Студопедия — ТЕМА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТЕМА КУРСОВОЙ РАБОТЫ






Темой курсовой работы является расчет основных характеристик цифровой системы передачи непрерывных сообщений.

 

 

Расчету подлежат основные характеристики цифровой системы передачи непре­рывных сообщений, структурная схема которой приведена на рисунке.

 

3. ОБЩИЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

§ Непрерывное сообщение a(t) преобразуется в первичный электрический сигнал b(t). В данной работе принимается условие о том, что b(t) является стационарным случайным процессом, мгновенные значения которого распределены равномерно в интервале [ bмин., bмакс. ].

§ Энергетический спектр первичного сигнала сосредоточен в полосе частот от 0 до Fс.

§Шаг квантования сигнала: Δ b = 0, 1В.


 

n (t)

{ bкв (ti)}
  Демодулятор
z (t)
  Декодер
^ bикм (t)
^ { bкв (ti)}
  ФНЧ  
^ b (t)
Преобразователь сигнала в сообщение  
^ a (t)
Получатель сообщений
Источник сообщений
  Кодер
  Канал cвязи
a (t)
Формирователь первичного сигнала
b (t)
  Кванто- ватель
bикм (t)
  Модулятор  
  Дискрети- затор
u (t)
{ b (ti)}

 

 


Структурная схемацифровой системы передачи непрерывных сообщений

 


 

§Кодирование отсчетов сигнала b (ti): k -разрядный, равномерный двоичный код с добавлением одного бита проверки на четность.

§Выходной сигнал кодера bикм (t): последовательность импульсов со значениями «0» и «1».

§Сигнал несущей частоты u 0(t) =Um cos2 pft, Um= 1 В, f > > Vк, где Vк (бит/с) скорость передачи двоичных символов кодера (т.е. выполняется условие узкополосности сигнала).

§Канал связи постоянными параметрами и адди­тивной помехой, имеет полосу пропускания Fk значительно большую, чем ширина спектра модулированного сигнала FU. Смесь сигнала и шума на выходе канала z(t)=s(t)+n(t), гдеs(t)= u (t) ∙ Kпк – сигнал на выходе канала, n(t)- аддитивный гауссовский шум с равномерным энергетическим спектром («белый» шум ). Kпк коэффициент передачи канала. (Усилители, частотные фильтры и преобразователи частот передатчика и приемника аналоговой части ЦСП включены в состав канала связи и предполагаются неискажающими).

§Входное и выходное сопротивления канала связи содержат только активную составляющую Rвх = Rвых = Rк= 50 Ом.

§Фильтр нижних частот (ФНЧ) - идеальный с частотой среза Fср.

4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ВАРИАНТАМ

 

В таблице вариантов приведены следующие исходные данные:

§ Минимальное bмин. и максимальное bмакс. значения передаваемого сигнала b (t)в вольтах;

§ Полоса частот, занимаемая спектром исходного сообщения Fc в герцах;

§ Номер передаваемой кодовой комбинации j;

§ Вид модуляции (манипуляции) АМ, ЧМ, ФМ, ОФМ;

§ Коэффициент передачи канала связи Kпк;

§ СПМ шума на входе демодулятора N0;

§ Способ приема (1 -когерентный, 2 – некогерентный);

