Mudanças entre as edições de "Transmissão digital em banda passante"
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+ | Assim, na transmissão de dados por um canal passa-faixa (bandpass modulation) optamos por trabalhar com uma estratégia onde a modulação dos pulsos é configurada ao redor de uma portadora senoidal cuja amplitude, fase ou freqüência é variada de acordo com a seqüência de dados contendo a informação. | ||
+ | Deste modo torna-se possível, ao contrário da transmissão em banda base, enviar dados de diversas fontes distintas simultaneamente, configurando o denominado FDM (Multiplexação por Divisão de Frequência). Basicamente deslocamos o espectro do sinal para uma banda de frequêcia onde a atenuação do canal seja aceitável. | ||
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* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/randomintegergenerator.html Random Integer Generator]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/randomintegergenerator.html Random Integer Generator]; | ||
* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/qpskmodulatorbaseband.html QPSK Modulator Baseband]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/qpskmodulatorbaseband.html QPSK Modulator Baseband]; | ||
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* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/raisedcosinetransmitfilter.html Raised Cosine Transmit Filter]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/raisedcosinetransmitfilter.html Raised Cosine Transmit Filter]; | ||
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* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/awgnchannel.html AWGN Channel]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/awgnchannel.html AWGN Channel]; | ||
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* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/qpskdemodulatorbaseband.html QPSK Demodulator Baseband]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/qpskdemodulatorbaseband.html QPSK Demodulator Baseband]; | ||
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* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/constellationdiagram.html Constellation Diagram]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/constellationdiagram.html Constellation Diagram]; | ||
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*[http://www.mathworks.com/help/comm/ref/eyediagramscope.html Eye Diagram]. | *[http://www.mathworks.com/help/comm/ref/eyediagramscope.html Eye Diagram]. | ||
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+ | * [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/spectrumanalyzer.html Spectrum Analyzer]. | ||
+ | ;Subsistemas [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/subsystem.html Subsystem] | ||
+ | * Upconverter; | ||
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Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar '''[Tools>[http://www.mathworks.com/help/simulink/ug/the-model-explorer-overview.html Model Explorer]]''' | Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar '''[Tools>[http://www.mathworks.com/help/simulink/ug/the-model-explorer-overview.html Model Explorer]]''' | ||
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==Subsistemas== | ==Subsistemas== | ||
− | Alguns dos blocos do diagrama citado acima, correspondem a um conjunto de partes inter-relacionadas integrante de um sistema mais amplo, em outras palavras um subsistema. Os blocos utilizados em cada subsistema são especificados abaixo. | + | Alguns dos blocos do diagrama citado acima, correspondem a um conjunto de partes inter-relacionadas integrante de um sistema mais amplo, em outras palavras um subsistema. Os blocos utilizados em cada '''subsistema''' são especificados abaixo. |
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* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/evmmeasurement.html EVM Measurement]; | * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/evmmeasurement.html EVM Measurement]; | ||
− | ==Modelo | + | ==Descrição do Modelo== |
− | O modelo realiza a transmissão em banda passante de sinais modulados digitalmente por um canal ruidoso ou com desvanecimento por multipercurso (Rayleigh ou Rician). | + | Este modelo mostra uma maneira simples para executar a modulação de banda passante, multiplicando um sinal complexo modulado com uma onda senoidal para transladar o sinal na frequência. Mais informações [https://www.mathworks.com/examples/simulink-communications/2826-passband-modulation]. O modelo realiza a transmissão em banda passante de sinais modulados digitalmente por um canal ruidoso ou com desvanecimento por multipercurso (Rayleigh ou Rician). Uma fonte de interferência pode ser combinada com o canal. A interferência tem uma não-linearidade cúbica que pode ser ativada ou desativada. Quando a não-linearidade está desligado, a interferência cai completamente fora de banda, mas quando ativada, o terceiro harmônico desta interferência é introduzido na banda desejada, causando interferência co-canal. A transmissão dos símbolos é realizado em ''frames''. |
