LABORATORIO DE TRANSMISIÓN DIGITAL PRÁCTICA CON SIMULACIÓN TOPSIM III

PRÁCTICA I

EJEMPLO DE INTRODUCCIÓN AL SIMULADOR

Curso 1997-1998

Introducción

Objetivo

En esta práctica se presenta un ejemplo de sistema de Transmisión Digital descrito en el lenguaje de simulación TOPSIM para familiarizaarse con dicho lenguaje, el entorno de simulación y la simulación en sí.

Conocimientos previos

Los conocimientos teóricos necesarios para el seguimiento de la práctica se imparten principalmente en la asignatura Teoría de la Comunicación. Se debe tener experiencia en la utilización de equipos IBM PC o compatibles. Se deben haber realizado las prácticas de simulación de sistemas de Transmisión Digital con IQ-TUTOR.

Realización de la práctica

El procedimiento de desarrollo de esta práctica es el siguiente:

Antes de las sesiones de prácticas:
- Conocimiento del modelo teórico sobre el que se basa la simulación con TOPSIM.
- Conocimiento de los elementos del lenguaje TOPSIM y de la estructura de los programas.
- Estudio del sistema de Transmisión Digital propuesto y obtención analítica de aproximaciónes a los resultados pedidos en la práctica. Para ello, debe representar previamente el diagrama de bloques del sistema. Este diagrama debe identificar claramente la correspondencia entre los elementos y señales del sistema y los bloques e identificadores TOPSIM.
- Inclusión, dentro del programa TOPSIM que simula el sistema propuesto, de los medidores necesarios para obtener los valores pedidos.
Durante las sesiones de prácticas: Se ejecutaran los programas preparados; se comprobará la ausencia de errores en la simulación, tanto por el própio simulador como mediante la crítica de los resultados obtenidos frente a los previstos analíticamente y, por último, se obtendrá copia impresa tanto de programas como de resultados.
Después de las sesiones de prácticas: Se redactará una memoria que presente los resultados obtenidos y los critique frente a los que cabría de esperar del estudio analítico del sistema propuesto. La memoria debe incluir la representación del diagrama de bloques del sistema.

El sistema propuesto

Se desglosa el sistema propuesto en dos bloques, correspondientes al transmisor por una parte, y al canal y receptor por otra.


*************************************************************************
*     Proyecto de practica 1
*
*
*          Canal PSK 4 niveles con filtrado Butterworth
*          Transmisor
***************************************************************************
*               ****   Frecuencias en KHz 
*               ****   Tiempos en mS
*               ****   Potencias en W
INITIAL
** Datos **
   RB = 1.2             ;* Regimen binario                          Kbps
   FP = 400.0           ;* Portadora de radiofrecuencia             kHz
*
** Restricciones **
   BWMX  = 1.5          ;* Ancho de banda maximo                    kHz
** Auxiliares **
   TB = 1.0/RB          ;* Duracion de bit de informacion           mS
*
** Parametros del problema **
   NBITS = 2            ;* Numero de bits por baudio.               -        
   NFASES = 2**NBITS    ;* Numero de fases de la modulacion PSK     -
   TBAUD = TB*NBITS     ;* Duraci'on de un baudio                   mS
*
** Parametros del simulador **
   MBIT = 10            ;* Numero de muestras por bit               -
   MBAUD = MBIT*NBITS   ;* Numero de muestras por baudio.           -
   DELT  = TB/MBIT      ;* Cuanto de simulacion                     mS
   T0    = 10.0*TB       ;* Instante inicial                         mS
   FINTIM =  50.0*TB    ;* Instante final                           mS
   NFFT=1024
*
* Generador seudoaleatorio
   NDEG  = 9            ;* Grado del polinomio generador            -
   NGEN1 = 1            ;* Identificador del generador              -
   NSYNC = 0            ;* Cuanto dentro del baudio en el que se actualiza
* Modulador PSK 
   AP = 1.0             ;* Amplitud de la portadora.                -
* Filtro de Transmision
   NTYP = 2             ;* Paso banda                               -
   NP = 10              ;* Numero de polos                          -
   AFIL = 1.0           ;* Amplificaci'on en la banda de paso       -
   PRNTS = 2.0          ;* Con impresion de curva espectral         -
   PRNTN = 0.0          ;* Sin impresion                            -
   BW3DB = BWMX         ;* Ancho de banda 3dB                       KHz
*
DYNAMIC
*
*  SISTEMA DE COMUNICACION
*
*  *** Cadena de Transmision.
   L4FUEN:= PNSEQ(NDEG,NGEN1,NBITS,NSYNC,MBAUD)
   XMOD:= PSKMOD(NFASES,FP,AP,L4FUEN,NSYNC,MBAUD)
   XTX:= FILBUT(NTYP,NP,FP,BW3DB,AFIL,PRNTS,XMOD)
*
*  *** MEDIDORES
*
*TERMINAL
*
END


