Файл: Отчет по лабораторной работе по дисциплине Общая теория связи.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиотехнических систем (РТС)

Дискретизация и восстановление сигнала по Котельникову

Отчет по лабораторной работе по дисциплине

«Общая теория связи»

Студент гр. 1А0:

____________ Д.Д. Иванов

«___» ____________ 2023 г.

Руководитель:

Доцент каф. РТС

________ ____________ В.А. Кологривов

оценка

«___» ____________ 2023 г.

Томск 2023

Цель

Целью работы является исследование BPSK-модема и изучение взаимосвязи между формой и спектром сигналов.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Структура и принцип работы BPSK модема.

Источник информационной последовательности выполнен на основе генератора дискретного псевдослучайного процесса с шагом равным длине будущего бита SIGN. Псевдослучайный процесс после двухстороннего ограничителя на основе функции превращается в биполярную псевдослучайную информационную последовательность.

В BPSK модуляторе псевдослучайная информационная последовательность в смесителе перемножается с гармоническим колебанием несущей частоты.

В модели канала распространения к модулированному сигналу аддитивно добавляются шумы канала распространения.

После модели канала распространения включен полосовой фильтр (ПФ) призванный отобразить фильтрацию внеполосных излучений передатчика и приемника.

Прием основан на принципе прямого преобразования или синхронного детектирования, когда в приемнике частота (гетеродина) опорного генератора совпадает с частотой несущей сигнала. В демодуляторе принятый зашумленный сигнал перемножается с синхронизированным опорным колебанием той же частоты несущей. На выходе смесителя ФНЧ отфильтровывает вторую гармонику несущей и другие высокочастотные составляющие. Усилитель на 2 призван компенсировать коэффициент тригонометрических преобразований.

Регенератор формы импульсов принятой информационной последовательности выполнен на основе блоков взятия отсчетов в тактовые моменты времени и двухстороннего ограничителя на основе функции SIGN.

---

На выходе регенератора формы импульсов принятой последовательности включены осциллограф и подсистема детектора ошибок. На выходе детектора ошибок включен DISPLAY и осциллограф для визуализации момента возникновения ошибок.

Для обеспечения визуального сравнения и возможности вычисления ошибок на вторые входы осциллографа и детектора ошибок подается задержанная исходная информационная последовательность.

Для обеспечения исследования помехоустойчивости модема на выходе ФНЧ демодулятора, т.е. на входе блока взятия отсчетов включена подсистема измерения мощности сигнала и шумов.

Математическое описание BPSK модема. Дадим простое математическое описание BPSK модуляции, используя структуру модема.

Обозначим текущее значение бита dk=+-1, который является управляющим сигналом модулятора. В модуляторе (смесителе) управляющая последовательность перемножается с опорным гармоническим колебанием xk = dk*sin(wt).

В модели канала распространения к переданному сигналу аддитивно добавляются шумы yk = dk*sin(wt)+nk.

В демодуляторе зашумленный сигнал умножается на опорное колебание.



На выходе ФНЧ после фильтрации высокочастотных составляющих имеем последовательность с точностью до постоянного коэффициента совпадающую и передаваемой информационной последовательностью zk = dk/2

.

2 РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Структурная схема модема состоит из трех частей: передатчика, приемной части и модели канала распространения. Передаваемая информация представляет собой псевдослучайную последовательность, формируемую блоком Random Number. С помощью смесителя полезный сигнал перемножается с опорным (блок Sine Wave) и поступает на канал распространения, который реализован блоками Random Number, Sum. Канал распространения относится как к передаточной части, так и к приемной. Смесь

сигнала с шумом поступает на полосовой фильтр, необходимый для подавления внеполосных шумов. Далее сигнал поступает в приемную часть и перемножается с опорным колебанием. Полученный сигнал поступает на фильтр нижних частот для подавления высших гармоник. С помощью блоков Zero-Order Hold и Sign происходит регенерация формы сигнала. Собранная структурная схема представлена на рисунке 2.1

---

Рисунок 2.1 – Схема BPSK-модема

На рисунке 2.2 представлена осциллограмма сигнала на выходе Scope 2.



Рисунок 2.2 — Осциллограмма сигнала на входе Scope 2

На рисунке 2.3 приведена осциллограмма Scope 3.



Рисунок 2.3 — Осциллограмма сигнала на входе Scope 3

На рисунке 2.4 представлена осциллограмма на выходе.



Рисунок 2.4 — Осциллограмма на выходе

На рисунке 2.5 представлена водопадоподобная характеристика, которая отражает вероятность битовой ошибки от энергетической эффективности. Энергетическая эффективность отображает энергию, приходящуюся на один бит при заданной вероятности битовой ошибки.


Рисунок 2.5 — Фрагменты осциллограмм при увеличении амплитуды на первом генераторе

Заключение

В результате проведенной лабораторной работы убедились в правильности условий теоремы Котельникова.

Также по результатам работы мы можем сделать вывод о том, что, изменяя амплитудно-фазовые соотношения и оставляя частоту неизменной, качество передаваемого сигнала остается неизменным.

При увеличении частоты необходимо перестраивать фильтр для его корректной работы. Так же доказано, что для получения более качественного и четкого сигнала, необходимо увеличивать количество отсчетов, то есть уменьшать период.

---