− | ; | + | ==Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo== |
+ | Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são: | ||
+ | ;Parâmetros do modelo: | ||
* symbolRate -> Taxa de símbolos (bauds); | * symbolRate -> Taxa de símbolos (bauds); | ||
− | * symbolPerFrame -> Número de símbolos por frame | + | * symbolPerFrame -> Número de símbolos por frame; |
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* Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK,M-DPSK); | * Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK,M-DPSK); | ||
− | * M_ary -> Ordem da modulação | + | * M_ary -> Ordem da modulação; |
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* maxDopplerShift -> Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz); | * maxDopplerShift -> Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz); | ||
* delayVector -> Discrete delays of channel (s); | * delayVector -> Discrete delays of channel (s); | ||
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* inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts); | * inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts); | ||
* snr -> Relação sinal-ruído (SNR); | * snr -> Relação sinal-ruído (SNR); | ||
− | * EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No) | + | * EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No); |
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* Ativar/Desativar interferencia não-linear; | * Ativar/Desativar interferencia não-linear; | ||
− | * fci -> Frequência do oscilador de interferência (Hz) | + | * fci -> Frequência do oscilador de interferência (Hz); |
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* fc -> Frequência do oscilador (Hz); | * fc -> Frequência do oscilador (Hz); | ||
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* samplesPerSymbol -> Amostras por símbolo; | * samplesPerSymbol -> Amostras por símbolo; | ||
− | + | ;Ver também: [[Dicas para o uso e configuração do Analisador de Espectros do Simulink]] | |
+ | ==Possibilidades de Testes== | ||
Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo. | Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo. | ||
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* Observar o valor RMS do EVM(Error Vector Magnitude), que corresponde a diferença em vetores entre o sinal de entrada e o sinal recebido. | * Observar o valor RMS do EVM(Error Vector Magnitude), que corresponde a diferença em vetores entre o sinal de entrada e o sinal recebido. | ||
− | + | Podemos ativar ou desativar a interfêrencia co-canal e observar as seguintes caracteristicas: | |
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− | + | * Podemos ver após o processo de Upconverter, que no espectro esta interferência cai completamente fora da banda do sinal desejado. | |
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− | + | * Diante da não-linearidade, a terceira harmônica da interferência cai na banda do sinal desejado. | |
+ | * Podemos observar após o processo de Downconverter, que no espectro você pode ver o tom de interferência presente com o sinal de banda base. |
Edição atual tal como às 10h24min de 4 de fevereiro de 2016
Introdução
Na transmissão de dados banda base a sequência de dados de entrada é representada na forma de uma onda discreta modulada por amplitude de pulso que pode ser transmitida em um canal passa-baixa. O problema é quando deseja-se transmitir dados digitais em canais que a largura largura de banda é compartilhada por vários sistemas, como é o caso do canal de comunicação sem fio ou de satélite denominado canal passa-faixa. Assim, na transmissão de dados por um canal passa-faixa (bandpass modulation) optamos por trabalhar com uma estratégia onde a modulação dos pulsos é configurada ao redor de uma portadora senoidal cuja amplitude, fase ou freqüência é variada de acordo com a seqüência de dados contendo a informação. Deste modo torna-se possível, ao contrário da transmissão em banda base, enviar dados de diversas fontes distintas simultaneamente, configurando o denominado FDM (Multiplexação por Divisão de Frequência). Basicamente deslocamos o espectro do sinal para uma banda de frequêcia onde a atenuação do canal seja aceitável.