Таблица

№ ва­р. bмин (В) bмакс (В) Fc (Гц) j Вид моду-ляции Кпк N0 (Bт/Гц) Способ приёма
  -1, 6 + 1, 6 3, 1∙ 103   AM 0, 5 1, 3 ∙ 10-8  
    +3, 2 4∙ 106   ЧМ 0, 5 1, 5 ∙ 10-11  
    +25, 6 4∙ 106   0, 5 4, 8 ∙ 10-12  
  -1, 6 + 1, 6 14∙ 103   ЧМ 0, 7 5, 8 ∙ 10-9  
  -12, 8 + 12, 8 14∙ 103   ФМ 0, 8 7, 7 ∙ 10-9  
  -6, 4 +6, 4 104   ЧМ 0, 7 6, 5 ∙ 10-9  
    + 12, 8 103   ЧМ 0, 7 6, 5 ∙ 10-8  
    +25, 6 103   ОФМ 0, 5 5, 4 ∙ 10-9  
  -1, 6 + 1, 6 104   ФМ 0, 7 1, 7 ∙ 10-8  
  -1, 6 + 1, 6 3, 1∙ 103   ФМ 0, 7 5, 1 ∙ 10-8  
  -3, 2 +3, 2 104   ОФМ 0, 7 1, 5 ∙ 10-8  
  -1, 6 + 1, 6 9∙ 103   ФМ 0, 7 2, 2 ∙ 10-8  
    +6, 4 4∙ 106   ФМ 0, 5 2, 5 ∙ 10-11  
  -1, 6 + 1, 6 15∙ 103   ФМ 0, 7 1, 2 ∙ 10-8  
  -6, 4 +6, 4 14∙ 103   AM 0, 7 2, 2 ∙ 10-9  
  -12, 8 + 12, 8 9∙ 103   ОФМ 1, 0 3, 4 ∙ 10-8  
  -3, 2 +3, 2 3, 1∙ 103   ЧМ 0, 7 2, 2 ∙ 10-8  
  -1, 6 + 1, 6 9∙ 103   AM 0, 8 9, 3 ∙ 10-9  
  -6, 4 +6, 4 3, 1∙ 103   ФМ 0, 7 3, 8 ∙ 10-8  
  -12, 8 + 12, 8 104   ЧМ 0, 5 5, 8 ∙ 10-9  
  -3, 2 +3, 2 14∙ 103   ОФМ 0, 8 9, 9 ∙ 10-9  
  -12, 8 + 12, 8 3, 1∙ 103   ОФМ 0, 7 4, 3 ∙ 10-8  
  -12, 8 + 12, 8 104   AM 0, 7 2, 9 ∙ 10-9  
    +3, 2 103   AM 0, 7 7, 4 ∙ 10-8  
    + 12, 8 4∙ 106   ОФМ 0, 5 2, 2 ∙ 10-11  
    + 12, 8 103   ФМ 0, 8 1, 1 ∙ 10-7  
  -3, 2 +3, 2 9∙ 103   ЧМ 0, 8 1, 6 ∙ 10-8  
    +6, 4 103   ЧМ 0, 8 1, 3 ∙ 10-7  
  -6, 4 +6, 4 9∙ 103   ФМ 0, 7 1, 4 ∙ 10-8  
  -1, 6 + 1, 6 104   ОФМ 0, 7 1, 7 ∙ 10-8  

 

5. ЗАДАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТОВ И ГРАФИЧЕСКИХ ПОСТРОЕНИЙ

 

Изложение курсовой работы, расчеты и графические построения производятся в следующем порядке:

 

1. Структурная схема системы

 

§ Изобразить структурную схему ЦСП.

§ Описать процесс прохождения сообщения от источника до получателя

§ Привести полный перечень исходных данных для заданного варианта (общих и в соответствии с заданным вариантом), выписав их из разделов 3 и 4

 

2. Источник сообщений и формирователь первичного сигнала

 

1.

2.

3.

4.

1.

2.

3.

4.

4.1.

§ Написать формулу для одномерной плотности вероятности p(b) мгновенных значений сигнала b(t) и построить график.

§ Написать выражение для соответствующей интегральной функции распределения F(b) мгновенных значений сигнала b(t) и построить график.

§ Определить значения математического ожидания mb и дисперсии σ b 2 сигнала b(t).

 

3. Дискретизатор и квантователь

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

§ Определить максимально допустимый интервал дискретизации Δ t первичного сигнала b(t) по време­ни.

§ Найти число уровней квантования L

§ Вычислить среднюю мощность шума квантования ε 2.

§ Рассматривая дискретизатор и квантователь вместе, как источник дискретных сигналов B= { bкв (ti)}с объемом алфавита L, определить его энтропию Н(B) и производительность Η '(B) при условии, что отсчеты, взятые через интервал Δ t, статистически независимы.

 

 

4. Кодер

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

4.3.

§ Определить число информационных символов двоичного кода k, необходимое для кодирования всех Lуровней квантованного сообщения.

