Модель радиоканала в цифровой системе связи

1. МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА - Российский

технологический университет»
Институт радиоэлектроники и информатики
Кафедра телекоммуникаций
Выпускная квалификационная работа на тему:
«Модель радиоканала в цифровой системе связи»
Студент группы РИБО-01-20
(Кирюшин Даниил Дмитриевич)
Руководитель ВКР
(Доцент кафедры телекоммуникаций, к. т. н.)
(Илюшин Михаил Владимирович)
Консультант по экономической части
(Старший преподаватель кафедры экономики)
(Белоусова Ирина Викторовна)
г. Москва
2024 г

2.

Актуальность
С развитием цифровых технологий и увеличением объема передаваемой
информации через радиоканалы, становится все более необходимым исследование и
оптимизация процесса передачи данных. Изучение моделей радиоканала позволяет
лучше понимать физические и технические аспекты передачи сигналов через
радиоканалы, а также разработать более эффективные методы модуляции и демодуляции
сигналов.
1

3.

Цель и задачи выпускной квалификационной работы
Целью дипломной работы является повышение эффективности передачи и
приема цифрового сигнала по радиоканалу.
Задачи, решаемые в дипломной работе:
1. Сравнительный анализ цифровых методов модуляции;
2. Изучение структуры радиоканала передачи и приема цифрового сигнала;
3. Разработка имитационной модели радиоканала передачи и приема цифрового сигнала
с использованием различных видов цифровой модуляции;
4. Исследование влияния различных параметров радиоканала на качество передачи
цифрового сигнала.
2

4.

Обзор цифровых методов модуляции
Преимущества:
Амплитудная модуляция (ASK)
1) простота реализации;
2) эффективность использования спектра;
3) надежность передачи.
Недостатки:
1) низкая устойчивость к искажениям;
2) низкая эффективность использования
мощности передатчика;
Рисунок 1 – Амплитудная модуляция (ASK)
3) ограниченная скорость передачи данных.
3

5.

Преимущества:
Частотная модуляция (FSK)
1) хорошая помехоустойчивость;
2) лучшая спектральная
эффективность;
3) высокая скорость передачи
данных.
Недостатки:
1) требовательность к ширине
полосы пропускания;
2) более сложная реализация;
Рисунок 2 – Двоичная частотная модуляция (BFSK)
3) увеличенное потребление энергии.
4

6.

Преимущества:
Фазовая модуляция (PSK)
1) эффективное использование
спектра;
2) высокая скорость передачи
данных;
3) устойчивость к помехам.
Недостатки:
1) чувствительность к сдвигу фазы;
2) требования к точности
синхронизации;
Рисунок 3 – Двоичная фазовая модуляция (BPSK)
3) сложная обработка сигнала.
5

7.

Квадратурная амплитудная модуляция (QAM)
Преимущества:
1) высокая скорость передачи
данных;
2) эффективное использование
спектра;
3) устойчивость к помехам.
Недостатки:
1) сложная реализация ;
2) чувствительность к искажениям;
Рисунок 4 – 8-QAM модуляция
3) сложная обработка сигнала.
6

8.

Описание структуры системы связи
Под понятием системы связи понимается комплекс технических средств и среды
передачи сигнала, основным назначением которых является передача сообщения от
отправителя к получателю.
Рисунок 5 – Обобщенная структура системы связи
7

9.

Описание радиоканала
Радиоканалом является система устройства, выполняющая задачи
формирования, обработки, передачи и приема радиосигнала.
Рисунок 6 – Структурная схема радиоканала
8

10.

Описание имитационной модели радиоканала
Рисунок 7 – Схема имитационной модели радиоканала
9

11.

Результаты исследования помехоустойчивости
Рисунок 8 – График зависимости вероятности битовой ошибки (BER) от отношения
сигнал/шум (ОСШ) с M-FSK модуляцией разного порядка и использованием разных
моделей канала для имитации помех
10

12.

Рисунок 9 – График зависимости вероятности битовой ошибки (BER) от отношения
сигнал/шум (ОСШ) с M-PSK модуляцией разного порядка и использованием разных
моделей канала для имитации помех
11

13.

Рисунок 10 – График зависимости вероятности битовой ошибки (BER) от отношения
сигнал/шум (ОСШ) с M-QAM модуляцией разного порядка и использованием разных
моделей канала для имитации помех
12

14.

Рисунок 11 – График зависимости вероятности битовой ошибки (BER) от отношения
сигнал/шум (ОСШ) разных видов модуляции одного порядка с использованием канала
АБГШ
13

15.

Рисунок 12 – График зависимости вероятности битовой ошибки (BER) от отношения
сигнал/шум (ОСШ) разных видов модуляции одного порядка с использованием канала
затухания Райса
14

16.

Выводы
1) с
увеличением
значения
отношения
сигнал/шум
(ОСШ)
увеличивается
помехоустойчивость для каждого вида модуляции;
2) с увеличением порядка модуляции (M) помехоустойчивость сигнала возрастает в случае
M-FSK модуляции и снижается в случаях M-PSK и M-QAM модуляции;
3) помехоустойчивость модели радиоканала с использованием канала АБГШ получилась
лучше по сравнению с каналом затухания Райса;
4) выбор вида и порядка модуляции должен осуществляться, исходя из требований к
индивидуальной задаче;
5) среда распространения радиосигнала оказывает значительное влияние на радиоканал,
данный факт необходимо учитывать в моделях радиоканалов.
15

17.

Спасибо за внимание!
16