Modelo em Simulink
Primeiramente baixe o arquivo a seguir Sistema.zip (que é uma versão parametrizável daquele encontrado na pasta em /opt/MATLAB/R20xxx/toolbox/comm/commdemos). Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:
open_system('bandpass_modulation')
ou
'bandpass_modulation'
Toolbox e blocos necessários
Para realização da simulação, são necessários os Communications System Toolbox html, pdf e DSP System Toolbox™ html, pdf fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:
- Simulink
- Communications System Toolbox
- Random Integer Generator;
- QPSK Modulator Baseband;
- Raised Cosine Transmit Filter;
- AWGN Channel;
- QPSK Demodulator Baseband;
- Constellation Diagram;
- Eye Diagram.
- DSP System Toolbox
- Subsistemas Subsystem
- Upconverter;
- Interference;
- Upconverted Spectra;
- Downconverter;
- Compute BER;
- Calculate RMS EVM.
Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar [Tools>Model Explorer]
Subsistemas
Alguns dos blocos do diagrama citado acima, correspondem a um conjunto de partes inter-relacionadas integrante de um sistema mais amplo, em outras palavras um subsistema. Os blocos utilizados em cada subsistema são especificados abaixo.
- Upconverter
- Interference
- Upconverted Spectra
- Downconverter
- Compute BER
- Calculate RMS EVM
Descrição do Modelo
Este modelo mostra uma maneira simples para executar a modulação de banda passante, multiplicando um sinal complexo modulado com uma onda senoidal para transladar o sinal na frequência. Mais informações [1]. O modelo realiza a transmissão em banda passante de sinais modulados digitalmente por um canal ruidoso ou com desvanecimento por multipercurso (Rayleigh ou Rician). Uma fonte de interferência pode ser combinada com o canal. A interferência tem uma não-linearidade cúbica que pode ser ativada ou desativada. Quando a não-linearidade está desligado, a interferência cai completamente fora de banda, mas quando ativada, o terceiro harmônico desta interferência é introduzido na banda desejada, causando interferência co-canal. A transmissão dos símbolos é realizado em frames.
Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo
Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:
- Parâmetros do modelo
- symbolRate -> Taxa de símbolos (bauds);
- symbolPerFrame -> Número de símbolos por frame;
- Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK,M-DPSK);
- M_ary -> Ordem da modulação;
- maxDopplerShift -> Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz);
- delayVector -> Discrete delays of channel (s);
- gainVector -> Average path gains (dB);
- LOSDopplerShift -> Doppler shift of line-of-sight component (Hz);
- KFactor -> Ratio of specular power to diffuse power;
- inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts);
- snr -> Relação sinal-ruído (SNR);
- EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No);
- Ativar/Desativar interferencia não-linear;
- fci -> Frequência do oscilador de interferência (Hz);
- fc -> Frequência do oscilador (Hz);
- samplesPerSymbol -> Amostras por símbolo;
Possibilidades de Testes
Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo.
- Analise no dominio da frequência do sinal pós Upconverter e Downconverter;
- Podemos ver o mapeamento dos bits modulados após o mesmo sofrer as degradações impostas pelo canal através de pontos em uma constelação pelo bloco Received Constellation;
- Outro teste válido é alterar o tipo de modulação utilizada para fins de comparação;
- Observar a taxa de erro de bit, bem como o número de bits errados e transmitidos;
- Observar o diagrama de olho dos símbolos transmitidos após os mesmos terem passado pelo canal;
- Analisar a constelação dos símbolos transmitidos alterando da relação sinal-ruído com a simulação rodando para fins de comparação;
- Observar o valor RMS do EVM(Error Vector Magnitude), que corresponde a diferença em vetores entre o sinal de entrada e o sinal recebido.
Podemos ativar ou desativar a interfêrencia co-canal e observar as seguintes caracteristicas:
OFF
- Podemos ver após o processo de Upconverter, que no espectro esta interferência cai completamente fora da banda do sinal desejado.
ON
- Diante da não-linearidade, a terceira harmônica da interferência cai na banda do sinal desejado.
- Podemos observar após o processo de Downconverter, que no espectro você pode ver o tom de interferência presente com o sinal de banda base.