576_Maglitskij_B.R._Modelirovanie_ehlementov_i_sistem_TSRS_v_SKM_MATLAB_

Лабораторная работа № 8.3 «Скремблирование цифровых сигналов»

Цель работы: изучение принципа работы скремблера и оценка эффективности скремблирования.

Подготовка к работе

По указанной литературе:

1)изучить методы оценки качества передачи информации в ЦСРС и принципы измерения энергетической эффективности методов модуляции;

2)изучить принцип работы скремблера;

3)подготовить бланк отчета по лабораторной работе;

4)подготовить ответы на контрольные вопросы.

Рекомендуемая литература

1.Маглицкий Б.Н. Космические и наземные системы радиосвязи : Учебное пособие. ‒ Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2013. ‒ 300 с.

2.Маглицкий Б.Н. Расчет качественных показателей цифровых радиорелейных линий : Практикум по дипломному проектированию. – Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2009. – 64 с.

3.Маглицкий Б.Н. Спектрально-эффективные методы модуляции в цифровых системах радиосвязи : Учебное пособие. ‒ Новосибирск: Изд-во СибГУТИ,

2009. ‒ 120 с.

При выполнении лабораторной работы используется IBM – совместимый компьютер с процессором Pentium II и выше, операционная система

Windows ХР, Windows 7.

Программное обеспечение: СКМ «MATLAB/Simulink» (R2009b).

131

Discrete-Time

Scatter Plot

Scope

Рис. 1. Модель для анализа скремблирования

Модель содержит следующие блоки:

˗имитатор цифрового сигнала (блок генератора Bernoulli Binary Generator);

˗блок скремблера (Scrambler);

˗блок модулятора QPSK (M-FSK Modulator Baseband);

˗блок демодулятора QPSK (M-FSK Demodulator Baseband);

˗блок дескремблера (Decrambler);

˗блоки анализаторов спектра (Spectrum Scope);

˗блоки осциллографов (Scope);

˗блок для наблюдения «созвездия» сигнальных точек (Discrete Time Scatter Plot Scope);

132

˗блок преобразования вектор – скаляр (Complex to Real Image);

˗управляемые переключатели (Manual Switch).

Для нахождения блоков модели можно использовать таблицу 1.

Табл. 1. Местоположение блоков модели в библиотеке Simulink

При необходимости, для нахождения блоков можно использовать стро-

ку поиска (Enter search term) (рис. 2).

133

Рис. 2. Окно поиска блоков модели

2.Установить удобные для восприятия размеры и расположение блоков модели.

3.Установить требуемые параметры блоков модели (табл. 2).

Табл. 2. Параметры блоков модели

4.Запустить модель.

5.Провести анализ работы модели во временной области, для чего:

˗установить параметры моделирования (Start = 0.0, Stop = 100.0);

˗пронаблюдать и зарисовать осциллограммы сигналов на выходе генератора импульсов цифрового сигнала и на выходе скремблера при различных вероятностях нуля: р(0) = 0.1, р(0) = 0.9, р(0) = 0.1.

6.Объяснить полученные результаты.

7.Используя переключатель Manual Switch 1 пронаблюдать и зарисовать осциллограммы сигналов на выходе модулятора QPSK при отсутствии скремблирования для вероятностей р(0) = 0.1, р(0) = 0.5.

8.Зарисовать и объяснить форму осциллограмм.

9.Используя переключатель Manual Switch 1 пронаблюдать и зарисовать осциллограммы сигналов на выходе модулятора QPSK при наличии скремблирования для вероятностей р(0) = 0.1, 0.5, 0.9.

10.Объяснить полученные результаты. Зарисовать осциллограммы.

11.Осциллограммы, полученные по п. 4, отражают процесс формирования комплексной огибающей сигнала на выходе модулятора QPSK. Используя эти данные, составьте таблицу соответствия информационных бит уровням манипулирующих сигналов в квадратурных каналах модулятора QPSK.

12.Пронаблюдайте «созвездие» сигнальных точек на выходе модулятора QPSK при значениях р(0) = 0.5 и 0.1.

13.Зарисуйте полученные созвездия и объясните результат.

14.Проведите оценку соответствия «созвездия» результатам по пункту 6.

15.Сделайте выводы по результатам анализа.

16.Проведите анализ работы модели в частотной области, для чего:

˗установите параметры моделирования (Start = 0.0, Stop = 10 000.0);

˗запустите модель;

˗установите режим работы модулятора M-PSK: QPSK (М = 4);

˗пронаблюдайте и зарисуйте спектрограммы на выходах генератора импульсов и выходе модулятора QPSK при вероятностях появления нуля р(0) = 0.5 и р(0) = 0.0 при отсутствии скремблирования цифрового потока;

˗пронаблюдайте и зарисуйте спектрограммы на выходах генератора

импульсов, выходе скремблера и на выходе модулятора QPSK при вероятностях появления нуля р(0) = 0.5 и р(0) = 0.0 при наличии скремблирования цифрового потока.

По спектрограммам определите, насколько «обогатилось» содержание спектра при введении скремблирования.

Информация о длине ПСП скремблера имеется в настройках скремблера.

17.Определите уровни основных и боковых лепестков спектрограмм для случаев отсутствия и наличия скремблирования. Объясните полученные результаты.

18.Сравните спектры сигналов на выходах скремблера и дескремблера.

136

Содержание отчета по лабораторной работе

1.Схема лабораторной модели.

2.Результаты измерений.

3.Выводы по результатам измерений.

Контрольные вопросы

1.Поясните, какими причинами обусловлена необходимость скремблирования в цифровых системах радиосвязи.

2.Изобразите и поясните характер спектра на выходе модулятора QPSK для случаев р(0) = 0.0 и р(0) = 0.5 при отсутствии скремблирования.

3.Изобразите и поясните характер спектра на выходе модулятора QPSK для случаев р(0) = 0.0 и р(0) = 0.5 при наличии скремблирования.

4.Поясните принцип работы скремблера.

5.Поясните принцип работы дескремблера.

6.Поясните зависимость характера спектра на выходе модулятора при наличии скремблирования от длины ПСП.

7.Поясните, каким образом статистические свойства цифрового сигнала сказываются на форме «созвездия».

8.Какие параметры цифрового сигнала, и при каких условиях могут ухудшить работу цифровой системы радиосвязи при отсутствии скремблирования?

9.В каких точках тракта передачи цифровой системы радиосвязи устанавливаются скремблер и дескремблер?

137

Лабораторная работа № 8.4

«Исследование методов модуляции в системах сотовой связи стандарта GSM»

Цель работы: изучение принципов модуляции FSK, MSK и GMSK; анализ спектральной эффективности FSK, MSK и GMSK; измерение помехоустойчивости FSK, MSK и GMSK.

Подготовка к работе

По указанной литературе:

1)изучить принципы модуляции FSK, MSK и GMSK;

2)подготовить бланк отчета по лабораторной работе;

3)подготовить ответы на контрольные вопросы.

Рекомендуемая литература

1.Маглицкий Б.Н. Космические и наземные системы радиосвязи : Учебное пособие. ‒ Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2013. – 300 с.

2.Маглицкий Б.Н. Спектрально-эффективные методы модуляции в цифровых системах радиосвязи : Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во СибГУТИ,

2009. ‒ 120 с.

3.Носов В.И., Дроздов Н.В., Тимощук Р.С. Моделирование систем связи в среде MATLAB : Учебное пособие. ‒ Новосибирск: СибГУТИ, 2007. ‒ 178 с.

При выполнении лабораторной работы используется IBM – совместимый компьютер с процессором Pentium II и выше, операционная система

Windows ХР, Windows 7.

Программное обеспечение: СКМ «MATLAB/Simulink» (R2009b).

138

Рис. 1. Модель для исследования модуляторов MSK и GMSK

При составлении модели использовать блоки библиотеки Simulink:

Bernoulli Binary Generator: Communication Blockset–Comm Soueces–Data Souerces;

MSK Modulator Baseband: Communication Blockset–Modulation–Digital Baseband Modulation;

GMSK Modulator Baseband: Communication Blockset–Modulation‒Digital Baseband Modulation;

139

M-FSK Modulator Baseband: Communication Blockset–Modulation‒Digital Baseband Modulation;

Zero-Order Hold: Simulink‒Discrete;

Spectrum Scope: Simulink: DSP Blockset–Spectrum Scope; Complex to Real – Imag: Simulink‒Math Operation; Scope: Simulink–Sinks–Scope;

Discrete-Time Signal Traiectory Scope: Communication Blockset–Comm Sinks;

Discrete-Time Eye Diagram Scope: Communication Blockset Comm Sinks; Discrete-Time Scatter Plot Scope: Communication Blockset–Comm Sinks.

3. Произвести настройку блоков модели согласно таблице 1.

Табл. 1. Параметры блоков модели

Bernoulli Binary Generator 1

(Имитатор ЦС – генератор случайного сигнала в формате NRZ)

140