Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российский государственный гидрометеорологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

лабораторные_ПДС.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

6.7 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 54 5 > Следующая >>>

Лабораторная работа № 3 Изучение передачи сигнала по каналам с замираниями

Цель работы: моделирование каналов с замиранием.

Задание на выполнение работы:

1.Смоделировать прохождение сигнала по каналам примера каналов с замиранием (рисунок 2).

2. Исследовать прохождение сигнала по каналам согласно варианту

Варианты задания № 2

2.1. Вначале сигнал зашумляется, затем проходит по двум отраженным путям вне прямой видимости приемника.

2.2 . Вначале сигнал зашумляется, затем путь сигнала лежит в зоне видимости приемника.

2.3. Сигнал имеет прямой путь распространения к приемнику и пять отраженных путей.

2.4. Сигнал проходит по прямому пути к приемнику и после этого зашумляется.

2.5. Сигнал проходит по двум отраженным путям и суммируется с зашумленным сигналом, который проходит по прямому пути в зоне видимости приемника.

2.6. Сигнал проходит по прямому пути к приемнику и суммируется с зашумленным сигналом, который проходит по двум отраженным путям.

2.7. Исследовать изменение принимаемого сигнала в зависимости от изменения параметров блоков модели – задержки , замирания и числа отраженных каналов.

2.8 Смоделировать измерение полосы когерентности канала, определить максимальную задержку многолучевого распространения.

2.9 Смоделировать измерение времени когерентности канала, определить доплеровский сдвиг частоты.

Теоретические сведения:

Библиотека каналов Matlab Simulink Communication Blockset включает блоки Релеевского и Райсовского замирания, которые моделируют реальное явление в мобильной связи. Это явление заключается в эффекте многолучевого рассеяния в Релеевском случае и Допплеровские сдвиги, которые возникают из-за относительного сдвига между передатчиком и приемником.

Рисунок 1 показывает два типа путей между двигающимся передатчиком и стационарным приемником. Сплошная линия является линией прямой видимости, которая может существовать или не существовать в зависимости от ситуации. Каждая пунктирная линия – путь отраженного сигнала, когда он отражается от одного из затененных контуров, которые представляют собой препятствия (строения или деревья).

Рисунок1. Типы путей между двигающимися передатчиком и приемником

Для группировки типов путей сигнала в ситуации, которую вы хотите моделировать, используйте таблицу 1 для подбора моделирующих блоков.

Таблица 1

Выбор блока канала с затуханием, основанного на пути сигнала

Путь сигнала	Блок канала
Прямой путь видимости от приемника к передатчику	Райсовский канал с замиранием
Один или более отраженных путей от передатчика к приемнику	Многолучевой Релеевский канал с замиранием

Если сигнал использует более одного отраженного пути, тогда блок Multipath Rayleigh Fading Channel может смоделировать их одновременно. Количество путей, которые использует этот блок, заложены в параметрах вектора задержки (Delay) и вектора уcиления (Gain). Если оба параметра являются векторами, тогда они должны иметь одинаковую длину.

Порядок выполнения работы:

Пример использования модели каналов с замиранием ( рисунок 2).

В данной модели используется параллельно релеевский и райсовский канал, которые моделируют мобильную связь, в которой передаваемый сигнал может проходить к приемнику как по прямому пути, так и по трем непрямым путям .

Блок DSP Constant находится в библиотеке DSP Sources , который находится в DSP Blockset Simulink. Двойной щелчок мыши по изображению блока дает возможность устанавливать параметры блока. Установите значение параметра Constant value на j*ones(10000,1), а параметр Output на Frame-based. Установите Frame period на 0.01.

Рисунок 2. Модель Simulink канала с замираниями

Блоки моделирования релеевского и райсовского каналов находятся в библиотеке Communication Blockset. Не меняйте параметры райсовского канала, а для релеевского канала установите Delay vector на [0 2e-6 3e-6]. Установите параметр Gain vector на [0 -3 1]. Блок суммирования находится в библиотеке Simulink Math library, блок сохранения результатов Simout находится в библиотеке Simulink Sinks. Установите формат вывода на Array. Соедините блоки с помощью мыши. Выберите в меню Simulation| Simulation parameters |Stop time. Установите время остановки на 0.06. После запуска программы в командном окне Matlab выполните команду plot(20*log10(abs(simout(:)))). Вы увидите, как изменился сигнал после прохождения канала.

При работе с реальными сигналами, необходимо загрузить сигнал в рабочую область, затем изменить параметр DSP Constant на j*(имя переменной-сигнала). Часто бывает нужно сократить время работы программы до 0,0002. Для сравнения профилей мощности передаваемого сигнала s и принятого сигнала simout нужно вычислить параметры s1=20*log10(abs(s(:))) и simout1=20*log10(abs(simout(:))).

Кроме рассмотренных каналов передачи сообщений, можно промоделировать добавление к сигналу в процессе передачи гауссовского шума (рисунок 3).

Рисунок 3. Гауссовский канал

При наличии эффекта многолучевого распространения канал характеризуется задержкой многолучевого распространения или полосой когерентности канала, измерить которую можно путем вычисления функции взаимной корреляции переданных через канал двух синусоид, сдвинутых друг относительно друга по частоте. Определение полосы когерентности по данному методу показано на рисунке 4.

Блоки “Signal generator”, “Scope” и “Simout” находятся в основных библиотеках Simulink “Sources” и “Sinks”. Блоки “Real-Image to Complex” и “Abs” находятся в основной библиотеке Simulink “Math Operators”.

Частоты синусоид выставляем в параметрах (рисунок 5, а), время моделирования устанавливаем исходя из частоты. Например, если задаем частоту 1000 Гц, то время моделирования 0,001 ( тогда через схему пройдет один период заданной частоты.). На рис.5,б установлено время моделирования 0,002 при частоте 1000 Гц.

Рисунок 4 Модель Simulink определения полосы когерентности канала.

Вычисление коэффициента взаимной корреляции двух синусоид на выходе схемы производится командой corrcoef(simout1,simout3). Если коэффициент корреляции больше 0.5, то частота второй синусоиды еще лежит в полосе когерентности канала.

При наличии движения между передатчиком и приемником канал характеризуется доплеровской частотой или временем когерентности канала, измерить которое можно с помощью вычисления функции взаимной корреляции двух синусоид, переданных по райсовскому каналу с задержкой друг относительно друга ( рисунок 6).

Например, пусть частота синусоиды равна 1000 Гц, время моделирования 0,001 (за это время проходит только один период синусоиды), задержка второй синусоиды относительно первой выставляется в параметрах “Delay” блока “Rician Fading Cannel 1”, например, 0.0001. Временные диаграммы в различных точках схемы показаны на рисунке 7. Вычисление коэффициента взаимной корреляции двух синусоид на выходе схемы производится командой corrcoef(simout1,simout). Если коэффициент корреляции больше 0.5, то задержка второй синусоиды еще принадлежит времени когерентности канала.