close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4основная часть

код для вставкиСкачать
Введение
Системы связи играют все большую роль в жизни людей, объединяя и сближая отдельные страны, континенты и объекты космоса. Последние годы отмечены не только интенсивным развитием проводных и оптоволоконных систем связи, но и заметным развитием систем радиосвязи. Помимо традиционных релейных и спутниковых систем радиосвязи быстро развиваются сети мобильных цифровых систем радиосвязи.
Разработки систем связи последнего времени используют не только возможности современных технологий, но и достижения современной теории связи, позволяющей повысить не только объемы передаваемой информации, но и качество передачи сообщений (верность связи).
Современная теория связи использует как детерминированные модели сигналов, так и вероятностные модели для передаваемых сообщений, соответствующих им сигналов и помех (шумов) в канале. Вероятностный подход учитывает случайный (для получателя) характер передачи сообщений и помех в канале и позволяет определить оптимальные приемные устройства (обеспечивающие максимально возможное качество) и предельные показатели систем передачи сообщений.
В курсовой работе рассматриваются вопросы дискретизации непрерывного сообщения с последующей передачей его по каналу связи, в котором действует помеха. Также рассматриваются характеристики и параметры канала связи, оценка помехоустойчивости и эффективности приема сигналов. В заключении приведен анализ упрощенной схемы системы электросвязи.
1. Расчет системы электросвязи
1.1 Структурная схема системы электросвязи
Непрерывное сообщение А(t), наблюдаемое на выходе источника сообщений (ИС), представляет собой реализацию стационарного гауссовского случайного процесса с нулевым средним и известной функцией корреляции BA(). Данное сообщение передается в цифровом виде в системе электросвязи, изображенной на рисунок 1.
Рисунок 1 - Структурная схема системы электросвязи
В передающем устройстве (ПДУ) системы на основе аналого-цифрового преобразования (АЦП) сообщение преобразуется в первичный цифровой сигнал импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), который модулирует один из информационных параметров высокочастотного гармонического переносчика. В результате формируется канальный сигнал S(t) дискретной частотной (ДЧМ).
Сигнал дискретной модуляции передается по узкополоcному гауссовскому непрерывному каналу связи (НКС), в котором действует аддитивная помеха N(t).
Принятая смесь сигнала и помехи Z(t) =S(t)+N(t) детектируется в приемном устройстве (ПРУ) системы. Приём сигналов ДОФМ осуществляется методом сравнения полярностей (СП).
Восстановление (оценка) переданного сообщения по принятому с искажениями сигналу ИКМ осуществляется на основе цифро-аналогового преобразования (ЦАП) с последующей низкочастотной фильтрацией (ФНЧ).
1.2 Статистические характеристики и параметры передаваемого сообщения
По техническому заданию исходное непрерывное сообщение представляет собой стационарный гауссовский случайный процесс с нулевым математическим ожиданием, мощностью и функцией корреляции , где - показатель затухания функции корреляции, где .
Спектр плотности мощности (энергетический спектр) случайного процесса:
Графики функции спектра плотности мощности и функции корреляции изображены на рисунках 1а, 1б (приложение А).
Энергетическая ширина спектра сообщения:
,
где Gmax - максимальное значение энергетического спектра, которое можно определить по графику (рисунок 1а приложение А).
В2*с,
.
, Гц.
Под энергетической шириной спектра понимают ту область частот, в которой сосредоточена основная доля энергии сигнала (сообщения).
Интервал корреляции сообщения:
,
В2,
.
Под интервалом корреляции понимают промежуток времени между сечениями случайного процесса, в пределах которого ещё наблюдается статистическая взаимосвязь (корреляция), при этой взаимосвязью (корреляцией) пренебрегают.
Предположим, что исходное сообщение воздействует на идеальный фильтр нижних частот (ИФНЧ) с единичным коэффициентом передачи и полосой пропускания равной начальной энергетической ширине спектра сообщения, тогда мощность отклика ИФНЧ определяется по формуле:
,
В2.
Среднеквадратическое отклонение отклика ИФНЧ:
В.
Среднеквадратическая погрешность фильтрации (СКПФ):
В2.
1.3 Характеристики и параметры аналого-цифрового преобразования сообщения
Интервал дискретизации:
.
Частота дискретизации:
кГц.
Шаг квантования:
В.
Пороги квантования:
Значения порогов квантования представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Значения порогов квантованияn012345678hn,В--4,131-2,754-1,37701,3772,7544,131
Уровни квантования:
х0=-4,819 В
Значения уровней квантования представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Значения уровней квантованияn01234567xn,В-4,819-3,442-2,065-0,6880,6882,0653,4424,819
Качественное изображение сигналов и спектров на входе и выходе дискретизатора АЦП изображены на рисунке 2 и на рисунках 5а, 5б, 5в (приложение А).
Средняя квадратическая погрешность квантования (СКПК):
,
где Px и Py соответственно мощности (дисперсии) входного и выходного сигналов квантователя.
Постоянная ,
где Wx(x)-одномерная функция плотности вероятности: , где - математическое ожидание (А=0).
Значения функции представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Значения функции N1234567В-10,0130,0940,2560,290,2560,0940,013
.
Мощность квантованного процесса .
В данном соотношении распределение вероятностей Pn рассчитывается по следующей формуле:
Значения представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Значения распределение вероятностей N012345670,001350,0210,1360,3410,3410,1360,0210,00135B2.
В2
Характеристика квантования изображена на рисунке 3 (приложение А).
