ASK modülasyonu ve demodülasyonu incelemek. Manchester kodlamayı ASK ya uygulamak. Gürültünün ASK üzerine etkisini incelemek.

Transkript

1 1. ASK MODÜLASYONU 1.1 Amaçlar ASK modülasyonu ve demodülasyonu inelemek. Manhester kodlamayı ASK ya uygulamak. Gürültünün ASK üzerine etkisini inelemek. 1.2 Ön Hazırlık 1. Manhester kodlama tekniğini anlatın. 2. Basit bir ASK demodülatörü çizerek işlevini anlatın. 3. ASK hangi haberleşme sistemlerinde kullanılır? 1.3 Ön Bilgi ASK (Amplitude Shift Keying, ASK) için taşıyıı işaretinin farklı genliği kullanılmaktadır. İkili ASK (Binary Amplitude Shift Keying, BASK) için taşıyıı ve 1 bitleri için taşıyıının iki farklı genliği (A ve A1) kullanılır. Bu modülasyon türünde taşıyıının frekans ve fazı sabittir. Genel olarak faz sıfır olarak alınır. 1.4 Deneyler ASK Modülasyonu 1. Seti ASK moduna ayarlayın. Sette J1, J3d, J4, J5, J6a bağlantılarını yapın, SW2 = NORMAL, SW3 = 24 bit, SW4 = 12, SW6 =ASK, SW8 = BIT, ATT = min, NOISE = min konumuna getirin. 2. Veri dizisini 1111 şeklinde ayarlayıp START düğmesine basın. 3. TP6 ve TP16 daki işaretleri karşılaştırın. 4. PHASE potunu, dalga şekli ve ona karşılık gelen bit aralığı aynı hizada olaak şeklinde ayarlayın. 5. Taşıyıının frekansını 18 Hz yaparak ( SW4 = 18 ) işarette ne gibi değişikler meydana geldiğini gözleyin ASK Demodülasyonu 6. SW4 = 12 olaak şekilde ayarlayın. 7. ATT ve NOISE i değiştirerek TP16 ve TP2 deki işaretleri birlikte gözleyin. 8. ATT ve NOISE i minimum olaak şekilde ayarlayın. 9. AGF çıkışındaki (TP24) ve TP29 daki işaretleri ineleyin. 1. ATT ve NOISE i değiştirerek TP29 ile TP6 yı karşılaştırın Manhester kodlanmış veri ile ASK ve 2. adımı tekrarlayın. 12. Manhester kodlanmış veriyi elde etmek J1 yi J1d konumuna alın. 13. Yollanan veri ile alınan veri karşılaştırın.

2 1.4.4 Hata bit sayaı 14. Sette J1d, J3d, J4, J5 ve J6a bağlantılarını yapın. SW2 = NORMAL, SW3 = 64 bit, SW4 = 12, SW6 = ASK, SW8 = BIT, SW9 = READ konumuna alın. ATT ve NOISE i minimum olaak şekilde ayarlayın. 15. RESET düğmesine basın. 16. ERROR COUNTER alınan hatalı bit sayısını gösterir. Değişik NOISE ve ATT değerleri için hata oranını bulunuz. 2. FSK MODÜLASYONU 2.1 Amaçlar FSK modülasyonunu ve demodülasyonunu görmek. Manhester kodlamayı FSK ye uygulamak. Gürültünün FSK üzerine etkisini inelemek. 2.2 Ön Hazırlık 1. FSK de PLL kullanarak demodülasyon nasıl gerçekleşir? 2.3 Ön Bilgi Bu modülasyon tekniğinde taşıyıının genliği ve fazı sabit kalır. Taşıyıının frekansı ise veri bitlerine uygun olarak değişir. Deney setinde veri biti 1 olduğu durumda taşıyıının frekansı 18 Hz ve olduğunda ise taşıyıı 12 Hz olaak şekilde modülasyon yapılır. 2.4 Deneyler FSK Modülasyonu 1. Deney setini FSK moduna getirin. J1, J3a, J4, J5 ve J6b yi bağlayın. SW2 = NORMAL, SW3 = 24 bit, SW4 = 18, SW5 = 12/, SW6 = FSK, SW8 = BIT, ATT = min, NOISE = min olaak şekilde gereken ayarları yapın. 2. Veri dizisini 1111 şeklinde ayarlayıp START düğmesine basın. 3. TP6 ve TP16 daki işaretleri birlikte ineleyin. PHASE i kullanarak iki işareti zaman ekseninde aynı hale getirin FSK Demodülasyonu adımdaki ayarları koruyarak 2. adımı tekrarlayın. 5. TP16 ve TP2 deki işaretleri ineleyin. Farklı NOISE ve ATT değerleri için bu iki işareti karşılaştırın. 6. Tekrar ATT = min, NOISE = min yapın. 7. AGF çıkışındaki (TP24) işareti ineleyin. 8. Farklı ATT ve NOISE değerleri için çıkış bit dizisini, giriş bit dizisi ile karşılaştırın.

3 2.4.3 Manhester kodlanmış veri ile FSK 9. Öneki ayarları koruyun. 1. START düğmesine basın. 11. TP4, TP31 ve TP32 deki işaretleri ineleyin ve yorumlayın. 12. Sondaki hariç tüm bilgi bitlerin 1 yapın ve START a basın ve 11.adımı tekrarlayın. 13. J1 yi J1d konumuna alıp Manhester kodlamayı aktif yapın. 14. Alınan ile gönderilen bit dizilerini karşılaştırın Gürültü etkisi ve hatalı bit ölçümü 15. SW3 = 64 bit, SW9 = READ, ATT = min ve NOISE = min yapın. 16. Değişik NOISE ve ATT değerleri için bit hata oranını hesaplayın. 3. PSK MODÜLASYONU 3.1 Amaçlar PSK modülasyonu ve demodülasyonunun açıklanmak. Modülasyonda gürültünün etkisini görmek. 3.2 Ön Hazırlık 1. PSK ve FSK işaretlerinin sezimi için eşevreli (oherent) demodülasyonun ve eşevreli olmayan (non-oherent) demodülasyonun nasıl gerçekleştirildiğini kısaa açıklayınız. 2. Farksal PSK nin (DPSK) modülatör ve demodülator yapısını çizerek PSK ye göre avantajlarını ve dezavantajlarını açıklayınız PSK Modülasyonun modülatör ve demodülatör devrelerini çizerek her bir kısmın nasıl işlediğini açıklayınız. 4-PSK nin BPSK ye göre avantaj ve dezavantajlarını maddeler halinde kısaa yazınız. 3.3 Ön Bilgi PSK (Phase Shift Keying), gürültüden en az etkilenen sayısal modülasyon türüdür ve bu nedenle uydu haberleşmesi gibi orta hızlı ve çok hızlı haberleşme sistemlerinde kullanılmaktadır. Dezavantajı ise demodülatörünün tasarımının zor oluşudur. Bu modülasyon çeşidinde sinüs taşıyıısı iki veya daha fazla değer almaktadır. Örneğin BPSK için sayısal bilginin ve 1 bitleri için taşıyıının iki farklı fazı (Φ ve Φ 1 ) kullanılmaktadır. İki taşıyıı işaret arasında 18 dereelik faz farkı vardır. M taşıyıılı sistemde sayısal bilgi bu M taşıyııdan biri ile iletilir (M li PSK). Taşıyıının genliği ve frekansı sabittir, taşıyıı genliği kullanılan güç ve istenen hata olasılığı ihtiyaçlarına göre frekansı ise iletim yapılaak banda göre belirlenmektedir. BPSK için taşıyıı frekansı f olmak üzere iletilen işaret genel olarak,

