Определение параметров сигналов и устройств системы передачи информации
Построение структурной схемы приёмника, устанавливаемого на каждой конечной станции. Теоретическое определение кодовой комбинации, построение структурной схемы кодера. Получение передаточной функции фильтра, согласованного с одиночными импульсами.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.06.2009 |
| Размер файла | 211,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра «Электрическая связь»
ОТЧЁТ
по курсовой работе по дисциплине «ТПС»
Определение параметров сигналов и устройств системы передачи информации
Выполнил студент:
Н.Д. Федотов
Группа АС - 407
Проверил:
Е.. Тулугурова
Содержание
- 1. Вариант на выполнение курсовой работы
- 2. Определение параметров систематического (n, k) кода
- 3. Построение структуры опроса стрелок и станций в канале ТУ
- 4. Построение структурной схемы приёмника, устанавливаемого на каждой конечной станции
- 5. Определение производящего многочлена циклического систематического (n, k) кода
- 6. Теоретическое определение кодовой комбинации
- 7. Построение структурной схемы кодера
- 8. Построение таблицы состояний элементов регистра сдвига кодера систематического (n, k) кода
- 9. Теоретическое определение синдрома одиночной ошибки
- 10. Построение структурной схемы генератора синдромов систематического циклического (n, k) кода
- 11. Получение аппаратного синдрома ошибки построенного генератора синдромов
- 12. Заполнение таблицы состояний элементов ГС для ошибочно принятой из канала кодовой комбинации
- 13. Построение структурной схемы декодера
- 14. Определение амплитуды и длительности импульсов на входе канала ТУ
- 15. Получение передаточной функции фильтра, согласованного с одиночными импульсами
- 16. Построение структурной схемы согласованного фильтра
- 17. Построение структурной схемы фильтра, согласованного с комбинацией маркёра
- 18. Список литературы
1. Вариант на выполнение курсовой работы
В качестве исходных данных на выполнение курсовой работы по варианту номер 110 заданы следующие параметры:
1. Количество информации, передаваемой за сеанс связи (бит): 1200;
2. Количество информационных элементов в комбинации (k): 6;
3. Канал телеуправления (ТУ): односторонний;
4. Характер помехи в канале ТУ: нормально распределённая, аддитивная;
5. Действующее напряжение помехи на выходе канала ТУ (мВ): 5;
6. Характер ошибок в канале ТУ: независимые;
7. Вероятность ошибки на выходе канала ТУ: Pe = 2·10-2;
8. Характер опроса станций и стрелок в канале ТУ: циклический;
9. Время опроса (мин): 1,2;
10. Информация по каналу ТУ передаётся импульсами: “1-”;
11. Затухание канала ТУ: a = 11 дБ;
12. Количество импульсов маркёра: 3.
Задание на выполнение курсовой работы состоит из задач:
1) Определить параметры циклического систематического (n, k) кода;
2) Построить структуру опроса стрелок и станций в канале ТУ;
3) Построить структурную схему приёмника, устанавливаемого на каждой станции (конечной, промежуточной).
4) Определить производящий многочлен циклического систематического (n, k) кода;
5) Определить кодовую комбинацию (теоретически);
6) Составить структурную схему кодера;
7) Заполнить таблицу состояний элементов регистра сдвига кодера систематического (n, k) кода;
8) Теоретически определить синдром (одиночной, двойной, тройной) ошибки;
9) Построить структурную схему генератора синдромов систематического циклического (n, k) кода;
10) Заполнить таблицу состояний для получения аппаратного синдрома построенного генератора.
11) Заполнить таблицу состояний элементов регистра сдвига генератора синдромов для ошибочно принятой из канала кодовой комбинации с целью демонстрации его работы;
12) Построить структурную схему декодера;
13) Определить амплитуду и длительность импульсов на выходе канала ТУ;
14) Получить передаточную функцию фильтра, согласованного с одиночными импульсами;
15) Построить структурную схему согласованного фильтра;
16) Построить структурную схему фильтра, согласованного с комбинацией маркёра (функцию автокорреляции);
2. Определение параметров систематического (n, k) кода
В данной работе рассматривается циклический систематический (n, k) - код, где n - общее число символов кодовой комбинации, k - число информационных символов в кодовой комбинации.
Систематическим называется такой код, в котором может быть указано место положения информационных символов, при этом информационными являются первые k символов, а (n - k) последующих - проверочными.
Код называется циклическим, если путём сдвига на один разряд вправо (влево) исходной комбинации, принадлежащей этому коду, получается кодовая комбинация также принадлежащая этому коду.
Цикл завершается при n - кратном сдвиге исходной кодовой комбинации. Сдвиг на 1 разряд исходной комбинации равносилен умножению формальной переменной x на соответствующий полином.
