Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Комплекс лабораторных работ по теме «Синхронизация по сигналам СРНС». Методические указания к лабораторным работам-1
.pdf
Лабораторная работа №2
2
h
ˆ
2cos2sin tfft
ГУН
Исследование характеристик цифрового ФАПЧ с обратной связью по решению
1 Цель работы
Изучение принципов работы устройства ФАПЧ с обратной связью по решению.
Лабораторная работа включает знакомство с функциональной схемой ФАПЧ с ОС по
решению, с физическими процессами, лежащими в основе его работы и эффектом «обратной
работы». Исследование помехоустойчивости ФАПЧ с ОС по решению.
2 План работы
1. Исследовать работу ФАПЧ с ОС по решению в нормальном режиме работы и в
режиме «обратная работа». Зарисовать графики сигналов. Заполнить таблицу зависимости
режима работы от первоначальной фазы ГУН.
2. По полученным графикам и таблице сделать выводы.
3. Исследовать помехоустойчивость ФАПЧ с ОС по решению. По результатам
измерений заполнить таблицы и построить график зависимости частости ошибок от
отношения сигнал/шум (
4. По полученным графикам и таблице сделать выводы.
1. Б. Скляр – Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е
издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 г, с. 1104.
2. Д. Прокис – Цифровая связь. М.: Радио и связь. 2000 г, – с. 800.
1. Для подготовки к лабораторной работе и ее успешной защиты достаточно изучить
приложения к настоящей лабораторной работе (П. 2.1-2.3). Для более детального изучения
целесообразно обратиться к описанию алгоритма работы ФАПЧ с ОС по решению, которые
можно найти в предложенной литературе.
2. Изучение материала рационально строить в соответствии с приведенными ниже
контрольными вопросами.
3. Подготовить бланк отчета по лабораторной работе, требования к содержанию
которого сформулированы в разделе 7.
1. Зарисуйте структурную схему контура ФАПЧ с ОС по решению. Поясните принцип
ее работы.
2. Запишите выражения, показывающие, что при нормальной работе схемы на выходе
).
3 Литература
4 Подготовка к работе
5 Контрольные вопросы
блока умножении всегда будет формироваться сигнал
3. Что такое эффект обратной работы?
4. Докажите, что схема ФАПЧ не обнаруживает скачок фазы на π радиан.
5. Каким образом относительная фазовая модуляция позволяет справиться с эффектом
обратной работы?
Вся работа делиться на две части:
1) изучение особенностей приема работы ФАПЧ с ОС по решению в зависимости от
первоначальной фазы ГУН;
2) построение графика помехоустойчивости ФАПЧ с ОС по решению.
.
6 Содержание работы
21
6.1 ФАПЧ с ОС по решению в режиме нормальной работы и «обратной работы»
1. Выполнение работы производиться в программе «Matlab». Запустите эту программу
с помощью ярлыка на рабочем столе.
2. Запустите скрипт «run_lb_02_ch1.m». В результате откроется окно (см. рис. 2.1). В
верхнем окне будет представлены сигналы на входе ФАПЧ и на выходе ФАПЧ без учета
«знака» принятия решения. В среднем окне представлены сигналы на входе ФАПЧ и на
выходе ФАПЧ с учетом «знака» принятия решения. В нижнем окне ошибка слежения
(разность сигналов, представленных в среднем окне).
В окне «Command Window» выведен результат
(см. рис. 2.2) показан результат декодирования сигнала.
Рис. 2.1 – Экранная форма, отображающие входные и выходные сигналы ФАПЧ с ОС по
решению
Рис. 2.2 – Результат декодирования сигналов в приемнике, работающего в составе ФАПЧ с
ОС по решению
22
2. Откройте файл конфигурации «config.m», который задает параметры устройства
2
h
2
h
, рад
0,0
0,1π
0,2π
..
1,9π
частость
ошибок
режим
работы
2
h
ош
f
2
h
2
h
0,001
0,01
0,1
0,2
0,5
1 2 5
10
20
50
100
2
lg10 h
-30
-20
-10
-7
-3 0 3 7 10
13
17
20
ош
f
ош
flg10
(см. рис. 2.3). Для выполнения лабораторной работы необходимо изменение только трех
параметров:
– (phi) – первоначальный сдвиг фазы,
–
(h_2) – отношение сигнал/шум,
– Nbits – количество передаваемых бит.
Рис. 2.3 – Файл конфигурации
3. Установите
4. Изменяя параметры (phi) (первоначального сдвига фазы) согласно
параметрам, указанным в табл. 2.1 определите режим работы ФАПЧ с ОС по решению.
Примечание: если частость ошибок равна «0», то это нормальный режим работы
ФАПЧ, если «1» – то «обратная работа».
5. Зарисуйте графики, выводимые в программе, при
=0,0; 0,2π; 1,0π и 1,2π.
Сделайте вывод.
6.2 Исследование помехоустойчивости ФАПЧ с ОС по решению
6. Откройте скрипт «run_lb_02_ch2.m».
7. Nbits = 1 000 000.
8. Изменяя параметры
, Nbits = 15.
Табл. 2.1 – Влияние начальной фазы ГУН на режим работы
(h_2) отношение сигнал/шум согласно параметрам,
указанным в табл. 2.2 определите частость ошибок –
.
Табл. 2.2 – Зависимость частотсти ошибок от
23
9. Согласно табл. 2.2 постройте график зависимости частотсти ошибок от в
2
lg10lg10 hff
ош
2
lg10lg10 hff
ош
2
h
логарифмическом масштабе:
Сделайте вывод.
Отчет должен содержать:
1. Титульный лист с указанием номера и наименования работы, ф.и.о. студента и
номера группы.
2. Цель работы.
2. Таблицы 2.1-2.2.
3. Графики сигналов согласно п.5.
4. Графики зависимости
5. Выводы по проделанной лабораторной работе.
7 Содержание отчета
.
24
Приложение 2.1
fttx
2sin
fttx
2sin
ˆ
2sin tfty
ГУН
fttx
2sin
ГУН
ff
0
ˆ
.
224
2sin
224
2sin
2
2sin
ˆ
2sin2sin
0
0
2
0 0
T
f
ftt
f
ftt
dtfdttfftdttytx
T
TT T
ГУН
ftx
2sin
ГУН
ff
0
ˆ
.
2
0
T
dttytx
T
Работа ФАПЧ с ОС по решению
Структурная схема контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с ОС по
решению показана на рис. П.2.1.1.
Рис. П.2.1.1 – Структурная схема контура ФАПЧ с ОС по решению
В состав контура входит две ветки. Первая ветка отвечает за сравнение входного
сигнала с опорным колебанием и вынесение решения. Вторая ветка представляет собой
контур ФАПЧ, в который внесен дополнительный элемент, вносящий задержку на
длительность одного символа.
Рассмотрим принцип работы данной схемы.
Входной сигнал представляет собой колебание:
, если передается «1»,
, если передается «0».
В верхней ветке входное колебание перемножается с опорным сигналом
и проходит через цепь интегрирования.
Если
Если
,
,
, а
, а
, то:
, то:
25
Затем полученный корреляционный интеграл
T
dttytx
0
0
0
T
dttytx
ˆ
2cos tfty
ГУНФАПЧ
ˆ
2cos2sin tfft
ГУН
ftx
2sin
ˆ
2cos2sin tffttytxtw
ГУНФАПЧ
ˆ
2cos2sin tfftTtw
ГУН
ˆ
2cos2sin1 tfftTtw
ГУН
ftx
2sin
ˆ
2cos2sin tffttytxtw
ГУНФАПЧ
ˆ
2cos2sin tfftTtw
ГУН
ˆ
2cos2sin11 tfftTtw
ГУН
ˆ
2cos2sin1 tfftTtw
ГУН
ˆ
2cos2sin tfft
ГУН
решающее устройство, отвечающее за принятия решения о передаваемом символе. Для
данной схемы принятие решения заключается в сравнении с нулем, если
, то передавалась «1», в противном случае передавался «0».
В случае вынесения решения о передаче «1» формирует коэффициент «+1», который
поступает на множитель, где верхняя ветка соединяется с нижней, а в случае «0» –
формирует коэффициент «–1».
В то же самое время во второй ветке, содержащей ФАПЧ, происходит перемножение
поступает в
входного сигнала
Для работы алгоритма, заложенного в ФАПЧ необходимо, чтобы ошибка слежения
была получена путем перемножения сигналов
Если
После задержки на время передачи символа мы имеет колебание:
которое перемножается с коэффициентом «+1» (см. выше – коэффициент формирует схема
принятия решения):
Если
После задержки на время передачи символа мы имеет колебание:
которое перемножается с коэффициентом «–1» (см. выше – коэффициент формирует схема
принятия решения):
, то при перемножении будет получено:
, то при перемножении будет получено:
.
.
.
,
.
,
Другими словами, благодаря задержке на время передачи символа и принятому
решению о символе, на входе петлевого фильтра (при низком уровне шумов) всегда будет
поступать колебание
работы устройства.
, необходимое для нормальной
26
Приложение 2.2
ˆ
fttx
2sin
.
2
2sin2sin2sin
ˆ
2sin2sin
0
2
0
0 0
T
dtftdttfft
dttfftdttytx
TT
ГУН
T T
ГУН
fttx
2sin
.
