Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Расчет параметров радиотехнической системы

Расчет параметров радиотехнической системы

1. Расчет параметров системы


1.1 Расчет параметров преобразования сообщений


1.1.1 Параметры сообщения

При кодировании непрерывных сообщений с помощью ДИКМ возникают ошибки временной дискретизации δ1, ограничения динамического диапазона δ2, квантования сообщения δ3.

При заданной плотности вероятности мгновенных значений W(x), ошибки, вызванной ограничением динамического диапазона δ2, не будет. Т.к. W(x) ограниченная функция, со следующими параметрами:

- Математическое ожидание


Расчет параметров радиотехнической системы (1.1)


- Величину xm – максимальное значение, которое может принять процесс W(x), найдем из уравнения:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.2)


тогда Расчет параметров радиотехнической системы; Расчет параметров радиотехнической системы;

полученные результаты показывают, что пик фактор сообщения Расчет параметров радиотехнической системы значит, компрессия динамического диапазона не будет применяться.


1.1.2 Выбор ошибок преобразования


Для расчета основных параметров требуется выбрать соотношение между ошибками преобразования.

- Ошибка временной дискретизации δ1:

Результатом ДИКМ является цифровой сигнал, несущий информацию о величине и знаке приращения между двумя соседними отсчетами сообщения или разность между истинным и предсказанным значением отсчета по ограниченному числу предыдущих значений сообщения.

Эта операция приводит к резкому уменьшению разрядности сигнала, но и к повышению частоты дискретизации, которая вычисляется по формуле:


Расчет параметров радиотехнической системы, (1.3)


где Fв – верхняя частота спектра сообщения после ограничения, которая находится по формуле, полученной преобразованием формулы (4.2.1.) [1].


Расчет параметров радиотехнической системы (1.4)


в итоге, задавая значения δ1, получим значения Fd.

- Ошибка квантования сообщения δ3.

Шаг квантования будет определяться заданной ошибкой квантования δ3. (4.2.2) [1].


Расчет параметров радиотехнической системы, значит Расчет параметров радиотехнической системы (1.5)


задавая значения δ3, получим значения hk.

Результатом правильного выбора ошибок преобразования, должна явится минимизация полосы частот радиолинии Dfрл=min, что в достигается в основном, при максимальной длительности разряда цифрового сигнала tn =max. (формула 4.2.9. [1]). Из формулы видно что это условие достигается, при неизменности прочих условий (Nc), минимизацией Fd, и максимизацией hк,(это следует из выражения 4.2.4., 4.2.9. [1]), Эти условия позволяют определиться с выбором ошибок, даже не зная Nc.

Произведем расчет Fв, Fd и hk для разных вариантов распределения ошибок используя формулы (1.3 – 1.5). Учтем, что распределение ошибок выбирается из условия:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.6)


Полученные результаты сведем в таблицу 1.


Таблица 1

Вариант распределения между ошибками Fв [Гц] Fd [Гц] hk

Расчет параметров радиотехнической системы

102,7 868 1,6

Расчет параметров радиотехнической системы


106,4


825


1,7

Расчет параметров радиотехнической системы


100,4


965


1,4


Полученные результаты позволяют выбрать следующие значения:

δ1=0.0164

δ3=0.0251

Fd=825 Гц,

Fв=106.4 Гц,

hk=1.7

Итак, исходное сообщение является узкополосным.


1.1.3 Параметры преобразованных сообщений

Проведем дальнейший расчет основных параметров:

эквивалентная полоса частот w, определяемая из уравнения:

Расчет параметров радиотехнической системы


число уровней квантования m:

Расчет параметров радиотехнической системы, возьмем m=3,

число разрядов двоичного кода n:

Расчет параметров радиотехнической системы, значит n=2,

длительность канального сигнала Тк.

Тк определяется частотой следования отсчетов оцифрованного сигнала, для правильного восстановления сообщения на приемной стороне.

Расчет параметров радиотехнической системы

длительность разрядного импульса τп:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.7)


где:

N=6 – количество датчиков на объекте.

Nc=13 – количество служебных бит, включающих:

6 бит – адрес объекта. Разрядность адреса находится из максимально допустимой нагрузки на систему А (Эрл/ч), которая находится при заданной вероятности отказа Pотк=0.04, из графика [1]:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.8.), отсюда


Расчет параметров радиотехнической системы (1.9)


значит, система может обеспечивать работу 43 шаров-зондов.

Тогда разрядность адреса составит 6 бит.

3 бита - помехоустойчивое кодирование сообщения.

4 бита – служебная информация, содержащая расстояние до объекта.

- скорость передачи цифрового сигнала, объем передаваемой информации

Расчет параметров радиотехнической системы

Расчет параметров радиотехнической системы

скорость передачи системы будет больше чем у систем передачи речи.

полоса частот группового сигнала ΔfΣ.

Расчет параметров радиотехнической системы

Параметры модуляции во второй ступени.

Во второй ступени модуляции используется двухпозиционная ЧМн. Выберем девиацию частоты Расчет параметров радиотехнической системы

полоса частот радиолинии Δfрл.

В разрабатываемой системе используется адресный метод доступа к радиоканалу. Т.е. используются кодирование функциями Уолша, тогда:

Расчет параметров радиотехнической системы

где γ=2 – коэффициент, зависящий от формы импульса и способа обработки сигнала в приемнике.

Коэф.=1.1 – коэф. Учитывающий взаимной нестабильности несущей частоты излучаемого сигнала и частоты настройки приемника и доплеровского сдвига, который в данной системе составит Δfдопл= 20 Гц, при максимальной скорости объекта v= 10 м/с.

Nw = 9 – максимальный порядок функции Уолша, применяемой при передачи. Т.к. при использовании функций Уолша каждый бит передаваемой информации передается Nw количеством эфирных бит. В проектируемой системе функция Уолша 1-го порядка не используется, для скрытности работы системы.

Хотя использование функций Уолша и расширяет спектр сообщения, тем не менее система будет узкополосной.


1.2 Расчет энергетических характеристик


Качество выделения информации приемным устройством цифровой системы передачи информации, связано с вероятностью ошибки приёма разряда сообщения. Связь между допустимым значением вероятности ошибки Рд и пороговым отношением мощности сигнала к мощности шума h2пор =q2 для двухпозиционной ЧМн при некогерентном приеме может быть представлена в виде:


Расчет параметров радиотехнической системы, (1.10)


из данного выражения выделим пороговое отношение h2пор:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.11)


h2пор позволяет рассчитать необходимую мощность сигнала на входе приемника, если известна мощность его шумов. Но из - из флюктуаций сигнала в точке приема меняется во времени случайным образом. Характер изменения таков, что плотность вероятности мощности близка к плотности вероятности Релея.

Опираясь на формулы (4.3.3, 4.3.6. [1]), найдем h2раб.


Расчет параметров радиотехнической системы (1.12)


полученное значение h2раб, обеспечивает заданную надежность связи.

Найдем мощность шума, приведенную ко входу приемника, используя выражение (4.3.8 [1].)


Расчет параметров радиотехнической системы (1.13)


где N0 – спектральная плотность шумов, приведенных к входу приемника.

Спектральная плотность шума состоит из следующих составляющих, найденных из рис.1 [1]. для f=600МГц:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.14)


где N01 – минимальные космические шумы.

N02 – шумы параметрических усилителей.

Расчет требуемой мощности излучаемого сигнала

Найдем рабочее значение удельной средней мощности передатчика. (4.3.9. [1]).

Расчет параметров радиотехнической системы (1.15)


где:

GA - – коэффициент направленного действия передающей антенны, находится по формуле с учетом рис. 1:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.16)


Sэф – эффективная площадь приемной антенны.


Расчет параметров радиотехнической системы, (1.17)


Рраб – рабочая мощность сигнала на входе приемника.


Расчет параметров радиотехнической системы (1.18)


Рпор – пороговая мощность сигнала на входе приемника


Расчет параметров радиотехнической системы (1.19)


η=0.2– коэффициент потерь энергии сигнала в антенно-фидерных трактах приемника и передатчика и при распространении радиоволн.

a,b- ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости в градусах. (Рис. 1)

Получив значение удельной средней мощности передатчика, найдем рабочую мощность передатчика, при условии, что в антенной системе используется 75 Ом фидер.

Расчет параметров радиотехнической системы (1.20)


Требуемая мощность не велика, значит источники питания на объектах будут работать долго, сокращая эксплуатационные расходы системы.

Расчет вероятности ошибки приёма кодовой группы при независимых ошибках приёма разрядов можно провести, используя равенство (4.3.10. [1]):


Расчет параметров радиотехнической системы (1.21)


Расчет относительной с.к.о. воспроизведения сообщения, вызванной действием шумовой помехи на цифровой сигнал, можно выполнить по формуле (4.3.12. [1]):


Расчет параметров радиотехнической системы (1.22)


Найдем эффективное значение результирующей относительной ошибки сообщения на выходе системы с учетом действия шумовой помехи;


Расчет параметров радиотехнической системы (1.23)


Полученное значение показывает, что наибольшие искажения при оцифровке непрерывных сообщений с помощью ДИКМ, а ошибки, возникающие при передачи сообщения незначительны.

Значит, система некритична к шумам, действующим в приемопередающем тракте.


1.3 Помехоустойчивое кодирование


В разрабатываемой системе для защиты передаваемой информации используется избыточное блочное кодирование. Применяется систематический код (25;22).

Оценка возможностей данного кода.

Систематические коды различаются по минимальному кодовому расстоянию dmin, которое определяется из следующих условий:

Необходимое условие (Граница Хейминга) (стр.182 [2])


Расчет параметров радиотехнической системы, (1.24),


где r=3 – количество проверочных бит.

Достаточное условие (Граница Варшамова-Гильберта).


Расчет параметров радиотехнической системы (1.25),


Тогда подбирая значения dmin, добьемся выполнения условий (1.24, 1.25). Это выполняется при dmin=6.

Корректирующие коды можно одновременно использовать для обнаружения и исправления ошибок. Разрядность этих ошибок определяется из условия:


Расчет параметров радиотехнической системы (1.26)


где a – разрядность исправляемых ошибок.

b – разрядность обнаруживаемых ошибок, при условии что b>a.

Тогда выберем следующие значения:

a=2,

b=3.

Итак данный код способен одновременно обнаруживать двухразрядные и обнаруживать трехразрядные ошибки.

Определим вероятность не обнаружения ошибок данным кодом, которая вычисляется по формуле (8.28 [2]).


Расчет параметров радиотехнической системы (1.27)


Полученное значение, показывает, что при заданной РД ошибки кратности 4 и выше не возникают.

Определим вероятность появления ошибок, которые код обнаруживает, но не может исправить. Т.е. ошибки кратности 3 по формуле (8.27 [2]).


Расчет параметров радиотехнической системы (1.28)


Полученная вероятность ошибки пренебрежительно мала.


Полученные результаты позволяют сделать вывод:

полученный систематический код обнаруживает все ошибки.

исправляет практически все из обнаруженных ошибок.

Всем этим обеспечивается очень высокая помехоустойчивость передачи.

Поэтому в рассматриваемой системе будет реализован следующий способ коррекции:

Неправильно принятые пакеты будут стираться.


1.4 Основные параметры приемной и передающей антенн


На центральном пункте и на объекте применяются приемопередающие антенны представляющие собой элементы Гюгенса со следующими диаграммами направленности:


Расчет параметров радиотехнической системы


Расчет параметров радиотехнической системы


Определим параметры антенн:

Коэффициент направленного действия. Ga=2

Коэффициент полезного действия ηа=0,8

Итак, в проектируемой системе антенны на объекте и на ЦП одинаковые.

Сводные результаты расчета и выбора параметров функциональных устройств

ошибка временной дискретизации - δ1=0.0164

ошибка квантования сообщения - δ3=0.0251

пик фактор сообщения - Пх=2

частота дискретизации - Fд=825Гц

верхняя частота спектра сообщения после ограничения - Fв=106.4 Гц,

шаг квантования - hk=1.7

длительность пакета данных - Тк=1,2*10-3

длительность разрядного импульса - τп=48мкс

девиация частоты при ЧМн - Δfd=10КГц

полоса радиолинии - Δfрл=413КГц

рабочая частота - f=600МГц

пороговое отношение сигнал/шум - h2пор=24

рабочее отношение сигнал/шум - h2раб=478

КНД антенны - Ga=2

Эффективная площадь антенны - Sэф=0,04м2

Мощность излучаемого сигнала - Рпер=15Вт

вероятности ошибки приёма кодовой группы - Рош=4.8*10-6

относительная с.к.о. воспроизведения сообщения - δ=0,031


3. Временные диаграммы процессов


3.1 Структура канала трафика (передача информации с объекта на ЦП)


Расчет параметров радиотехнической системы

Рис. 3. Структура канала трафика


3.2 Структура прямого канала управления (с ЦП на объект)


Расчет параметров радиотехнической системы

Рис. 4. Структура прямого канала управления


Библиографический список


Методические указания и задания к курсовой работе по РЭСТК. УПИ 2001 г. 15 с

Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации. М.: Сов. Радио, 1976. 368 с.

Радиосистемы передачи информации / под ред. И.М. Теплякова. М.: Радио и связь, 1982. 264 с.

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: