پروژه مدولاسیون – مهندسی برق
چکیده
در این پایان نامه جنبه های مختلف مخابرات UWB را مدنظر قرار می دهیم. در ابتدا تعریف سیگنال UWB را مورد برسی قرار میدهیم و شرایط اینکه سیگنال UWB تلقی شود را برسی میکنیم. سپس سیگنال UWB را با مدولاسیون PPM (pulse position modulation) و پرش زمانی (Time Hopping) ایجاد می نماییم. بدلیل برسی تداخل سیگنال های UWB با دیگر سیگنال های مخابراتی، چگالی طیفی توان (Power Spectral Density(PSD) سیگنال UWB و به ویژه سیگنال TH-PPM را مورد برسی قرار میدهیم و راهکارهای مختلف تغییر آن را به منظور عدم تداخل با دیگر سیگنالها مورد برسی قرار میدهیم. سپس بدلیل اینکه سیگنالهای منتشر شده باید محدودیت های نقاب های انتشار را برآورده کنند، روش بکار بستن نقاب های انتشار و محدودیت های آنها را روی فاصله ممکن انتشار با توجه به نرخ خطا، برسی می نماییم. سپس بدلیل حداکثر تقریب به نقاب های انتشار، شکل پالسهای ارسالی را مورد برسی قرار میدهیم و بویژه توجه خود را به شکل پالس گوسی معطوف میکنیم. سپس انتشار سیگنال UWB را روی کانال مورد برسی قرار میدهیم. اثر تأخیر کانال و تأثیر نویز روی سیگنال و همچنین چند مسیره گی (Multi Path) را روی سیگنال بررسی می کنیم. سپس ساختار گیرنده بهینه برای دریافت و آشکارسازی سیگنال های تأخیریافته و متاثر از نویز و چند مسیره گی را معرفی و بررسی می نماییم. تمام مراحل فوق را با شبیه سازی در سطح سیستم مستقل از پیاده سازی های مختلف آنالوگ یا دیجیتال یا مخلوطی از این دو با استفاده از نرم افزار MATLAB انجام می دهیم. سرانجام یک توصیف دیجیتال با استفاده از VHDL برای بخش دیجیتال گیرنده ارایه و بررسی می نماییم.
مقدمه
در سالهای اخیر با پیشرفت فن آوری چند رسانه ای ها (multi media) به تدریج نیاز به ارتباطات بیسیم بطور فزاینده ای افزایش یافته است. از اینرو نیاز به فن آوری های جدید در زمینه مخابرات الکترونیکی احساس میشود. از این رو تحقیقات زیادی روی ایجاد لایه فیزیکی جدید برای شبکه های انتقال داده بیسیم در دست انجام میباشد. شاید در حال حاضر و پس از اینکه فن آوری Bluetooth بدلیل نرخ داده پایین و مصرف توان بالا نتوانست جوابگوی خوبی برای مخابرات داخلی (indoor) با فاصله کم (در حد چند متر) و با نرخ داده بالا باشد، تقریبا بیشترین توجه در مراکز دانشگاهی و صنایع مخابرات الکترونیکی روی مخابرات فرا پهن باند ((Ultra Wide Band(UWB) متمرکز شده است. اساس این نوع مخابرت بر انتقال پالسهای کوتاه (در حد چند صد پیکو ثانیه) مدوله شده بدونه حضور حامل استوار است. در یک نگاه کلی مصرف توان کم، بخاطر عدم حضور حامل و نرخ داده بالا بخاطر زمان کوتاه پالسها از مزایای این نوع مخابراتی میباشد. اولین باری که از پالس برای مخابره داده استفاده شد توسط مارکونی در اوایل قرن بیستم بود. پالس ایجاد شده توسط مارکونی بوسیله قوس الکتریکی در یک شکاف بین دو الکترود با فاصله کم ایجاد شد. بدلیل محدودیت های فن آوری ایجاد پالسهای با زمان کوتاه و هزینه بالای تا همین سالهای اخیر روش مخابرات پالسی فقط به کاربردهای خاصی مثل رادار محدود شد. ولی اخیرا با پیشرفتهای فن آوری VLSI و کاهش هزینه ادوات نیمه هادی با سرعت بالا، ایجاد و انقال و دریافت پالسهای کوتاه با ادوات نیمه هادی ارزان مثل فن آوری CMOS ممکن و مقرون به صرفه شده است. از این رو برای نخستین بار در سال 2002 در ایالات متحده امریکا و توسط FCC قوانینی برای انتشار سیگنال های UWB منتشر شد که بر خلاف قوانینی که قبلا توسط DARPA به صورت خیلی محطاطانه وضع شده بود، امکان استفاده از این سیگنالها را برای انتقال داده فراهم کرد. از این رو در این پایان نامه، سیگنال UWB را از لحاظ تعریف، ایجاد، چگالی طیفی توان، برآورده کردن نقاب انتشار، شکل پالس، انتشار روی کانال، دریافت و آشکار سازی به طور مفصل مورد برسی قرار داده و ساختارهای گیرنده های ممکن برای دریافت و آشکار سازی این سیگنال را مورد مقایسه و برسی قرار خواهیم داد.
