Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Министерство РФ по связи и информатизации

Уральский технический институт связи и информатики (филиала)

Сибирского Государственного университета телекоммуникаций и Информатики


КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы теории электрической связи»

ТЕМА: РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ


Выполнил Студент: Плишкин М. Ю.

Группа: МЕ-72

Преподаватель: Астрецов Д.В.


Екатеринбург, 2010


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Вариант 020

Относительная ошибка δ = 1,5% =0,015
Параметр, характеризующий порядок фильтра, формирующего сообщения k=3
Частота, определяющая ширину спектра сообщения f0 = 400 Гц
Вид модуляции - ОФМ

Тип распределения - №4, т.е

δ1 = δ2 = δ3 = δ4 = 1/2·δ = 0,0075


СОДЕРЖАНИЕ


Введение

1. Расчётная часть

1.1 Расчёт частоты дискретизации

1.2 Расчёт пик-фактора Н

1.3 Расчёт числа разрядов двоичного кода

1.4 Расчёт допустимой вероятности ошибки вызванной действием помех

1.5 Расчёт информационных характеристик источника сообщения и канала связи

1.6 Расчёт отношений, необходимых для обеспечения приёма при неизвестной фазе

1.7 Расчёт длительности импульса двоичного сигнала

1.8 Расчет ширины спектра сигнала, модулированного двоичным кодом

2. Выбор сложного сигнала для передачи информации и для синхронизации

Заключение

Список литературы

Приложение. Структурная схема ИКМ – ЧМ


ВВЕДЕНИЕ


Курсовая работа имеет целью закрепить навыки анализа системы передачи непрерывных сообщений цифровыми методами, расчёта характеристик помехоустойчивости и других показателей качества передачи информации по каналам связи с помехами.

Основная задача курсовой работы - закрепление навыков расчёта характеристик системы передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами. Кроме того, в процессе её выполнения я должен продолжить знакомство с учебной и монографической литературой по теории электрической связи, закрепить навыки выполнения технических расчётов с использованием персональных ЭВМ.

Наконец, нельзя сбросить со счетов и последнюю, скорее по порядку, но не по важности, цель - отработку навыков изложения результатов технических расчётов, составления и оформления технической документации.

Для передачи непрерывных сообщений можно воспользоваться дискретным каналом. При этом необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал, т.е. в последовательность символов, сохранив содержащуюся в сообщении существенную часть информации. Типичными примерами цифровых систем передачи непрерывных сообщений являются системы с импульсно–кодовой модуляцией (ИКМ) и дельта–модуляцией (ДМ).

Для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму используются операции дискретизации и квантования. Полученная таким образом последовательность квантованных отчетов кодируется и передается по дискретному каналу как всякое дискретное сообщение. На приемной стороне непрерывное сообщение после кодирования восстанавливается.

Преимущество цифровых систем передачи перед непрерывными системами в их высокой помехоустойчивости.

При цифровой системе передачи непрерывных сообщений можно, кроме того, повысить верность применением помехоустойчивого кодирования. Высокая помехоустойчивость цифровых систем передачи позволяет осуществить практически непрерывную по дальности связь при использовании каналов сравнительно невысокого качества.

Другим преимуществом цифровых систем является широкое использование в аппаратуре преобразования сигналов современной элементной базы цифровой ВТ и микропроцессоров

В приложении приведена общая структурная схема системы передачи в цифровой форме. В составе цифрового канала предусмотрены устройства для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму – АЦП (аналогово–цифровой преобразователь) на передающей стороне и устройства преобразования цифрового сигнала в непрерывный – ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) на приемной стороне.


1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ


1.1 Расчёт частоты дискретизации


Эффективное значение относительной ошибки временной дискретизации сообщения x(t) определяется равенством [1]:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений , (1)


где:Fд – частота временной дискретизации;

Sx(f) – спектральная плотность мощности сообщения x(t).

Форма спектральной плотности мощности сообщения определена равенством [2]:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений , (2)


где:S0 - спектральная плотность мощности сообщения на нулевой

частоте;

k – параметр, характеризующий порядок фильтра, формирующего сообщения;

f0 – частота определяющая ширину спектра сообщения по критерию снижения Sx(f) в два раза по сравнению с её значением на нулевой частоте Sx(0).

При выборе частоты дискретизации Fд необходимо пользоваться правилом, следующим из равенства [1], с использованием выражения [2] для спектральной плотности мощности сообщения. Вычислим интегралы в [1] и найдём чему равно δ1:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (3)

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (4)

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (5)


Пользуясь формулой (5) можно вычислить частоту временной дискретизации Fд:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (6)


1.2 Расчёт пик-фактора Н


Пик-фактор – отношение Н максимального пикового значения непрерывного сообщения к его эффективному значению. Сообщение четвёртого типа имеет распределение Лапласа(7):


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (7)


где: а – параметр сообщения, определяющий его дисперсию, которая равна:

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений - эффективное значение этого сообщения.

Эффективное значение относительной ошибки такого процесса, вызванное ограничением, связано с пик-фактором.


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений,


где Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений логарифмируем данное выражение


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


1.3 Расчёт числа разрядов двоичного кода


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (8)


где:Е(х) – целая часть дробного числа х.

Таким образом, в результате входных преобразований сформирован сигнал ИКМ, обеспечивающий требуемый уровень точности передачи аналогового сообщения цифровым способом - использованием двоичного кода.


1.4 Расчёт допустимой вероятности ошибки вызванной действием помех


Эффективное значение среднеквадратичной ошибки воспроизведения сообщения вызванной ошибочным приёмом одного из символов двоичного кода за счёт широкополосного шума, можно найти из формулы (9):


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений, (9)


где: Рош –вероятность ошибки приёма разрядного символа (при небольших Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений=Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений).


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Выбирая вероятность ошибки Рош таким образом, чтобы дисперсия относительной ошибки δШ2 была по крайней мере на порядок ниже суммы дисперсий относительных ошибок отдельных этапов входных преобразований, можно обеспечить общую погрешность передачи аналогового сообщения, практически равную погрешности входных преобразований. Обеспечение заданного значения вероятности ошибки осуществляется выбором соответствующего превышения мощности сигнала над мощностью шума, формированием сигнала на передающей стороне системы (способом передачи) и способом приёма - совокупностью устройств выделения сообщения из смеси сигнала и помехи, присутствующей на входе приёмного устройства.

В то же время необходимо минимизировать мощность источника сигнала, так как излишек мощности повышает стоимость системы связи, уровень помех другим связным системам, в некоторых случаях ухудшает экологическую обстановку вблизи источника сигнала.


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений, (10)


где: Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений- минимальное (когерентное) отношение сигнал/шум.

1.5 Расчёт информационных характеристик источника сообщения и канала связи


Рассчитаем энтропию источника сообщения, оценим её избыточность.

Для расчёта энтропии целесообразно всего воспользоваться приближённой формулой, которая является достаточно точной при большом числе уровней квантования:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (11)


где:W(x) – плотность вероятности сообщения;


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений - значение интервала квантования;


Um – порог ограничения сообщения.


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений , где Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений, Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Для оценки избыточности сначала рассчитаем информационную насыщенность сообщения:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (12)


где:Hmax – максимальная энтропия источника, достигаемая при равномерном распределении.

Тогда избыточность может быть найдена из выражения


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (13)

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Производительность источника сообщения находится из равенства


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (14)

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Пропускная способность канала связи определяется известной формулой Шеннона


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (15)


(15) – условие согласования.

Пользуясь формулой (16) мы можем найти значение отношения мощностей сигнала и помехи:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (16)


Сравнивая пропускную способность с производительностью источника, можно найти значение отношения мощностей сигнала и помехи, требуемое для согласования источника сообщения с каналом связи. В нашем случаи мы имеем в виду мощность шума в полосе частот, равной половине частоты дикретизации сообщения, и что при этом информация передаётся без искажений.


1.6 Расчёт отношений, необходимых для обеспечения приёма при неизвестной фазе


При неоптимальном приёме выражения для вероятностей ошибок зависят от контретной схемы, реализующей различение символов двоичного кода дискретного сигнала. При рациональном построении устройств некогерентной обработки можно использовать следующее приближённое выражение для вероятностей ошибок при частотной модуляции:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (17)


Пользуясь формулой (17), мы можем рассчитать чему равно Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (18)


Из результата видно, что существует проигрыш в энергии (мощности) сигнала, выванной неизвесностью начальной фазы. Проигрыш равен приблизительно 2 (50,8– 46 =4,8).

