통신시스템 설계

정보통신과 2학년 1반

200603079

오병철

2 - 6 장 : BPSK

확인학습

1. BPSK 변조된 신호는 1과 0이 교차하는 지점에서 얼마의 위상차를 보이는가? 또한 복조된 0과 1의 신호는 원래의 0과 1의 신호에 비해 어떠한 차이가 생겼는가?

좌측의 변조된 신호의 파형을 보면, 1과 0이 교차하는 지점에서 180°의 위상차가 발생하는 것을 확인하였습니다.

그리고 원래의 신호에서는 전체를 8칸으로 나눴을 때 각 2칸씩 0, 1, 0, 1이 이루어져있으나, 복조된 신호에서는 1칸씩이 앞으로 당겨져 있는 것을 확인하였습니다.

2. 디지털 클럭의 전압을 1V로 낮추면 BPSK 변조파형에 어떤 변화가 생기는가?

디지털 클럭의 전압을 낮추기 전에 비하여 신호파형에서 육안으로의 위상변화가 어려워졌습니다.

3. 변조되기 전의 디지털 신호의 전압값은 변복조 성능에 어떤 영향을 주었는지 간략히 기술하시오.

복조된 신호에는 이상이 없으나, 변조된 신호에서는 위에서 쓴 답과 같이 육안으로의 위상변화(신호값 변화)를 찾아내기가 어려워집니다.

4. 반송파의 전압을 낮추었을 때 변조파형과 복조된 디지털 신호는 어떤 변화가 있었는가?

변조된 파형에서는 약간의 잡음이 섞인 것을 제외하고는 큰 변화가 없었으나, 복조된 디지털 신호에서는 두 번째 1신호가 반 정도 잘려나온 것을 확인하였습니다.

5. 반송파의 위상을 90도 이동했을 때 전체적인 변복조 상황은 어떠한 변화가 있었는지 자세히 설명하시오.

복조된 디지털 신호의 형태는 이전의 정상적인 것과 별 차이가 없었으나, 변조된 파형은 그 형태가 매우 특이한 모양을 나타내었습니다.

6. 5번의 결과를 통해 반송파의 초기 위상이 변복조 형태와 성능에 어떠한 영향을 주는지 자세히 설명하시오.

최종적으로 복조된 신호에서 0과 1의 신호구분이 가능하므로 변복조 성능 자체에는 이상이 없으나, 변조된 신호파형의 형태가 바뀌었습니다.

7. 채널의 잡음레벨을 낮출수록 BPSK 변복조 시스템의 변복조 성능은 어떤 양상을 보이는지 설명하시오.

채널의 잡음레벨이 높을 때는 채널을 통과한 파형의 형태가 잡음으로 인해 일그러지는 모습을 보였으나 잡음레벨을 낮출수록 채널을 통과한 파형의 형태가 점점 뚜렷해지는 차이를 보였으나, 변복조 성능에는 상관이 없었습니다.

8. 채널의 잡음이 –10dB일 때, 변조된 파형의 왜곡에 비해 복조된 디지털 파형의 형상이 어떻게 나타나는지 자세히 설명하시오.

변조된 파형과 채널을 통과한 파형에서는 왜곡과 일그러짐이 보였으나, 최종적으로 복조된 신호에서는 이상이 없었습니다.

2 - 7 장 : QPSK / MPSK

확인학습

1. 채널을 통과한 QPSK 시스템의 I/Q 신호 플롯은 어떻게 변하는가?

잡음으로 인해 많은 위상이 한데 뒤엉켜 있는 것을 확인하였습니다.

2. MPSK 전송기만 초기 위상을 바꾸었을 때 시스템의 성능은 어떻게 변하는가?

과도한 잡음으로 인하여 I/Q 플롯의 위상 신호를 확인 할 수 없었습니다.

3. MPSK 전송기와 수신기의 초기 위상을 일치시켰을 때 시스템의 성능은 어떻게 변하는가? 또한 이 결과를 통해서 알 수 있는 점은 무엇인가?

1번 확인학습 당시의 것과 같은 수준의 신호를 얻을 수 있었습니다. 이는 전송기와 수신기의 위상을 동위상으로 일치시키는 것이 시스템 성능을 좋게 할 수 있는 방법인 것 같습니다.

4. 초기 위상이 45° 차이가 나는 두 가지 QPSK 시스템의 성능은 어떻게 다른가?

채널 통과 전에는 위상의 위치가 다르지만, 채널을 통과하고 나면 거의 비슷한 형태를 보이고 있습니다.

