ЛИТЕРАТУРА
2.1 Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. – М.: Радио и связь, 2002 – С.120…139, 308…313, 319.
2.2 Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирсова Т.В. Сeти подвижной связи. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001 – С.40…52, 80…82, 98…100.
2.3 Соколов А.В., Андрианов В.И. Средства мобильной связи. – Спб.: BHV-Cпб, 1998 – С.140…156.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.3] основные технические характеристики и теоретические сведения о модуляции в системе CDMA (IS-95).
3.2 Изучить по [2.1] математические модели, структурные схемы формирования QPSK-сигналов в прямом и обратном канале.
3.3 Зарисовать временные диаграммы формирования QPSK-сигнала по схеме электрической функциональной. Составить математическую модель QPSK-сигнала. Пояснить формирование сигналов по схеме рисунка 3.1.
3.4 Подготовить бланк отчета.
3.5 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 Поясните состав и формирование сигналов QPSK манипулятора.
4.2 Какие разновидности манипуляции используются в системе CDMA?
4.3 Перечислите параметры QPSK-сигнала с помощью сигнального созвездия.
4.4 Какое устройство является нагрузкой QPSK манипулятора?
4.5 Каким образом может формироваться фазоманипулированный шумоподобный сигнал (ШПС)?
4.6 С помощью какого устройства объединяются I и Q манипулированные сигналы?
4.7 С помощью какого устройства разъединяются I и Q сигналы?
4.8 С помощью какого устройства формируются квадратурные несущие?
4.9? С помощью какого устройства изменяется длительность импульса? Во сколько раз и для чего?
4.10 В системе с каким расширением используется QPSK-манипуляция?
4.11 Какой сигнал формируется на выходе одного из двух манипуляторов QPSK манипулятора?
4.12 Для чего предназначен сумматор на выходе QPSK манипулятора?
4.13 Приведите математическую модель QPSK-сигнала?
4.14 С какого кодера может прикладываться напряжение информационного сигнала к входу QPSK манипулятора?
4.15 Для чего необходим высокостабильный кварцевый автогенератор в составе QPSK манипулятора?
4.16 Чему равно значение фазы QPSK-сигнала, если координаты по осям I и Q равны 1 (-!)?
4.17 Сколько значений фазы и амплитуды несущего колебания возможно в сигнале с QAM16 и QAM32?
5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАМНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.12.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Ответить на вопросы программированного допуска и домашнего задания.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя POWER на системном блоке.
6.3.2 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.3 Открыть программу Electronics Workbench 5.12, согласно каталогу D:\Work\EWB512\WEWB32.exe или нажав на изображение пиктограммы. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Составить модель QPSK-манипулятора в среде программы Electronics Workbench 5.12, для этого:
6.4.1 Нажать левую кнопку манипулятора мышь на изображении New для создания новой модели.
6.4.2 Собрать схему электрическую функциональную рисунка 3.1. Для этого выполнить следующие пункты.
Рисунок 2.1 – Схема электрическая функциональная исследуемой модели QPSK-манипулятора
6.4.3 Поместить радиокомпоненты схемы на белый лист рабочего поля. Для размещения их нажимать левую клавишу манипулятора мышь на изображения радиокомпонентов панели инструментов. Перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпускать левую клавишу манипулятора мышь в нужном месте белого листа рабочего поля.
6.4.4 Соединить радиокомпоненты согласно схеме рисунка 3.1. Для соединения их необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия - подтверждение правильности соединения.
6.4.5 Установить значения радиокомпонентов согласно рисунку 3.1. А генератору кодовых слов режим счета вверх и частоту 1 кГц. Для этого открыть лицевую панель генератора двойным щелчком мыши. Затем нажать Pattem и установить точку в белом кружке напротив счета вверх Up counter и частоту 1кГц и нажать на изображение Accept.
6.5 Исследовать временные диаграммы формирования QPSK-сигналас помощью программы Electronics Workbench 5.12, для этого:
6.5.1 Подключить выход информационного сигнала (контрольная точка 5) и выход фазового манипулятора I канала (контрольная точка 16) к гнездам Channel A и Channel В осциллографа, согласно методики п. 6.4.4.
6.5.2 Нажать левой клавишей манипулятора мышь сначала изображение 0, а затем I переключателя Start Simulation расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.3 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, наблюдать временные диаграммы сигналов на экране осциллографа.
6.5.4 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы на расширенном экране.
6.5.5 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «время на деление» (Time base) - время, соответствующее наблюдению одного или двух периодов колебаний информационного сигнала.
6.5.6 Установить переключателем «Вольт на деление» (U/div) - масштаб по оси амплитуд. Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временной диаграммы. Разместить осциллограммы: вверху информационный, внизу фазоманипулированный канала I c помощью прокруток Y position осциллографа. Зарисовать временные диаграммы сигналов в отчёт, выделить другим цветом моменты коммутации фазы.
6.5.7 Измерить время начала периода сигнала Т1. Установить визирную линию на начало периода сигнала, нажав клавишу манипулятора мышь на красном треугольнике 1. Переместить визирную линию на начало периода, удерживая её и двигая манипулятор мышь по коврику.
6.5.8 Измерить время окончания периода сигнала Т2. Установить синюю визирную линию на конец периода сигнала, используя методику п.6.5.7. Рассчитать значение длительности периода и импульса. Записать значение периода и длительности импульса в отчёт.
6.5.9 Измерить период несущего колебания с помощью аналогичной методики. Рассчитать частоту несушего колебания. Измерить сдвиг фазы в миллисекундах для каждого случая и зная период в миллисекундах, измерен ранее, и он же в градусах равен 360, рассчитываем фазовый сдвиг в градусах составляя пропорцию. Данные записать в отчет.
6.5.10 Измерить минимальное значение напряжения информационного сигнала. Установить курсор манипулятора мышь на красном треугольнике 1 и, нажав клавишу манипулятора, перемещать визирную линию на минимальное значение амплитуды сигнала. Записать минимальное значение VA1 в отчёт.
6.5.11 Измерить максимальное значение напряжения сигнала, используя методику п.6.5.10 для синей визирной линии 2. Измерить размах сигнала VA2 - VA1 и амплитуду. Данные занести в отчёт.
6.5.12 Измерить размах и амплитуду несущего колебания по ранее предложенной методике. Данные записать в отчет.
6.5.13 Подключить гнезда осциллографа к контрольным точкам 22 и 28, с помощью манипулятора мышь, для исследования сигналов Q-канала. Проделать п.6.5.6…6.5.12 для сигналов Q-канала.
6.5.14 Проделать п.6.5.13 для QPSK-сигнала, подключив одно из гнезд осциллографа к контрольной точке 33. Данные занести в отчет.
6.6 Исследовать изменения фаз сигналов в QPSK-манипуляторе с помощью фигур Лиссажу, для этого:
6.6.1 Подсоединить гнездо А осциллографа к выходу фазового манипулятора канала I (контрольная точка 16), а гнездо В к эталонному генератору гармонического колебания частотой 10 кГц, начальной фазой 0 градусов и амплитудой 1 В.
6.6.2 Проделать п.6.5.2…6.5.6 разместив сигналы по центру оси времени с помощью прокруток Y Position и установив один и тот же масштаб по оси напряжений «Вольт на деление» (U/div) – 500 мВ. Амплитуды сигналов в каналах осциллографа должны быть одинаковы.
6.6.3 Нажать на осциллографе развертку В/А, зависимость сигнала канала В осциллографа от сигнала канала А. Получить фигуру Лиссажу. Зарисовать ее в отчет. Измерить значение фазы, на которое может изменяться она в канале I.
Рисунок 2.2 – Фазовая траектория сигнала
Рассчитать значение фазы сигнала по формуле
, град.
Если L=0 делений, то фигура преобразуется в линию. Если линия направлена сверху вниз, то фаза равна 0 градусов, а если снизу вверх, то 180 градусов. Сделать выводы о изменении фазы сигнала.
6.6.4 Проделать п.6.6.1…6.6.3 для фазового манипулятора канала Q (контрольная точка 28) установив начальную фазу эталонному генератору 90 градусов. Данные записать в отчет. Сделать выводы.
6.6.5 Исследовать изменение фазы сигнала на выходе QPSK-манипулятора, подсоединив гнездо А осциллографа к контрольной точке 33, начальную фазу эталонному генератору установить 0 градусов, а амплитуду 1,4 В. Проделать п.6.6.4. Значения фаз записать в отчет. Сделать выводы.
6.7 Исследовать спектральный состав QPSK-сигнала, для этого:
6.7.1 Нажать левой клавишей манипулятора мышь на изображение меню Circuit, а затем на указатель функции «параметры схемы» Schematic Options.
6.7.2 Установить параметр электрической схемы, показывающий номер электрического соединения (контрольной точки) Show nodes. Для этого нажать левой клавишей манипулятора мышь на пустом квадратике напротив надписи Show nodes. Определить по схеме номер выходной контрольной точки для исследования спектра.
6.7.3 Нажать левой клавишей манипулятора мышь сначала изображение 0, а затем I переключателя Start Simulation, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов. Подождать несколько секунд. Отключить формирование сигнала, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 этого же переключателя.
6.7.4 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Analysis вверху окна, а затем анализ спектра Fourier в раскрывшейся таблице.
6.7.5 Задать параметры анализа спектра: Output node – номер входной контрольной точки 33 (с выхода трех входового сумматора), в которой исследуется спектр; Fundamental frequency – частота исследуемого сигнала 250 Гц (частота первой гармоники); Number harmonics – количество гармоник – 100; Vertical scale – масштаб по вертикали, линейный – linear.
6.7.6 Нажать функцию Simulate и подождать появления спектральной диаграммы амплитуд. Установить развёрнутый вид появившегося маленького окна, нажав левой клавишей манипулятора мышь функцию (развернуть) в правом верхнем углу окна.
6.7.7 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Toggle Cursors в правом верхнем углу окна. Измерить амплитуды спектральных составляющих в пределах ширины спектра с помощью визирных линий и таблицы. Визирную линию перемещать за чёрный треугольник вверху её на спектральную составляющую. Записывать значение х1 – частоты, у1 – амплитуды спектральной составляющей из таблицы Magnitude, V в отчёт.
6.7.8 Зарисовать спектральную диаграмму амплитуд в отчет, указав значения спектральных составляющих в пределах ширины спектра. Сделать выводы.
6.8 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.9 Выключить оборудование.
6.10 Составить отчет по работе.
6.11 Сделать выводы.
6.12 Ответить на контрольные вопросы.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
7.1 Наименование и цели работы.
7.2 Решение задачи (п. 3.3).
7.3 Схема исследований рисунок 2.1.
7.4 Результаты наблюдений, вычислений, расчетов п. 6.4...6.7.
7.5 Выводы по работе.
7.6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.1 Из каких узлов состоит модель QPSK манипулятора?
8.2 Что выполняет функцию источника сигнала в модели QPSK манипулятора?
8.3 Сравните временные диаграммы информационного и манипулированного сигналов.
8.4 Сравните временные диаграммы двух сигналов I и Q каналов.
8.5 К какому типу множественного доступа можно отнести исследуемую модель?
8.6 В каком узле осуществляется модуляция?
8.7 В каком узле осуществляется суммирование, для чего оно проводится?
8.9 Какую функцию выполняет ключ модели QPSK манипулятора?
8.10 Какую функцию выполняют XOR модели QPSK манипулятора?
8.11 Какую функцию выполняют D-триггеры модели QPSK манипулятора?
8.12 Какую функцию выполняют устройства NOT модели QPSK манипулятора?