*************************************************************************
*     Proyecto de practica 1
*
*
*          Canal PSK 4 niveles con filtrado Butterworth
*          Receptor
***************************************************************************
*               ****   Frecuencias en KHz 
*               ****   Tiempos en mS
*               ****   Potencias en W
INITIAL
** Datos **
   RB = 1.2             ;* Regimen binario                          Kbps
   FP = 400.0           ;* Portadora de radiofrecuencia             kHz
   AT = 110             ;* Atenuacion en el trayecto.               dB
   DSPN=2.0E-13         ;* Densidad espectral de ruido              W/kHz
*
** Restricciones **
   BWMX  = 1.5          ;* Ancho de banda maximo                    kHz
** Auxiliares **
   TB = 1.0/RB          ;* Duracion de bit de informacion           mS
*
** Parametros del problema **
   NBITS = 2            ;* Numero de bits por baudio.               -        
   NFASES = 2**NBITS    ;* Numero de fases de la modulacion PSK     -
   TBAUD = TB*NBITS     ;* Duraci'on de un baudio                   mS
*
** Parametros del simulador **
   MBIT = 10            ;* Numero de muestras por bit               -
   MBAUD = MBIT*NBITS   ;* Numero de muestras por baudio.           -
   DELT  = TB/MBIT      ;* Cuanto de simulacion                     mS
   T0    = 10.0*TB       ;* Instante inicial                         mS
   FINTIM =  50.0*TB    ;* Instante final                           mS
* Amplificadores y atenuadores lineales
   N     = 8            ;* Tamanno de la tabla de definicion        -
   BKOFF = 0.0          ;* Backoff                                  dB
****   Atenuador de 110 dB.
TABLE ATTX11(1-8),ATTY11(1-8),ATTF11(1-8) = #
        0.0, -110.0, 0.0, #
        5.0, -105.0, 0.0, #
       10.0, -100.0, 0.0, #
       20.0,  -90.0, 0.0, #
       30.0,  -80.0, 0.0, #
       60.0,  -50.0, 0.0, #
       90.0,  -20.0, 0.0, #
      110.0,    0.0, 0.0 
****   Amplificador de 110 dB.
TABLE AMPX11(1-8),AMPY11(1-8),AMPF11(1-8) = #
      -110.0,  00.0, 0.0, #
      -105.0,  05.0, 0.0, #
      -100.0,  10.0, 0.0, #
       -90.0,  20.0, 0.0, #
       -80.0,  30.0, 0.0, #
       -50.0,  60.0, 0.0, #
       -20.0,  90.0, 0.0, #
         0.0, 110.0, 0.0
*
** Generador de ruido aleatorio.
   IX    =  1           ;* 1 valor estandar para inicializar
   SNRR=  -10.0*LOG10(DSPN);* Valor negado de la dep          dBW/KHz
* Filtro de Recepcion
   NTYP = 2             ;* Paso banda                               -
   NP = 10              ;* Numero de polos                          -
   AFIL = 1.0           ;* Amplificaci'on en la banda de paso       -
   PRNTS = 2.0          ;* Con impresion de curva espectral         -
   PRNTN = 0.0          ;* Sin impresion                            -
   BW3DB = BWMX         ;* Ancho de banda 3dB                       KHz
*
*
*  Portadora simulada
   AMPP =  1.0          ;* Ganancia de amplitud del generador       -
   PHASEP= 0.0          ;* Fase de la portadora.                    rad
* Demodulador 4-CPSK
* Reloj de muestreo
   IMUE = 9             ;* MBAUD/ 2 Instante de muestreo
*
* Medidor de probabilidad de error.
   IPRINT = 1          ;* Impresion total
   BEQT = 1.52*TBAUD  ;* BW equivalente de ruido * periodo de simbolo
DYNAMIC
*
*  SISTEMA DE COMUNICACION
*
*  *** Cadena de Transmision.
*  *** Canal
   XTX := PLAYBK(#1,#2,#3)
   XTXA:= BPNONL(N,ATTX11,ATTY11,ATTF11,BKOFF,XTX)
   XRUI:=NBWN(IX,SNRR,FP)
   XR:= BPSUM(XTXA,XRUI,FP)
*  *** Receptor
   XRXA:= BPNONL(N,AMPX11,AMPY11,AMPF11,BKOFF,XR)
   XRXFIL:= FILBUT(NTYP,NP,FP,BW3DB,AFIL,PRNTN,XRXA)
   XCARR:= SIGGEN(FP,AMPP,PHASEP)
   XCLK:= CLOCK(MBAUD,IMUE)
   XRXP,XRXQ,L4REC:= PSKDEM(MBAUD,XCLK,NFASES,XCARR,XRXFIL)
*
*  *** MEDIDORES
*
*TERMINAL
*
END

Las prestaciones a obtener

Para cada uno de los puntos pedidos se debe realizar un estudio teórico previo. Se deben obtener las siguientes características del sistema.

Caracterización del transmisor

Espectro de la señal transmitida (frecuencia, ancho de banda y forma). Corregir los resultados obtenidos mediante simulación para expresar el espectro en dBW/Hz. Utilizar una FFT de 1024 muestras. Indicar si es preciso cambiar algún parámetro del sistema propuesto para realizar la medida. Realizar una medida sin agrupamiento de muestras, y otra con agrupamiento. Comentar las diferencias.
Comprobar el ancho de banda a 3 dB del filtro de Butterworth usado en el transmisor. Indicar si el filtro introduce distorsión de fase.
Potencia real transmitida. Calcular la potencia real transmitida a la vista de las componentes I y Q de la señal transmitida. Comparar el resultado con el que se obtiene con POWMET, y comentar las diferencias.

Se debe salvar en un fichero la señal transmitida de forma que pueda servir de entrada a la simulación del canal y del receptor, sin necesidad de volver a simular la cadena de transmisión cada vez que se desea estudiar el receptor.

Caracterización del canal y receptor

Relación señal a ruido en la entrada al receptor.
Obtener mediante una simulación CORTA el valor del ancho de banda equivalente de ruido del filtro de Butterworth del receptor.
Probabilidad de error total (en tanto por ciento). Justificar diferencias entre resultados teóricos y medidas.
Interpretar el parámetro SDB del medidor de probabilidad de error como una relación Eb/No para una señal de potencia 1 W.
Margen de defensa contra fluctuaciones en el instante de muestreo (en tanto por ciento respecto a la duración de un símbolo).
Con los medidores de probabilidad de error y de diagrama de ojos, realizar medidas con T0=0 y T0=10Tb . Comentar las diferencias en los resultados.