Для того, чтобы код мог исправлять одиночные ошибки, кодовые комбинации должны иметь необходимое (n - k) число контрольных элементов, удов-
(1)
летворяющих соотношению (1). Помимо указанного выше, имеем из исходных данных значение такого параметра, как число информационных элементов в комбинации, оно составляет:
.
Как показано выше, получено значение параметра k, которое составляет 6. Соотношение (1), при таком значении параметра k, станет верным уже при n = 10. Действительно:
,
в данном случае, речь идёт о преобладании левой части над правой частью соотношения. Таким образом, определены значения параметров систематического циклического (n, k) кода: n = 10 и k = 6. Выделим это обстоятельство:
n = 10; k = 6.
3. Построение структуры опроса стрелок и станций в канале ТУ
Согласно заданию моего варианта, опрос ведётся между конечными станциями. Исходя из этого условия, можно схематично изобразить тракт передачи сигналов так, как это сделано на рисунке 1 данного отчёта.
Рисунок 1 - схематическое изображение тракта передачи сигналов
На рисунке 1 введены следующие условные обозначения:
А - станция, передающая информацию;
B - станция, принимающая информацию.
Согласно, опять таки, заданию варианта, число импульсов маркёра в передаваемом сообщении составляет три, а число информационных элементов составляет шесть. Из вычисленного ранее, известно, что общее число символов в кодовой комбинации составит десять. используя всё вышеперечисленное, можно изобразить структуру цикла опроса станций в канале телеуправления (рисунок 2).
Рисунок 2 - схематическое изображение структуры цикла опроса станций
В этой структуре цикла (рисунок 1) первые три символа используются для передачи синхросигнала (импульсы маркёра), следующие n = 10 символов предназначены для станции А. Затем следуют символы, предназначенные для станции Б, и так далее по очереди.
4. Построение структурной схемы приёмника, устанавливаемого на каждой конечной станции
На данном этапе курсового проектирования мне предстоит построить структурную схему приёмника, устанавливаемого на каждой конечной станции. Собственно, схема приведена на рисунке 3 данного отчёта, там же разъяснены введённые условные обозначения, все, за исключением двух. Приведём их ниже, поскольку к элементам схемы они отношения не имеют, а лишь отображают точки приложения и снятия соответствующих сигналов на схеме:
Рисунок 3 - схематическое изображение структурной схемы приёмника конечной станции
V - принятая из канала (возможно, содержащая одиночную ошибку, кодовая комбинация);
L - расшифровка кодовой комбинации V, принятой из канала, иными словами, информационная комбинация (то есть, то сообщение, что было послано оператором распорядительного поста системы).
Опишем принцип работы данной схемы для объяснения принципов её построения.
Рассмотрим работу схемы. Нормальные состояния для ключей схемы таковы, что КЛ1 находится в положении 1, а КЛ2 разомкнут. Сигнал маркера поступает на вход СФМ. В том случае, если напряжение на выходе согласованного фильтра маркёра (СФМ) достигает порогового значения, необходимого для срабатывания решающего устройства 1 (РУ1) (то есть, если на вход поступил сигнал, согласованный с согласованным фильтром маркёра (СФМ)), то решающее устройство 1 (РУ1) срабатывает, переключая ключ КЛ1 в положение 2, а также включая генератор тактовых импульсов (ГТИ), который обеспечивает синхронную работу всех элементов приемника, в том числе, декодера (Д). Таким образом происходит передача входной, принятой из канала связи, кодовой комбинации на согласованный фильтр (СФ).
Сигналы, передаваемые после сигнала маркера, поступают одновременно в СФ и ЛЗ. Если на вход согласованного фильтра (СФ) пришёл сигнал, с которым он согласован, то напряжение на его выходе достигнет порогового значения, необходимого для срабатывания решающего устройства 2 (РУ2). Включившись, решающее устройство 2 (РУ2) замкнёт ключ (КЛ2), при этом сигналы из линии задержки (ЛЗ) будут поступать на декодер (ДК) и дальше к объектам.
5. Определение производящего многочлена циклического систематического (n, k) кода
Производящий многочлен циклического систематического (n, k) кода должен удовлетворять следующим условиям:
a) Старшая степень полинома должна составлять число (n - k);
С учётом определённого ранее параметра n и заданного условием параметра k, можно утверждать, что старшая степень определяемого в данной стадии курсового проектирования производящего многочлена должна соответствовать числу:
(n - k) = (10 - 6) = 4.
b) Многочлен (xn + 1) должен делиться на g(x) без остатка;
В данном примере, n = 10, таким образом, можно записать делимое: (x15 + 1). Делите-лем в выражении будет выступать полином, выбранный мною в качестве производящего многочлена данного кода. Примем производящим многочлен вида:
g(x)= x4 + x3 + x2 + x + 1
Получаем:
Здесь h(x) = x6 + x5 + x + 1 - проверочный многочлен (в данном случае, он выступает, как частное).
c) Производящий многочлен g(x) циклического кода, исправляющего одиночные ошибки, является неприводимым, то есть, делится сам на себя и на единицу. Приведённый в данном примере многочлен является неприводимым.
