МСиП_лабораторные

Рисунок 34 – Модель с подобранным значением задержки

4. Добавление шума и просмотр спектра сигнала.

Для просмотра спектра формируемого сигнала подключите после формирующего фильтра блок DSP System Toolbox Sinks Spectrum Analyzer (рисунок 35).

Рисунок 35 – Модель с блоком спектрального анализа

Запустите модель и наблюдайте спектр сигнала (рисунок 36). Окно графика Spectrum Analyzer открывается автоматически при запуске модели. Автоматическое масштабирование графика выполняется тоже автоматически, при желании изменить пределы вертикальной оси воспользуйтесь кнопкой Zoom Y панели инструментов окна анализатора.

21

Рисунок 36 – Окно графика блока Spectrum Analyzer

Чтобы уменьшить дисперсию (разброс) спектральной оценки, откройте панель параметров (кнопка Spectrum Settings, самая левая в панели инструментов окна анализатора спектра). В этой панели необходимо развернуть нижний раздел (Trace options), поменять Averaging Methods на метод Running

и увеличить значение параметра Averages, например, до 10 (рисунок 37). После этого панель настроек можно снова скрыть.

22

Рисунок 37 – Окно графика блока Spectrum Analyzer с настройками

Добавление аддитивного белого гауссова шума производится с помощью блока Communications Toolbox Channels AWGN Channel. Поместите этот блок в модель между формирующим и приемным фильтрами (рисунок 38). Для параметра Initial seed (начальное состояние генератора случайных чисел) задайте значение randseed (случайное начальное состояние). Прочие параметры блока AWGN Channel имеют следующий смысл (рисунок 39):

Input signal power — мощность (т.е. средний квадрат модуля) входного сигнала;

Symbol period — длительность передачи одного символа.

Вданном случае вид формирующего фильтра задан так, что средний квадрат сигнала равен 1, а длительность передачи символа определяется периодом дискретизации, заданным в источнике данных Bernoulli Binary Generator (по умолчанию он равен 1). Таким образом, требуемые значения этих двух параметров в данном случае совпадают со значениями, принятыми по умолчанию.

23

Рисунок 38 – Модель с блоком AWGN Channel

Рисунок 39 – Настройки для блока AWGN Channel

Снимите зависимость вероятности ошибки от отношения сигнал/шум (С/Ш) на символ ( /0), изменяя отношение /0 в диапазоне от –3 до +7 дБ с шагом в 1 дБ. Для каждого случая необходимо дождаться появления не менее

тическое отклонение (СКО) оценки вероятности ошибки – заполняется при подготовке отчета).

24

Таблица 1 – Данные выполнения модели в зависимости от /0

Можно включить автоматическое завершение моделирования при достижении заданного числа ошибок, установив в блоке Error Rate Calculation

флажок Stop simulation и задав для параметра Target number of errors

значение 100. При этом можно также ограничить общее число обрабатываемых символов, введя в поле Maximum number of symbols значение 1e6 (106) (рисунок 40).

Рисунок 40 – Настройки для блока Error Rate Calculation

25

Содержание отчета

1.Схема созданной модели с краткими комментариями о назначении ее блоков.

2.График использованной формы посылки и ее корреляционной функции

(график должен быть получен расчетным путем); примеры графиков сигнала в модели до и после приемного согласованного фильтра.

3.Полученные исходя из формы КФ формула и график энергетического спектра используемой сигнальной посылки (по вертикали использовать логарифмический масштаб — в децибелах относительно некоторого произвольно выбранного значения) и полученный экспериментально график СПМ сигнала.

4.Таблицы помехоустойчивости, полученные при отсутствии и при наличии скремблирования сигнала. В таблицах должен быть заполнен последний столбец (СКО оценки битовой ошибки). СКО рассчитывается по следующей формуле:

= √ (1 − )/бит ,

где бит — число обработанных бит; P — вероятность ошибки (вместо истинного значения использовать полученную в результате

моделирования оценку).

5. Выводы по лабораторной работе.

26

Лабораторная работа № 2

Линейная цифровая модуляция

Цели работы

Исследование зависимости помехоустойчивости от формы сигнального созвездия.

Исследование зависимости помехоустойчивости от числа точек в сигнальном созвездии.

Исследование зависимости помехоустойчивости от способа размещения битовых комбинаций по точкам сигнального созвездия.

Исследование спектральных и корреляционных характеристик сигнала с линейной модуляцией.

Указания к выполнению работы

1.Исследование влияния формы созвездия (вида модуляции) на помехоустойчивость системы связи.

Запустите программу MATLAB, откройте стартовое окно Simulink

(Simulink Start Page) и щелкните в этом окне на шаблоне Blank Model,

чтобы создать пустое окно для новой модели.

Вокне модели щелкните по кнопке Library Browser, чтобы открыть окно библиотеки блоков Simulink.

Постройте модель системы связи с амплитудной модуляцией, используя для этого следующие блоки:

источник данных — блок генерации битового потока

(Communications Toolbox Comm Sources Random Data Sources Bernoulli Binary Generator);

преобразователь последовательного кода в параллельный — блок буфера (DSP System Toolbox Signal Management Buffers Buffer);

модулятор — блок моделирования комплексной огибающей сигнала с амплитудной модуляцией (Communications Toolbox

Modulation Digital Baseband Modulation PAM/QAM M- PAM Modulator Baseband);

канал связи — блок моделирования канала с АБГШ

(Communications Toolbox Channels AWGN Channel);

27

демодулятор — блок демодуляции комплексной огибающей сигнала с амплитудной модуляцией (АМ) (Communications Toolbox Modulation Digital Baseband Modulation PAM/QAM M-PAM Demodulator Baseband);

преобразователь параллельного кода в последовательный — блок дебуферизации (DSP System Toolbox Signal Management Buffers Unbuffer);

приемник данных — блок оценки вероятности битовой ошибки

(Communications Toolbox Comm Sinks Error Rate Calculation);

индикатор вероятности ошибки — блок числового дисплея

(Simulink Sinks Display).

Кроме того, для просмотра формы сигнального созвездия добавьте в модель блок визуализации диаграммы рассеяния (Communications Toolbox Comm Sinks Constellation Diagram) и подайте на него сигнал с выхода блока AWGN Channel. В результате должна получиться модель, как на рисунке 41.

Рисунок 41 – Модель с модулятором и демодулятором АМ

Переходим к настройке блоков модели (для не указанных далее параметров оставьте значения по умолчанию).

Буфер (рисунок 42):

oРазмер буфера (Output buffer size (per channel)) — 4 (так как используются 4-битовые символы).

28

Рисунок 42 – Настройки блока Buffer

Модулятор (рисунок 43):

o число точек в созвездии (M-ary number) — 16 (24);

oтип входных данных (Input type) — Bit (так как на вход поступают именно биты, а не многобитовые целые числа).

Рисунок 43 – Настройка блока M-PAM Modulator Baseband

29

АБГШ-канал (рисунок 44):

oначальное состояние генератора случайных чисел (Initial seed) — randseed;

o режим (Mode) — отношение сигнал/шум на бит (Signal to noise ratio ( / ));

oчисло бит в символе (Number of bits per symbol) — 4 (так как символы формируются из 4-битовых комбинаций);

oдлительность символов сигнала (Symbol period) — 4 (так как длительность передачи каждого бита равна единице).

Рисунок 44 – Настройка блока AWGN Channel

Демодулятор (рисунок 45):

все настройки задаются такими же, как для модулятора.

Рисунок 45 – Настройки блока M-PAM Demodulator Baseband

30