§ Определить длину кодовой комбинации n кода с одной проверкой на четность.

§ Найти избыточность кода ρ.

§ Записать комбинацию примитивного двоичного кода, соот­ветствующую передаче j -го уровня, считая, что она представляет собой запись числа j в двоичной системе счисления.

§ Записать соответствующую комбинацию кода с проверкой на четность, указав в ней информационные и проверочный разряды.

§ Определить число двоичных символов, выдаваемых кодером в секунду (скорость манипуляции) Vк и длительность передачи символа (тактовый интервал син­хронного двоичного сигнала) Т.

 

 

5. Модулятор

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

§ Записать аналитическое выражение модулированного сигнала u(t), связывающее его с сигналом bикм(t).

§ Построить графики временных диаграмм сигнала bикм(t), представляющего кодовую комбинацию j -го уровня сообщения (bk+1, bk, bk-1, … b1), и соответствующего модулированного сигнала u(t) (с учетом заданного вида модуляции).

§ Записать аналитическое выражение и построить график автокорреляционной функции Rикм(τ) для последовательности кодовых символов bикм (t), поступающей на вход модулятора. Вычисления и построение провести применительно к одиночному символу длительностью Т, что соответствует минимально возможному интервалу автокорреляции и максимальной ширине энергетического спектра.

§ Записать аналитическое выражение и построить график СПМ (энергетического спек­тра) G икм (f) этого сигнала.

§ Определить ширину F икм указанного энергетического спек­тра G икм (f) по упрощенному правилу, согласно которому учитывается ширина главного (центрального) лепестка спектра, который, в свою очередь, связан известным соотношением с длительностью импульса. Полу­ченное значение F икм отложить на спектральной диаграмме G икм (f).

§ Записать аналитическое выражение и построить график энергетического спектра модулированного сигнала Gu(f) для единичного импульса.

§ Вычислить полосу частот (ширину энергетического спектра) модулированного сигнала FU. (для сиг­налов ЧМ необходимо дополнительно учесть значение девиации частоты 2Δ f =f1-f0, которое выбрать таким, чтобы обеспечивалась ортогональность элементов сигнала U0(t) и U1(t) на интервале Т. Здесь f1, f0 –значения частот излучения, соответствующие передаче, соответственно, символов «0» и «1»).

 

6. Канал связи

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

§ Записать аналитическое выражение, связывающее сигналы z (t) и u (t)с учетом аддитивного шума и коэффициента Kпк.

§ Найти мощность шума на выходе канала Рш в полосе частот модули­рованного сигнала FU.

§ Найти мощность Рs модулированного сигнала s(t) = Kпк u (t)на входе демодулятора (для АМ соответствующего уровню «1»).

§ Определить в децибеллах отношение сигнала к шуму на выходе канала Рs / Рш.

§ Определить энергию элементарного символа принятого полезного сигнала длительностью Т (для АМ соответствующего уровню «1»).

§ Рассчитать значение параметра h 2 - отношение энергии сигнала к СПМ шума на входе демодулятора.

§ Определить пропускную способность канала С '.

§ Рассчитать эффективность использования пропускной способности канала Кс, определяемую как отношение производительности источника сообщений Η '(B) к пропускной способности непрерывного канала С'.

 

7. Демодулятор

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

4.6.

§ Изобразить структурную схему оптимального демодулятора для заданного вида модуляции и способа приема.

§ Рассчитать среднюю вероятность ошибочного приема двоичного символа рош.

§ Определить, как нужно изменить энергию сигналов, чтобы при других видах модуляции и заданном способе приёма со­хранялось бы то же значение вероятности ошибки рош.

 

 

8. Декодер

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

4.6.

§ Оценить обнаруживающую способность q0 заданного кода (п, п-1) с одной проверкой на четность.

§ Рассчитать вероятность необнаруженной ошибки рно.

 

5.9. Фильтр нижних частот

 

1.

2.

3.

4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

4.6.

4.7.

4.8.

§ Определить значение Fcр ФНЧ, при котором обеспечивается теорети­чески точное восстановление непрерывного сообщения.

§ Изобразить амплитудно-частотную. характеристику ФНЧ.