Подведём итог данного этапа работы. Получен производящий многочлен вида:
g(x)=x4 + x3 + x2 + x + 1.
Его старшая степень составляет число (n - k), он является делителем многочлена (xn + 1), и он неразложим, что свидетельствует о том, что данный код призван исправлять одиночные независимые ошибки.
6. Теоретическое определение кодовой комбинации
Для теоретического определения передаваемой кодером в канал кодовой комбинации V, следует задать передаваемую информационную комбинацию L, и выполнить над ней то же преобразование, что произвела бы и схема кодера, то есть операцию умножения информационной комбинации на многочлен, который являет собой соотношение (2):
g(x) = xn - k = x4. (2)
Таким образом, первый множитель определён. Для определения второго, зададимся произвольной информационной комбинацией, например, приведённой в
L(x) = x5 + x3 + x + 1. (3)
соотношении (3). Можно было взять любой иной полином, существует всего одно ограничение. Оно состоит в старшей степени кодовой комбинации. Эта степень не может составлять или превышать числа информационных элементов комбинации, то есть, числа k [то есть, составляет (k - 1)]. Произведём операцию умножения многочлена на многочлен:
Полученная в результате умножения комбинация , должна быть приведена к выбранному ранее производящему многочлену кода. Это действие можно произвести путём деления многочлена на многочлен (полученного выше на производящий), с последующим суммированием остатка от деления с полученным выше полиномом. Произведём деление для определения остатка:
Как видно из произведённых действий, остатком от деления является многочлен:
R(x) = x2 + 1.
Для завершения выполняемой операции, требуется сложить полученный многочлен R(x) с полученным выше многочленом , представляющим собой первые k разрядов кодовой комбинации. Тогда, в соответствии с формулой (4), мы получим
(4)
искомую кодовую комбинацию V. Произведём операцию сложения в соответствии с формулой (4):
.
Полученный выше вид кодовой комбинации не пригоден для сопоставления с аналогом данной комбинации, полученным при просчёте изменения состояний элементов регистра сдвига кодера (см. далее). Для более наглядного соспоставления этих комбинаций, пропишем полученный полином в разрядную сетку в виде двоичного числа. Разрядность данной сетки будет представлять собой число n, то есть, длину сообщения. На рисунке 4 приведены разрядная сетка (а) и результат её заполнения элементами полученной кодовой комбинации (б).
Рисунок 4 - разрядная сетка (а) и запись кодовой комбинации в неё (б)
Запись полинома в таком виде, как уже упоминалось выше, необходима для последующего сравнения результатов теоретического преобразования информационной комбинации в кодовую с аппаратным эквивалентом, который мы получим далее.
7. Построение структурной схемы кодера
Структурная схема кодера строится по полученному ранее производящему полиному g(x) = x4 + x3 + x2 + x + 1 по нижеследующим правилам. Схема должна быть построена из элементов регистра сдвига, число которых определено старшей степенью указанного производящего полинома, и сумматоров по модулю два, число которых определяется как число знаков сложения в производящем полиноме.
Построенная по указанному выше принципу схема приведена на рисунке 5
Рисунок 5 - структурная схема кодирующего устройства данного отчёта.
Рассмотрим работу этой схемы. Подлежащая кодированию комбинация l передается в линию через ключ К, находящийся в состоянии 1.
После k тактов (окончание передачи в канал информационных элементов и выработки контрольных) ключ К переключается в состояние 2.
Находясь в состоянии 2, ключ К подключает линию к выходу схемы деления, одновременно замыканием входов сумматора обрывает цепь обратной связи и предотвращается тем самым генерирование последовательности импульсов, и на выходе получаем контрольную комбинацию. Таким образом, передаваемая кодовая комбинация V будет состоять из n [10] символов. Причём первые k [6] символов в ней будут соответствовать передаваемой информационной комбинации L, а последующие (n - k) [4] символа - сгенерированной кодером контрольной комбинации
Для описания состояния элементов регистра сдвига кодера (S1 - S4), вводится понятие задержки на один такт, D. Можно записать следующие уравнения для описания способа функционирования схемы кодирующего устройства (рис. 5):
(5)
Состояние выхода схемы, как сказано выше, первые k тактов определяется поступающей на вход кодера информационной комбинацией, то есть, первые k тактов имеют место соотношения (5). Далее ключ K переключается в положение 2, и выход
(6)
кодера подключается к каналу, поэтому последующие (n - k) тактов имеют место соотношения (6).