4 Aos(2 π ft + φ1 ),sayısal sembol 1 ise (s 1(t) taşıyıısı) i(t)= Aos(2 π ft + φ ),sayısal sembol ise (s (t) taşıyıısı) olarak ifade edilebilir. BPSK Modülatörü 1-1 BPSK modülatörü aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi sembol değerine göre ayarlanan bir anahtar ile veya sayısal kutuplu temel-bant işareti ile taşıyıının çarpıldığı bir sistem şeklinde oluşturulabilir. A os(w t) BPSK (,1)?? Aos(w t + φ) BPSK BPSK Demodülasyonu BPSK demodülasyonu için sadee eşevreli (oherent) BPSK demodülatörü mevuttur ve demodülasyon için mutlaka taşıyıı frekansına kilitlenmiş bir sinüzoidal işarete ihtiyaç duyulur. Alııdaki işaret s(t) = s 1(t) s (t) olaak şekilde oluşturulursa eşevreli demodülatör, BPSK için kullanılabilir. Bu durumda alııda s(t)=2aos(w t) işaretine gereksinim duyulmaktadır. Alınan işarete göre entegral alıının çıkışı, 2 d = = π i π = s s (t)s(t)dt -Aos2 f t 2Aos2 f tdt -A T, alınmış ise 2 d1 = 1 = π i π = s s (t)s(t)dt Aos2 f t 2Aos2 f tdt A T, 1 alınmış ise olarak oluşturulmaktadır. Karar devresinde karar eşik seviyesi sıfır olarak belirlenmekte ve negatif değerler için sembolü, pozitif değerler için 1 sembolü olarak demodülasyon gerçekleştirilmektedir.

5 3.4 Deneyler BPSK Modülatörün Dalga Şekilleri 24 bit veri kaynağı ve veri kodlama olmadan 2-PSK modu içeren devreyi kurun. (J1-J3b-J4-J5-J6 olarak ayarlayın, SW2=NORMAL, SW3=24 bit, SW4=12, SW6=PSK, SW7 = Squaring Loop, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min olarak ayarlayın) /11 şeklindeki diğer veri dizisini kurun ve START a basın. TP6 ve TP16 yı ineleyin. Veri işareti ve 2-PSK işaretini gözlemleyin. o dereeye karşılık gelen taşıyıının fazını tersine çevirmek için PHASE yi ayarlayın BPSK Demodülatörün Dalga Şekilleri J1-J3b-J4-J5-J6 atlatmalarını takın, SW2=NORMAL, SW3=24 bit, SW4=12, SW6=PSK, SW7=Squaring Loop, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min olarak ayarlayın. /11 şeklindeki diğer veri dizisini ayarlayın ve START a basın. TP16 ve TP2 yi ineleyin. Haberleşme kanalından öne ve sonra PSK işaretini ineleyin. PSK işaretindeki haberleşme kanalının etkisini gözleyin. Bu etkinin sebebi nedir? PSK demodülatör, gelen PSK işaretinin pozitif ve negatif yarım dalgalarını örnekleyen bir çift örnekleyiiye sahiptir. PSK demodülatörüne uygulanan işaret bir AGF den geçirilir. Çözülmüş veri işaretinin dalga şeklini filtre çıkışı olan TP24 den gözlemleyin. Alınan işaretler iletilen işaretlere göre ters dönmüş şekildedir. Buradan şu anlaşılabilir, demodülatör gelen fazların her hangi birinin o ve 18 o olduğunu bilemez ve bu belirsizlik demodüle edilmiş verinin tersinin alınmasına neden olur. Bu belirsizlik modülasyondan öne veriyi farksal kodlama tekniğine tabi tutarak giderilir. Uygun işareti elde etmek için Phase Syn ye basılmasını gerektirir. Karesi alınmış veri işareti TP31 den gözlemlenebilir. İletilen veri (TP6) ile alınan veri (TP31) arasındaki uyumluluğu görün. 4. QAM MODÜLASYONU 4.1 Amaçlar QAM Modülasyonunu ve demodülasyonunu açıklanmak. 8-QAM bağlantılarını gerçekleştirilmek. Bağlantıda gürültünün etkisini inelenmek. 4.2 Ön Bilgi Taşıyıının fazı ile genliğinin beraber modüle edildiği iletim sistemlerine genlik-faz anahtarlamalı sistemler denilmektedir. Taşıyıının fazı ile beraber genliğinin de modüle edilmesi sonuu taşıyıı sayısı arttırıldığından fazör uzayının etkili bir biçimde