§ Найти импульсную характеристику g(t) ФНЧ и начертить её график.

 

6. РАЗДЕЛЫ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

 

Титульный лист

1. Структурная схема системы. Описание и исходные данные.

2. Источник сообщений и формирователь первичного сигнала

3. Дискретизатор и квантователь

4. Кодер

2. Модулятор

3. Канал связи

4. Демодулятор

5. Декодер

6. ФНЧ

Список литературы

 

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

В соответствии с установленным учебным графиком данная работа выполняется в 5 семестре. Для ее выполнения необходима самостоятельная проработка части разделов программы. Соответствующие ссылки на учебную литературу (список которой приведен в конце) даются далее в квадратных скобках. Кроме этого, далее даются методические указания по каждому пункту работы.

При выполнении заданий на уровне элементов структурной схемы системы связи (п.п. 5.2. – 5.9) сначала производятся требуемые расчеты в общем виде и лишь после этого подставляются конкретные числовые данные варианта.

В числовых расчетах достаточно ограничиться 3-4 значащими цифрами.

Все расчеты и диаграммы должны сопровождаться краткими пояснениями, однако при этом нет необходимости приводить подробные теоретические выкладки и объяснения, заимствованные из лекций или учебников и не имеющие прямого отношения к данному расчету или схеме. Использование готовых формул должно сопровождаться ссылками на литературу с указанием страниц и формул.

Все диаграммы должны быть достаточно крупными (занимать не менее половины листа), иметь числовые шкалы (деления) по осям в соответствующих единицах и по конкретным числовым результатам расчетов с учетом этих шкал. Замена таких расчетных диаграмм мелкими схематическими рисунками без делений по осям, заимствованными из учебников, не допускается.

Курсовая работа выполняется на компьютере в одном экземпляре и оформляется только на лицевой стороне белой бумаги. Параметры форматирования:

- размер бумаги стандартного формата А4 (210 х 297 мм);

- поля: левое – 25 мм, верхнее – 20 мм, правое – 10 мм, нижнее – 20 мм;

- ориентация: книжная;

- шрифт: Times New Roman;

- кегель: - 12 пт (пунктов);

- междустрочный интервал: одинарный;

- расстановка переносов – автоматическая;

- форматирование основного текста и ссылок – в параметре «по ширине»;

- цвет шрифта – черный;

- красная строка – 1, 0 см;

Листы работы должны быть сброшюрованы любым спосо­бом, обеспечивающим ее удобный просмотр и хранение.

В конце работы приводится список использованной литерату­ры и ставится подпись исполнителя с датой.

Форма титульного листа должна быть оформлена в соответствии с образцом (приложение 1).

Далее приводятся методические указания по отдельным пунктам задания.

 

7.1. Структурная схема системы. Описание и исходные данные.

 

В этом пункте работы следует изобразить структурную схему цифровой системы передачи непрерывных сообщений и дать краткое описание процессов преобразований сигналов от источника сообщений до выхода системы. Самостоятельно сформулировать техническое задание, выписав необходимые исходные данные и требования из разделов 3 и 4 в соответствии с заданным вариантом. Для осознанного выполнения всех последующих пунктов работы необходимо ознакомиться с основами теории и принципами построения современных ЦСП с ИКМ, например в [1, 2, 3, 4].. Математические формулы для проведения расчетов можно вспомнить, воспользовавшись справочником [5].

 

7.2. Источник сообщений и формирователь первичного сигнала

 

Необходимые теоретические сведения и формулы, касающиеся рас­чета вероятностных характеристик случайных сигналов, изучены ранее в курсе «Теория электрической связи.

Конкретное числовое значение плотности вероятности сообщения p(b), равномерной в заданном интервале [ bмин, bмакс ], определяется из условия ее нормировки: p(b) (bмакс. - bмин.) = 1.

 

7.3. Дискретизатор и квантователь

 

Этот пункт задания требует для его выполнения знания теории дискретизации функций непрерывного аргумента, основных понятий теории информации и принципов построения ЦСП с ИКМ (ext, ybrb gj предшествующtq дисциплинt ТЭС, или литература [1, 2, 3, 4].

