Diplomdarbs
Tehnoloģijas
Datori, elektronika, programmēšana
Mobilos sakaros izmantojamā ciparu modulācija-
Mobilos sakaros izmantojamā ciparu modulācija
Diplomdarbs65 Datori, elektronika, programmēšana, Transports, sakari
2000. - 2010. g.
Nr. | Sadaļas nosaukums | Lpp. |
Ievads | 9 | |
1. | Pamati | 10 |
1.1. | Ciparu signāla priekšrocības | 10 |
1.2. | Signāla pārraides pamatprincipi | 12 |
1.3. | Blīvēšana | 13 |
1.3.1. | Blīvēšana pēc frekvences – FDM | 14 |
1.3.2. | Blīvēšana pēc laika – TDM | 15 |
1.3.3. | Blīvēšana pēc koda – CDM | 16 |
1.3.4. | Ortogonāla blīvēšana pēc frekvences – OFDM | 17 |
1.4. | Daudzkārtēja ieeja un daudzkārtēja izeja – MIMO | 20 |
2. | Mobilo sakaru standarti | 21 |
2.1. | D-AMPS | 21 |
2.2. | GSM | 22 |
2.3. | PDC | 23 |
2.4. | IS-95 jeb cdmaOne | 23 |
2.5. | CDMA2000 | 25 |
2.6. | UMTS | 26 |
2.7. | LTE | 27 |
3. | Ciparu pārraides sistēmas struktūra | 30 |
3.1. | Raidītājs | 30 |
3.1.1. | Informācijas avots un ACP | 31 |
3.1.2. | Avota kodētājs | 33 |
3.1.3. | Kanāla kodētājs | 34 |
3.1.4. | Modulators | 36 |
3.1.5. | Baseband modulators | 37 |
3.1.6. | Kvadratūrais IQ modulators | 37 |
3.1.7. | Zemfrekvenču filtrs | 38 |
3.1.8. | Jaudas pastiprinātājs | 38 |
3.1.9. | Ģenerators | 39 |
3.2. | Uztvērējs | 39 |
4. | Ciparu modulācija | 41 |
4.1. | Fāzes manipulācijas | 42 |
4.1.1. | Binārā fāzes manipulācija – BPSK | 42 |
4.1.2. | Kvadratūrā fāzes manipulācija – QPSK | 43 |
4.1.3. | Kvadratūrā fāzes manipulācija ar nobīdi p / 4 - DQPSK | 46 |
4.1.4. | Daudzpozicionālā fāzes manipulācija – M-PSK | 48 |
4.1.5. | Amplitūdas-fāzes modulācija – QAM | 49 |
4.2. | Frekvences manipulācijas | 51 |
4.2.1. | Minimālā frekvences manipulācija – MSK | 51 |
4.2.2. | Gausa minimālā frekvences manipulācija – GMSK | 55 |
5. | Doplera efekts | 58 |
6. | Modelēšana ar Simulink | 60 |
Secinājumi | 73 | |
Pielikums | 74 | |
Literatūra | 76 |
Secinājumi
Darbā ir apskatīti 7 ciparu modulācijas veidi, tomēr tikai pieci no tiem tiek izmantoti
mūsdienu mobilo sakaru sistēmās. MSK un BPSK tika aprakstītas, lai labāk saprastu, kādā veidā tiek īstenotas pārējās ciparu modulācijas. Tādēļ uzskatu, ka visas piecas ciparu modulācijas ir perspektīvas, tomēr katrai no tiem ir arī savu trūkumi.
Ar QAM var panākt ļoti augstu pārraides ātrumu, tomēr traucējumnoturība un noturība pret doplera frekvences nobīdi salīdzinot ar pārējām ciparu modulācijām ir samērā vāja, ko var redzēt arī pašā zvaigznājā – ja kanāla simboli tiks izkliedēti, tie visai ātri zaudēs savas
pozīcijas, kas ir svarīgi šajā modulācijas veidā un tā demodulēšana būs samērā sarežģīta un kļūdaina, tāds pats efekts ir sagaidāms doplera efektam.
GMSK salīdzinot ar pārējām modulācijām ir šaurāks spektra platums, jo tiek izmantots gausa filtrs, tādēļ tiek ekonomēts tik dārgs resurss frekvences. Standartiem, kuri izmanto šo
modulācijas veidu, frekvenču kanāla platums salīdzinot ar pārējiem standartiem ir daudz šaurāks.
-/4 DQPSK ir samērā vienkārši demodulēt, jo katram kanāla simbolam ir sava
frekvenču nobīde, un blakus esošiem simboliem fāzes nesakrīt. Tomēr pārraides ātrums nav augsts.
QPSK lielā priekšrocība ir tieši tā traucējumnoturība, kas ļauj izmantot šo modulācijas veidus trokšņainās vidēs, arī noturību pret doplera frekvences nobīdi ir augsta, jo pat pie ātruma 200 km/h kļūda sastāda tikai ap 9%, kas protams ir ievērojams lielums, tomēr ņemot
vērā pārējo modulācijas veidu zvaigznājus, kur šajos pašos apstākļos kļūdas būtu daudz lielākas, tas ir ļoti labs rādītājs.
M-PSK nodrošina daudz augstāku pārraides ātrumu, jo ar vienu kanāla simbolu var pārraidīt vairāk nekā 2 bitus. Tomēr traucējumnoturība ir zemāka nekā QPSK.
Lai palielinātu signāla traucējumnoturību, vajag palielināt attiecību signāls/troksnis,
tādā veidā kanāla simbolu izkliede ir salīdzinoši zemāka, tomēr tādā veidā būs nepieciešama liela jauda raidītājam. Ņemot vērā, ka mobilajos sakaros kā raidītājs tiek izmantots mobilais
telefons, palielinot tā jaudu var radīt nopietnas veselības problēmas tā lietotājiem, tādēļ te ir jāmeklē kompromiss.
Lai samazinātu doplera frekvences iespaidu, bāzes stacijas ir jāizvieto ceļa aploces centrā, jo kā iepriekš tika noskaidrots, uz doplera frekvenču iespaidu atstāj arī virziena leņķis uz bāzes staciju, kas parādīts 5.1. attēlā, un jo tuvāk nullei tas ir, jo mazāka ir pati doplera
frekvences nobīde, tādēļ arī BER ir mazāks.…
Darbā ir apskatīti populārākie mobilo sakaru standarti, kā arī tajos izmantojamie ciparu modulāciju veidi. Katram ciparu modulācijas viedam ir atrasts savs zvaigznājs, vieglākai salīdzināšanai un atbilstoša modulācijas principiālā shēma. Tika izpētīts Doplera efekts. Simulink vidē tika modulēta kvadratūrā amplitūdas modulācija, un tika pētītā bitu kļūdas atkarība no doplera frekvences nobīdes.
Atsevišķas atsauces nekvalitatīvas.
-
Mobilos sakaros izmantojamā ciparu modulācija
Diplomdarbs65 Datori, elektronika, programmēšana, Transports, sakari
-
Telefonu sarunu uzskaties sistēma
Diplomdarbs59 Transports, sakari, Ekonomika, Datori, elektronika, programmēšana
- Ventspils ostas nozīme Latvijā kā Baltijas reģiona tranzītvalstī
-
Tu vari jebkuru darbu ātri pievienot savu vēlmju sarakstam. Forši!Ventspils ostas nozīme Latvijā kā Baltijas reģiona tranzītvalstī
Diplomdarbs augstskolai58
Novērtēts! -
Telefonu sarunu uzskaties sistēma
Diplomdarbs augstskolai59
-
Transporta nozares novērtējums un attīstības perspektīvas Latvijā
Diplomdarbs augstskolai67
-
Loģistikas sistēmas izveide uzņēmumā
Diplomdarbs augstskolai75
-
Starptautisko konteineru pārvadājumu organizēšana
Diplomdarbs augstskolai58
Novērtēts!