2
0
T
dttytx
T
fttx
2sin
tffttytxtw
ГУНФАПЧ
2cos2sin
tfftTtw
ГУН
2cos2sin
tfftTtw
ГУН
2cos2sin11
tfftTtw
ГУН
2cos2sin1
fttx
2sin
tffttytxtw
ГУНФАПЧ
2cos2sin
tfftTtw
ГУН
2cos2sin
tfftTtw
ГУН
2cos2sin11
tfftTtw
ГУН
2cos2sin1
tfftTtw
ГУН
2cos2sin1
Эффект «обратной работы»
Экспериментальное исследование схем детектирования ФМ-сигналов вскрыло в них
явление «обратной работы». Его суть состоит в том, что в случайные моменты времени
нарушается нормальный прием сигналов ФМ и наступает «обратная работа»: все посылки
«1» на выходе детектора превращаются в посылки «0», а посылки «0» – в посылки «1». В
некоторый случайный момент нормальный прием восстанавливается до следующего
наступления «обратной работы» и т. д.
В рассматриваемой схеме эффект «обратной работы» возникает в следующем случае.
Положим, что в начальный момент времени
Если
А при
То есть в схеме принятия решения все символы будут инвертироваться. При этом
схема ФАПЧ никак не будет сигнализировать, что на ее входе формируется какой-то
аномальный сигнал ошибки.
Если
, то корреляционный интеграл
:
, то
.
После задержки:
После умножения на коэффициент:
Если
После задержки:
После умножения на коэффициент:
, то
27
То есть скачок фазы на π радиан никак не влияет на работу схемы ФАПЧ, но приводит
к неверной демодуляции символов.
Для борьбы с таким эффектом был разработаны схемы с относительной фазовой
модуляцией, где решение о передаваемых символах принимаются по сигнализации об
изменении фазы сигнала (то есть участвуют два символа, идущие друг за другом, для
вынесения решения).
28
Лабораторная работа №3
Исследование характеристик контура «Early-Late» тактовой синхронизации
1 Цель работы
Изучение принципов работы контура «Early-Late» тактовой синхронизации.
Лабораторная работа включает знакомство с функциональной схемой синхронизатора, с
физическими процессами, лежащими в основе его работы, а также определение
характеристик.
2 План работы
1. Исследить влияние времени задержки (τ) между меандром и сигналом тактирования
на работу схемы «Early-Late» тактовой синхронизации.
2. Исследовать влияние шума на точность оценки τ.
3. По зарисованным временным диаграммам и графикам, построенным по таблицам,
сделать выводы.
3 Литература
1. Б. Скляр – Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е
издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 г, с. 1104.
2. Д. Прокис – Цифровая связь. М.: Радио и связь. 2000 г, – с. 800.
4 Подготовка к работе
1. Для подготовки к лабораторной работе и ее успешной защиты достаточно изучить
приложения к настоящей лабораторной работе (П. 3.1-3.2). Для более детального изучения
целесообразно обратиться к описанию алгоритма работы «Early-Late» тактовой
синхронизации, который можно найти в предложенной литературе.
2. Изучение материала рационально строить в соответствии с приведенными ниже
контрольными вопросами.
3. Подготовить бланк отчета по лабораторной работе, требования к содержанию
которого сформулированы в разделе 7.
5 Контрольные вопросы
1. Нарисуйте схему контура «Early-Late» тактовой синхронизации. Поясните принцип
его работы.
2. Нарисуйте временные диаграммы сигналов, описывающие работу схемы тактовой
синхронизации.
3. Выведите формулу для оценки параметра τ.
4. Расскажите об особенности работы исследуемой схемы синхронизации. Из-за чего
она возникает?
5. Нарисуйте временные диаграммы сигналов, показывающие верную и ошибочную
оценку параметра τ.
6 Содержание работы
Вся работа делиться на две части:
1) Исследование влияния времени задержки (τ) между меандром и сигналом
тактирования на работу схемы «Early-Late» тактовой синхронизации.
2) Исследование влияние шума на точность оценки τ.
29
6.1 Исследование влияния времени задержки (τ) между меандром и сигналом
2
h
тактирования на работу схемы «Early-Late» тактовой синхронизации
1. Выполнение работы производиться в программе «Matlab». Запустите эту программу
с помощью ярлыка на рабочем столе.
2. Запустите скрипт «run_lb_03.m». В результате откроется окно (см. рис. 3.1). В
верхнем окне будет представлены сигналы, отображающие реальное значение задержки и
оценку этого параметра в схеме тактовой синхронизации. В нижнем окне будет представлена
разность
Рис. 3.1 – Экранная форма, отображающие действительную и реальную задержку для
контура «Early-Late» тактовой синхронизации
3. Откройте файл конфигурации «config.m», который задает параметры устройства
(см. рис. 3.2). Для выполнения лабораторной работы необходимо изменение только трех
параметров:
– τ (tau) – действительное значение задержки между сигналом-меандром и сигналом
тактирования, заданного в интервалах дискретизации.
–
(h_2) – отношение сигнал/шум,
– Nbits – количество передаваемых бит.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]