ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение Высшего

профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра радиотехнических систем

Лабораторная работа №2-a

Изучение обнаружителя радиосигнала со случайной начальной фазой на фоне белого шума и принципа

его моделирования.

Москва 2009

Данная лабораторная работа может выполняться совместно с лабораторной работой №2 «Изучение алгоритма обнаружения радиосигнала со случайной начальной фазой на фоне аддитивного гауссовского шума» для более полного ознакомления с материалом.

Цель данной работы.

- изучение алгоритма обнаружения радиосигнала со случайной начальной фазой на фоне белого шума, расчет характеристик;

- моделирование алгоритма обнаружения с использованием программ Matlab 7.0 и Simulinc.

Задание для самостоятельной подготовки.

- изучить основные блоки программы Simulinc используя приложение;

- спроектировать оптимальный по критерию Неймана-Пирсона обнаружитель радиосигнала со случайной начальной фазой. Вывод и синтез структурной схемы обнаружителя обязателен.

Задание на лабораторную работу.

- получить допуск на выполнение лабораторной работы у преподавателя;

- выполнить лабораторную работу.

Выполнение лабораторной работы. Этап запуска.

Для того, чтобы приступить к выполнению данной лабораторной работы необходимо:

1. Запустить программу Matlab 7.0 с рабочего стола. Для этого щелкните два раза по иконке .

2. Дождитесь пока программа полностью загрузится. Окончанию загрузки соответствует появление символа в диалоговом окне программы.

3. Запустите среду визуального программирования Simulink нажатием на иконку , расположенную в верхней части окна. Об окончании загрузки свидетельствует появление окна с надписью «Ready» в левом нижнем углу.

Рис.1.

4. Данный пункт выполняется опционально. Откройте программу установки параметров системы, изучаемой в данной лабораторной работе, set_param_all_model (нажмите и выберете нужный).

Рис. 2.

5. Запустите программу laboratornaya_rabota_2_sub.

Рис. 3.

6. Установите время наблюдения, то есть время, за которое система произведет достаточное по заданию, количество опытов (введите соответствующее число в графе ). Единица времени в донном табло соответствует одному циклу повторения системы.

7. Для запуска лабораторного стенда необходимо нажать .

8. Для снятия осциллограмм необходимо нажать два раза на блок «Scope».

На рис. 1. показана среда визуального программирования Simulink. В данном окне студент может выбирать производить моделирование, создавать собственные модели и редактировать их. Так, например, по заданию преподавателя, студент может измерить осциллограмму сигнала между двумя точками обнаружителя – между перемножителем и интегратором. Для этого студенту необходимо войти в раздел Sinks и «перетащить» блок Scope в блок «Obnaruzitel». Поместив осциллограф в поле, студенту необходимо соединить вход осциллографа с, необходимой по заданию, точкой на структурной схеме. В задании может потребоваться снятие нескольких осциллограмм одновременно. Для этой цели может быть использован один осциллограф, соответственно (смотри приложение) настроенный.

На рис. 2 показан дополнительный программный модуль, который позволяет вводить параметры системы одновременно, предварительно настроив соответствующие параметры (смотри этап настройки) данного модуля и запустив его.

На рис. 3 приведена структурная схема самого лабораторного стенда. Он состоит из отдельных элементов, таких как Kvadratura Sin (Sine Wave), Kvadratura Cos (Sine Wave), Scope которые являются типовыми, имеют описание, предлагаемое производителем данного программного обеспечения в разделе Help. Так же в данном стенде представлены блоки, разработанные автором.

Блок «Sinhronizator» выполняет функцию синхронизации в которую входят такие задачи, как сброс системы в момент окончания приема сигнала, определения момента формирования случайной фазы для входного синусоидального колебания. А также некоторые другие функции. В данном методическом описания не приводится блок «Sinhronizator» схема данного блока по причине того, что студенту нет необходимости менять какие либо параметры в этом блоке.

Этап настройки.

Есть два возможных пути ввода параметров в изучаемый стенд:

-мгновенный ввод;

-поэтапный ввод.

1. Мгновенный ввод параметров.

Мгновенный ввод параметров – ввод сразу всех варьируемых параметров в исследуемый стенд, путем использования вспомогательного стенда (Этап запуска, пункт №4).

Вспомогательный стенд set_param_all_model имеет параметры, изменяя которые, после запуска данного стенда, будут установлены на лабораторном стенде.