فصل اول
تعریف سیستم رادیوئی فراپهن باند
1-1- پهنای باند کسری
اولین کاربرد واژه فراپهن باند در دانش مربوط به رادار بوده است و در مورد امواج الکترومغناطیسی با پهنای باند انرژی کسری تقریبا بزرگتر از 0/25 – 0/2 بکار می رفته است. برای فهم بهتر این تعریف ابتدا باید پهنای باند انرژی شکل موج را تعریف کرد. اگر E را انرژی لحظه ای شکل موج فرض کنیم، می توان پهنای باند انرژی را به وسیله فرکانس های fH و fL مشخص کرد. fH و fL به ترتیب حد بالایی و پایینی فاصله ای هستند که عمده انرژی لحظه ای E (تقریبا بیش از 90%) در داخل آن قرار گرفته است. عرض این فاصله یعنی fH – fL را پهنای باند انرژی می نامند.
در علوم مربوط به رادارهای UWB اساس بر انتشار امواجی است که از دنباله هایی از پالسهای خیلی کوتاه تشکیل شده اند. منظور از خیلی کوتاه مدت زمان پالس ها است که حدود چند صد پیکو ثانیه است. این اصول انتقال پالسی رادارها را میتوان در زمینه های مخابراتی انتقال داده بکار برد.
با فرض اینکه اطلاعاتی که بوسیله سیستم مخابراتی باید منتقل شود به فرم دیجیتال و بصورت دنباله ای از اعداد دو دویی باشد، می توان اطلاعات هر بیت (0 یا 1) را به وسیله یک پالس یا چند پالس در حالت تکرار کد منتقل کرد. تکرار پالس برای ارائه یک تک بیت موجب افزایش صحت برای هر بیت می شود به همین جهت اخیرا (2002) نخستین قوانین در این مورد در ایالات متحده آمریکا توسط FCC منتشر شد. که مفاهیم UWB را به تکنیک های انتقال پیوسته گسترش می دهد. در بخش های بعدی مفصل در این باره بحث خواهد شد. در اینجا بیشتر به مسائل انتقال پالسی می پردازیم. قابل ذکر است که E به عنوان انرژی لحظه ای باید روی فاصله ای که با مدت زمان پالس مطابقت دارد محاسبه شود. اگر تصمیم در مورد یک تک بیت مستلزم پردازش چندین پالس باشد، که معمولا هم همینطور است، E مربوط می شود به انرژی کلی همه پالسهای پردازش شده که در تصمیم روی یک بیت درگیر هستند زیرا تاثیر نویز در گیرنده باید با توجه به انرژی سیگنال مورد استفاده محاسبه شود.
تعداد صفحه : 249
تعداد صفحات: 18 قالب بندی: ورد
مدولاسیون AM و FMدر سرویس پخش همگانی
در منزل یا خودروی خود نشستهاید. رادیو را روشن میکنید تا به آن گوش دهید، گوینده رادیو در حال اعلام ساعات پخش برنامهها وفرکانس رادیویی ایستگاه مربوطه است، " موج FM ، ردیف ......،موج AM فرکانس ......... مگاهرتز".
