6.Содержание отчета

Отчет должен содержать:

- программу и результаты моделирования демодулятора в виде временных и спектральных диаграмм,

- временные диаграммы работы счетчика ошибок при демодуляции сигналов МЧМ и гауссовской МЧМ,

- выводы о спектральной эффективности и помехоустойчивости сигналов MSK и GMSK.

7.Методические указания по выполнению работы

1. Для моделирования демодулятора необходимы испытательные сигналы MSK и GMSK. Поэтому создайте новый файл в программной среде Mathcad и скопируйте в него программу моделирования формирователей этих сигналов с использованием операции интегрирования, разработанную при выполнении лабораторной работы №4.

2. Выполните расчет фазорасщепителя по программе «FRd», предварительно определив его полосу пропускания. Полоса пропускания фазорасщепителя должна быть равна ширине спектра сигнала П = 5v. Максимальное отклонение АЧХ фазорасщепителя по выходу синусной компоненты примите равным ₀=0.01.

Расчет выполняется следующим образом. Вводится нечетное целое число N, равное половине длины линии задержки, (например, N=5). Если фактическое значение ₀ окажется больше допустимого, то N нужно увеличить, а если меньше, то уменьшить.

Полученные в результате расчета коэффициенты системной функции фазорасщепителя Bfr введите в программу.

3. Рассчитайте рекурсивный ФНЧ с граничной частотой 1.5v при неравномерности АЧХ в полосе пропускания 3дБ, ослаблении в полосе задерживания 20дБ, коэффициенте прямоугольности 2 по программе «FILTRd». Значения коэффициентов системной функции A1, A2, B1, B2, M введите в программу моделирования.

4. Моделирование автокорреляционног демодулятора начинается с построения нерекурсивного 90-градусного фазорасщепителя.

Подайте на вход фазорасщепителя выходной сигнал формирователя

Для получения выходных сигналов фазорасщепителя и запишите следующие соотношения

Выходной сигнал автокорреляционного детектора определяется следующим образом

Пронаблюдайте временную диаграмму этого сигнала при

Определите сигнал на выходе ФНЧ

Постройте временную диаграмму этого сигнала.

Сформируйте выходной сигнал выделителя фронтов

Постройте временную диаграмму сигнала на выходе выделителя фронтов.

Сформируйте пилообразное колебание с периодом, равным длительности элементарной посылки сигнала, синхронизируемое выходным сигналом выделителя фронтов. Сначала задайте значение константы управления R и начальное значение константы, определяющей частоты пилы A_g0

Затем введите следующий фрагмент программы

.

Введите

Постройте временную диаграмму пилообразного колебания .

Сформируйте последовательность единичных отсчетов на границах элементарных посылок. Эти отсчеты соответствуют нулевому значению пилообразного колебания или его переходу через нуль с отрицательного на положительное значение

Выведите временную диаграмму полученной последовательности.

В дальнейшем при исследовании помехоустойчивости демодулятора понадобятся стробирующие единичные отсчеты, которые по времени соответствуют середине элементарной посылки. Они получаются из этого же пилообразного колебания, но при переходе пилы через нуль с положительного на отрицательное значение.

Последовательность отсчетов I_n обеспечивает обнуление интегратора в начале элементарной посылки.

Выходной сигнал интегратора определяется следующими соотношениями

Приведите временную диаграмму этого сигнала.

Сигнал на выходе формирователя определяется знаком сигнала на выходе интегратора в конце интервала интегрирования и описывается следующим соотношением

Этот сигнал является выходным сигналом демодулятора. Задайте диапазон изменения порядкового номера отсчета

На одном графике покажите сигнал на выходе демодулятора и входной испытательный сигнал формирователя. Убедитесь в том, что сигнал на выходе демодулятора отличается от переданного сигнала только временной задержкой.

5.Для исследования помехоустойчивости демодулятора при действии гауссова шума сначала введите отношение сигнал/шум и определите среднеквадратическое значение шума, а затем сформируйте массив отсчетов шума

К испытательному сигналу добавьте шум

Скопируйте программу моделирования демодулятора, разработанную ранее, а затем замените обозначение выходного сигнала демодулятора на .

Выведите график для вместе с x_n.

Выполните моделирование счетчика ошибок. Введите

Согласно приведенному соотношению подсчет ошибок начинается после завершения переходных процессов за дискретное время, равное 10n_v.

Замените прежнее значение n_max на . Приведите временную диаграмму работы счетчика. Выполните эксперимент для сигнала MSK и сигнала GMSK при заданном значении BT и при BT=0.3. Повторите эксперимент при отношении сигнал/шум 3дБ.

