Передача цифрового сигнала (стр. 1 из 3)
СОДЕРЖАНИЕ
Задание. 2
Введение. 3
Формирование сигнала. 5
Аналого-цифровой преобразователь. 9
Модем.. 16
Воздействие шумов и помех. 19
Цифро-аналоговый преобразователь. 22
Сравнение сигналов. 23
Литература.. 27
Задание
| Вариант | Входной сигнал, X,(без случайной составляющей) | Точность, % | Интерфейс модема | Тип модуляции |
| 18 |  | 6/12 | параллельный | ФМ |
Введение
Назначением системы связи является передача сообщения из одной точки в другую через канал связи, обладающий определенными свойствами (в частности, пропускающий лишь некоторую полосу частот). Для решения этой задачи приходится осуществлять целый ряд преобразований.
Прежде всего исходное сообщение подвергается первичному кодированию (кодированию источника), цель которого - преобразование аналогового сообщения в цифровое либо сжатие информации. Следующий этап - помехоустойчивое кодирование. Здесь в сообщение вносится избыточность с целью обеспечить возможность исправления на приемной стороне всех или некоторых возникших в процессе передачи ошибок. После применения помехоустойчивого кода сообщение поступает в модулятор, преобразующий цифровое сообщение в аналоговый модулированный сигнал, занимающий заданную полосу частот.
В процессе прохождения модулированного сигнала через канал связи сигнал подвергается воздействию шумов и помех. Искаженный сигнал поступает на вход приемника.
Структура приемной части является зеркальным отражением структуры передатчика - сигнал проходит через блоки, в обратном порядке осуществляющие преобразования, обратные по отношению к тем, что производились в передатчике.
Прежде всего сигнал подвергается демодуляции, в процессе которой аналоговый модулированный сигнал преобразуется в цифровое сообщение. Далее производится декодирование помехоустойчивого кода, при этом благодаря корректирующим свойствам кода возможно исправление части (или всех) ошибок, возникших в процессе передачи. После исправления ошибок следует декодирование источника - восстановление исходного сообщения.
Можно выделить следующие группы функций:
· функции моделирования и анализа сигналов;
· функции кодирования/декодирования источника;
· функции помехоустойчивого кодирования/декодирования;
· функции модуляции/демодуляции;
· функции моделирования каналов связи.
Кроме этих групп, непосредственно связанных со структурной схемой телекоммуникационной системы, имеется еще несколько групп общих и служебных функций:
· функции расчета специальных фильтров;
· функции вычислений в конечных полях (полях Галуа) ;
· вспомогательные функции.
Формирование сигнала
Схема генерации входного сигнала изображена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Входной сигнал.
Согласно задания, мы должны получить треугольнообразный сигнал вида:
Таким образом, амплитуда сигнала равна 4, т.е. кривая сигнала равномерно возрастает (коэффициент 0,3) на величину равную 4, а затем равномерно падает (коэффициент - 0,6) на эту же величину. Определим период сигнала:
Настройки блока Constant (определяет период) показаны на рисунке 2.
Рисунок 2 – Настройка блока Constant.
Блок Constant1 определяет коэффициент участка возрастания сигнала, его "constantvalue" равно 0,3. Блок Constant2 определяет коэффициент участка убывания сигнала, его "constantvalue" равно - 0,6.
Блок Switch реализует переключение между участком возрастания и убывания. Так как генерируется сигнал поочередно убывающий и возрастающий, то при условии "u2>=Threshold" Threshold должен быть равен 40/6 (диапазон участка убывания). Настройки блока Switch приведены на рисунке 3.
Рисунок 3 – Настройка блока Switch.
Для построение сигнала в диапазоне [-1; 3] необходимо использовать блок Fcn1 со значением параметра "expression", равным u+3. В результате получаем требуемый сигнал.
Рисунок 4 – График сгенерированного сигнала.
Данный сигнал можно сгенерировать, используя блок MATLAB Fcn и функцию:
function result=buildOfSignal(time)
global move;
global sdvig;
if time<2
sdvig=0;
move=1;
end;
if move==2
if (time-1-sdvig) *0.3-1<3
result=(time-1-sdvig) *0.3-1;
else
move=2;
sdvig=time;
%result=-0.6*(time-1-sdvig) +3;
result=3;
end;
else
if - 0.6*(time-1-sdvig) +3>-1
result=-0.6*(time-1-sdvig) +3;
else
move=1;
sdvig=time;
%result=(time-1-sdvig) *0.3-1;
result=-1;
end;
end;
Аналого-цифровой преобразователь
Схема АЦП изображена на рисунке 5.
Рисунок 5 – АЦП.
Аналого-цифровой преобразователь состоит из блоков дискретизации (Zero-OrderHold1), квантователя (Quantizer1), целочисленного преобразователя (RoundingFunction1) и конвертора (IntegertoBitConverter1).
Так как АЦП составляет в том числе и блок IntegertoBitConverter1, то на АЦП должны подаваться положительные значения. Поэтому между генератором сигнала и АЦП необходимо разместить блок Fcn3 со значением expression равным u+10.
Рисунок 6 – Блок смещения сигнала в положительный диапазон.
Блоков дискретизации Zero-OrderHold1 выполняет экстраполяцию входного сигнала на интервале дискретизации. Блок фиксирует значение входного сигнала в начале интервала дискретизации и поддерживает на выходе это значение до окончания интервала дискретизации. Затем входной сигнал изменяется скачком до величины входного сигнала на следующем шаге дискретизации. Параметр блока simpletime настраивает такт дискретизации.
Рассчитаем такт дискретизации.
- верхняя граничная частота в спектре сигнала. Для нахождения этой величины строим спектральную характеристику, используя блок Averaging Power Spectral Density со следующими настройками: 
Рисунок 7 – Настройка блока Averaging Power Spectral Density.
В результате получим график, приведенный на рисунке 8:
Рисунок 8 – Спектр сигнала.
На графике отчетливо видно две гармоники при ω=0,06 рад/с и при ω=0,11 рад/с. Расчет периода дискретизации ведется по второй гармонике.
Таким образом, блок дискретизации Zero-OrderHold1 будет иметь следующие настройки:
Рисунок 9 – Настройки блока Zero-OrderHold1.
Следующим элементом в АЦП является квантователь. Он обеспечивает квантование с одинаковым шагом по уровню. Рассчитаем значения его параметров.
Таким образом, настройки блока квантования Quantizer1 будут следующие:
Рисунок 10 – Настройки блока Quantizer1.
Блок RoundingFunction1 является простой математической функцией округления значения до ближайшего целого. Этот блок – подготовительное звено перед конвертированием квантованного сигнала в биты.
Блок IntegertoBitConverter1 выполняет преобразование целочисленных значений в биты. Настройки этого блока приведены на рисунке 11:
Рисунок 11 – Настройки блока Integer to Bit Converter1.
Параметр numberofbitsperinteger (количество бит на число) определяется разрядностью АЦП (6) плюс 1.
Блоки Gain выполняют умножение входного сигнала на постоянный коэффициент.
Параметры:
Gain – Коэффициент усиления.
Multiplication – Способ выполнения операции. Может принимать значения (из списка):
- Element-wise K*u– Поэлементный.
- Matrix K*u – Матричный. Коэффициент усиления является левосторонним операндом.
- Matrix u*K – Матричный. Коэффициент усиления является правосторонним операндом.
Saturate on integer overflow (флажок) – Подавлять переполнение целого. При установленном флажке ограничение сигналов целого типа выполняется корректно.
Параметр блока Gain может быть положительным или отрицательным числом, как больше, так и меньше 1. Коэффициент усиления можно задавать в виде скаляра, матрицы или вектора, а также в виде вычисляемого выражения.