Разработка модели приемника сигнала с квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK) в среде Microwave Office - Курсовая работа

В настоящее время во всех современных системах связи с подвижными объектами используются методы цифровой модуляции и цифровая обработка сигналов при демодуляции. Современные достижения радиоэлектроники обеспечивают возможность реализовать в передатчике и приемнике системы связи достаточно сложные алгоритмы цифровой обработки электрических сигналов. В результате качество передачи практически любых сообщений в цифровых системах оказывается выше, чем качество передачи этих сообщений с помощью аналоговых систем связи.QPSK модуляция строится на основе кодирования двух бит передаваемой информации одним символом. Для того чтобы понять как один символ кодирует сразу два бита рассмотрим рисунок 1.1. Точки на векторной диаграмме образуют созвездие фазовой манипуляции. Для того чтобы осуществить кодирование одним символом двух бит информации, необходимо, чтобы созвездие состояло из четырех точек, как это показано на векторной диаграмме QPSK рисунка 1.1. Тогда кодирование можно осуществить следующим образом: разбить битовый поток на четные и нечетные биты, тогда I(t) будет кодировать четные биты, а Q(t) - нечетные.Кроме того, эти программы разрабатывались для компьютерных систем на базе ОС Unix, и поэтому, будучи перенесенными на персональный компьютер (ПК), они работают достаточно медленно и трудны в использовании, С появлением новой версии каждой такой программы ее ядро оставалось прежним, модификация же, как правило, сводилась к добавлению вспомогательных процедур для решения узких задач проектирования, а также к разработке пользовательского интерфейса, пытающегося догнать возможности очередной версии Windows. Компания AWR начала разработку своих продуктов с создания принципиально новой среды проектирования, которая опиралась бы на аппаратную платформу ПК, операционные системы Windows 95 и NT. а также использовала методы объектно-ориентированного программирования. - это система трехмерного электромагнитного моделирования многослойных структур EMSIGHT, затем была разработана программа анализа нелинейных схем и систем VOLTAIREXL. Набор программ включает модуль VOLTAIRELS для линейного моделирования схем в частотной области, модуль VOLTAIREXL для нелинейного моделирования схем со значительной нелинейностью методом гармонического баланса и слабо нелинейных схем методом рядов Вольтерра, и модуль EMSIGHT для трехмерного электромагнитного моделирования многослойных структур, а также разработанный позже модуль Aristan для проектирования печатных конструкций и топологии ИС. В настоящее время пакет Microwave Office включает одночастотный и многочастотный методы гармонического баланса для анализа нелинейных схем, анализа схем с малой нелинейностью методом на основе рядов Вольтера, различные методы анализа шумов, в том числе и фазовых, анализ устойчивости усилительных схем и анализ генераторов.В процессе разработки приемного устройства требуется иметь генератор сигналов определенной модуляции и удовлетворяющего требуемым параметрам реальных сигналов. Исходя из технического задания (ТЗ) - приемник с QPSK модуляцией, в качестве источника можно использовать блок QPSK модулятора, а именно QPSK_SRC, который генерирует сигнал с псевдослучайной последовательностью битов. Блок генератора псевдослучайной последовательности с QPSK модуляцией приведен на рисунке 3.1.1 Рисунок 3.1.1 - Блок генератора с QPSK модуляцией Так как QPSK передает 2 бита за символ, а в AWR мы должны в настройках выставлять символьную скорость в Герцах, то мы получаем нашу скорость равную 0.25 МГЦ;Для имитации канала передачи в среде моделирования VSS используется блок: Additive White Описание:-реализует канал с аддитивным белым гауссовским шумом(AWGN). Эта модель суммирует независимый гауссовский шум с входным сигналом. ?PWRTYP - этот параметр устанавливает толкование уровня выходного шума; Используя техническое задание, необходимо установить значения параметров блока модели канала передачи, а именно: LOSS, PWR.В любой системе имеет место естественное или преднамеренное ограничение диапазона частот сверху. Это приводит к межсимвольной интерференции. Для устранения межсимвольной интерференции выбираем фильтр сосредоточенной селекции. С помощью мастера для автоматизированного синтеза линейных частотных фильтров IFILTER, задавая необходимые параметры, формируем необходимый нам полосовой фильтр.При приеме сигналов со сложными видами модуляции важен точный прием не только амплитудной, но и фазовой составляющей сигнала. Для того чтобы не потерять фазу принимаемого сигнала, из сигнала с выхода фильтра сосредоточенной селекции выделяется его синфазная (I(t)) и квадратурная (Q(t)) составляющие. Для этого сигнал перемножается на тригонометрические функции sin(?t) и cos(?t). Схема включает в себя смесители, гетеродин и фазовый преобразователь для реальной и мнимой части сигнала. Реальный и мнимый сигналы смещены по фазе на 90 градусов.

Содержание

Введение

1. Теоретические сведения QPSK

2. AWR Design Environment. Описание программы

3. Разработка приемника сигнала

3.1 Разработка генератора тестовых сигналов

3.2 Разработка модели канала передачи

3.3 Разработка фильтра сосредоточенной селекции

3.4 Разработка квадратурного демодулятора

3.5 Разработка автоматической регулировки усиления

3.6 Разработка системы фазовой автоподстройки частоты

Список используемых источников