Дискретизатор преобразует сигнал b (t) в последовательность от­счетов, взятых с интервалом по времени Δ t. Затем каждый отсчет квантуется по уровню (напряжению) с равномерным шагом Δ b= 0, 1 Β;.

Интервал дискретизации Δ t определяется по теореме Котельникова.

Число уровней квантования L рассчитывается как число шагов величины Δ b, которое может поместиться в заданном интервале значений передаваемого сообщения [ bмин, bмакс ]. При расчете мощности шума квантования учитывают, что при заданном равномерном законе распределения сообщения b(t) все его значения, попадающие в интервал между двумя соседними уровнями квантования, равновероятны и не зависят от номера уровня. Поэтому и шум квантования ε (t) (определяемый в каждый момент времени как отклонение значения исходного сообщения от ближайшего к нему уровня квантования) распределен равномерно в интервале (-Δ b/2, Δ b/2).

Энтропия и производительность дискретизатора и квантователя определяются по формулам расчета указанных информационных характеристик для дискретных источников, причем в роли выдаваемых ими символов здесь выступают уровни сообщения (соответственно, единицей измерения Н(B) в этом случае является бит/уровень). Следует учесть, что вероятности всех уровней квантованного сообщения P (bj) где j = 1, 2,....L, при заданном равномерном законе распределе­ния его мгновенных значений и выбранном способе квантования одинаковы.

 

7.4. Кодер

 

Выполнение этого пункта требует знаний по разделу «Основы теории кодирования»: [1], или учебники по дисциплине ТЭС.

Кодер обеспечивает представление квантованных по уровню от­счетов сообщения помехоустойчивым двоичным кодом. Эта операция осуществляется в два этапа. На первом из них производится прими­тивное кодирование: каждый уровень квантованного сообщения b (tj) представляется комбинацией (bk, bk-1, … b1) k - разрядного равномерного двоичного кода.

На втором этапе из них формируются комбинации кода с одной проверкой на четность: к каждой исходной комбинации прибавляется один проверочный символ bk+1, получаемый в результате суммирования всех ее элементов по модулю 2.

Сформированная таким образом кодовая комбинация (bk+1, bk, bk-1, … b1) имеет в итоге n = к+1 разрядов и представляется на вы­ходе кодера сигналом bикм (t) в виде последовательности импульсов «0» и «1» (синхронным двоичным случайным сигналом).

Число разрядов примитивного кода k, необходимое для кодирования L уровней квантованного сообщения, определяется из очевидного условия, что общее число всех возможных комбинаций из k двоичных разрядов должно быть равно L.

Избыточность кода рассчитывается по известной формуле оценки избыточности).

Запись комбинации примитивного двоичного кода, соответствующей передаче j -го уровня, поясним на примере.

Пусть k= 8, j= 217. Представим число 217 в двоичной системе счисления:

217 = 1 ·27 +1·26 + 0·25 +1·24 +1∙ 23 +0·22 +0∙ 21 +1∙ 20.

Коэффициенты этого представления образуют 8 информационных симво­лов комбинации примитивного кода:

1 1 0 1 1 0 0 1

b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1.

Проверочный символ b9 образуется путём суммирования по модулю 2 всех информационных символов. В данном примере, как легко убедиться, получается b9=1. Он добавляется к исходной комбинации слева. В итоге получается ком­бинация помехоустойчивого кода

1 1 1 0 1 1 0 0 1

b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1.

Длительность передачи двоичного символа Τ (тактовый интервал) легко найти, если учесть, что за время t между двумя следующими друг за другом отсчетами сообщения передается п=k+1 символов кодовой комбинации отсчета. Число двоичных символов, выдаваемое кодером в секунду Vk, определяется как величина, обратная Т.

 

7.5. Модулятор

 

Наиболее подробные сведения по этому пункту приведены в [1], п.п.3.5, 3.7., а также например в [2].

В результате модуляции двоичные символы представляются сле­дующими высокочастотными сигналами:

 

· Амплитудная манипуляция (AМ).

