Технические науки/ 6.Электротехника и радиоэлектроника

К.т.н., доц. Герасіна О.В., Стецюк Д.С.

ДВНЗ «Національний гірничий університет», Україна

Імітаційна модель системи передачі інформації з квадратурним формуванням і обробкою MSK-сигналу

Метод формування сигналу з частотною модуляцією використовує для формування частотної (FSK) модуляції генератор, керований напругою (ГУН) або частотний модулятор. Ключовою особливістю ГУН є миттєва зміна частоти, пропорційне модулюючому сигналу , при цьому фаза повинна бути пропорційна інтегралу модулюючого сигналу.

Для вирішення проблеми частотного ресурсу потрібно використовувати сигнали з мінімальною смугою, тому забезпечують мінімальний розніс частот при використанні несучого коливання з частотною модуляцією. При реалізації цифрового радіоканалу, для підвищення завадостійкості прийому FSK сигналу необхідно, щоб відрізки синусоїд, що відповідають різним символам, були некорельовані між собою.

Якщо частоти передачі нуля і одиниці вибрати таким чином, щоб рознос частот дорівнював , то взаємна кореляція цих сигналів буде дорівнювати нулю. Мінімальний рознос частот при цьому буде . Модуляція з таким розносом частот передачі нуля й одиниці отримала назву частотної маніпуляції з мінімальним зрушенням (MSK) [1, 2].

При MSK не відбувається стрибків фази і зміна частоти відбувається в моменти перетину несучої нульового рівня. При цьому, значення частот відповідних логічним «0» і «1» відрізняються на величину рівну половині швидкості передачі даних.

Розробка імітаційної моделі системи передачі інформації з квадратурним формуванням і обробкою MSK-сигналу проводилась у середовищі Matlab (рис.1).

Рис.1. Структура імітаційної моделі в середовищі Matlab

Джерелом інформації є генератор псевдовипадкової послідовності (ПВП) – (блок PN Sequence Generator). Інформаційне повідомлення перетвориться до біполярного виду (блок Unipolar to bipolar converter) згідно з формулою , далі піддається відносному перекодуванню . Останнє необхідно для того, щоб після складання модульованих несучих в квадратурних каналах закон модуляції результуючого сигналу відповідав інформаційному повідомленню . Перекодований таким чином сигнал розділяється на два квадратурних канали: парні біти надходять в синусний канал, непарні - в косінусний (блок Deinterlacer).

Сигнали в квадратурних каналах мають вигляд:

(1)

Після складання квадратурних компонент амплітудна модуляція зникає, і результуючий радіосигнал стає частотно-модульованим. Блок Slider Gain моделює підсилювач потужності на виході передавача. Девіація частоти дорівнює Гц, закон модуляції повторює вихідну біполярну послідовність. Співвідношення тактової частоти інформаційних символів і девіації частоти сформованого сигналу таке, що він відноситься до класу сигналів MSK. Далі сигнал пропускається через обмежений по смузі канал зв'язку з адитивним білим гаусовським шумом і приймається квадратурним приймачем, в якому над сигналом проводяться операції для відновлення інформаційної послідовності. В моделі (рис. 1) є схеми відновлення несучого коливання і тактової частоти інформаційних символів (підсистема-блок Atomic Subsystem1).

Імітаційна модель і сформований MSK-сигнал за своїми параметрами відповідають теорії і можуть служити об'єктом дослідження і застосовуватись при проектуванні радіосистем. Подальшим розвитком моделі може бути введення завадостійкого кодування та кадрової синхронізації.

Література:

1. Прокис Дж. Цифровий зв'язок. – М., Радио і Зв'язок , 2000.

2. Сергіенко А.Б. Цифрова обробка сигналів - СПб.: Видавничий дім "Пітер", 2002. - 608 с.