Вопрос 7
Искажения делают восстановление четных битов информации затруднительным. Что необходимо для «очистки» восстановленного цифрового сигнала?
48. Соберите схему:
Добавленный компаратор отображен и на блок-схеме (рисунок 14). Если вы сравните ее со схемой на рисунке 2, то заметьте, что это изменение включает одно плечо QPSK демодулятора.
49. Настройте фазосдвигатель: PhaseChange - 0º.
50. Сравните четные биты данных на выходе Х1 последовательно-параллельного преобразователя с данными на выходе Полосового ФНЧ (BasebandLPF).
51. Регулируйте ручку PhaseAdjust на модуле фазосдвигателя, пока не восстановите четные биты цифрового сигнала.
Вопрос 8
Какова взаимосвязь в данный момент времени между местной несущей и несущей сигнала, используемого для генерирования и сигналов.
52. Отсоедините вход первого канала осциллографа от выхода Х1 последовательно-параллельного преобразователя и соедините его с выходом Х2, чтобы видеть нечетные биты информации.
53. Сравните нечетные биты с восстановленной информацией. Они должны быть различны.
54. Настройте фазоссдвигатель: PhaseChange – 180°.
55. Регулируйте ручку PhaseAdjust на модуле фазосдвигателя, пока не восстановите нечетные биты инофрмации.
Вопрос 9
Какова взаимосвязь теперь между местной несущей и несущей сигнала, используемого для формирования и сигналов?
Вопрос 10
Почему демодулятор рассматривают только как половину от полного QPSK приемника?
Лабораторная работа 21
DSSS модуляция и демодуляция
Краткая теория
DSSS - DirectSequenceSpreadSpectrum — широкополосная модуляция с прямым расширением спектра.
Напомним, что когда синусоидальная несущая модулирована с помощью DSBSC, происходит перемножение двух сигналов. Также напомним, что полученный DSBSC сигнал состоит из двух наборов боковых полос, но без несущей (это объяснялось в теории лабораторной работы 6)
Когда DSBSC сигнал демодулируется с помощью детектора произведения, обе полосы перемножаются с местной несущей, которая должна быть синхронизирована с несущей передатчика (то есть, иметь ту же частоту и фазу). Таким образом, формируются два сообщения, которые находятся в одной фазе друг с другом, тем самым образуя одно большое сообщение (объяснение этому вы можете найти в теории 9 лабораторной работы).
Широкополосная модуляция с прямым расширением спектра ( или просто «расширение спектра») является вариантом DSBSC модуляции, использующей последовательностью импульсов (называемую псевдо шумовой последовательностью или просто ПШП) для несущей вместо простой синусоиды. Это, возможно, звучит несколько радикально, потому как вы помните, что последовательности импульсов фактически составлены из теоретически бесконечного числа синусоид (основной и ее гармоник). В таком случае, расширение спектра действительно является DSBSC модуляцией теоретически бесконечного числа синусоидальных несущих колебаний. Результатом является теоретически бесконечное число пар крошечных боковых полос вокруг подавленной несущей.
На практике, не все эти боковые полосы имеют энергетическое значение. Однако, тот факт, что информационное сообщение распространяется по ним делает сигнал с расширенным спектром устойчивым к преднамеренно созданным помехам.
Расширение спектра сигналов демодулируется таким же путем, что и DSBSC сигналы с помощью детектора произведения. Важно, что местная несущая детектора произведения должна содержать в себе все синусоиды, которые создают последовательность импульсов передатчика одинаковой частоты и фазы. Если не сделать этого, то крошечные демодулированные сигналы будут не правильной частоты и фазы, и так они не буду складываться для восстановления первоначальной формы сигнала. Вместо этого они будут формировать неправильный сигнал, напоминающий шум.
Единственный способ для приемника генерировать необходимое количество синусоид на необходимой частоте – использование импульсной последовательности с идентичной последовательностью, используемой передатчиком. Более того, одни должны быть синхронизированы. В этом состоит одно из преимуществ расширения спектра по сравнению с другими видами модуляций. Передаваемый сигнал эффективно кодируется.
Конечно,
с методом проб и ошибок посторонние
лица могут угадать правильную ПШ
последовательность, чтобы использовать
для своего приемника. Однако, это может
оказаться сложнее, если делать
последовательность дольше, чем она
повторит себя (то есть, заставляя ее
состоять из большего количества битов
или компонентов). Длинные последовательности
могут производить больше комбинаций
уникальных кодов, распознавание которых
методом проб и ошибок займет больше
времени. Например, 8-битный код имеет
256 комбинаций в то время как 20-битный
код имеет 1 048 575 комбинаций. А
256-битный код имеет
различных
комбинаций. То есть 11579 с 73 нулями!!!
Возрастание длины чипа последовательности имеет другое преимущество. Полная энергия в спектре сигнала распространения распределяется между всеми его составляющими (хотя и неравномерно, потому что не все синусоиды, которые составляют импульсную последовательность несущей, имеют одинаковую амплитуду). Математическая модель называется Анализом Фурье. Она показывает, что чем большее число компонент в последовательности перед ее повторением, тем большее число значащих синусоид должны сделать это.
Таким образом, используя большее число гармоник в ПШ последовательности передатчика производится большее количествоDSBSC сигналов и так полная энергия сигнала распределяется более тонко между ними. Это означает, что отдельные сигналы многочисленны и очень малы. Фактически, если ПШ последовательность достаточно длинная, все эти DSBSC сигналы меньше, чем фоновый электрический шум, который всегда присутствует в свободном пространстве. Этот факт дает расширению спектра еще одно важное преимущество. Сигнал трудно обнаружить.
Расширение спектра находит применение в ряде цифровых приложений, таких как: мобильные телефоны с технологией CDMA, беспроводные телефоны, GPS и два стандарта 802.11 wi-fi.
Экспериментальная часть
В данной лабораторной работе вас предстоит использовать EmonaDATEx для формирования DSSS сигнала, чтобы реализовать его математическую модель. Затем вы будете использовать детектор произведения для размножения сообщения. После этого, будет рассмотрен вопрос о важности использования правильной ПШ последовательности для местной несущей и трудности глушения DSSS сигналов.
Выполнение займет приблизительно 50 минут.
Часть A – Формирование DSSS сигналас использование простого сообщения
DSSS по существу является DSBSC с импульсной последовательностью для несущей, а не просто синусоидой и может быть получена путем реализации математической модели DSBSC.
Убедитесь в том, что выключатель на задней панели NIELVIS не горит (выключен).
Аккуратно вставьте экспериментальный подключаемый модуль EmonaDATEx в учебную платформу NIELVIS.
Установите режим контроля (ControlMode) на модуле DATEx (верхний правый угол) на Механический (Manual).
Убедитесь, что блок NIDataAcquisition выключен.
Подсоедините NIELVIS к NIDataAcquisition (DAQ) и подключите к ПК.
Включите выключатель питания на задней панели NIELVIS, затем включите выключатель питания макетной платы (PrototypingBoardPower) на передней панели.
Включите ПК и дайте ему загрузиться.
После завершения процесса загрузки, включите DAQ и следите за оповещением ПК о том, что ПК его распознал.
Запустите программное обеспечение NIELVIS.
Запустить DATExsoftfront-panel (SFP) и убедитесь в контроле над «доской» DATEx.
Переключатели модуля Генератора последовательности (SequenceGenerator) на DATExSFP установите на 00.
Соедините модули как показано на рисунке 1 ниже.
Примечание: Заземлите
Эта схема может быть представлена следующей блок-схемой (рисунок 2). Она перемножает 2 КГц синусоиду с ПШ последовательностью, смоделированной 32-битной импульсной последовательностью на выходе генератора последовательности.
Установите следующие настройки осциллографа с некоторыми изменениями по сравнению с настройками в первой лабораторной работе:
Контроль
Временной оси (Timebasecontrol)
–
вместо
Scale
control 2 канала
(CH B) -
вместо
Активируйте вход 2 канала осциллографа для наблюдения выхода DSSS сигнала с модуля Множителя, а также сигнала сообщения.
Изобразите два сигнала масштабом в пространстве ниже, оставляя при этом место для третьего сигнала.
Совет: Нарисуйте сигнал сообщения в верхней трети графика и DSSS сигнал в средней части.
