0,06	0,07
3	15	30	0,1	0,03	16	24	50	0,001	0,08
4	25	20	0,2	0,04	17	23	40	0,02	0,01
5	20	10	0,4	0,05	18	20	30	0,04	0,02
6	15	50	0,005	0,06	19	18	20	0,005	0,03
7	25	40	0,25	0,07	20	13	10	0,025	0,04
8	20	30	0,3	0,08	21	25	50	0,03	0,05
9	15	20	0,3	0,01	22	25	30	0,3	0,06
10	25	10	0,4	0,02	23	20	20	0,4	0,07
11	20	50	0,05	0,03	24	15	10	0,05	0,08
12	15	40	0,4	0,04	25	25	50	0,4	0,01
13	13	30	0,028	0,05	26	16	40	0,028	0,02

В табл. 1 приняты следующие обозначения:

- полоса частот, выделяемая для линии передачи, [МГц];

- скорость передачи в линии, [Мбит/с];

- расширение задержки канала передачи, [мкс];

- относительная длительность защитного интервала;

- коэффициент скругления огибающей OFDM-символа;

- длительность интервала времени, на котором осуществляется ОДПФ;

- длительность OFDM символа.

2.2. Выполнение исследований в лаборатории

1. Убедиться в активности системы MATLAB по наличию на экране дисплея командного окна с приглашением к работе: информационная вставка в начале сеанса работы или мигающий курсор в начале строки при продолжении сеанса. Проверить список переменных в рабочем пространстве системы MATLAB (who, whos); освободить рабочеe пространство, если необходимо (clear)¹.

2. Запустить на выполнение m-файл описания imitatorOFDM . В процессе диалога с этой программой ввести численные значения параметров личного варианта лабораторной работы.

3. Продолжая диалог с программой imitatorOFDM выполнить следующие этапы лабораторного исследования:

а) построить сигнальное созвездие используемого КАМ сигнала для одной поднесущей;

б) построить графики немодулированных поднесущих и их суммы на интервале ОДПФ ;

в) добавить защитный интервал и интервал постфикса и циклически продолжить на них графики немодулированных поднесущих колебаний и их суммы;

г) используя весовое окно сгладить фронты канальных символов немодулированных поднесущих и их суммы;

д) сформировать блок комплексных КАМ символов для одного OFDM символа и построить комплексную огибающую этого OFDM символа;

е) сформировать реализации комплексных огибающих последовательности из 3-х OFDM символов и их суммы, построить графики огибающих импульсов и их суммы;

ж) сформировать реализацию комплексной огибающей суммы последовательности из большого числа OFDM символов для спектрального анализа;

з) получить оценки и построить графики спектральной плотности мощности комплексной огибающей OFDM сигнала, используя реализации комплексной огибающей, сформированные в предыдущем пункте задания;

и) построить график спектральной плотности мощности вещественного OFDM радиосигнала с несущей частотой .

Составленный при выполнении данного задания текст диалога с имитатором imitatorOFDM сохранить на жесткий диск ЭВМ в папке группы как файл с именем, в качестве которого использовать фамилию студента (строчные латинские буквы).

4. Подготовить отчет об экспериментальных исследованиях в лаборатории, содержащий:

- результаты предварительных расчетов основных параметров OFDM системы;

- оценки ширины спектра OFDM радиосигнала на уровне –3 и –40 дБ относительно максимального значения, полученные по графику спектральной плотности мощности вещественного OFDM радиосигнала;

- оценку уровня внеполосных излучений при расстройке относительно центральной частоты спектра вещественного OFDM сигнала на интервал частот, равный удвоенному значению ширины спектра радиосигнала;

- выводы о возможности реализации системы передачи с технологией OFDM c заданными в индивидуальном варианте параметрами, сформулированные письменно; выводы должны основываться на результатах экспериментальных исследований в лаборатории.