Интегральное распределение вероятностей:
Значения представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Значения N<00123456700,001350,0230,1590,50,8410,9770,9991
Графики закона и функции распределения вероятностей изображены на рисунках 4а, 4б (приложение А).
Энтропия равна:
бит.
Производительность или скорость ввода информации в ДКС определяется соотношением
,
бит/с.
Избыточность последовательности источника:
, где Нmax - максимальная энтропия для источника дискретных сообщений:
бит
Кодовые комбинации представлены в таблице 6.
Таблица 6 - Кодовые комбинацииn-номер уровня квантования01234567Кодовая комбинация000001010011100101110111
Кодовое расстояние Хэмминга
Значения кодового расстояния Хэмминга приведены в таблице 7.
Таблица 7- Значения кодового расстояния Хэмминга
n/m01234567001121223110212132212012312321103221412230112521321021623121201732212110
Вероятности появления (1) и (0) одинаковы: р(0) = р(1) = 0,5, ввиду того, что среднее число нулей и среднее число единиц в сигнале ИКМ одинаково (это справедливо для гауссовокого сообщения и данного способа кодирования).
Длительность элементарного кодового символа
, с.
Ширина спектра сигнала ИКМ
,
где k1- постоянная, выбираемая в пределах от 1,5 до 2.
кГц
Сигналы в четырех сечениях АЦП: вход АЦП, выход дискретизатора, выход квантователя, выход АЦП изображены на рисунках 5а, 5б, 5в (приложение А).
1.4 Характеристики и параметры сигналов дискретной модуляции
Разложение сигнала ОФМ по гармоническим составляющим принимает следующий вид:
где - индекс фазовой модуляции
.
Ширина спектра сигнала ОФМ:
Гц.
График спектра сигнала изображён на рисунке 6 (приложение А).
1.5 Характеристики и параметры узкополосого непрерывного гауссовского канала связи
Мощность гаусcовского белого шума:
В2.
Мощность сигнала дискретной модуляции, обеспечивающее отношение сигнал/шум (С/Ш) :
( ).
Соотношения мощностей и амплитуд, в среднем приходящихся на один двоичный символ ДОФМ сигнала:
.
Пропускная способность гауссовского непрерывного канала связи (НКС):
, бит/с.
Функция плотности вероятности (ФПВ) мгновенных значений гауссовской помехи имеет вид гауссовского распределения с параметрами А=0 и Рx=Pш:
Огибающая (случайно изменяющаяся амплитуда) гауссовской помехи распределена по закону Рэлея, т.е.
.
ФПВ мгновенных значений смеси гармонического сигнала и узкополосной гауссовской помехи имеет вид
ФПВ огибающей принимаемого сигнала подчиняется обобщенному распределению Рэлея (распределению Райса)
,
где - модифицированная функция Беccеля нулевого порядка от мнимого аргумента.
Графики ФПВ изображены на рисунке 7 (приложение А).
1.6 Оценка помехоустойчивости и эффективности приема сигналов дискретной модуляции
Вероятность ошибки при ДОФМ - СП:
, где Энтропия ошибочных решений HОШ:
,
бит.
с.
Скорость передачи информации по дискретному каналу связи:
,
бит/с, Показатель эффективности передачи сигнала дискретной модуляции по НКС:
,
.
Вывод: система имеет низкую эффективность, так как .
Структурная схема приемника сигналов дискретной модуляции изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Структурная схема приемника сигналов дискретной модуляции
В данной схеме присутствуют следующие элементы: ПФ - полосовый фильтр, ФД - фазовый детектор, ФОН- формирователь опорного напряжения, РУ- решающее устройство, ЛЗ - линия задержки. В РУ отсчеты uk сравниваются с пороговым напряжением 0 и принимается решение - передана 1, если uk0, или передан 0, если uk<0.
При методе сравнения полярностей производится сравнение продетектированных текущей и задержанной на и посылок, принимающих два значения ±1.
1.7 Характеристики и параметры цифро-аналогового преобразования сигналов
Скорости передачи информации RL по L- ичному ДКС
,
- энтропия восстановленного L- ичного сообщения
.
Вероятности восстановленных уровней передаваемого сообщения равны
.
Pnp-вероятность правильного приема двоичного символа:
,
,
.
Значения Рm приведены в таблице 8.
Таблица 8 - Значения Рm m01234567Pm0,00180,0220,1360,3410,3410,1360,0220,0018
бит,
бит/с.
Распределение (интегральное) вероятностей дискретного сигнала на выходе декодера:
Значения Fm приведены в таблице 9.
Таблица 9 - Значения Fm n<001234567Fm00,00180,0240,1590,50,8410,9760,9981
Относительные потери в скорости:
, бит/с, 15950бит/с,
График закона распределения вероятностей отклика декодера изображён на рисунке 8 (приложение А).
Сравнивая графики законов распределения вероятностей отклика декодера и отклика квантователя, можно сделать вывод, что они одинаковы.
Дисперсия случайных амплитуд импульсов шума передачи
,
,
,
В2.
Среднеквадратическая погрешность передачи:
,
где постоянная составляющая:
,
- интегральный синус.
.
В2.
1.8 Определение суммарной СКП
Суммарная среднеквадратическая погрешность :
,
=0,504 В2, =0,158 В2.
=0,668 В2.
Относительная суммарная СКП (ОСКП) восстановления сообщения:
,
.
Сигналы на выходе декодера и интерполятора ЦАП, а также восстановленного сообщения представлены на рисунке 9 (приложение А).
ТПЖА 210402.15
Лист Изм Лист № документ Подп. Дата
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
101
Размер файла
1 202 Кб
Теги
4основная, часть
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа