Курсовая работа посвящена моделированию и исследованию характеристик передачи данных с использованием недвоичной частотной модуляции (ЧМ-16) в канале связи с райсовскими замираниями и случайной фазой. В работе рассматривается влияние замираний Райса на качество передачи, приводится математическая модель канала, описывается вероятность ошибки в зависимости от отношения сигнал/шум (SNR) и параметра 𝜀 (характеризующего долю прямой волны в сигнале), а также сравниваются теоретические и смоделированные результаты.
- Введение (2 минуты):
- Кратко описать актуальность темы - повышение скорости и надежности передачи данных.
- Обозначить проблему - влияние замираний на качество передачи в широкополосных каналах.
- Сформулировать цель работы - моделирование и исследование характеристик передачи ЧМ-16 в канале с райсовскими замираниями.
- Теоретическая часть (7 минут):
- Дать определение замираний в радиоканалах, объяснить причины их возникновения (многолучевое распространение).
- Описать модель канала с райсовским замиранием и случайной фазой, акцентируя внимание на параметре 𝜀.
- Представить математическую модель сигнала ЧМ-16 и описать его прохождение через канал с замираниями.
- Привести формулу для расчета вероятности ошибки в зависимости от SNR и параметра 𝜀.
- Практическая часть (7 минут):
- Описать алгоритм моделирования канала с райсовскими замираниями и случайной фазой.
- Продемонстрировать графики зависимости вероятности ошибки от SNR для различных значений параметра 𝜀.
- Сравнить полученные результаты моделирования с теоретическими расчетами, объяснить причины возможных расхождений.
- Заключение (2 минуты):
- Сформулировать основные выводы по результатам работы.
- Отметить, что смоделированные и теоретические результаты согласуются, подтверждая адекватность выбранной модели.
- Кратко описать направления дальнейших исследований.
- Ответы на вопросы (5 минут):
- Быть готовым к вопросам по теме работы, например:
- Влияние изменения параметра 𝜀 на вероятность ошибки.
- Способы борьбы с замираниями в радиоканалах.
- Применение результатов работы на практике.
- Быть готовым к вопросам по теме работы, например:
Код на языке MATLAB моделирует передачу сигнала ЧМ-16 по каналу с райсовскими замираниями и случайной фазой.
- Настройка параметров: Задаются параметры сигнала (длительность, частота, энергия), канала (параметр 𝜀) и моделирования (количество точек, диапазон SNR).
- Генерация сигнала: Создается сигнал ЧМ-16 с заданными параметрами.
- Моделирование канала:
- Генерируются случайные величины, соответствующие райсовскому распределению с заданным 𝜀.
- Добавляется случайная фаза к сигналу.
- Добавляется аддитивный гауссовский шум с заданным уровнем SNR.
- Прием и демодуляция:
- Принятый сигнал демодулируется с помощью корреляционного приемника.
- Определяется переданный символ.
- Расчет вероятности ошибки: Считается количество ошибочно принятых символов, на основе чего определяется вероятность ошибки для каждого значения SNR.
- Отображение результатов: Строится график зависимости вероятности ошибки от SNR.
Код также вычисляет теоретическую вероятность ошибки и отображает ее на том же графике для сравнения с результатами моделирования.
- Теорию:
- Что такое замирания в радиоканалах, чем они обусловлены.
- Как моделируются райсовские замирания, что такое параметр 𝜀 и как он влияет на сигнал.
- Принцип частотной модуляции, особенности ЧМ-16.
- Как рассчитывается вероятность ошибки в канале с замираниями.
- Основные результаты, полученные в ходе моделирования.
- Практику:
- Уметь описать алгоритм моделирования, использованный в работе.
- Уметь интерпретировать полученные графики, объяснять, как изменение параметров влияет на вероятность ошибки.
- Быть готовым запустить код и продемонстрировать его работу.
2) Что такое райсовские замирания?
Это модель замираний сигнала в радиоканалах, где присутствует не только рассеянный сигнал (как в модели Релея), но и прямая видимость между передатчиком и приемником. Примеры:
- Сигнал от спутника, где есть прямая волна и отражения от поверхности земли.
- Wi-Fi сигнал в помещении, где есть прямая волна и отражения от стен.
3) Что такое ЧМ-16?
ЧМ-16 (частотная модуляция с 16 позициями) - это метод передачи цифровых данных, при котором каждому из 16 возможных значений информационного символа (4 бита) ставится в соответствие определенная частота несущего колебания.
4) Нужны ли синусы и косинусы?
Да, синусы и косинусы - основа описания сигналов в радиосвязи. В вашей работе они используются:
- Для моделирования сигнала ЧМ-16.
- Для корреляционного приема сигнала.
5) Экспресс-теория по алгебре 8 класс, круг синусов и косинусов в теории связи:
Представьте себе круг с радиусом 1. Если вращать точку по этому кругу, ее проекции на оси X и Y будут меняться по закону синуса и косинуса соответственно. В радиосвязи сигнал представляется как точка, вращающаяся по такому кругу.
- Частота сигнала - это скорость вращения точки.
- Фаза сигнала - это угол поворота точки в данный момент времени.
- Амплитуда сигнала - это радиус круга (в Вашей модели амплитуда меняется случайно из-за замираний).
Важно! Глубокое знание математики для сдачи курсовой не обязательно. Главное - понимать основные принципы и уметь интерпретировать результаты моделирования.
1. Замирания в радиоканалах:
- Проблема: Сигнал не всегда доходит по прямой, он отражается от разных объектов, и эти "отраженные копии" искажают основной сигнал. Из-за этого сигнал на приемнике то усиливается, то ослабевает.
- Райсовская модель: Описывает ситуацию, когда есть прямая видимость между передатчиком и приемником (сигнал сильный), но есть и отражения (добавляют искажения).
- Параметр 𝜀: Показывает соотношение между силой прямой волны и силой отражений. Чем больше 𝜀, тем меньше искажений.
2. Частотная модуляция ЧМ-16:
- Передача данных: Чтобы передать информацию (нули и единицы), меняют частоту сигнала.
- 16 позиций: Используется 16 разных частот, что позволяет передавать за один раз 4 бита информации (2^4 = 16).
3. Вероятность ошибки:
- Цель: Оценить, насколько часто приемник ошибается при распознавании переданной информации.
- Влияние SNR: Чем выше отношение сигнал/шум (SNR), тем чище сигнал и тем меньше ошибок.
- Влияние 𝜀: Чем больше 𝜀 (меньше отражений), тем надежнее прием и меньше ошибок.
4. Результаты моделирования:
- Графики: Покажите, как меняется вероятность ошибки в зависимости от SNR и 𝜀.
- Выводы: Подтверждают ли результаты моделирования теоретические расчеты? Что это значит?
Важно: Говорите уверенно, покажите, что вы разбираетесь в теме. Не бойтесь вопросов, преподаватель хочет увидеть, что вы понимаете, о чем говорите. Удачи на защите! 👍
Представьте, что вы на концерте. Звук от колонок доходит до вас не только напрямую, но и отражается от стен, потолка и даже от людей. В зависимости от того, где вы стоите, эти "звуковые копии" могут либо усиливать, либо ослаблять друг друга, из-за чего звук будет неравномерным. То же самое происходит и с радиосигналом.
1. Замирания отсутствуют:
- Идеальная ситуация: Сигнал доходит до вас только напрямую, без отражений.
- Пример: Прямая видимость между антеннами, расположенными на близком расстоянии.
- Результат: Сигнал стабильный, искажения минимальны.
2. Релеевские замирания:
- Много препятствий: Сигнал многократно переотражается от разных объектов, прямой путь отсутствует.
- Пример: Сигнал мобильного телефона в городе, окруженном зданиями.
- Результат: Сигнал сильно искажается, его амплитуда хаотично меняется (то пропадает, то усиливается).
3. Райсовские замирания:
- Промежуточный вариант: Есть прямая видимость, но сигнал также отражается от препятствий.
- Пример: Сигнал GPS-навигатора: есть прямая волна от спутника и отражения от зданий, деревьев.
- Результат: Сигнал более стабильный, чем при релеевских замираниях, но все же есть искажения.
Важно: В реальности чаще всего встречаются релеевские или райсовские замирания. Выбор модели зависит от конкретных условий распространения сигнала.
Параметр 𝜀 в райсовских замираниях:
- Чем больше 𝜀, тем сильнее прямая волна по сравнению с отраженными сигналами, тем меньше искажений.
- 𝜀 = 0: прямой видимости нет, модель райсовских замираний превращается в релеевскую.
- 𝜀 = 1: отражений нет, сигнал распространяется без замираний.