8. Построение таблицы состояний элементов регистра сдвига кодера систематического (n, k) кода
Для описания функционирования изображённой на рисунке 5 схемы кодера удобно пользоваться таблицей состояний элементов. Данная таблица построена по уравнениям (5), (6) и (7), приведённым в данном отчёте, и сведена в таблицу 1 настоящего документа. На вход кодера мы подавали информационную комбинацию (3) L = 101011, что соответствует преобразованной, в одном из выполненных ранее пунктов работы, информационной комбинации. Теоретически было показано, что должна получиться комбинация V = 1010110101, соответствующая полученному теоретически полиному V(x). Как можно судить по таблице 1, данная комбинация получена также и аппаратным путём, иными словами, при построении таблицы состояний.
Таблица 1 - Таблица состояний элементов регистра сдвига кодера
|
№ такта |
Положение ключа K |
L |
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
V |
||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
x0 |
|
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
||
|
3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
x2 |
||
|
4 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
||
|
5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
x4 |
||
|
6 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
x5 |
||
|
7 |
2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
8 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
x7 |
||
|
9 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
||
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
x9 |
9. Теоретическое определение синдрома одиночной ошибки
Схемы декодера представляет собой схему деления кодовой комбинации V(x) на производящий многочлен g(x). Общий принцип обнаружения и исправления ошибок при использовании циклического кода заключается в том, что при обнаружении ошибок, деление на приёмной станции идёт с остатком, и если разным ошибкам соответствуют разные остатки , эти остатки используются как синдромы. Синдром ошибки может быть определён как теоретически, так и аппаратно. Обычно они не совпадают. Определим теоретический синдром для одиночной ошибки, при этом необходимо учесть, что количество импульсов в синдроме должно быть (n - k). Теоретическое определение синдрома одиночной ошибки сводится к отысканию остатка от деления многочлена xn - 1 на производящий полином g(x). Осуществим указанное деление:
Как видно из произведённых выше действий, остаток от деления представляет собой полином x3 + x2 + x + 1, или, в виде бинарной комбинации, кодовое слово «1111». Однако, полученный таким образом синдром не отражает содой кратность обнаруживаемых ошибок. Следовательно, требуется осуществить модификацию. Для одиночной ошибки модификация может быть произведена по формуле: . Выполним необходимые действия:
Остаток, полученный в результате деления, представляет собой синдром одиночной ошибки, который, собственно, нам и требовалось найти. Как многочлен, его можно записать в виде x3, или же представить как бинарное кодовое слово «0001».
10. Построение структурной схемы генератора синдромов систематического циклического (n, k) кода
Структурная схема генератора синдромов представляет собой схему деления. Она состоит из тех же элементов, что и кодер, причём количество этих элементов определяются по тем же правилам. А именно: схема должна быть построена из элементов регистра сдвига, число которых определено старшей степенью указанного производящего полинома, и сумматоров по модулю два, число которых определяется как число знаков сложения в производящем полиноме, и способ соединения элементов между собой определён, собственно, вновь производящим полиномом. Построенная по приведённым выше правилам, схема генератора синдромов вынесена на рисунок 6 настоящего отчёта.
Рисунок 6 - структурная схема генератора синдромов
(7)
Её функционирование на данном этапе курсового проектирования можно описать уравнениями (7), где под D подразумевается задержка на один такт.
Данная схема генератора синдромов обнаружит ошибку, образовавшуюся в i_том разряде на такте с номером (n + i). При этом состояние элементов генератора синдромов будет соответствовать определённому ранее синдрому ошибки «0001». Данное обстоятельство, собственно, и позволяет использовать представленную на рисунке 5 схему для обнаружения ошибки в принятой из канала кодовой комбинации.
11. Получение аппаратного синдрома ошибки построенного генератора синдромов
Полученный ранее теоретический синдром ошибки, после модификации, как показано выше, принял вид бинарного слова «0001». Подтвердим справедливость данного утверждения путём построения таблицы состояний элементов генератора синдромов по формула группы (7) для случая, когда на вход генератора синдромов подан вектор ошибки E, представляющий из себя десятиразрядное бинарное слово «1000000000». Для этих целей в отчёте приведена таблица 2.
