제 21장 이진 위상 천이 변조 BPSK(Binary Phase Shift keying)에 관한 실험결과보고서

소개글

제 21장 이진 위상 천이 변조 BPSK(Binary Phase Shift keying)에 관한 실험결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목표

2.실험방법

2.1 BPSK 변조기

2.2 BPSK 복조기

5. 검토 및 고찰

본문내용

+V인지 -V인지만 판별만 하면 되므로 원래 처음 입력 BIPOLAR BIT STREAM으로 재생하는데 있어서 큰 문제가 되진 않는다.
5. 검토 및 고찰
(1) BPSK 변조신호는 아날로그 신호인가?
☞ BPSK 변조신호는 캐리어에 비트클럭의 정보가 실려있는 형태이다. 원래의 캐리어 위상과 반전된 위상을 보고 비트클럭정보를 복구해낸다. 따라서 BPSK변조신호는 그 위상이 갖는 정보가 더 중요하긴 하지만 시간에 따라 다양한 레벨값을 갖는 아날로그 신호이다.
(2) (그림21-5)에서 모듈은 DC로 설정되어야만 하는가?
☞ 그렇다. DC는 시간에 따라 일정한 전압을 갖지만 AC는 시간에 따라 다양한 전압을 갖는다. 모듈에서 정현파와 비트클럭이 곱해져 비트클럭이 +V일 때는 위상이 그대로 나오고 -V일 때는 위상이 반전되서 나오게 해야한다. DC가 아니라 AC라면 두 파가 곱해져 나온 BPSK변조신호의 위상과 진폭이 이상하게 나오게 되어 복조시에 문제가 생긴다. 따라서 모듈은 DC로 설정되어야만 한다.
(3) (그림21-5)의 모듈을 이용하여서 위상의 변화를 관찰했다. 이 것은 BPSK 신호의 스펙트럼에 영향을 미치는가?
☞ 시간의영역에서 BPSK신호는 주파수와 진폭이 일정하고, 다른 위상을 가지는 사인파이다. 스펙트럼 분석기에서의 BPSK신호의 주파수 스펙트럼은 비트율(Rb)의 배수 부분에서 0을 가지는 (SIN X) / X 형태를 보인다. BPSK 변조는 baseband의 스펙트럼을 캐리어 주파수에 중심을 이동시키는 과정이다.
모듈을 이용하여서 위상을 180도 반전시킨것은 실제로는 위상을 90도 만큼 이동해서 출력 시퀀스를 맞춰준것이다. 위상을90도만큼 이동시켜줘도 진폭에는 변화가 없으므로 BPSK신호의 스펙트럼에는 영향을 끼치지 못한다.
(4) 클럭 속도를 캐리어 주파수의 약수 배로 선정하는 것이 BPSK 신호의 스펙트럼에 영향을 미치는가?
☞ BPSK신호의 파형을 살펴보면 위상이 변화하는 지점을 기준으로 파형이 대칭을 이루고 있다. 왜냐하면 클럭속도를 캐리어 주파수의 약수 배로 선정함으로써 메시지값 반전이 캐리어의 영점통과(zero-crossing)지점에서 일어나도록 맞춰지기 때문이다. 이는 비트클럭 재생을 간단하게 한다.
클럭 속도를 캐리어 주파수의 약수 배로 선정을 하면 BPSK신호의 주파수 스펙트럼은 고찰 (3)에서 보는 바와같이 비트율(Rb)의 배수 부분에서 0을 가지는 (SIN X) / X 형태를 보이기 때문에 Effective Bandwidth(B=2Rb)를 선택함에 있어서도 훨씬 수월해진다.
(5) 복조기에 LPF를 쓰는 목적은? 이 필터의 대역폭을 결정하는 것은 무엇인가?
☞ BPSK신호에는 캐리어주파수 성분이 포함되어있지 않지만 복조를 하기위해 송신기에서 쓰던 캐리어를 그대로 가져와서 쓴다. 이 캐리어주파수에는 원하지 않는 고주파 성분이 들어있다. 이 고주파성분에는 잡음이 섞여있기 때문에 저역통과필터를 사용하여 고주파 성분을 제거함으로써 잡음을 제거해주는 것이다. 이렇게 저역통과 필터를 사용함에 있어서 적절한 대역폭의 선택이 중요하다. 대역폭을 작게할수록 더 많은 잡음을 제거할 수 있겠지만 저주파 성분의 특성상 신호의 크기가 커졌다 작아졌다 하기 때문에 구형파의 모양이 일그러지며, 반대로 대역폭을 크게하면 고주파 성분을 더 많이 포함하여 저주파로 인한 일그러짐은 어느정도 줄일 수 있겠지만 잡음을 많이 제거하지 못해 역시 일그러짐이 나타날 것이기 때문이다.
적절한 대역폭을 선택함으로써 좀 더 정확한 모양의 구형파를 만들고 판정에 있어서 오차도 줄일 수 있다. 결국 이 필터의 대역폭을 결정하는 것은 BPSK신호를 복조하는데 판정의 오차를 얼마나 최소로 줄일 수 있는 지에 달려있다고 볼 수 있고 또한 고찰(3)에서 BPSK신호의 스펙트럼을 보면 비트율의 배수가 될 때마다 POWER는 0이되며 가장 큰 파워를 얻을 수 있는 Effective Bandwidth B=2Rb로 나타나게 된다. 이 때 적절한 대역폭을 선택함으로써 판정의 오차역시 줄일 수 있을 것이다. 이 적절한 대역폭을 결정하는 것은 판정오차를 최대한 감소시킬 수 있는 비트율이라 할 수 있다.
(6) 모듈의 입력신호의 크기가 송신기의 대역폭이 감소하면
더 커질 수도 있다. 이는 통상적인 것과는 반대인데 그 이유를 설명하라.
☞ 저대역통과 필터의 대역폭이 감소하면 필터의 출력신호는 고주파성분이 줄어들게 된다. 대부분의 잡음은 고주파성분에 있으므로 잡음을 제거 할 수는 있으므로 신호의 크기는 통상적으로 작아져야 한다. 그러나 LPF이전에 있는 MULTIPLIER를 통해 원래 섞여 들어온 잡음이 더욱 많아지며 LPF를 통과하더라도 신호에 잡음이 존재할 가능성이 있어 이 잡음은 저주파 성분만이 있는 신호에서 더 큰 역할을 하기 때문에 오히려 신호의 크기가 더 커질 가능성이 있는것이다.
(7) (그림21-6)에서 모듈은 최대출력이 나오도록 조절되는데 어떤 위상을 조절하는 것인가? 이 위상의 크기는 얼마이며 측정 가능한가?
☞ 복조기에서 BPSK변조신호가 캐리어와 비교되어 서로 위상이 같다면 +V로 출력되고 서로 위상이 다르다면 -V로 출력이 나오게 된다. 비교되는 방법은 에서 캐리어와 BPSK변조신호를 곱하는 것이다. 두 신호의 위상이 서로 같다면 최대출력이 나올 것이고, 서로 다르다면 최소출력의 결과를 나타낼 것이다. 여기서 BPSK신호를 캐리어가 비교함에 있어서 서로 위상차가 존재하기 때문에 를 통하여 캐리어의 위상을 이동시키는 것이다. 캐리어의 위상을 이동시키면서 서로 위상이 0°차 일 때는 그 출력이 최대인 +V가, 서로 위상이 180°차 일 때는 그 출력이 최소인 -V가 되게 조절해 주는 것이다. 이 조절하는 위상의 크기는 정확히 측정은 불가능 하다. 하지만 그 출력을 보고 값이 최대이면 위상이 0°, 값이 최소이면 180°라고 추정해볼 수는 있을 것이다.

키워드

BPSK,   이진위상천이,   변조,   실험,   결과,   위상모호,   동기복조,   대역제한