5. QPSK, 8PSK, 16PSK 의 BER 플롯 출력을 아래의 각각의 MPSK 방식이 구분되도록 BER 도표에 기록하시오.

구분이 쉽도록 좌측의 BER 도표에 BER 플롯 출력을 아래쪽부터 색상별로 QPSK – 녹색, 8PSK – 빨간색, 16PSK – 검정색 으로 표시하여 각각의 MPSK 방식의 구분이 쉽도록 해놓았습니다.

6. 8PSK 에서의 각 신호의 위상차는 얼마로 관측되는가?

좌측 그림에서 보이는 대로 8PSK에서의 신호간 위상차는 45° 였습니다.

7. 16PSK 에서의 각 신호의 위상차는 얼마로 관측되는가?

좌측 그림에서 보이는 대로 16PSK에서의 신호간 위상차는 22.5° 였습니다.

8. 동일한 채널조건 하에서 M이 높아질수록 비트 에러율은 어떻게 변하는가?

M이 높아진다는 것은 QPSK(M값=2)에서 16PSK(M값=4)으로 변하는 것을 뜻합니다.

확인학습 5번의 그림을 보면 알 수 있듯이 M값이 높은 16PSK의 에러율이 M값이 낮은 QPSK의 에러율에 비해 더 좋지 않다는 것을 알 수 있었습니다.

2 - 8 장 : QAM (MWAM)

확인학습

1. 채널을 통과한 QAM 시스템의 I/Q 신호 플롯은 어떻게 변하는가?

잡음들로 인해 신호들이 엉키면서 정확한 위상파악이 힘들어집니다.

2. 64QAM 에서는 각각 몇가지의 신호크기와 위상의 조합으로 신호좌표들이 구성되는가?

신호크기 약	0.8 =	90°	의 위상차를 갖는 4개의 신호.
신호크기 약	2.5 =	45°	의 위상차를 갖는 8개의 신호.
신호크기 약	4.3 =	30°	의 위상차를 갖는 12개의 신호.
신호크기 약	6.1 =	22.5°	의 위상차를 갖는 16개의 신호.
신호크기 약	7.8 =	30°	의 위상차를 갖는 12개의 신호.
신호크기 약	9.5 =	45°	의 위상차를 갖는 8개의 신호.
신호크기 약	11.3 =	90°	의 위상차를 갖는 4개의 신호.

3. 256QAM 에서는 각각 몇가지의 신호크기와 위상의 조합으로 신호좌표들이 구성되는가?

신호크기 약	1.1 =	90°	의 위상차를 갖는 4개의 신호.
신호크기 약	3.0 =	45°	의 위상차를 갖는 8개의 신호.
신호크기 약	5.1 =	30°	의 위상차를 갖는 12개의 신호.
신호크기 약	6.5 =	22.5°	의 위상차를 갖는 16개의 신호.
신호크기 약	8.1 =	18°	의 위상차를 갖는 20개의 신호.
신호크기 약	9.6 =	15°	의 위상차를 갖는 24개의 신호.
신호크기 약	11.2 =	12.8°	의 위상차를 갖는 28개의 신호.
신호크기 약	13.5 =	11.3°	의 위상차를 갖는 32개의 신호.
신호크기 약	15.2 =	12.8°	의 위상차를 갖는 28개의 신호.
신호크기 약	16.8 =	15°	의 위상차를 갖는 24개의 신호.
신호크기 약	18.1 =	18°	의 위상차를 갖는 20개의 신호.
신호크기 약	19.5 =	22.5°	의 위상차를 갖는 16개의 신호.
신호크기 약	21.2 =	30°	의 위상차를 갖는 12개의 신호.
신호크기 약	22.4 =	45°	의 위상차를 갖는 8개의 신호.
신호크기 약	24.2 =	90°	의 위상차를 갖는 4개의 신호.

4. 16, 64, 256 QAM 의 BER 플롯 출력을 아래의 각각의 QAM 방식이 구분되도록 BER 도표에 기록하시오.

우측에 보이는 BER 도표에 각각의 BER 플롯 출력을 각각의 QAM 방식 구분이 가능하도록 16QAM – 검은색, 64QAM – 초록색, 256QAM – 빨간색 으로 기록하였습니다.

5. 위의 BER 그래프를 통해 동일한 채널조건 하에서 M이 높아질수록 비트 에러율은 어떻게 변함을 알 수 있는가?

M이 높아진다는 것은 16QAM(M값=4)에서 256QAM(M값=8)으로 변하는 것을 뜻합니다.

확인학습 4번의 그림을 보면 알 수 있듯이 M값이 높은 256QAM의 에러율이 M값이 낮은 16QAM의 에러율에 비해 더 좋지 않다는 것을 알 수 있었습니다.