Los diversos bloques de un sistema de comunicación digital son un híbrido de generación de señales de tiempo discreto y filtrado, procesamiento de señales de tiempo continuo a frecuencias de banda base, y de tiempo continuo de frecuencia de radio (RF) arriba y abajo de la conversión.

Comience con la señal

Una señal de comunicaciones digitales en banda base toma la forma

dónde la_k es una secuencia de bits que se ha traducido de valores binarios 0/1 a +/- 1 Valores, p(t) Es una forma del pulso, y LA es un factor de escala de amplitud. La duración de bits es T_h, por lo que la tasa de bits en serie es R_b = 1 / T_b bps. El índice k corre sobre la duración de la secuencia de mensaje digital.

Formas de pulso comunes incluyen rectangular (RECT), planteado coseno (RC), y la raíz cuadrada coseno alzado (SRC). En el dominio de tiempo continuo, el pulso RECT es sólo

En el negocio de códigos de línea para la señalización digital, X_bb(t) En virtud de que se conozca el pulso RECT como de no retorno a cero (NRZ) debido a que la forma de onda no se sienta a cero. También es una práctica común para generar X_bb(t) Primero en el dominio de tiempo discreto, utilizando la secuencia de forma de impulso equivalente p[n] crear X_bb[n] Y luego utilizando un convertidor de digital a analógico (DAC) para convertir la secuencia a una señal de tiempo continuo.

Para las comunicaciones inalámbricas, es necesario colocar la señal de banda base en la frecuencia portadora, similar a AM. Debido coseno y la función seno portadores son ortogonales (en un sentido del vector, el soporte de información por los transportistas de seno y coseno son en ángulo recto, por lo que no interfieren entre sí), la formulación típica es poner una sola señal de banda base en la cos (2# 960-f_ct) Y una segunda señal en el pecado (2# 960-f_ct).

El resultado es en fase modulación en cuadratura centrado en F_c: X_c(t) = X_yo(tcos (2)# 960-f_ct) - X_Q(t) sin (2# 960-f_ct), dónde X_yo(t) Y X_O(t), El, son señales en fase de cuadratura y, respectivamente, las formas de onda de datos digitales de banda base, como X_bb(t).

Se utiliza Binary modulación por desplazamiento de fase (MDP), que tiene X_yo(t) = X_bb(t) Con RECT, RC, o SRC conformación de impulsos, y X_Q(t) = 0. El diagrama de bloques, que se muestra más adelante, se ha desarrollado para el caso general. El nombre BPSK viene a cuento porque con codificación de línea NRZ, X_yo(tcos (2)# 960-f_ct) Es la señal portadora, ya sea en 0 grados o 180 grados, como resultado de la multiplicación de datos +/- 1.

Echa un vistazo a la forma de onda y espectros

Uso de la función personalizada NRZ_bits (), escrito en Python (véase ssd.py), Muestra la figura X_yo(t) (Una simulación discreta en el tiempo) y el espectro de potencia

En [547]: = X, b, datos ssd.NRZ_bits (100000,50, 'rect') # 100000 generan bits a Ns = 50 Samps / Bitin [548]: N = arange (0, len (x)) En [549]: T = n / 50. # Rb = 1 bpsIn [551]: Plot (t, x) En [553]: Psd (x, 2 ** 10,50) -En [554]: Xc = x * cos (2 * pi * 12,5 * t) # fc = 12,5 HzIn [556]: Psd (xc, 2 ** 10,50) -

El lento espectral roll-off cuando se utilizan los resultados de pulso RECT en baja eficiencia espectral. Puede resolver esto con las formas de pulso RC y SRC.

Utilice formas de pulso para aumentar la eficiencia espectral

Para limitar el ancho de banda del espectro RECT, puede pasar la señal a través de un filtro de paso bajo (como un paso bajo Butterworth, Chebyshev, y así sucesivamente). Si lo hace, se traduce en la interferencia entre símbolos (ISI), lo que significa que la energía de la señal de bits adyacentes en el frotis poco de interés, aumentando la probabilidad de crear un error de bit cuando se recibe la señal en un fondo de ruido. ¿Entonces qué haces?

Pulso Nyquist dar forma al rescate! La forma del pulso RC asegura que no se produce ninguna ISI. La energía poco todavía se propaga a través de múltiples símbolos, pero hay un lugar el tiempo una vez por bit (símbolo) período que tiene cero ISI!

El ancho de banda espectral ocupado está dada por (1 + # 945-)R_b, donde 0 lt; # 945- # 8804- 1 es el factor de exceso de ancho de banda. Nota # 945- - 0 da el espectro más compacto, pero es práctico para implementar. Típico # 945- valores encontrados en uso hoy rango 0,25 a 0,5. La eficiencia espectral para BPSK con # 945- = 0,5 es de 1,5 bps / Hz.

Debe tener en cuenta la eficiencia energética en las comunicaciones digitales. La idea es llegar a funcionar, usando la menor potencia posible, manteniendo una baja probabilidad de cometer errores de bit. Aditivo ruido y la interferencia de otros usuarios es la principal causa de errores de bit. Aditivo ruido se produce debido a que la intensidad de la señal recibida es por lo general justo por encima del ruido de fondo (eficiencia de potencia).

Un filtro adaptado en el receptor se asegura de que usted puede reducir el ruido pero no demasiado distorsionar la señal. Nyquist al rescate de nuevo: Usted puede reducir al mínimo la probabilidad de cometer un error de bit si distribuye la forma del pulso RC entre el transmisor y el receptor filtro adaptado.

Usted puede hacer esto mediante el uso del filtro de SRC. La forma de impulso del transmisor es SRC, y el filtro receptor emparejado es idéntico. El pulso SRC tiene el mismo parámetro # 945- para controlar el ancho de banda de la señal.

Implementación en tiempo discreto de las formas de pulso SRC es el camino a seguir. La descripción matemática del pulso SRC es el siguiente:

N_s es el número de muestras por bit (símbolo), sinc (X) = Sin (# 960-x) / (# 960-x), Y 0 lt; # 945- # 8804- 1 se conoce como el factor de exceso de ancho de banda.

Un detalle pequeño pero significativo es que el pulso SRC tiene una duración infinita. También es simétrica alrededor n = 0.

Complete el diagrama de bloques

Echa un vistazo a el diagrama de bloques del transceptor completo para implementar BPSK en forma de impulso, así como la modulación IQ general.

Señales de banda base

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Python Simulación

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