ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Σχετικά έγγραφα
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εργαστήριο 8 ο. Αποδιαμόρφωση PAM-PPM με προσαρμοσμένα φίλτρα

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Δισδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 6: Ψηφιακή Διαμόρφωση. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope)

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Διαμόρφωση Παλμών κατά Πλάτος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

2 η Εργαστηριακή Άσκηση

Συστήματα Επικοινωνιών

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΤΕΙ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε.

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

ΜΕΛΕΤΗ ΓΝΩΣΤΙΚΩΝΝ ΡΑΔΙΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

Στην παρούσα ενότητα, θα εξεταστεί η διαμόρφωση QAM 16 καταστάσεων. Εναλλακτικές τεχνικές QAM προβλέπουν 64, 128 ή 256 καταστάσεις.

«0» ---> U Volts (13.1) «1» ---> +U Volts

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. «ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ BER ΓΙΑ ΣΗΜΑΤΑ QPSK, π/8 PSK, 16QAM, 64- QAM ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΗ ΣΗΜΑΤΟΣ»

Στην παρούσα ενότητα, θα εξεταστεί η διαμόρφωση QAM 16 καταστάσεων. Εναλλακτικές τεχνικές QAM προβλέπουν 64, 128 ή 256 καταστάσεις.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Επικοινωνίες

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Σύνδεση με τα Προηγούμενα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Εισαγωγή (2) Εισαγωγή. Βέλτιστος Δέκτης. παρουσία AWGN.

Συστήματα Επικοινωνιών

Δυαδικά Αντίποδα Σήματα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Πιθανότητα Σφάλματος σε AWGN Κανάλι. r s n E n. P r s P r s.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πολυδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΑΣΠΑΙΤΕ / Τμήμα Εκπαιδευτικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Εκπαιδευτικών Ηλεκτρονικών Μηχανικών

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Τα ηλεκτρονικά σήματα πληροφορίας διακρίνονται ανάλογα με τη μορφή τους σε δύο κατηγορίες : Αναλογικά σήματα Ψηφιακά σήματα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Άσκηση 5 η. Διαμόρφωση/Αποδιαμόρφωση τετραγωνικής μεταλλαγής μετατόπισης φάσης QPSK (Quadratic Phase Shift Keying)

11.1. Αναπαράσταση του ψηφιακού σήματος πληροφορίας m(t)

8. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ: ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ Ορισμoί Εμπλεκόμενα σήματα

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΨΗΦΙΑΚΟ

To σήμα πληροφορίας m(t) πρέπει να είναι μονοπολικό (uni-polar) ΝRZ σήμα της μορφής: 0 ---> 0 Volts (11.1) 1 ---> +U Volts

Το σήμα εξόδου ενός διαμορφωτή συμβατικού ΑΜ είναι:

Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών

Δίκτυα Υπολογιστών. Επικοινωνίες ψηφιακών δεδομένων Εισαγωγικές έννοιες. Κ. Βασιλάκης

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Συστήματα Επικοινωνιών

Συστήματα Μετάδοσης Πληροφορίας Ενότητα 4: Τεχνικές διαμόρφωσης. Βλάχος Κυριάκος Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Baseband Transmission

Εργαστήριο 3: Διαλείψεις

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Συστήματα Επικοινωνιών

Amplitude Shift Keying-ASK Frequency Shift Keying-FSK Phase Shift Keying-PSK

FSK Διαμόρφωση και FSK Αποδιαμόρφωση (FSK Modulation-FSK Demodulation)

«0» ---> 0 Volts (12.1) «1» ---> +U Volts

Εξομοίωση Τηλεπικοινωνιακού Συστήματος Βασικής Ζώνης

Γιατί Διαμόρφωση; Μια κεραία για να είναι αποτελεσματική πρέπει να είναι περί το 1/10 του μήκους κύματος

Λύσεις Θεµάτων Εξεταστικής Ιανουαρίου 2009 Mάθηµα: «Ψηφιακές Επικοινωνίες» G F = 0.8 T F = 73 0 K

4. Ποιο από τα παρακάτω δεν ισχύει για την ευαισθησία ενός δέκτη ΑΜ; Α. Ευαισθησία ενός δέκτη καθορίζεται από την στάθμη θορύβου στην είσοδό του.