Оптимальный когерентный и некогерентный приемник


Схема оптимального когерентного приема сигналов с ЧМ

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Схема оптимального некогерентного приема сигналов с ЧМ

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

1.7 Расчёт длительности импульса двоичного сигнала


После определения частоты дискретизации и числа зарлядов двоичного кода можно определить длительность импульса кодовой последовательности:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений,


где τс – длительность временного интервала, предназначенного для передачи сигналов инхронизации. (τс = τu)

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


1.8 Расчет ширины спектра сигнала, модулированного двоичным кодом


Поскольку характер последовательностей определяется реализацией сообщения, каждую из них следует считать случайным процессом с характерной для последоватльности прямоугольных импульсов функцией коррекции в виде гармонической функции (не синуса) с огибающей прямоугольной формы.

Спектральная плотность мощности такой последовательности иммет вид функции (sin2x)/x2, максимум которой находится на несущей частоте, а ширина главного лепестка по первым нулям спектральной плотности равна ∆f0 = 2/τи. На практике и в литературе обычно ширина спектра определяется полосой частот, в которой сосредоточенно (80-90)% энергии (мощности) сигнала. По этому критерию для радиоимпульса прямоугольной формы обычно принимается:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Это же значение имеет ширина спектра всего фазоимитированного сигнала, так как несущие частоты обеих последовательностей совпадают.


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


2. Выбор сложного сигнала для передачи информации и для синхронизации


Достоинства сложных сигналов:

- Сложные сигналы обладают повышенной помехоустойчивостью по отношению к помехам с сосредоточенным спектром (узкополосным помехам);

- Так же сложные сигналы обладают повышенной разрешающей способностью, которая позволяет разделить сигналы при многолучевом распространении.

- Кроме того, использование сложного сигнала позволяет обеспечить синхронизацию устройства восстановления аналогового сообщения по принятому цифровому сигналу.

Т.о., необходимо выбрать два вида используемых сигналов с ЧМ –частотной манипуляцией (это последовательность импульсов, у которых частота меняется специальному коду). Один сигнал должен быть использован для синхронизации, второй – для передачи информационных символов.

В фазово-кодовой модуляции существует два типа кода:

1. код Баркера;

2. M–последовательность.

Выберем M–последовательность, элемент последовательности, которой рассчитывается по формуле:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений (19)


где Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений и d – двоичные числа.

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийСоставим M-последовательность для информационного элемента. Для этого зададим первые четыре импульса:

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Рассчитаем остальные элементы:


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений


Т.о., мы получили М-последовательность для информационного элемента: 011110101100100

Единиц должно быть больше, чем нолей на один разряд (шумоподобнй сигнал).

Информационная последовательность шифруются одними начальными, а синхроимпульс другими начальными условиями.

М-последовательность для синхроимпульса будет запушена в обратном направлении информационная последовательность: 1.

По этим данным строим структурную схему согласованного фильтра для информационной М-последовательности.


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРасчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщенийРисунок 3 - Структурная схема фильтра для информационной последовательности


СФОИ – согласующий фильтр одиночного импульса.

На выходе будем иметь сигнал, амплитуда которого в 15 раз будет больше за счет задержки наших импульсов.

Один сигнал должен быть использован для синхронизации, второй – для передачи информационных символов.

Далее строим функцию корреляции для информационного сигнала, поданного на вход СФинф.


Таблица 1

-1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1








-1
1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1







1

0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0






-1


1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1





-1



1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1




1




0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0



1





0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0


-1






1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1

1







0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0
-1








1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1
1









0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
1










0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1
1











0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0
1












0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0
-1













1 0 0 0 0 1 0 1 0 0

1 0 -3 0 -1 -2 -1 0 1 0 -1 2 -1 -2 15 -2 -1 2 -1 0 1 0 -1 -2

Нашу М-последовательность мы либо инвертируем (умножаем на «-1» нашу комбинацию), либо оставляем такой, какая есть. Затем складываем столбцы. Нули заменяются на «-1», а единицы – на «+1». Разность между «+1» и «-1» является результатом, который записывается после черты. По этим результатом строим функцию корреляции.


Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений

Рисунок 4 – Функция корреляции – информационный сигнал.


Затем строим функцию корреляции для синхроимпульса, поданного на вход СФинф.


Таблица 2

-1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1













1
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0












1

0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0











1


0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0










1



0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1










-1




1 1 0 1 1 0 0 1
Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: