Diagrama do sistema para transmitir dados binários

Os vários blocos de um sistema de comunicação digital é um híbrido de geração de sinal de tempo discreto e filtração, o processamento de sinal de tempo contínuo em frequências de banda base, e de frequência de rádio de tempo contínuo (RF) para cima e para baixo de conversão.

Comece com o sinal

Um sinal de comunicação digital em banda-base toma a forma

Onde uma_k é uma sequência de bit que tem sido traduzido a partir de 0/1 de valores binários em valores +/- 1, p(t) É uma forma de impulso, e UMA é um factor de escala de amplitude. A duração é pouco T_h, de modo que a taxa de bits em série é R_b = 1 / T_b bps. O índice k corre ao longo da duração da sequência de mensagem digital.

formas de pulso comuns incluem retangular (RECT), levantou cosseno (RC) e raiz quadrada levantou cosseno (SRC). No domínio de tempo contínuo, o pulso RECT é apenas

No negócio de códigos de linha para sinalização digital X_bb(t) Sob o impulso é conhecido como rect retenção a zero (NRZ), porque a forma de onda não fica no zero. Também é prática comum para gerar X_bb(t) Em primeiro lugar no domínio de tempo discreto, usando a sequência de forma de pulso equivalente p[n] para criar X_bb[n] E, em seguida, utilizando um conversor digital-para-analógico (DAC), para converter a sequência de um sinal de tempo contínuo.

Para comunicações sem fio, você precisa colocar o sinal de banda base em uma frequência portadora, semelhante ao AM. Uma vez que co-seno e da função seno transportadoras são ortogonais (no sentido de vetor, o suporte de informação pelos transportadores de seno e cosseno estão em ângulo recto, de modo que eles não interfiram um com o outro), a formulação típica é a de colocar um sinal de banda base em COS (2πf_ct) E um segundo sinal de sin (2πf_ct).

Video: Diagrama e fases de um Sistema Isomorfo Binário

O resultado é em quadratura de fase de modulação centrado em f_c: X_c(t) = X_Eu(t) cos (2πf_ct) - X_Q(t) Sin (2πf_ct), Onde X_Eu(t) e X_O(t), O em-fase e sinais em quadratura, respectivamente, são as formas de onda de banda de base de dados digitais, como X_bb(t).

Binário modulação por deslocamento de fase (BPSK) é utilizada, o que tem X_Eu(t) = X_bb(t) Com rect, RC, ou SRC moldagem de impulso, e X_Q(t) = 0. O diagrama de blocos, mostrado mais adiante, é desenvolvido para o caso geral. O nome BPSK acontece porque com a codificação linha NRZ, X_Eu(t) cos (2πf_ct) É o sinal de portadora às 0 graus ou 180 graus, como resultado da multiplicação de dados +/- 1.

Confira a forma de onda e espectros

Usando a função personalizada NRZ_bits (), escrito em Python (veja ssd.py), a figura mostra X_Eu(t) (Uma simulação em tempo discreto) e o espectro de potência

Dentro [547]: X, b, dados = ssd.NRZ_bits (100000,50, `rect`) # 100000 gerar bits de ns = 50 samps / bitin [548]: N = arange (0, len (x)) Em [549]: T = n / 50. # Rb = 1 bpsIn [551]: Lote (t, x) em [553]: PSD (x, 2 ** 10,50) -Na [554]: Xc = x * cos (2 * pi * 12,5 * t) # fc = 12,5 HzIn [556]: Psd (xc, 2 ** 10,50) -

Video: Diagrama de fases + regra da alavanca (3º exercício resolvido)

O lento espectral roll-off de impulsos quando usando os resultados RECT em baixa eficiência espectral. Você pode resolver isso com as formas de pulso RC e SRC.

Usar formas de impulso para aumentar a eficiência espectral

Para limitar a largura de banda do espectro de rect, pode passar o sinal por um filtro passa-baixo (tal como um passa-baixo Butterworth, Chebyshov, e assim por diante). Fazer isso resulta em interferência intersimbólica (ISI), o que significa que a energia do sinal a partir de pedaços adjacentes esfregaço para o bit de interesse, aumentando a probabilidade de criação de um erro de bit quando o sinal é recebido num fundo de ruído. Então, o que você faz?

pulso de Nyquist moldar para o resgate! A forma do impulso RC garante que não ocorre ISI. A energia pouco ainda se espalha por vários símbolos, mas não há uma localização tempo uma vez por período de bit (símbolo) que tem zero ISI!

A largura de banda espectral ocupada é dada por (1 + α)R_b, onde 0 lt; α ≤ 1 é o factor de excesso de largura de banda. Nota α → 0 dá o espectro mais compacto, mas é impraticável para implementar. valores alfa típicos encontrados em uso hoje variar entre 0,25 a 0,5. A eficiência espectral para BPSK com α = 0,5 é 1,5 bps / Hz.

Você deve considerar a eficiência energética em comunicações digitais. A idéia é obter, usando o mínimo de energia possível, mantendo uma baixa probabilidade de cometer erros bit. ruído aditivo e interferência de outros usuários é a principal causa de erros de bit. ruído aditivo acontece porque a intensidade do sinal recebido é normalmente um pouco acima do piso de ruído (eficiência energética).

Um filtro casado no receptor garante que você pode reduzir o ruído ainda não excessivamente distorcer o sinal. Nyquist para o resgate novamente: Você pode minimizar a probabilidade de fazer um erro de bit se você distribuir a forma de pulso RC entre o transmissor eo receptor filtro adaptado.

Você pode fazer isso usando o filtro de SRC. A forma do impulso do transmissor é SRC, e o filtro de receptor correspondente é idêntica. O pulso SRC tem o mesmo α parâmetro para controlar a largura de banda do sinal.

implementação de tempo discreto das formas de pulso SRC é o caminho a percorrer. A descrição matemática do pulso SRC é o seguinte:

N_s é o número de amostras por bits (símbolo), sinc (X) = Sin (πx) / (πx), E 0 lt; α ≤ 1 é conhecido como o fator de largura de banda em excesso.

Um pequeno mas significativo pormenor é que o impulso tem a duração SRC infinito. Também é simétrica sobre n = 0.

Completar o diagrama de blocos

Vá para o diagrama de blocos completo transceptor para implementar BPSK em forma de impulsos, bem como modulação geral IQ.