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Δορυφορικές Επικοινωνίες

MTI 7605 ASK ιαµόρφωση και Αποδιαµόρφωση

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Transcript:

Σχολή Θετικών Επιστημών Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΙI Εργαστήριο 7 ο : Διαμόρφωση BPSK & QPSK Βασική Θεωρία Εισαγωγή Κατά την μετάδοση ψηφιακών δεδομένων μέσω ενός ζωνοπερατού διαύλου, τα δεδομένα διαμορφώνουν ένα φέρον, μεταβάλλοντας το πλάτος του, την φάση του ή την συχνότητά του. Υπάρχουν λοιπόν τρεις βασικές τεχνικές διαμόρφωσης. Μεταλλαγή Μετατόπισης Πλάτους (Amplitude Shift Keying ASK): Τα δεδομένα μεταβάλλουν το πλάτος του φέροντος. Μεταλλαγή Μετατόπισης Συχνότητας (Frequency Shift Keying FSK): Τα δεδομένα μεταβάλλουν την συχνότητα του φέροντος. Μεταλλαγή Μετατόπισης Φάσης (Phase Shift Keying PSK): Τα δεδομένα μεταβάλλουν την φάση του φέροντος. Στην ιδανική περίπτωση, τα σήματα FSK, PSK έχουν σταθερή περιβάλλουσα και έτσι δεν επηρεάζονται από μη γραμμικότητες του πλάτους του σήματος, οι οποίες παρουσιάζονται κατά την μετάδοση σε μικροκυματικές ραδιοζεύξεις. Έτσι λοιπόν, οι δύο αυτές τεχνικές χρησιμοποιούνται περισσότερο από την ASK.

Binary Phase Shift Keying Η δυαδική Μεταλλαγή Μετατόπισης Φάσης (BPSK), είναι μια ειδική περίπτωση της PSK (και η απλούστερη), όπου τα δυαδικά δεδομένα απεικονίζονται με δύο σήματα τα οποία διαφέρουν μόνο στην φάση. Συνήθως, το ένα σήμα έχει μηδενική φάση και το άλλο διαφέρει κατά 180 ο. Έχουμε δηλαδή δύο καταστάσεις σήματος, γι αυτό και αυτή η τεχνική αναφέρεται και ως 2-PSK (M-PSK, M=2) (εικόνα 1). Εικόνα 1: Φέρον (επάνω), δυαδικά σύμβολα (μέση), διαμόρφωση BPSK (κάτω) Η συχνότητα του ημιτονικού φέροντος επιλέγεται αντιστρόφως ανάλογη με την διάρκεια του bit, ώστε να εξασφαλιστεί ότι κάθε μεταδιδόμενο bit περιέχει ακέραιο αριθμό κύκλων του φέροντος. Διάγραμμα αστερισμού Το διάγραμμα αστερισμού της BPSK (εικόνα 2), αποτελείται από δύο σημεία στον άξονα του πραγματικού μέρους (in-phase), τα οποία έχουν διαφορά φάσης 180 ο, απέχουν απόσταση 2 Eb και αντιστοιχούν στα bit 0 και 1. Η διαμόρφωση BPSK είναι η πιο ανθεκτική σε περιβάλλον θορύβου και η πιο αξιόπιστη, σε σχέση με τις υπόλοιπες M-PSK, αλλά μεταφέρει μόνο ένα bit σε κάθε σύμβολο, με συνέπεια να μην είναι ιδανική για υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης.

Q 0 1-2 Eb 2 Eb I Εικόνα 2: Διάγραμμα αστερισμού BPSK Quadrature phase-shift keying Η ορθογωνική μεταλλαγή μετατόπισης φάσης (QPSK), είναι μια περίπτωση της PSK, όπου χρησιμοποιούνται τέσσερις διαφορετικές τιμές φάσης, για να μεταδοθούν τα σύμβολα. Στον πομπό, τα bit ομαδοποιούνται ανά δύο και αναπαρίστανται με μία από τις τέσσερις φάσης του φέροντος. Η υλοποίηση ενός πομπού QPSK (εικόνα 3), περιλαμβάνει έναν αποπολυπλέκτη, ο οποίος χωρίζει τα ζυγά bit από τα μονά και αυτά, αφού αντιστοιχηθούν σε κυματομορφές (πχ παλμούς NRZ), διαμορφώνουν ένα ζευγάρι ορθοκανονικών φερόντων. Στη συνέχεια, τα δύο φέροντα αθροίζονται και έτσι προκύπτει η κυματομορφή διαμορφωμένη κατά QPSK εικόνα 4). Εικόνα 3: Πομπός QPSK

Εικόνα 4: Συμφασική, ορθογωνική και τελική κυματομορφή QPSK Ο δέκτης, αποτελείται από ένα ζευγάρι συσχετιστών ή προσαρμοσμένων φίλτρων. Εκεί γίνεται η αποδιαμόρφωση, και η ανίχνευση για την συμφασική και ορθογωνική συνιστώσα του σήματος και στο τέλος οι δύο έξοδοι οδηγούνται σε έναν πολυπλέκτη, ώστε να συνδυαστούν τα bit και να σχηματίσουν την ακολουθία που έστειλε ο πομπός (εικόνα 5). Εικόνα 5: Δέκτης QPSK Από την εικόνα 3 είναι φανερό ότι στην ουσία, η QPSK διαμόρφωση, μπορεί να θεωρηθεί σαν δύο ανεξάρτητα BPSK σήματα. Έτσι, ενώ η QPSK και η BPSK έχουν σχεδόν την ίδια πιθανότητα λάθους, η πρώτη έχει το διπλάσιο ρυθμό μετάδοσης bit με δεδομένο εύρος ζώνης (απαιτώντας διπλάσια ισχύ) ή απαιτεί το μισό εύρος ζώνης σε σχέση με την BPSK για να μεταδώσει δεδομένα με τον ίδιο ρυθμό μετάδοσης.

Διάγραμμα αστερισμού Το διάγραμμα αστερισμού της QPSK, αποτελείται από 4 σημεία, στο καθένα από τα οποία αντιστοιχεί ένα ζευγάρι bit (εικόνα 6). Σύμφωνα με την κωδικοποίηση Gray, για να πετύχουμε το ελάχιστο BER, θα πρέπει τα γειτονικά σύμβολα να διαφέρουν κατά ένα bit. Το κάθε σύμβολο αναπαριστάται με διαφορά φάσης 90 ο από το γειτονικό του. Εικόνα 6: Διάγραμμα αστερισμού QPSK Πειραματικό μέρος Άσκηση 1 η 1. Κατεβάστε και τρέξτε το αρχείο Διαμόρφωση BPSK από την τοποθεσία του εργαστηρίου στο e-class. 2. Εισάγετε τα κατάλληλα στοιχεία, ώστε να μεταδώσετε την πληροφορία με διαμόρφωση BPSK. Περιγράψτε την λειτουργία του διαμορφωτή. 3. Τι μορφή έχει το σήμα στην έξοδο του φίλτρου και τι μορφή έχει το τελικό σήμα που στέλνετε στο κανάλι; (χρησιμοποιείστε scopes για την παρατήρηση). Ποιο είναι το χαρακτηριστικό της BPSK διαμόρφωσης? 4. Εισάγετε τα κατάλληλα στοιχεία ώστε να κάνετε αποδιαμόρφωση του σήματος. Περιγράψτε την λειτουργία του αποδιαμορφωτή. 5. Κατεβάστε και τρέξτε το αρχείο Διαμόρφωση BPSK II από την τοποθεσία του εργαστηρίου στο e-class. 6. Θέστε την συχνότητα του φέροντος στα 100 Hz. Τι συχνότητα πρέπει να έχει το ημιτονικό σήμα στον αποδιαμορφωτή, ώστε να γίνει σωστή αποδιαμόρφωση;

7. Παρατηρείστε το φάσμα του σήματος στην έξοδο του πομπού και στην είσοδο και έξοδο του αποδιαμορφωτή BPSK στον δέκτη. Εξηγείστε την μορφή (spectrum Scope 1 & 2) 8. Παρατηρείστε την έξοδο του προσαρμοσμένου φίλτρου (στο πεδίο του χρόνου). Πώς προκύπτει αυτή την μορφή; 9. Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα οφθαλμού, βρείτε ποια είναι η κατάλληλη στιγμή δειγματοληψίας. 10. Ρυθμίστε την διακύμανση του θορύβου στο 0.000005 και παρατηρείστε το αποτέλεσμα στο πεδίο του χρόνου και των συχνοτήτων. Έχουμε λάθη; Γιατί; 11. Εξηγήστε το γράφημα του scope 3. 12. Υπολογίστε την πιθανότητα λάθους, όταν η διακύμανση του θορύβου είναι 0.0005