Символам " 0" и " 1" соответствуют элементы сигнала длительностью Τ вида U0(t)=0, U1(t)= Um cos 2pft(система сигналов с пассивной пау­зой).

· Частотная Манипуляция (ЧМ). Символам " 0" и " 1" соответствуют ортогональные элементы элементы сигнала длительно­стью Τ вида

u0(t)= Um cos 2p(f-Δ f t), u1(t)= Um cos 2p(f+Δ f t).

· Фазовая манипуляция (ФМ). Символам " 0" и " 1" соответствуют противофазные элементы сигнала длительностью Τ вида

U0(t)= Um cos2pft, U1(t)= -Um cos2pft.

· Относительная фазовая манипуляция (ОФМ) в отличие от обыч­ной ФМ предполагает представление каждого двоичного символа не абсолютной фазой элемента сигнала, а ее изменением по отношению к предшествующему элементу. Сигнал ОФМ можно рассматривать как результат обычной фазовой модуляции несущего колебания новой по­следовательностью символов, образованной путем суммирования по модулю 2 элемента исходной последовательности с предыдущим элементом новой последовательности.

Временные диаграммы первичного (модулирующего) сигнала bикм(t) и со­ответствующего модулированного сигнала u(t) необходимо изобразить друг под другом, с числовыми делениями по оси времени и с учетом найденного значения тактового интервала Т. (При изображении несущего колебания модулированного сигнала учитывать его реальную частоту f, естественно, не требуется, достаточно условно показать два-три его периода на каждом тактовом интервале).

Для вариантов, где задана ОФМ, необходимо кроме первичного сигнала bикм(t) изобразить перекодированный сигнал cикм(t). Следует показать, что изменение фазы модулированного колебания на 180° происходит при появлении символа 1 в передаваемой двоичной последовательности.

При записи аналитического выражения модулированного сигнала u(t) следует учесть, что это должно быть единое выражение, связывающее u(t) с первичным сигналом b(t), а не две отдельные формулы для элементов сигнала, соответствующих символам «0» и «1», приведенные в задании. При этом необходимо конкретизировать общие выражения сигналов AМ, ЧМ, ФМ применительно к случаю модуляции двоичным сигналом b(t). В частности, при двоичной AМ глубина модуляции должна быть равна 1, а при двоичной ЧМ частота принимает два значения f1 =f0f, f2= f0f (осуществляется переключение или «манипуляция» частоты).

Девиацию частоты Δ f следует выбрать такой, чтобы обеспечивалась орто­гональность элементов сигнала U0(t) и U1(t) на интервале Т. Необходимо показать, что это условие будет выполнено, если f = β /Τ, где β = 1. На практике обычно выбирают β кратным 1. В данном задании примите β = 1.

После записи выражения модулированного сигнала следует проверить вы­полнение равенств

u(t)=u0(t) при b(t)= -1 и u(t)= u1(t) при b(t)=1.

При записи аналитического выражения корреляционной функции пер­вичного (модулирующего) сигнала Rикм(τ)следует использовать (с соответствую­щей ссылкой на учебник) известную формулу для случайного синхронного двоичного (телеграфного) сигнала. По ней с использованием теоремы Винера-Хинчина рассчитывается соответствующий энергетический спектр Gикм(f).

 

При расчете спектра модулированного сигнала Gu(f) также необходимо учитывать специфику двоичной модуляции. Энергетический спектр сигнала АМ получается путем сдвига спектра первичного сигнала на несущую частоту с ум­ножением его на константу и с добавлением компоненты в виде δ -функции на не­сущей частоте.

Рекомендация: Для целей настоящей работы можно произвести упрощенную оценку ширины спектра занимаемой модулируемым сигналом. В соответствии с «принципом неопределенности» для немодулированного импульса ширина эффективного спектра

Fэ =1/τ [2]. Соответственно, после модуляции эта ширина полосы удваивается, т.к. содержит «левую» и «правую» части спектра относительно его максимума. Значения эффективной ширины спектров сигналов АМ, ФМ и ОФМ при этом получаются одинаковыми и качественно не отличаются от вычисленных для одиночного АМ импульса FU АМ, ФМ, ОФМ 2/T.

