2015-03-27
3568
Как уже упоминалось, скорость передачи символов прямо пропорциональна ширине полосы канала. Фактически, ширина полосы канала определяется уравнением:
Bw = Rs (1 + α)
В данном уравнении ‘Bw’ – это ширина полосы канала, ‘Rs’ –скорость передачи символов, ‘α’ – параметр фильтра. Ниже показано АЧХ канала с высокой скоростью передачи символов. Обратите внимание, что для формирования канала применялся фильтр с характеристикой типа приподнятого косинуса (α = 0.5). Частота несущей равна 1 ГГц, скорость передачи символов – 500 МГц. Согласно нашему уравнению, ширина полосы канала тогда станет 500 МГц * (1.5) = 750 МГц. С центральной частотой 1 ГГц канал будет занимать полосу от 650 МГц до 1350 МГц. (рис. 5.4.)
750 МГц
Рис.5.4. Ширина полосы.
Теперь покажем ту же систему, только скорость передачи символов равна 100 МГц. В результате ширина полосы канала равна пятой части исходной. Таким образом, при α = 0.5 ширина полосы равна:
Bw = 100 МГц (1 + 0.5) = 150 МГц
С центральной частотой 1 ГГц канал будет занимать полосу от 925 МГц до 1075 МГц. СПМ канала приведена ниже (рисунок 5.5.).
|
|
|
150 МГц
Рис.5.5. Ширина полосы.
Два графика иллюстрируют взаимосвязь между скоростью передачи символов и шириной канала, демонстрируя, что ширина полосы канала увеличивается с увеличением скорости передачи символов. Итак, для максимального увеличения числа каналов в заданной частотной области необходимо использовать низкую скорость передачи символов. Однако это приводит к уменьшению пропускной способности канала. Таким образом, существует компромисс между скоростью передачи символов (и отсюда пропускной способностью канала) и требуемой шириной полосы канала. Кроме того, для уменьшения воздействия на соседние каналы передачи информации необходимо применять формирующую фильтрацию.
После небольшого теоретического введения приступим к непосредственному созданию модели. Данная модель будет содержать большее количество блоков, контроллеров и индикаторов, поэтому для облегчения процесса сборки модели будем производить её поэтапно. Сначала добавим на БД основные блоки, соединим их между собой. После этого поочередно будут описаны все контроллеры и индикаторы модели, а также блоки, к которым они подключаются.
Ниже будут перечислены основные блоки, которые понадобятся для разработки модели. Найти их можно с помощью кнопки Search в палитре Functions. Большая часть блоков лежит в палитре AddonsModulationDigital.
| MT Bit Generation. Данный блок генерирует цифровой поток данных, который потом будет смодулирован при помощи QAM. |
| MT Generate Filter Coefficients. Данный ВП генерирует коэффициенты фильтра, которые будут использоваться во время модуляции для уменьшения ширины полосы модулированного сигнала. |
| MT Generate System Parameters. Данный блок вычисляет параметры, которые в дальнейшем используются в процессе модуляции и демодуляции. |
| MT Modulate QAM. Данный блок производит MSK модуляцию потока бит, используя системные параметры и заданные коэффициенты фильтра. |
| MT Upconvert Baseband. Данный блок производит перенос сигнала на заданную несущую частоту. |
| ВП Spectral Measurements. Производит измерение СПМ(спектральной плотности мощности) посредством БПФ(быстрого преобразования Фурье). |
Также на лицевую панель добавим осциллограф для анализа сигнального созвездия. Для добавления осциллографа следует с блок-диаграммы переключиться на лицевую панель (CTRL+E) и на нее перенести блок MT Constellation Graph из палитры ControlsAddonsModulationDigital.
|
|
|
Выше были указаны основные блоки, используемые в модели. Разместим их на БД. Следующим шагом является настройка этих блоков и соединение между собой.
Для ВП Generate System Parameters в меню конфигуратора ВП выберите опцию QAM (M). Для ВП "Modulate QAM" значения для входов “QAM system parameters” и “Bitstream” («Поток данных») должны поступать от ВП “Generate System Parameters” и “Bit Generation” соответственно. Вход “pulse shaping filter coefficients” («Коэффициенты формирующего фильтра») подается от ВП “Generate Filter Coefficients”. Для ВП “Upconversion” на вход “complex waveform” («комплексный сигнал») необходимо подать данные с выхода ВП “Modulate QAM”. Для ВП “Spectral Measurements” соедините вход “Signals” с выходом “Waveform” предыдущего ВП. Настройки блока ВП Spectral Measurements приведены ниже.
Рис.5.6. Настройки блока ВП Spectral Measurements.
Для ВП “Format Constellation Graph” на вход “waveform” подайте значение с выхода ВП “Modulate QAM”.
Примерный вид полученной схемы (лицевой панели) представлен ниже:
Рис.5.7. Промежуточный вид модели.
В этом задании нас будет интересовать вид сигнального созвездия, спектр выходного сигнала и изменения сигнала в зависимости от настроек формирующего фильтра.
Создадим осциллограф для отображения спектра выходного сигнала и подключим его к выходу блока Spectral Measurements. После этого создадим элементы управления для блоков. Вместо того, чтобы для каждого блока описывать все его элементы управления, будут описаны все элементы управления, и для каждого из них все блоки, на которые с конкретного контроллера поступают параметры.
| Задает порядок псевдослучайной последовательности. Подается на блок MT Generate Bits. | ||
| Задает количество бит информации, поступающей на вход. Подается на ВП “Bit Generation". | ||
| Задает количество выборок на 1 информационный символ. Подается на ВП “Generate Filter Coefficients”(на входы pulse shaping samples per symbol и matched samples per symbol), ВП Generate System Parameters, а также на ВП “Format Constellation Graph”. | ||
| Задает тип модуляции. Подается на ВП Generate System Parameters(M-QAM(16)) и ВП “Generate Filter Coefficients”(modulation type). | ||
| Задает тип фильтра. Подается на ВП “Generate Filter Coefficients”. | ||
| Задает длину фильтра(в символах). Подается на ВП “Generate Filter Coefficients”. | ||
| Задает значение коэффициента. Подается на ВП “Generate Filter Coefficients”. | ||
| Задает частоту поступления символов. Подается на ВП “Modulate QAM”. | |||
| Задает частоту несущей. Подается на ВП “Upconversion” | |||
| Позволяет модели продолжать модуляцию используя параметры предыдущей итерации. Подается на ВП “Bit Generation”, ВП “Modulate QAM” и ВП “Upconversion”. | ||
| Логическая переменная подается на вход autoscale ВП “Format Constellation Graph”. | ||
Далее зациклим нашу модель, используя while loop. После выполнения вышеуказанных действий БД будет иметь следующий вид (рисунок 5.8.)
Рис.5.8. Промежуточный вид модели.
Следующим шагом добавим элементы, позволяющие оценить изменения QAM-сигнала во времени. При этом сигнал необходимо разложить на синфазную и квадратурную компоненты. Для разложения сигнала на синфазную и квадратурную компоненты добавим на лицевую панель следующие блоки:
|
|
|
1) С помощью поиска (Search) добавим блок Unbundle by name. Этот блок позволяет выделить из общего потока данных (в нашем случае из комплексного сигнала) необходимые данные.
2) С помощью поиска (Search) добавим блок Complex To Re/Im
3) Для отображения синфазной и квадратурной компонент сигнала добавим на БД 2 осциллографа.
На вход блока Unbundle by name следует подать комплексный сигнал (например, с выхода ВП Modulate QAM). Выходным параметром блока Unbundle by name ставим параметр Y. Далее соединяем этот блок с блоком Complex To Re/Im, а с блока Complex To Re/Im подаем данные на 2 осциллографа. Добавленные блоки на ЛП выглядят так, как показано на рис. 5.9.
Рис.5.9. Разбиение сигнала на синфазную и квадратурную компоненты.
Теперь ЛП и БД будут выглядеть так, как показано на рисунках 5.10. и 5.11.
Рис.5.10. Конечный вид ЛП.
Рис.5.10. Конечный вид БД.
Задание.
1) Меняя битрейт, тип формирующего фильтра, параметр фильтра, длину фильтра и несущую частоту сигнала посмотреть, как будет меняться спектр.
Вопросы к заданию:
• Как при этом меняется сигнальное созвездие?
• Что обозначают красные линии и белые на сигнальном созвездии?
• За счет чего они меняются?
2) Добавить в модель блок АБГШ и посмотреть, как при этом будут меняться спектр и сигнальное созвездие сигнала.