تا به حال فکر کردهاید که AM و FM یعنی چه؟چه تفاوتی دارند واصلا" به چه کار می آیند؟
دراین شماره، شما را با دو روش رایج مدولاسیون امواج رادیویی ومختصری هم " سرویس پخش همگانی " آشنا میکنیم.
سرویس پخش همگانی یا Broad casting به معنای انتشار و ارسال صدا و یا تصویر (یا هر دو )به تعداد زیادی از گیرندهها رادیو و یا تلویزیونی گفته میشود.
در ایالات متحده اولین ایستگاه رادیویی پخش همگانی در سال1920 آغاز به کار نمود واز دو سال بعد از آن رفته رفته ایستگاه رادیویی تجاری کار خود را شروع کردند. این روند همچنان ادامه یافت تا اینکه در سال 2003 تعداد ایستگاههای تجاری به 804/4 ایستگاه، تنها باند درAMرسید.
جالب آن که تعداد ایستگاههای FM در سال 1983 از ایستگاههای AM پیشی گرفت، چنان که تا سال 1998 تعداد آنها به 6179 ایستگاه تجاری و 2400 ایستگاه غیر تجاری رسید. از طرف دیگر پخش همگانی تلویزیونی نیز که در همان دهه1920 آغاز به کارکرده بود، با مصادف شدن با جنگ جهانی دوم، دستخوش اختلال و رشدکند شد اما امسال تا سال 1996 تعداد ایستگاههای پخش تلویزیونی تجاری به 1340 و غیر تجاری به 600 ایستگاه رسید.
لینک و پرداخت دانلود * پایین مطلب *
فرمت فایل : word ( قابل ویرایش )
تعداد صفحه : 17
فهرست
تعریف مدولاسیون QAM
مودم QAM
بخش فرستنده
بخش :Mapping
بخش Filtering
و ...
مقدمه
در مدولاسیونMPSK اختلاف فقط در فاز پالس ها است و در مدولاسیون MASKاختلاف فقط در دامنه پالس ها است ولی درمدولاسیونMQAM اختلاف در فازو دامنه پالس ها است.
لازم به ذکر است که M=2 پالس ها و لذا سیگنال متشکل از آنها را می توان به دو مولفه سینوسی _ کسینوسی تجزیه کرد یعنی در این حالت هم سیگنال نظیردو مدولاسیون DSB است یکی با و دیگری با به این دلیل به آن QAMگفته می شود.
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه16
فهرست مطالب ندارد
- تعریف مدولاسیون QAM:
در مدولاسیونMPSK اختلاف فقط در فاز پالس ها است و در مدولاسیون MASKاختلاف فقط در دامنه پالس ها است ولی درمدولاسیونMQAM اختلاف در فازو دامنه پالس ها است.
لازم به ذکر است که M=2 پالس ها و لذا سیگنال متشکل از آنها را می توان به دو مولفه سینوسی _ کسینوسی تجزیه کرد یعنی در این حالت هم سیگنال نظیردو مدولاسیون DSB است یکی با و دیگری با به این دلیل به آن QAM[1]گفته می شود.
مدولاسیون MQAM همانطور که گفته شد دارای دو کاریر می باشد که یکی دقیقا با ْ90 درجه اختلاف فاز نسبت به دیگری وجود دارد. همانطور که در شکل زیر دیده می شود٬ابتدا دو مولفه I وQ در مدولا تور QAM به صورت زیر تولید می شود:
مدولاسیون MQAM دارای عرض باند می باشد و برای آشکار سازی کافی است همبستگی با دو مولفه سینوسی و کسینوسی محاسبه شود.
3-2-مودم QAM:
یک سیستم مخابراتی به صورت عموم دیتا می گیرد و بعد از انجام برخی از پردازشها و تبدیل فرکانسی دیتا را می فرستد و همین عمل را به صورت معکوس در گیرنده انجام می دهد. بلوک دیاگرام یک سیستم QAM در شکل نشان داده شده است.
شکل 16: بلوکدیاگرام فرستنده-گیرنده
در یک سیستم مخابراتی دیجیتال سیگنالهای ورودی به مودم یک رشته سیگنال از یک منبع دیجیتال یا یک کد گذار کانال.اگر هر چند هم که سیگنال ورودی به مودم بوسیله یک منبع آنالوگ تولید شده باشد ٬ باید قبل از قرار گرفتن در جایگاه نمونه برداری به پهنای باند B محدود شود.طبق قضیه نایکوئیست حتما فرکانس نمونه برداری باید دو برابر پهنای باند باشد .