Оценку эффективной ширины спектра двоичной ЧМ можно получить, представив сигнал двоичной ЧМ в виде суммы двух сигналов AМ с раз­ными частотами. При этом складываются и их энер­гетические спектры, т.е. ширина эффективного спектра FU ЧМ увеличивается по сравнению с FU АМ, ФМ, ОФМ приблизительно на величину 2Δ f.

 

7.6. Канал связи

 

Теоретические сведения, касающиеся преобразований сигналов в каналах связи и их информационной пропускной способности, можно найти в [1], глава 4, в [2], в [3], глава 3.

Полученный в результате модуляции высокочастотный сигнал ui(t) передается по каналу связи с постоянными параметрами и адди­тивной помехой. Предполагается, что частотные характеристики кана­ла выбраны таким образом, что сигнал в нем только затухает без ис­кажений формы и временного рассеяния. С выхода такого канала на вход приемного устройства поступает смесь

z(t)=s(t)+n(t),

где s(t)= u(t) Kпк — полезный сигнал на выходе канала, n(t)— аддитивная помеха, приведенная к выходу канала, со спектральной плотностью мощности N 0.

При записи аналитического выражения, связывающего входной и выходной сигналы, следует учитывать модель канала, в соответствии с которой задан способ приема. При когерентном приеме предполагается, что преобразование полезного сигнала в канале является детерминированным и описывается выражением вида (4.48) в [1]. Не­когерентный прием применяется в каналах с неопределенной фазой и выходной сигнал в этом случае связан с входным соотношением (без номера), приведенным в п.4.4.3 [1]. Разумеется, при этом обозначения всех величин необходимо привести в соответствии с теми, что использованы в задании.

Мощность шума на выходе канала Рш легко найти, если учесть, что он имеет постоянную спектральную плотность мощности N0 в полосе в полосе частот FU, занимаемой модулированным сигналом u(t) и, соответственно, сигналом s(t). При этом мощность шума необходимо вычислять только в полосе частот модули­рованного сигнала FU.

При расчете мощности синусоидального сигнала и мощности шума следует использовать формулы: Рs = и Pш=N 0 F. При этом поясните, почему, в отличие от классической формулы, связывающей значения мощности, напряжения и сопротивления Р = , впервой формуле в числителе присутствует значение Kпк , а в знаменателе – цифра 2.

В вариантах данной работы могут быть заданы сигналы как с активной, так и с пассивной паузой, поэтому при расчетах пропускной способности канала необходимо рассматривать среднюю мощность в расчете на элемент сигнала

Рs = (Рs0 + Рs1)/2.

Затем рассчитывается отношение мощностей сигнала и шума на выходе Ps/Pш.

Пропускная способность непрерывного канала С ' определяется по формуле Шеннона: см. [1], (6.83).

 

 

7.7. Демодулятор

 

Для выполнения этого пункта задания необходимо изучить основы теории оптимального приема дискретных сообщений, изложенные в [1], глава 5, или [2].

В демодуляторе осуществляется оптимальная когерентная или некогерентная обработка принимаемой смеси сигнала с шумом, целью которой является вынос решения о переданном символе.

 

При записи алгоритма и построении структурной схемы демодулятора надо помнить о том, что они существенно разные при когерентном и некогерентном приеме, а также при приеме сигналов ОФМ по сравнению с другими видами модуляции.

 

При расчете вероятностей ошибок следует использовать приведенные в учебниках известные формулы, выражающие указанную вероятность при задан­ном виде модуляции и способе приема через отношение энергии активного элемента принятого сигнала к спектральной плотности шума

h2= .

Энергию Es 1легко найти по известной мощности Рs1 элемента сигнала и его длительности Т: Es 1 = Рs1 Т.

 

При когерентном приеме формулы для расчета вероятностей ошибок имеют следующий вид [1]:

p ош АМ = 0, 5[1 (h / );

pош ЧМ = 0, 5[1 - Ф (h) ];

pош ФМ = 0, 5[ 1- Ф ( h) ];

pош ОФМ = [1 - Ф ( h) ] – при pош< < 1.