Результаты эксперимента сведите в таблицу 2

Таблица 2

Вид модуляции	Количество ошибок на 1000 посылок
	Отношение сигнал/шум - 6 дБ	Отношение сигнал/шум- 3 дБ
MSK
GMSK, BT=
GMSK, BT=0.3

Запишите в отчет выводы о влиянии вида модуляции, параметра BT и отношения сигнал/шум на помехоустойчивость демодулятора.

Приложение к лабораторной работе

Автокорреляционный демодулятор сигналов MSKи GMSK

Укрупненный алгоритм функционирования демодулятора приведен на рисунке П.1

Демодулятор состоит из автокорреляционного детектора, ФНЧ, выделителя фронтов, формирователя единичных отсчетов на границах элементарных посылок, интегратора и формирователя прямоугольных элементарных посылок.

Схема автокорреляционного детектора приведена на рисунке П.2. Детектор состоит из 90-градусного фазорасщепителя (ФР), двух линий задержки, каждая из которых содержит n_v элементов задержки, двух перемножителей и вычитателя. Линии задержки обеспечивают задержку на длительность элементарной посылки.

Пусть на выходах ФР действуют сигналы

где f₀ –частота несущей, а φ_n – мгновенная фаза сигнала, изменяющаяся во времени под действием модулирующего сигнала.

Тогда на выходе детектора получим

Если m=2 - целое число, то выходной сигнал детектора равен

На рисунке П.3 приведены временные диаграммы нормированного сигнала на входе детектора (а), мгновенной фазы сигнала MSK (б), мгновенной фазы сигнала MSK, задержанного на n_v отсчетов (в), разности фаз (г) и выходного сигнала детектора w_n (д).

Из рисунка видно, что сигнал на выходе детектора соответствует переданному сигналу, однако по форме даже при отсутствии помех от него отличается.

С целью повышения помехоустойчивости приема после детектора включается ФНЧ и интегратор.

Для работы интегратора и следующего за ним формирователя элементарных посылок необходимо определить границы элементарных посылок. Для этой цели используется последовательность единичных отсчетов с периодом, равным длительности элементарных посылок. Эта последовательность вырабатывается формирователем единичных отсчетов. Для автоподстройки фазы этой последовательности используются единичные отсчеты, формируемые выделителем фронтов из выходного сигнала фильтра в момент смены знака этого сигнала. Использование в качестве входного сигнала выделителя фронтов выходного сигнала ФНЧ, а не автокорреляционного детектора повышает помехоустойчивость системы синхронизации.

В качестве ФНЧ можно использовать рекурсивный цифровой фильтр, реализуемый в виде последовательного соединения звеньев второго порядка. В данной работе используется однозвенный фильтр. Его схема показана на рисунке П.4.

На рисунке П.5 приведены временные диаграммы, поясняющие работу выделителя фронтов и генератора единичных отсчетов. Для получения единичных отсчетов I_n используется пилообразное колебание z_gn, период которого равен длительности элементарной посылки. Отсчет I_n формируется или при нулевом значении пилы, или при переходе пилы с отрицательного на положительное значение. Если пилообразное колебание сфазировано правильно, то единичному отсчету сигнала выделителя фронтов I_Fn соответствует нулевое значение z_gn. При неправильном фазировании единичный отсчет I_Fn приходится либо на отрицательное, либо на положительное значение z_gn. Это обстоятельство используется для подстройки фазы пилообразного колебания в соответствии со схемой рисунка П.6.

Рисунок П.7 поясняет работу интегратора. На нем показаны единичные отсчеты, управляющие работой интегратора, сигнал на входе интегратора, искаженный шумом (заштрихован) и сигнал на выходе интегратора. В момент прихода единичного отсчета интегратор обнуляется и начинается процесс интегрирования входного сигнала. Результат интегрирования в конце интервала интегрирования используется для формирования элементарной посылки.

Рисунок П.7 - Сигналы на входе и выходе интегратора и единичные отсчеты

на границах элементарных посылок

На рисунке П.8 вместе с выходным сигналом интегратора и единичными отсчетами на границах элементарных посылок показан выходной сигнал демодулятора в виде прямоугольных элементарных посылок. В момент прихода единичного отсчета формируется сигнал +1, если предшествующий отсчет на выходе интегратора положительный, или –1, если предшествующий отсчет на выходе интегратора отрицательный. До прихода следующего единичного отсчета выходной сигнал формирователя остается неизменным.

Рисунок П.8 - Сигналы на выходе интегратора, на выходе формирователя

элементарных посылок и единичные отсчеты на границах

элементарных посылок

11