6 kullanılarak M-PSK de rastlanan taşıyıılar arası faz aralığının küçülmesi sonuu oluşan sınırlama aşılmaktadır. Kullanılan genlik seviyesi sayısına göre ve her genlik seviyesine yerleştirilen taşıyıı sayısına göre belirli sayıdaki taşıyıı farklı şekillerde yerleştirilir. En iyi performansın aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi taşıyııların bir kare şeklinde yerleştirilmesi sonuunda elde edilmektedir. Karesel olarak yerleştirilen genlik-faz anahtarlamalı sistemler QAM (Quadrature Amplitude Modulation) olarak adlandırılır. 4.3 Deneyler QAM Modülatör 24 bit durumda ve veri kodlamasız durumdaki 8-QAM modülasyonu devresini kurun ve şu bağlantıları yapın. ((J1a-J3-J4-J5-J6 takın, SW2=NORMAL, SW3=24 bit, SW4=12, SW5=12/9 o, SW6=QAM, SW7=Squarring Loop, SW8=Tribit, ATT=min, NOISE=min) Döngüsel veri dizisini şeklinde ayarlayın ve START butonuna basın. TP4, TP16 ve 8-QAM işaretini ineleyiniz. Taşıyıının faz kaymasını /9/18/27 o ye uygun düşeek şekilde (PHASE) ayarlayın ve dalga şekillerini gözleyin QAM Demodülatör Aynı deney düzeneğini koruyarak döngüsel veri dizisini şeklinde ayarlayın ve START butonuna basın. TP16, TP2 ve 8-QAM işaretlerini ineleyin. Taşıyıının faz kaymasını /9/18/27 o ye uygun düşeek şekilde (PHASE) ayarlayın ve dalga şekillerini gözleyin. 8-QAM işaretinde haberleşme kanalının etkisini ineleyin. Haberleşme kanalı bant sınırlı olduğundan, çıkıştaki 8-QAM işaretinin faz geçişinin yavaşça eğim kazandığını gözleyiniz. C işareti I işaretinin pozitif genlik değerlerini sezerken 8-QAM demodülatörü I ve Q işaretlerini sezmek için 4-PSK demodülatörünü kullanır. Bu genlik, iletimdeki C işaretinin değerine bağlı olarak iki pozitif iki negatif değer alabilir. İki değerden herhangi birini sezen C demodülatörü gelen işareti gösterir. Seviye çok yüksekse 1, seviye çok düşükse değeri alınır. Ayrıa; - I-DEM demodülatörü gelen 8-QAM işaretinin negatif ve pozitif yarım dalgalarını örnekleyen bir çift örnekleyii içerir. Buradaki işareti görmek için TP23 bakın. - Sonraki devre sembol aralığının merkezindeki işareti örnekler. Bu işareti görmek için TP24 e bakın. - TP27 de pozitif gerilim varken TP31 deli I işareti 1 değerini sezer. Buna karşın TP27 de negatif gerilim varken I işareti değerini sezer. - TP24 deki gerilim değeri en yüksek değerde iken, TP3 daki C işareti yüksek seviyeye yani 1 e karşılık gelir. TP24 deki gerilim en düşük değerde iken, TP3 daki C işareti düşük seviyeye yani a karşılık gelir. - Q işareti I işaretinin benzeri olarak elde edilir. Sadee Q-DEM demodülatörü ve sonraki devreler kullanılarak işlemler tekrarlanır.