Формулы вероятностей ошибок при когерентном приеме содержат функ­цию Крампа

Для облегчения расчетов таблица функции Крампа приведена в приложении 2. Необходимые промежуточные значения могут быть найдены путем линейной аппроксимации.

Для случая некогерентного приема расчет вероятностей ошибок не во всех учебных пособиях освещен достаточно подробно, поэтому ниже приведены формулы, которые при этом следует использовать

 

pош АМ = 0, 5 exp (- h2 /4);

p ош ЧМ = 0, 5 exp (- h2 /2);

p ош ОФМ = 0, 5 exp (- h2).

 

7.8. Декодер

 

Перед выполнением этого пункта следует ознакомиться с общими принципами помехоустойчивого кодирования и принципами построения линейных кодов с проверкой на четность: см. [1], глава 7.

Процесс декодирования в рассматриваемой системе осуществл­яется в два этапа. На первом этапе производится обнаружение ошибок в принятой кодовой комбинации. Если ошибки не обнаружены, то на втором этапе комбинации символов в k информационных разрядах ставится в соответствие элемент (квантованное значение отсчета) принятого сигнала b (ti). В случае обнаружения ошибок принима­ются меры к их исправлению, которые здесь не рассматриваются.

Под «обнаруживающей» или «исправляющей» способностью кода по­нимают максимальную кратность ошибок (т.е. число ошибочно принятых разрядов кодовой комбинации) q0 или qи, которые, соответственно, позволяет обнаруживать или исправлять заданный код.

Алгоритм обнаружения ошибок, который требуется указать в задании -это перечень конкретных операций над разрядами принятой кодовой комбина­ции, в результате которых устанавливается, что есть ошибка или ошибок (обнаруживаемых таким кодом) нет.

Вероятность необнаруженной ошибки рно определяется как вероятность появления ошибки любой кратности q, не обнаруживаемой данным кодом.

В соответствии с формулой ]вероятность того, что ошибок в кодовой комбинации будет больше, чем в одном символе

p

где p – вероятность ошибочного приема одного разряда кодовой комбинации

 

 

p p(ν = 2 ) + p(ν = 3 ) +… + p(ν =n).

Из этих слагаемых выбираем только те, которые соответствуют четному числу ошибок, т.к. остальные обнаруживаются. Это и будет искомая вероятность необнаруживаемой ошибки:

p p(ν = 2 ) + p(ν = 4 ) + p(ν = 6 ) +...

 

7.9. Фильтр нижних частот

 

Выполнение этого пункта требует знания основ теории дискретизации функций непрерывного аргумента ([1], п.2.4; [2].

Непрерывный сигнал может быть восстановлен по своим отсчетам с помощью идеального ФНЧ, частота среза которого Fcр определяется выбранным ин­тервалом дискретизации Δ t в соответствии с теоремой Котельникова.

При изображении частотных характеристик такого фильтра следует обратить особое внимание на его фазовую характеристику: идеальность ФНЧ не оз­начает, что его ФЧХ обязательно равна нулю. Правильный вид ФЧХ указан, например, в [1], п.2.4.

Библиографический список:

1. Теория электрической связи.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1198. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Эндоскопическая диагностика язвенной болезни желудка, гастрита, опухоли Хронический гастрит - понятие клинико-анатомическое, характеризующееся определенными патоморфологическими изменениями слизистой оболочки желудка - неспецифическим воспалительным процессом...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Прием и регистрация больных Пути госпитализации больных в стационар могут быть различны. В цен­тральное приемное отделение больные могут быть доставлены: 1) машиной скорой медицинской помощи в случае возникновения остро­го или обострения хронического заболевания...

Вопрос. Отличие деятельности человека от поведения животных главные отличия деятельности человека от активности животных сводятся к следующему: 1...

Расчет концентрации титрованных растворов с помощью поправочного коэффициента При выполнении серийных анализов ГОСТ или ведомственная инструкция обычно предусматривают применение раствора заданной концентрации или заданного титра...

Психолого-педагогическая характеристика студенческой группы   Характеристика группы составляется по 407 группе очного отделения зооинженерного факультета, бакалавриата по направлению «Биология» РГАУ-МСХА имени К...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия