DENEY NO : 6 DENEY ADI : Faz Kaydırmalı Anahtarlama (PSK) DENEYİN AMACI : Faz Kaydırmalı Anahtarlama (Phase Shift Keying, PSK) yöntemlerinin ve 90 o den küçük faz kayma değerleri için verinin yeniden elde edilmesinin incelenmesi. GİRİŞ: Faz Kaydırmalı Anahtarlama sinüzoidal taşıyıcı işaretin fazının bilgi işaretine göre değiştirilmesi fikrine dayanır. Faz kaydırmalı anahtarlama tekniği gürültünün etkilerini azaltmada faydalıdır. Bununla birlikte bu teknik, radyo linklerde sık karşılaşılan kanal iletim gecikmelerine karşı daha duyarlıdır. Bunun yanı sıra Faz Kaydırmalı Anahtarlama daha karmaşık modülasyon ve demodülasyon işlemleri gerektirir. Faz kaydırmalı anahtarlama (PSK), açı modülasyonlu, sabit zarflı sayısal modülasyonun bir başka biçimidir. PSK giriş sinyali ikili sayısal bir sinyaldir ve sınırlı sayıda çıkış fazı mümkündür. Faz kaydırmalı anahtarlamada taşıyıcının fazı gönderilecek bilgi işaretine bağlı olarak değiştirilir. Burada faz olarak sinüzoidal işaretin başlangıç açısı dikkate alınmaktadır. 1 biti için taşıyıcı fazında değişiklik yapılmazken, 0 biti göndermek için taşıyıcı fazı 180o kaydırılarak gönderilir. Bu durumda taşıyıcının genliği ve frekansı sabittir, değiştirilmez. Modülasyonlu işaret şeklinde ifade edilebilir. Şekil 1. PSK modülasyon sinyali 1
SAYISAL HABERLEŞME SİSTEMLERİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 1.1. İkili Faz Kaydırmalı Anahtarlama İkili faz kaydırmalı anahtarlamada (BPSK), tek bir taşıyıcı frekansı için iki çıkış fazı mümkündür. Bir çıkış fazı 1 mantık düzeyini; diğeri ise 0 mantık düzeyini temsil eder. Sayısal giriş sinyali değiştiğinde, çıkış taşıyıcısının fazı, 180º farklı iki açı arasında kayar. 1.1.1.BPSK Verici Yapısı Şekil 1 de bir BPSK modülatörünün blok diyagramı gösterilmektedir. Sayısal girişin değerine bağlı olarak taşıyıcı, çıkışa ya taşıyıcı dalga ile aynı fazda ya da 180º faz farkıyla aktarılır. Dengeli modülatörün iki girişi vardır: referans taşıyıcı dalga ile aynı fazda olan bir taşıyıcı ve ikili sayısal veri. Dengeli modülatörün uygun biçimde çalışabilmesi için, sayısal giriş gerilimi, tepe taşıyıcı geriliminden çok daha büyük olmalıdır. Sonuç olarak, çıkış sinyali ile referans osilatörü gerilimi arasında 180º lik faz farkı oluşur. Dengeli modülatör bir çarpım modülatördür; çıkış sinyali, iki giriş sinyalinin çarpımıdır. BPSK modülatörde, taşıyıcı giriş sinyali, ikili veri ile çarpılır. Eğer 1 mantık düzeyinde +1 V, 0 mantık düzeyinde ise 1 V tahsis edilirse, giriş taşıyıcısı ya +1 ya da 1 ile katlanır (çarpılır). Dolayısıyla, çıkış sinyali ya 1 ya da 1 olur: ilki, referans osilatörü ile aynı fazda olan bir sinyali; diğeri ise referans osilatörü ile 180º faz farkı olan bir sinyali temsil eder. Giriş mantık durumu her değiştiğinde, çıkış fazı da değişir. Dolayısıyla BPSK de, çıkış değişim hızı (boud) giriş değişim hızına (bps) eşittir. 1.1.2. BPSK Alıcı Şekil 2. BPSK Verici Blok Şeması Şekil 3. BPSK Alıcı Blok Şeması 2
Yukarıdaki şekilde BPSK alıcının blok diyagramının göstermektedir. Giriş sinyali + ya da - olabilir. Faz uyumlu (Coherent) taşıyıcı tekrar elde etme devresi, hem frekans hem de başlangıçtaki gönderme taşıyıcı ile faz uyumlu olan bir taşıyıcı sinyalini algılar ve tekrar üretir. Dengeli modülatör bir çarpım detektörüdür; çıkış iki girişin çarpımıdır. Alçak geçiren filtre (LPF), tekrar elde edilmiş ikili verileri karmaşık demodüle edilmiş izgeden ayırır.[1] DENEYİN YAPILIŞI: 1. Deneyin yapılışı için kullanılabilir lisanslı bir MATLAB programı gerekiyor. M-file dosyası açıp, PSK modülasyon için aşağıdaki kodları yazın ve çalıştırın. Çıkan grafik Şekil 4 deki gibi olacaktır. İlk satırdaki grafik iletilecek bilgi sinyali ve ikinci satırdaki grafik elde edilen PSK modüleli sinyaldir. %>>>>>>>>> MATLAB kodu BPSK modülasyon ve demodülasyonu için >>>>>>>% clc; clear all; close all; x=[ 1 0 0 1 1 0 1]; bp=.000001; disp(' Vericideki İkili Bilgi Sinyali :'); disp(x); % İkili Bilgi % bit periodu %XX Bilgi Sinyali XXX bit=[]; for n=1:1:length(x) if x(n)==1; se=ones(1,100); else x(n)==0; se=zeros(1,100); bit=[bit se]; t1=bp/100:bp/100:100*length(x)*(bp/100); subplot(3,1,1); plot(t1,bit,'linewidth',2.5);grid on; axis([ 0 bp*length(x) -.5 1.5]); ylabel('genlik(volt)'); xlabel(' zaman(sec)'); title('dijital sinyal olarak iletilen bilgi'); %XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX İkili-PSK modülasyon XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX% A=5; % Taşıyıcı sinyalin genliği br=1/bp; % bit oranı f=br*2; % taşıyıcı frekansı t2=bp/99:bp/99:bp; ss=length(t2); m=[]; for (i=1:1:length(x)) if (x(i)==1) y=a*cos(2*pi*f*t2); else y=a*cos(2*pi*f*t2+pi); %A*cos(2*pi*f*t+pi) means -A*cos(2*pi*f*t) m=[m y]; 3
SAYISAL HABERLEŞME SİSTEMLERİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ t3=bp/99:bp/99:bp*length(x); subplot(3,1,2); plot(t3,m); xlabel('zaman (sec)'); ylabel('genlik (volt)'); title('psk modüleli sinyal'); Şekil 4. PSK modüleli sinyalin program çıktısı 2. PSK modüleli sinyal Matlab ortamında elde edildikten sonra aşağıdaki program satırlarını devam ettiriniz ve elde dilen grafik Şekil 5 deki gibi olacaktır. Buradaki son satırdaki değer modüleli sinyalden elde edilen bilgi işaretinin yeniden elde edilmiş halidir. %XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX BPSK demodülasyonxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx mn=[]; for n=ss:ss:length(m) t=bp/99:bp/99:bp; y=cos(2*pi*f*t); % taşıyıcı sinyal mm=y.*m((n-(ss-1)):n); t4=bp/99:bp/99:bp; z=trapz(t4,mm) % integrasyon zz=round((2*z/bp)) if(zz>0) a=1; else a=0; mn=[mn a]; disp(' Alıcıdaki İkili Bilgi :'); disp(mn); % logik seviye= (A+A)/2=0 %çünkü A*cos(2*pi*f*t+pi) = -A*cos(2*pi*f*t) %XXXXX PSK mofülasyondan sonra elde edilen sayısal sinyal olan ikili bilginin sunumuxxxxxx bit=[]; for n=1:length(mn); if mn(n)==1; se=ones(1,100); else mn(n)==0; se=zeros(1,100); 4
bit=[bit se]; t4=bp/100:bp/100:100*length(mn)*(bp/100); subplot(3,1,3) plot(t4,bit,'linewidth',2.5);grid on; axis([ 0 bp*length(mn) -.5 1.5]); ylabel('genlik(volt)'); xlabel(' zaman(sec)'); title('psk modülasyondan sonra sayısal sinyal olarak alınan bilgi'); %>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> program sonu >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>% [2] Şekil 5. PSK modüleli sinyalden yeniden elde edilen bilgi işaretinin program çıktısı Kaynaklar 1. http://muhislik.istanbul.edu.tr/elektrikelektronik/wpcontent/uploads/2013/12/iletisim_sayisal_modulasyon.pdf 2. https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/44822-matlab-code-for-psk-modulation-anddemodulation?focused=3805515&tab=function 3. http://w3.gazi.edu.tr/~akcayol/files/mkal5kodlama.pdf 5