통신실험 설계 프로젝트(project) 1 보고서

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목차

통신 실험 설계 Project 1 보고서

Ⅰ. 설계 목적

Ⅱ. 설계에 필요한 배경 지식
1. 통신 방식 및 AM
2. DSB-SC (Double Sideband Suppressed Carrier)
3. 복조 (Demodulation)
4. AWGN (Additive White Gaussian Noise)
5. SNR

Ⅲ. 설계를 위한 요구조건

Ⅳ. 설계 내용
(1) DSB-SC의 변복조 시스템을 설계

Ⅵ. 코딩 및 결과 파형 -> 설계 검증

★ 최종 결론 ★

본문내용

이제부터 주파수와 위상 error가 발생했을 때 송신기에서 보낸 message signal을 복원해 낼 수 있는지 알아보기로 한다.
주파수 만큼 오차가 발생한 경우
%=============================== receiver ===============================
% 1. y(t)와 |Y(F)|의 표현
y = r.*cos(2*pi*(fc+10)*t);
% carrier 신호가 다르기 때문에 동기검파를 할 수 없다.
YFT = fft(y)/fs; % LPF통과를 염두하여 fourier transform의 좌표이동을 하지 않는다.
YF = fftshift(YFT); % plot을 위해 자표이동을 한다.
Y = abs(YF); % |Y(f)| signal
< MATLAB 코딩 - =10Hz >
▷ 다른 코딩은 모두 동일하지만 위에서 보면 알 수 있듯이 =10Hz로 설정하여 carrier signal cos(2*pi*(fc+10)*t)을 수신기에서 받은 신호와 곱해주었다.
★ spectrum을 관찰할 때는 f축을 좁혀서 자세히 살펴보았다.
y signal-수신기에 입력된 신호 (=10Hz)
|Y(f)| spectrum (=10Hz)
y signal-수신기에 입력된 신호 (=20Hz)
|Y(f)| spectrum (=20Hz)
y signal-수신기에 입력된 신호 (=30Hz)
|Y(f)| spectrum (=30Hz)
y signal-수신기에 입력된 신호 (=40Hz)
|Y(f)| spectrum (=40Hz)
y signal-수신기에 입력된 신호 (=50Hz)
|Y(f)| spectrum (=50Hz)
y signal-수신기에 입력된 신호 (=100Hz)
|Y(f)| spectrum (=100Hz)
최종적으로 복원한 m^(t) 신호와 M^(f) spectrum (=50일 때)
최종적으로 복원한 m^(t) 신호와 M^(f) spectrum (=100일 때)
⇒ 지금까지 를 10Hz에서 100Hz까지 변화시키면서 signal과 spectrum을 관찰해 보았다. 원래 동기검파에서는 복조할 때 곱해지는 carrier signal과 변조기의 carrier signal은 같다. 이것은 곧 =0임을 의미한다. 하지만 가 0이 아닌 다른 값을 갖는다면 error가 발생하여 original message signal을 완벽히 복원해 낼 수 없게 되는 것이다. 송신기에 입력되는 signal은 (변조된 신호+noise signal)*cos(2*pi*(fc+10)*t)이다. 이 식은 원하는 신호에 낮은 주파수 의 정현파를 곱한 형태가 된다. 이것을 Fourier Transform을 해서 주파수 domain에서 살펴보면 원래의 spectrum이 만큼 shift되는 것을 알 수 있다. 위의 spectrum들을 살펴보면 이론과 일치하여 만큼 shift되어 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 동기검파를 위한 중요한 첫 번째 요소는 주파수 오차()가 없어야 한다는 것이다. 를 0으로 가깝게 만들수록 original message signal을 정확히 복원해 낼 수 있다.
위상 만큼 오차가 발생할 때
%=============================== receiver ===============================
% 1. y(t)와 |Y(F)|의 표현
y = r.*cos(2*pi*fc*t+pi./6);
% carrier signal이 변조기에서 사용했던 것과 다르기 때문에 동기 검파를 할 수 없다.
YFT = fft(y)/fs; % LPF통과를 염두하여 fourier transform의 좌표이동을 하지 않는다.
YF = fftshift(YFT); % plot을 위해 자표이동을 한다.
Y = abs(YF); % |Y(f)| signal
< MATLAB 코딩 - = 60 >
▷ 다른 코딩은 모두 동일하지만 위에서 보면 알 수 있듯이 = 60로 설정하여 carrier signal cos(2*pi*fc*t+pi./6)을 수신기에서 받은 신호와 곱해주었다.
< = 30일 때 모두 나타낸 파형들 >
< = 30일 때 복원된 signal >
< = 45일 때 모두 나타낸 파형들 >
< = 45일 때 복원된 signal >
< = 60일 때 모두 나타낸 파형들 >
< = 60일 때 복원된 signal >
< = 90일 때 모두 나타낸 파형들 >
< = 90일 때 복원된 signal >
⇒ 이번에는 위상 만큼 오차를 발생시켜서 출력 signal과 spectrum을 살펴보았다. 결론부터 말하면 위상 만큼 오차가 발생하면 출력 signal의 크기만 변화시킬 뿐 signal을 왜곡시키지는 않는다. (spectrum을 봐도 알 수 있다.) 왜냐하면 최종 출력신호 이기 때문에 가 변하면 m(t)에 영향을 주는 것은 단지 크기뿐이다.(변수는 \'t\'이므로) 가 30에서 60까지 변하면 cos()의 크기는 줄어들기 때문에 최종 출력신호의 크기 역시 줄어든다. 그러나 마지막 결과를 통해서 가 90에 근접하면 출력 signal과 spectrum은 없어진다. 왜냐하면 가 90이면 cos 90는 ‘0’이기 때문이다.
★ 최종 결론 ★
: DSB-SC 변/복조 과정을 통해서 carrier signal의 중요성에 대해 알아보았다. 변조기와 복조기에서 사용하는 carrier signal은 주파수 및 위상 모두 동일해야만 original message signal을 완벽하게 복원할 수 있다.
만약에 주파수 오차가 발생하게 된 경우에는 Fourier Transform을 통해 spectrum을 보면 원래 spectrum을 주파수 오차만큼 shift 시킨 것이다. 따라서 message signal을 정확하게 복원할 수 없다.
반면 위상 오차가 발생하게 된 경우에는 message signal을 왜곡시키지는 않고 단지 출력 신호의 크기만 변하 게 된다. 신호의 크기는 위상오차에 따른 cos 함수 값에 따라서 변하게 된다.
결론적으로 DSB-SC 방식에서 동기 검파를 이용해 message signal을 복원해내고자 한다면 carrier signal의 주파수와 위상 모두 일치시켜야 한다.

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통신실험 ,   설계,   project ,   보고서 ,   통신실험 설계,   AM,   DSB-SC