Таблица 2 - таблица для определения аппаратного синдрома ошибки
|
Такт |
E |
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
7 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
8 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
9 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
10 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
В таблице 2 жирным шрифтом выделен синдром, получаемый при достижении схемой генератора, в процессе своей работы, (n + 1)-го такта, что соответствует принципу работы генератора синдромов, описанному выше.
Как видно, полученный синдром представляет собой комбинацию 0001, и не отличается от полученного теоретически синдрома. Следовательно, выяснено и подтверждено, что синдром ошибки, на который должна реагировать схема, исправляющая ошибки, должен представлять собой бинарное слово «0001».
12. Заполнение таблицы состояний элементов ГС для ошибочно принятой из канала кодовой комбинации
Продемонстрируем принцип действия генератора синдромов, изображённого на рисунке 3 на примере комбинации, кодировавшейся в самом начале отчёта, L(x), с некоторой оговоркой. С целью демонстрации работы схемы, в подаваемой комбинации произведено искусственное внесение ошибки, то есть вместо исходной комбинации V = <1010110101>, произведём расчёт по формулам (9) для пришедшей из канала комбинации V' = <1010100101> (в подчёркнутом разряде совершена ошибка типа 1>0). Состояния элементов генератора синдромов для данного случая приведены
Таблица 3 - обнаружение одиночной ошибки
|
Такт |
V' |
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
4 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
5 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
6 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
10 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
11 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
12 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
13 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
14 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
16 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
17 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
18 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
19 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
20 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Искажение комбинации выпадает на такт с номером 5 (0 выделен жирным шрифтом). На такте с номером (n + 5), то есть, такт 15, элементы схемы генератора принимают значения, соответствующие синдрому. Следовательно, это явление можно использовать для устранения ошибки, путём селекции этой комбинации, и подаче, в случае её выпадения, логической единицы на вход, например, элемента «сложение по модулю два», на второй вход которого в это же время подан тот самый, предварительно изменённый разряд. В этом случае, произойдёт исправление ошибки.
Вышесказанное можно воплотить в жизнь в виде множества схемотехнических решений, одно из которых будет приведено далее, при построении структурной схемы кодера, где и будет показан способ включения генератора синдромов.
13. Построение структурной схемы декодера
Построенная структурная схема декодера изображена на рисунке 7. При приёме искажённой комбинации, элементы генератора синдромов принимают состояние, - заранее закодированное под исправление специальным дешифратором ошибок (в данном случае, синдром 0001 выявляется элементом «И»). Обнаруженная ошибка исправляется при помощи элемента «сложение по модулю два» по описанной выше методике. Рассмотреть принцип работы последней схемы можно также на примере таблицы 3, поскольку генератор синдромов в данном случае исполняет роль анализатора, а, стало быть, является базисной основой всей схемы. Регистр сдвига, работающий, как известно, по принципу «первым вошёл - первым вышел», необходим для синхронизации включения логической ячейки «И» с моментом, когда на втором
Рисунок 7 - схема декодирующего устройства
входе элемента «сложение по модулю два» (на рисунке он обозначен как V) находится разряд (или, если угодно, сигнал), подлежащий исправлению. В общем случае, схема работает 2·n [20] тактов, причём первые n [10] тактов ключ К1 замкнут, и на вход генератора синдромов поступает комбинация, подлежащая анализу. Уже на (n + 1)-ом [11-ом] такте K1 размыкается, и но элементы генератора синдромов продолжают изменять своё состояние, формируя комбинацию импульсов, подлежащую анализу со стороны селектора (здесь он представлен логической ячейкой «И»). В это время [начиная с такта номер 11], регистр сдвига начнёт по одному выдавать накопленные значения на один из входов элемента (V) «сложение по модулю два». Как видно из таблицы 3, на такте с номером (n + i) {где под i подразумевается номер искажённого символа, а именно, для нашего случая, i = 5} [15], комбинация триггеров S1чS4 (генератора синдромов) примет «синдромное» значение 0001, и элемент «И» подаст на второй вход элемента (V) сигнал логической единицы. Ввиду того, что синхронно с этим событием произойдёт появление на первом входе элемента (V) того самого сигнала логического нуля, который по идее, должен бы быть логической единицей, то, обратившись к таблице истинности данного элемента, можно утверждать, что на выходе его мы получим логическую единицу, то есть, то, что, собственно, и должны были бы принять.
Об установке ключей К2 ч K4 следует сказать отдельно. При анализе таблицы 3, становится очевидно, что синдром 0001 появляется не единожды. В процессе работы, ещё до достижения 10 такта, на такте номер 8 схема генератора входила в состояние синдрома, что может привести к неверной интерпретации сигнала на выходе всего декодирующего устройства в целом. Ключи, упомянутые выше, как раз устраняют данную проблему. Дело в том, что первые 10 тактов (пока замкнут ключ K1), эта группа разомкнута, как следствие, ни одно ложное обнаружение ошибки не будет подано на выход схемы. Помимо этого, теоретически возможна ситуация, при которой после обнаружения истинной ошибки, схема генератора вновь окажется в состоянии лжесиндрома, в очередной раз исправив, но теперь уже не требовавший исправлений, разряд. Для исключения этой ошибки, ключи К2 ч K4 должны разомкнуться сразу после того, как с выхода элемента «И» был снят сигнал логической единицы (для таблицы 3, это такт с номером 16), и замкнуться вновь после следующего размыкания ключа K1. Ключ К5 необходим для фильтрации информационной комбинации L из кодовой комбинации V. Он замкнут первые (n + k) [в нашем случае, 16] тактов, а после - размыкается, не пропуская последние (n - k) [в нашем случае, 4] символов кодового сообщения, сгенерированные кодером распорядительного поста системы передачи данных. Поскольку, как это показано выше, кодер производит передачу в канал в течении первых 6 тактов всю исходную информационную комбинацию L, указанный способ установки ключа K5 позволяет выделить из принятой из канала кодовой комбинации, прошедшей через схему устранения одиночных ошибок, исходную информационную комбинацию, то есть, L.
14. Определение амплитуды и длительности импульсов на входе канала ТУ
При выполнении данного этапа курсового проектирования, зададим следующие условные обозначения:
При вычислении длительности импульсов на выходе канала ТУ:
Tи - длительность импульсов на выходе канала телеуправления (ТУ), (мин);
I - количество информации, передаваемой за один сеанс связи, (имп);
н - скорость передачи информации, (бит/мин);
Tпер - длительность опроса, (мин).
N - количество импульсов, передаваемое за сеанс связи, (имп);
При вычислении амплитуды импульсов на выходе канала ТУ:
Pe - вероятность ошибки на выходе канала ТУ, (---);
Ф(x) - функция Крампа (отображает собой вероятность того, что напряжение помехи превысит собой значение некоторого порогового напряжения Uпор);
Uвых - требуемое напряжение на выходе канала ТУ, (мВ);
D - действующее напряжение помехи на выходе канала ТУ, (мВ);
a - затухание канала передачи данных системы телеуправления, (дБ).
Приведём расчёт длительности импульсов на выходе канала телеуправления:
Рабочие формулы и результаты расчётов:
Вычисление скорости передачи информации осуществляется по формуле (8) (коэффициент 1,1 необходим для учёта времени прохода стробирующего импульса (смотрите рисунок 2, структура цикла опроса станций); расчёт же длительности им-
(8)
пульсов ведём на основании результатов из формулы (8) или исходных данных, по
(9)
формуле (9). Результаты вычислений, произведённых по формуле (9) таковы:
Таким образом, определённая выше длительность импульсов на выходе канала системы телеуправления составит Tи = 0,0009 = 9•10- 4 мин.
Общее количество импульсов, переданное за сеанс связи, может быть определено по формуле (10), где и приведён расчёт соответствующего значения.
(10)
Согласно исходным данным моего варианта на данное курсовое проектирование, ошибки, привносимые в передаваемое сообщение в канале передачи информации, носят случайный характер, причём заданы следующие характеристики вносимой ошибки: Вероятность получения ошибки на выходе канала системы телеуправления составляет:
,
в то же время, известно, что помеха в канале телеуправления носит аддитивный характер и является нормально распределённой. Из последнего следует, что, приняв за случайную величину X напряжение помехи в канале, можно охарактеризовать её закон распределения так, как это сделано в выражении (11). Здесь подразумевается нормаль-
(11)
ный закон распределения случайной величины X с параметрами a и у > 0, записанный в общем виде. Рассматривая введённую случайную величину далее, можно внести некоторые изменения в запись указанного закона распределения. Упомянутые изменения связаны с такими параметрами случайной величины, как математическое ожидание и дисперсия. Из исходных данных известно, что действующее напряжение помехи на выходе канала системы телеуправления составляет 5 мВ. Эта величина характеризует математическое ожидание введённой случайной величины X. Дисперсию данной случайной величины можно охарактеризовать как единицу. Исходя из вышесказанного, учитывая, что параметры a и у являются, как это доказывается в курсе теории вероятностей, математически ожиданием и квадратным корнем из дисперсии рассматриваемой нормально распределённой случайной величины, соответственно, можно приближённо представить закон распределения введённой случайной величины в виде (12), который, по совместительству, является так называ-
(12)
емой функцией Лапласа, обозначаемой как Ф(х). Последняя связана с нормированной функцией Лапласа соотношением (13), а для функции Ф0(х) в соответствующих источ-
(13)
никах (в частности, {3} и {4} списка литературы) можно найти таблицы вычислен-ных значений [собственно, там же приводится доказательство справедливости соотно-шения (12)].
