Моделирование канала связи

Цель работы: исследование явлений, возникающих в канале связи сис­темы передачи цифровой информации.

Задачи работы: описание теоретических моделей процессов, происхо­дящих в канале связи; моделирование канала связи в Simulink.

Для выполнения задания необходимо использовать следующие блоки:

AWGN Channel – канал с АБГШ;

Phase/Frequency Offset – блок, осуществляющий фазовый и частотный сдвиг входного сигнала;

Variable Fractional Delay – блок дробной задержки сигнала;

Constant – источник неизменяемого сигнала (константа);

Complex to Real-Imag – блок выделения реальной и мнимой части ком­плексного сигнала;

Scope – осциллограф;

Discrete-Time Eye Diagram Scope – блок отображения глазковой диа­граммы сигнала;

Discrete-Time Signal Trajectory Scope – блок отображения траектории вектора комплексной огибающей сигнала на плоскости;

Discrete-Time Scatter Plot Scope – блок отображения диаграммы рассея­ния сигнала;

Subsystem – подсистема, позволяющая оформить часть модели в виде отдельного блока;

Spectrum Scope – анализатор спектра сигнала.

Для моделирования канала связи в Simulink необходимо создать от­дельную подсистему (Subsystem) и подключить ее к выходу передатчика (рис. 3.1).

Рисунок 2.7 – Цифровой передатчик и канал системы связи

Модель канала связи показана на рисунке 2.8, она включает в себя блок добавления к сигналу АБГШ, блок частотного и фазового сдвига и блок дробной задержки, которая задается константой.

Рисунок 3.1 – Модель канала связи

В настройках блока AWGN Channel выберите режим (Mode) SNR и за­дайте отношение сигнал/шум 13 дБ. Установите нулевой фазовый (Phase off­set) и частотный сдвиг (Frequency offset) сигнала в настройках блока Phase/Frequency Offset. Выберите режим линейной интерполяции (Iterpolation mode - Linear) в блоке дробной задержки Variable Fractional Delay. Запустите модель и при помощи блоков отображения информации о сигнале убедитесь в ее работоспособности. На рисунке 3.2 показаны графики сигнала с воздейст­вием АБГШ. Как видно на верхних рисунках, даже в отсутствие шума точки созвездия размыты, что связано с отсутствием согласованной фильтрации сигнала. Добавление шума в канале связи приводит к еще большему размы­тию точек созвездия. На рисунке 3.3 показано влияние частотного рассогла­сования на сигнал, в результате которого созвездие начинает вращаться. Так­же частотный сдвиг сигнала можно наблюдать на анализаторе спектра (рис. 3.4). Дробная задержка в канале связи, как и фазовое рассогласование, при­водят к повороту сигнального созвездия (рис. 3.5). В силу отсутствия петли слежения за символьной частотой демодуляция сигнала становится невоз­можной.

Рисунок 3.2 – Влияние воздействия на сигнал АБГШ

Рисунок 3.3 – Влияние частотного рассогласования

Рисунок 3.4 – Воздействие на сигнал АБГШ и смещение спектра

Рисунок 3.5 – Дробная задержка

Порядок выполнения работы:

1) Согласно приведенным выше рисункам и описанию, создайте модель канала связи в Simulink, подключите ее к передатчику и убедитесь в ее рабо­тоспособности.

2) Установите нулевое частотное и фазовое рассогласование. Задайте нулевую дробную задержку в канале связи. Проведите моделирование при отношениях сигнал/шум 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60 дБ. Оцените значение ОСШ, при котором различение точек в созвездии становится невозможным. Проведите дополнительно 6 измерений возле этого значения. Сохраните для отчета все графики, полученные в ходе моделирования.

3) Установите ОСШ в канале равным 100 дБ. Задайте нулевую дробную задержку. Проведите моделирование при фазовом рассогласовании 0º, 45º, 90º, 135º, 180º, 270º и 360º. Проведите моделирование при частотном рассо­гласовании, равном 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 3 кГц. Сохраните для отчета все графики, полученные в ходе моделирования.

4) Установите ОСШ в канале равным 100 дБ. Задайте нулевое частотное и фазовое рассогласование. Проведите моделирование при дробной задержке, равной 0.1, 0.5, 1, 2, 3. Сохраните для отчета все графики, полученные в ходе моделирования.

5) По результатам выполнения моделирования составьте отчет, который должен содержать: цели и задачи работы, вид модели в Simulink, графики, полученные при выполнении пунктов 2, 3 и 4, выводы по результатам моде­лирования.

…

Вопросы …:

1) Общие вопросы моделирования канала связи.

2) Затухание сигнала в канале связи.

3) Воздействие АБГШ на сигнал.

4) Частотный и фазовый сдвиг сигнала.

5) Задержка в канале связи (дискретная, дробная, аналоговая).

6) Многолучевое распространение сигнала.

…