3.3. Работа с отладочной платой ez-Kit Lite процессора adsp2181

При работе с платой EZ-Kit Lite необходимо:

1. Убедиться, что сделаны все необходимые подключения: в гнездо J4 вставлен штекер источника питания постоянного тока (при этом должен загореться зеленый светодиод D2); разъем J3 платы (RS-232) соединен с последовательным портом (COM) ПК; к гнезду J2 подключен приемник сигнала, например осциллограф.

2. Запустить программу EZ-Kit Lite Monitor с помощью иконки на рабочем столе или используя путь C:/ADI_DSP/21xx/EZKITL/2181/ ezkitapp.exe.

3. В меню Loading выбрать Download user program and go и в ответ на приглашение ввести имя программы формирователя.

4. Результат выполнения программы можно наблюдать на экране осциллографа.

4. Содержание отчета.

Отчет должен содержать разделы: цель работы, функциональные схемы цифровых формирователей, блок-схемы алгоритмов моделирования, результаты моделирования (графики реализаций сигналов и их спектров), выводы по работе.

5. Общие сведения

5.1. Сигналы с частотной манипуляцией и непрерывной фазой

При частотной модуляции с непрерывной фазой (ЧМНФ) обычный сигнал ЧМ или модуляции с частотным сдвигом (МЧС, или FSK) генерируется путём сдвига частоты несущей на величину

, (1)

чтобы отразить цифровую информацию, которую надо передать. Этот вид модуляции сигналов без памяти. Переход от одной частоты к другой может быть выполнен посредством отдельных генераторов, настроенных на необходимые частоты, и выбора одной из М частот согласно частному значению k-битового символа (блока), который должен быть передан на сигнальном интервале длиной секунд, где R  скорость появления двоичной последовательности на входе модулятора.

Однако такое резкое переключение с выхода одного генератора на выход другого в смежных сигнальных интервалах приводит к относительно большим долям боковых частотных составляющих вне основной спектральной полосы сигнала, и, следовательно, этот метод требует большую полосу частот для передачи сигнала. Чтобы избежать использования сигналов с большими долями боковых полос, информационный сигнал может модулировать одну несущую, частота которой меняется непрерывно. Результирующий сигнал имеет в этом случае непрерывную фазу и поэтому назван ЧМ с непрерывной фазой (ЧМНФ, CPFSK). Этот вид ЧМ сигнала имеет память, обусловленную тем, что фазу несущей заставляют быть непрерывной.

Следует вспомнить, что обобщенная форма записи сигнала с многоиндексной МНФ [3]:

, (2)

где Е  энергия символа, Т_с  длительность символа,  частота несущей,  фаза несущей,  информационная фаза несущей, выраженная как:

, (3)

где  последовательность данных,  индексы модуляции,  функция, определяющая форму импульса. Для ЧМНФ все индексы модуляции равны, а функция, определяющая форму импульса, равна:

Модуляция с минимальным сдвигом (ММС) — специальная форма двоичной ЧМНФ (и, следовательно, МНФ), в которой индекс модуляции . Фаза несущей на интервале равна [3]:

(4)

а сигнал модулированной несущей равен:

(5)

Формула (5) указывает на то, что сигнал двоичной ЧМНФ может быть выражен как синусоида, имеющая одно из двух возможных значений частоты на интервале . Если мы определим эти частоты как:

то сигнал двоичной ЧМНФ, определяемый (5), можно записать в виде:

(6)

Разность частот  это минимальная разность частот, необходимая для обеспечения ортогональности сигналов ина сигнальном интервале длиной Т. Это объясняет, почему двоичную МНФ с называют модуляцией с минимальным сдвигом (ММС). Модуляцию ММС можно также представить как разновидность 4ФМ (четырёхпозиционной фазовой манипуляции) [2]. Таким образом, этот тип сигнала можно рассматривать, как сигнал 4ФМ, в котором огибающая импульса является полупериодом синусоиды. Чётные двоичные символы {} от информационной последовательности {} передаются при помощи косинусоиды несущей в то время как нечётные двоичные символы {}передаются при помощи синусоиды несущей. Скорость передачи двух ортогональных несущих равна 1/2Т бит/с, так что суммарная скорость передачи равна 1/Т бит/с. Заметим, что битовые переходы на синусной и косинусной несущей смещены во времени на Т секунд. Из этих соображений сигнал

(7)

называют офсетной квадратурной ФМ (ОКФМ, ОQРSК) или квадратурной ФМ со сдвигом (КФМС, SQPSK).

Выражения, определяющие спектральные плотности мощности сигналов КФМ и ММС, а также их нормированные спектральные плотности мощности в зависимости от частоты, нормированной относительно битовой скорости передачи можно найти в [1-4]. Ширина главного лепестка спектра сигналов КФМ и ММС соответственно равна и т.е. главный лепесток спектра сигнала ММС на 50 % шире, чем у сигнала КФМ. Однако при больших значениях спектр нефильтрованного сигнала ММС спадает пропорционально , а спектр нефильтрованного сигнала КФМ — пропорционально . Поведение спектра нефильтрованного сигнала за пределами главного лепестка очень важно при проектировании схем радиопередатчиков и особенно в ситуациях, когда выходной усилитель работает в энергетически эффективном нелинейном режиме насыщения. [4].

Гауссовскую частотную модуляцию с минимальным сдвигом (ГММС) можно рассматривать как результат модификации модуля­ции с минимальным сдвигом [2]. С целью дополнительного подавле­ния боковых лепестков спектра ММС сигнала последовательность прямоугольных импульсов модулирующего сигнала пропускается предварительно через гауссовский формирующий фильтр, обеспе­чивающий формирование основной полосы.

До гауссовского фильтра каждый элементарный символ зани­мает один временной интервал , предоставляемый для передачи одного бита. На выходе гауссовского фильтра каждый такой эле­ментарный символ растягивается на несколько битовых интерва­лов. Однако, так как формирование импульса не приводит к суще­ственному отклонению фазовой траектории ГММС сигнала от соот­ветствующей фазовой траектории ММС сигнала, то когерентная демодуляция этого сигнала может быть выполнена также, как и демодуляция ММС сигнала, а некогерентная демодуляция  как демодуляция простого ЧМ сигнала. Для практических приложений особенно полезны два свойства ГММС сигнала  хорошие энерге­тическая и спектральная эффективности [1], [4].

Этот способ модуляции позволяет за счет незначительного уве­личения вероятности ошибки при передаче информации получить очень хорошую спектральную эффективность и постоянство оги­бающей радиосигнала.

Гауссовский фильтр имеет следующую передаточную функцию:

, (8)

где  можно определить через значение полосы пропускания фильтра на уровне –3 дБ: . Если модулирующий сигнал представляет собой последова­тельность положительных и отрицательных прямоугольных им­пульсов, то поскольку свертка является линейной операцией, сиг­нал на выходе фильтра является суммой откликов фильтра на по­следовательность прямоугольных импульсов. Отклик гауссовского фильтра на воздействие в виде одиночного прямоугольного им­пульса определяется выражением:

(9)

Связь импульсной характеристики с длительностью посылки определяют параметром B  полосой гауссовского ФНЧ, равной частоте среза его АЧХ на уровне -3 дБ. Параметр B определяет произведение BT_C, которое для GSM равно BT_С = 0,3 [1], [4].

Поскольку модуляция ГММС является нели­нейной, то получение аналитического выражения для спектральной плотности мощности этого сигнала является трудной задачей. Обычно представление о форме этого спектра получают путем мо­делирования.