به عنوان مثال بیشترین انرژی یک سیگنال صدا در فرکانس زیر متمرکز شده و از این رو سیگنال های صحبت به طور نوعی دارای یک فیلتر پایین گذر با پهنای باند هستند و این یک سرعت نمونه برداری برای فرکانس یا بالاتر را طلب میکند. لازم به ذکر است که اغلب سیستم های مخابراتی برای انتقال صدا از سرعت نمونه برداری برای فرکانس استفاده می کنند.
بعد از این مقدمه ما به شرح هر یک از بلوک های به کاررفته در یک مودم می پردازیم:
3-3- بخش فرستنده:
_مبدل انالوگ به دیجیتال:
مبدل آنالوگ به دیجیتال ( (ADCسیگنال با باند محدود را به منظور انتقال و عمل دیجیتال کردن آن میگیرد و هر سطح کوانتیزاسیون آنالوگ را در هر بار نمونه برداری به یک سطح کوانتیزاسیون مجزا تبدیل می کند .
به عنوان مثال در یک مبدل آنالوگ به دیجیتال 8 بیتی به ازای هر سطح کوانتیزاسیون جدا شده یک پاسخ باینری 8 بیتی در خروجی داریم.نمودار زیر بیانگر نوع عملیات در یک ADC می باشد:
شکل17:امواج ورودی و خروجی به ADC
اختلاف بین سیستم های مخابراتی دیجیتال و اغلب سیستم های مخابراتی آنالوگ سنتی در بکارگیری تکنیک انتقال سیگنال می باشد. در یک رادیو آنالوگ سیگنال فرستاده شده به صورت مستقیم مدوله شده و اغلب با ضرب ساده با کاریر حمل می شود.در طرف دیگر سیستم های دیجیتال بیشتر از مدولاسیون همبستگی استفاده می کنند که می تواند دیتای ورودی را با کیفیت خوب بر روی کاریر نگاشت می کند. با وجود پیچیدگی سیستم دیجیتال استفاده از تکنیک دیجیتال به این علت است که لینک دیجیتال می تواند سیگنال پردازش شده را با خطای کمتری تحویل دهد در حالیکه در سیستم آنالوگ به دلیل وجود همیشگی نویزهای گوسی در وسائل و تجهیزات شاهد افت اطلاعات هستیم.
_بخش :Mapping
در عمل Mappingبیتهای اطلاعات بر روی رشته های مدوله شده با کاریرهای I وQ قرار دارند و نقش اساسی در تعیین مشخصات یک مودم را بازی می کنند.
Mapping می تواند به وسیله یک دیاگرام که دیاگرام فضای حالت نامیده می شود نشان داده شود. یک چنین دیاگرامی از از یک منحنی دو بعدی حاصل می شود که دامنه های لول های IوQ در هر یک از نقاط منحنی مشخص شده باشد .برای یک مدولاسیون دامنه باینری ساده دیاگرام آن دارای دو نقطه میباشد که هر دو در طرف مثبت محور Xها قرار دارد.
دامنه منفی در اصل نشان می دهد که در انتقال یک سیگنال یک شیفت فازی به اندازه 180 درجه انجام شده است. نقاطی که در روی دیاگرام شیفت فازی پیدا می کنند می توانند برای ما این نکته را توصیف کنند که این نقاط هم دارای فاز و هم دارای دامنه می باشند که دامنه نشان دهنده خاصیت مغناطیسی کاریر فرستاده شده می باشد و فاز نشان دهنده شیفت فازی از کاریر نسبت داده شده به اسیلاتور محلی در فرستنده می باشد. در این دیاگرام مولفه های (Inphase) IوQ(Quadrature) به ترتیب در روی دو محور XوY قرار دارند. ودر یک دیاگرام مربعی 16QAM که در شکل زیر نشان داده شده است هر نقطه با یک سمبل 4 بیتی نشان داده شده است:
[1] - Mray Quadrature Amplitude Modulation