Список доступных параметров:

Элемент вспомогательного стенда	Параметр блока	Параметр лабораторного стенда
Sine Wave	Sample time	Частота дискретизации генератора квадратуры синусоидального колебания
		Частота дискретизации генератора квадратуры косинусоидального колебания
		Частота дискретизации генератора синусоидального колебания с переменной фазой
		Частота дискретизации генератора Гауссова шума
	Frequency 2*pi*(x)	x – количество периодов синусоидальных колебаний, генерируемых генератором квадратуры синусоидального колебания в единицу времени
		x – количество периодов синусоидальных колебаний, генерируемых генератором квадратуры косинусоидального колебания в единицу времени
		x – количество периодов синусоидальных колебаний, генерируемых генератор синусоидального колебания с переменной фазой в единицу времени
	Amplitude	Значение амплитуды сигнала на выходе генератора синусоидального колебания с переменной фазой
	Phase	Значение вероятности ложной тревоги в блоке вычисления порога
Dispersia	Value	Дисперсия шума на выходе генератора Гауссова шума
		Значение дисперсии в блоке вычисления порога

2. Поэтапный ввод параметров.

Блок лабораторного стенда	Элемент лабораторного стенда и его параметр (элемент/параметр)	Параметр лабораторного стенда
Generator vhodnogo signala	Sine Wave Rand Phase/ Amplitude	Значение амплитуды сигнала на выходе генератора синусоидального колебания с переменной фазой
	Sine Wave Rand Phase/ Frequency	Значение частоты сигнала на выходе генератора синусоидального колебания с переменной фазой
	Sine Wave Rand Phase/ Sample time	Частота дискретезаци сигнала на выходе генератора синусоидального колебания с переменной фазой
	Gaussian Noise Generator/Variance	Дисперсия шума на выходе генератора Гауссова шума
	Gaussian Noise Generator/ Sample time	Частота дискретезаци сигнала на выходе генератора Гауссова шума
Upravlenie porogom	Veroyatnost loznoy trevogi/ Constant value	Вероятность ложной тревоги. Элемент необходим для расчета порога
	Dispersia NOISE/ Constant value	Дисперсия шума. Элемент необходим для расчета порога
	Porog/ Constant value	Данный элемент позволяет задавать порог вручную.
	Kvadratura Sin (Cos)/ Frequency	Значение частоты сигнала на выходе генератора квадратуры синусоидального (косинусоидального) колебания в единицу времени
	Kvadratura Sin (Cos)/ Sample time	Значение частоты дискретезаци сигнала на выходе генератора квадратуры синусоидального (косинусоидального) колебания
	Manual Switch	Тумблер
ПАРАМЕТРЫ, НЕ УКАЗАННЫЕ В ДАННОЙ ТАБЛИЦЕ СТУДЕНТУ МЕНЯТЬ НЕТ НЕОБХОДИМОСТИ

Некоторые блоки лабораторного стенда:

1. Вид лабораторного стенда приведен в пятом пункте Этапа запуска.

2. Вид блока «Obnaruzitel»:

Рис. 4.

Блок «Obnaruzitel» (Рис. 4) представляет, собственно, рассматриваемый студентом в данной лабораторной работе обнаружитель синусоидального сигнала с неизвестной начальной фазой. В данном блоке студенту нет необходимости менять параметры. По специальному заданию преподавателя студент, в качестве дополнительного эксперимента, может добавить дополнительные элементы для снятия некоторых параметров системы, не являющихся обязательными по заданию данной лабораторной работы, но являющихся полезными при ознакомлении с данной лабораторной работой и с программой Simulink в целом.

Вид блока «Generator vhodnogo signala»:

Рис. 5.

Блок «Generator vhodnogo signala» (Рис. 5) служит для задания студентом, соответствующих этапу выполняемого задания, условий моделирования. Так, путем переключения соответствующих темблеров, студент может получить сигнал состоящий только из шумовой составляющей и синусоидального сигнала сложенного с шумовой составляющей рассматриваемого сигнала. Параметры генераторов сигналов студент задает в соответствии со своим заданием.

3. Вид блока «Upravlenie porogom»:

Рис. 6.

Блок «Upravlenie porogom» показан на рис. 6. Данный блок предназначен для выбора порога. Есть два варианта выставления порога системы. В ручную, то есть студент задает в соответствующий блок значение требуемого порога (также необходимо переключить соответствующий тумблер, чтобы система воспринимала заданный порог). Или выбрать вариант автоматического расчета порога системой. Студент сам выбирает вариант включения порогогенерирующего устройства на вход решающего аппарата исходя из предложенного ему задания.

Рис. 7.

На рис. 7 показано окно разверток осциллографа Scope.