Рассмотрим понятие возникновения ошибки на выходе канала системы телеуправления с точки зрения теории вероятностей. Вероятность такого события, с учётом вышесказанного, можно записать в виде (14). В данном случае, запись учитывет закон рапределения помехи в канале телеуправления. Поскольку значение
(14)
вероятности появления ошибки нам задана, из выражения (14) может быть определено значение функции Лапласа (15), аргументом которой, как известно, является величина, характеризуемая через действующее напряжение помехи в канале системы телеуправ-
(15)
ления, как это показано, например, в выражении (17). После произведённых операций, можно определить значение аргумента функции Лапласа, определённой в выражении (15). Для этого, приведём её значение к виду нормированной функции Лапласа (16),
(12)
после чего по соответствующей справочной таблице из источника {3} списка литературы, вычислим значение аргумента функции Лапласа, которое составит x = 1,76. Через него вычисляем значение порогового напряжения UПор, как это сделано в выражении (17), где исходя из действующего напряжения помехи и определённого ранее значения аргумента функции распределения, вычисляется пороговое U. В ходе
(17)
дальнейших вычислений, можно определить (выражение 18) требуемое значение напряжения на входе канала телеуправления, исходя из заданного вариантом значения
(18)
затухания канала передачи данных, которое составляет 11 дБ. В выражении 18 предварительно произведено вычисление значения требуемого напряжения на выходе канала, как удвоенного значения порогового напряжения.
Проведённый расчёт показывает, что вычисляемые параметры принимают следующие значения:
Амплитуда импульсов на входе канала телеуправления, мВ: UВх = А ? 39,5;
Длительность импульсов на выходе канала телеуправления, мин: Tи = 0,0009 = 9•10- 4.
15. Получение передаточной функции фильтра, согласованного с одиночными импульсами
Согласно исходным данным на выполнение курсового проекта, информация по каналу системы телеуправления передаётся импульсами, чей вид приведён на рисунке 8 данного отчёта. Получение передаточной функции фильтра будем осуществлять по приведённому ниже алгоритму (привожу краткое описание действия и результат).
Рисунок 8 - Вид импульса “1-” в зависимости от времени
Нахождение спектра сигнала, с которым фильтр согласован:
Запись комплексно-сопряжённого спектра:
Запись передаточной функции в общем виде:
Подстановка рассчитанных ранее значений Tи и А:
Амплитуда импульсов на входе канала: UВх = А ? 39,5 мВ;
Длительность импульсов на выходе канала: Tи = 0,0009 = 9•10- 4 мин.
16. Построение структурной схемы согласованного фильтра
Передаточная функция k(j·щ), полученная ранее, и представленная в выражении (19), полностью определяет его структуру. Общие принципы построения
(18)
схемы согласованного фильтра таковы, что умножение на , производимое в частотной области представления сигнала, соответствует задержке проходящего сигнала на время t, а умножение на , производимое в частотной области представления сигнала, соответствует интегрированию сигнала, производимому во временной области представления. Таким образом, построенная исходя из структуры выражения (18), структурная схема согласованного фильтра приведена на рисунке 9.
Рисунок 9 - Структурная схема согласованного фильтра
При подаче на вход полученной схемы согласованного с ней сигнала, на выходе данного согласованного фильтра мы получим сигнал, обладающий свойствами функции автокорреляции R(x) для исходного сигнала. Максимум функции выхода в этом случае составит численно энергию исходного сигнала, и будет наблюдаться в момент времени t = Tи. При поступлении на вход фильтра несогласованного сигнала, сигнал на выходе обладает свойствами взаимной корреляции.
17. Построение структурной схемы фильтра, согласованного с комбинацией маркёра
Для обеспечения оптимальной фильтрации, комбинацию импульсов маркёра необходимо подобрать так, чтобы разность между максимальным Umax и минимальным Umin значениями напряжения на выходе фильтра была максимальной. В соответствии с исходными данными моего варианта на курсовое проектирование, число импульсов маркёра составляет три. Методом подбора, можно получить, что оптимальной комбинацией импульсов маркёра является комбинация Vi = {1, -1, 1}. В соответствии с приведённым ранее (смотрите соответствующий раздел отчёта) алгоритмом работы структурной схемы приёмника, в состав которой входит согласованный фильтр маркёра (СФМ), в качестве образца для сравнения, в фильтр закладывается импульсная характеристика, представляющая собой «зеркальное отражение» комбинации импульсов маркёра, hi = {1, -1, 1}. Структурная схема фильтра, согласованного с приведённой комбинацией маркёра, представлена на рисунке 10
Рисунок 10 - Структурная схема фильтра, согласованного с комбинацией из трёх импульсов маркёра
данного отчёта (под ЭЗ подразумевается элемент задержки). Результаты расчёта значений выходного напряжения согласованного фильтра маркёра при подаче на его вход определённой выше комбинации, вычисленные в соответствии со схемой, приведены в настоящем отчёте в таблице 4,а вид графика полученной зависимости показан на рисунке 11. Как видно из приведённых результатов, на выходе представленной схемы получена функция, обладающая свойствами функции взаимной корреляции сигналов Vi и hi, или, с учётом всех введений, автокорреляции сигнала Vi.
Таблица 4 - Расчёт значений напряжения на выходе СФМ
|
Vi |
hi |
UВых |
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
-1 |
0 |
-2 |
|
|
1 |
1 |
3 |
|
|
0 |
-1 |
-2 |
|
|
0 |
1 |
1 |
Рисунок 11 - Зависимость напряжения на выходе СФМ от времени
(время представлено интервалами - тактами)
18. Список литературы
При подготовке отчёта по данному курсовому проектированию были использованы следующие источники:
1. М.Я. Каллер, А.Ф. Фомин «Теоретические основы транспортной связи», «Транспорт», 1989.
2. А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский «Теория передачи сигналов», «Связь», 1980.
3. Д.И. Письменный «Конспект лекций по теории вероятности и математической статистике», «Айрис пресс», 2005.
4. В.Е. Гмурман «Теория вероятностей и математическая статистика», «Высшая школа», 1999.
5. В.Г. Пискунов «Основы дифференциального и интегрального исчисления», «Высшая школа», 1993.
6. Конспект лекций Котова В.К. по дисциплине «Теория передачи сигналов».
Подобные документы
Аналитическое выражение передаточной функции аналогового фильтра. Построение структурной схемы реализации цифрового фильтра прямым и каноническим способами. Определение реализационных характеристик фильтра. Проверка коэффициентов передаточной функции.
курсовая работа [604,4 K], добавлен 24.10.2012Выбор дискретизации телефонных сигналов, расчет количества разрядов кодовой комбинации и защищенности от шума квантования. Размещение станций разработка схемы организации связи на базе систем передачи ИКМ-120. Оценка надежности цифровой системы передачи.
курсовая работа [207,3 K], добавлен 25.06.2015Временная избыточность цифровых систем управления. Построение структурной схемы. Преобразование структурной схемы и определение показателей надёжности. Расчет вероятности безотказной работы системы. Программный комплекс автоматизированного расчета.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 16.06.2015Разработка проекта импульсного приёмника радиолокационной станции (РЛС) дециметрового диапазона. Классификация радиолокации, параметры качества приема. Расчёт параметров узлов схемы структурной приёмника. Определение полосы пропускания приёмника.
дипломная работа [377,6 K], добавлен 21.05.2009Анализ структурной схемы системы передачи информации. Помехоустойчивое кодирование сигнала импульсно-кодовой модуляции. Характеристики сигнала цифровой модуляции. Восстановление формы непрерывного сигнала посредством цифро-аналогового преобразования.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 14.11.2017Формулировка требований к частотным характеристикам фильтра. Определение передаточной функции. Исходные данные для решения аппроксимационной задачи. Краткий обзор методов решения. Типы аналоговых фильтров. Структурная схема разработанного устройства.
курсовая работа [346,3 K], добавлен 20.11.2013Получение передаточной функции разомкнутой системы методом структурных преобразований блок-схемы. Построение частотных характеристик, необходимых для исследования зависимости устойчивости замкнутой системы от параметра по критериям Михайлова и Найквиста.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 04.06.2010Выбор и обоснование структурной схемы радиовещательного приемника. Расчёт структурной схемы всего приёмника. Электрический расчёт каскадов приёмника: входной цепи, блока УКВ, детектора, блока УПЧ. Определение общего коэффициента усиления приёмника.
курсовая работа [912,1 K], добавлен 19.03.2011Выбор и обоснование структурной схемы приёмника, определение ее параметров. Эквивалентные параметры антенны. Структура радиотракта, обеспечение необходимого усиления трактом ВЧ и НЧ. Расчёт усилителя промежуточной частоты. Окончательная структурная схема.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 06.07.2010Построение структурной схемы системы радиосвязи, радиопередающего устройства при частотной модуляции. Основные характеристики двоичных кодов, типы индикаторных устройств. Определение скорости передачи информации при цифровой передаче непрерывного сигнала.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 11.01.2013
