Проект обобщенной структурной схемы системы передачи сообщений
Разработка обобщенных структурных схем системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, приемника и оптимального фильтра; расчет их технических характеристик. Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.01.2011 |
| Размер файла | 692,2 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Кафедра РТС
КУРСОВАЯ РАБОТА ПО КУРСУ ТЭС
Выполнил: Ст. гр. В-57
Коростелев А.А.
Проверил: Сидельников Г.М.
Новосибирск - 2007
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Задание на курсовую работу
Исходные данные
1 Структурная схема системы связи
2 Структурная схема приемника
3 Принятие решения приемником по одному отсчету
4 Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника
5 Максимально возможная помехоустойчивость при заданном виде сигнала
6 Принятие решения приемником по трем независимым отсчетам
7 Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления
8 Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов
9 Использование сложных сигналов и согласованного фильтра
10 Импульсная характеристика согласованного фильтра
11 Схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов
12 Оптимальные пороги решающего устройства при синхронном и ассинхронном способах принятия решения при приеме сложных сигналов согласованным фильтром
13 Энергетический выигрыш при применении согласованного фильтра
14 Вероятность ошибки на выходе приемника при применении сложных сигналов и согласованного фильтра
15 Пропускная способность разработанной системы связи
Заключение
Список литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Теория электрической связи (ТЭС), можно сказать, является первым специальным курсом, который ведёт к дальнейшему изучению специальности. ТЭС - неотъемлемая часть общей теории связи и представляет собой единую научную дисциплину, основу которой составляют: теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория информации. После изучения данных вопросов можно получить необходимую информацию практически по любым задачам, связанным со связью. Принципы и методы курса ТЭС являются теоретической основой для развития инженерных методов расчёта и проектирования аналоговых и цифровых систем связи.
Современный инженер, т. е. выпускник нашего университета, при разработке, проектировании и эксплуатации систем связи различного назначения, удовлетворяющим конкретным техническим требованиям, должен уметь оценивать, насколько полно реализуются в них потенциальные возможности выбранных способов передачи, модуляции, кодирования и определять пути улучшения характеристик систем связи для приближения их к потенциальным.
Правильная эксплуатация систем связи также требует знания основ теории передачи сигналов, выбора оптимального режима работы, критериев оценки достоверности передачи сообщений, причин искажения сигналов и т.д. Всё это в той или иной мере будет рассмотрено в данной курсовой работе.
Главными задачами, которые ставятся в данной курсовой работе, являются:
- изучение фундаментальных закономерностей, связанных с получением сигналов, их передачей по каналам связи, обработкой и преобразованием их в радиотехнических устройствах;
- закрепление навыков и формирование умений по математическому описанию сигналов, определению их вероятностных и числовых характеристик;
- выбор математического аппарата для решения конкретных научных и технических задач в области связи; видение тесной связи математического описания с физической стороной рассматриваемого явления.
Кроме этого, сделав эту работу, я буду иметь глубокое знание обобщенной структурной схемы системы передачи сообщений и осуществляемых в ней многочисленных преобразований.
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Задание: разработать обобщенную структурную схему системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, разработать структурную схему приемника и структурную схему оптимального фильтра, рассчитать основные характеристики разработанной системы связи и сделать обобщающие выводы по результатам расчетов.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Номер варианта: N = 7
Вид сигнала в канале связи: ДЧМ. Скорость передачи сигналов: V = 49000 Бод. Амплитуда канальных сигналов: А = 7.67 мВ. Дисперсия шума: ?2 = 9.17 мкВт. Априорная вероятность передачи символов «1»: p(1) = 0.63. Способ приема сигнала: КГ. Полоса пропускания реального приемника: f пр = 122.5 кГц.
Значение отсчета принятой смеси сигнала и помехи на входе решающей схемы приёмника при однократном отсчете: Z(t0) = 1.92 мВ. Значения отсчетов принятой смеси сигнала и помехи при приеме по совокупности трех независимых (некоррелированных) отсчетов:
Z(t1) = 1.92 мВ , Z(t2) = 1.15 мВ , Z(t3) = 2.11 мВ
Максимальная амплитуда аналогового сигнала на входе АЦП:
bmax = 4.1 В
Пик-фактор входного сигнала: П = 2.2. Число разрядов двоичного кода (при передаче сигналов методом ИКМ): n = 9. Вид дискретной последовательности сложного сигнала:
S1(t) = 1 -1 -1 1 -1-1 -1 1 1 1 -1
S2(t) = -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1
1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ
Под системой электросвязи понимают совокупность технических средств и среды распространения сигналов, обеспечивающих передачу сообщения от источника к потребителю (рис. 1).
Источником информации является физический объект, который формирует исходное сообщение.
Непрерывное сообщение a(t) передается в первичный электрический сигнал (при помощи микрофона). Затем этот сигнал передается на АЦП. Преобразование аналог- цифра состоит из трех операций:
Сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через некоторые интервалы t, полученные отчеты мгновенных значении квантуются и, наконец, полученная последовательность квантованных значении представляется по средствам кодирования в виде последовательности m-ичных кодовых комбинаций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией. Чаще всего кодирование здесь сводится к записи номера уровня в двоичной системе счисления.
Преобразование сообщения и сигналов в системе связи.
Рисунок 1 - АЦП - аналогово-цифровой преобразователь; ФНЧ - фильтр нижних частот; - помеха; АМ - амплитудный модулятор; ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
связь сигнал приемник фильтр
2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРИЕМНИКА
В соответствии с исходными данными варианта в качестве приемника применяется приемник когерентного приема ДЧМ.
Рассмотрим выражение временной функции сигнала и векторную диаграмму.
При ДЧМ: при передачи «1» передается колебание с одной частотой, а при «0» с другой.
Рисунок - Векторная диаграмма.
S1(t) = Acosщ1t
S2(t) = Acosщ2t S2(t)
Изобразим схему приемника:
На вход приемника поступает сигнал
х = S1(t) + (t).
После прохождения фильтров Ф1 и Ф2 по верхнему пути пойдет сигнал с помехой S1(t)+ 1(t), а по нижнему пути одна помеха, отличающиеся от верхней 2(t).
Помехи представим суммой квадратурных составляющих:
1(t) = A1(t)cosщ1t+B1(t)sinщ1t
2(t) = A2(t)cosщ2t+B2(t)sinщ2t
Синхронные детекторы СД1 и СД2 подавляют квадратурные составляющие помехи, в результате:
1(t) = A1(t) cosщ1t
2(t) = A2(t) cosщ2t
В вычитающем устройстве из верхней посылки вычитаем нижнюю и затем данную разность отправляем в решающее устройство. Если амплитуда сигнала больше суммарной помехи, то на выходе будет сигнал S1, в противном случае произойдет ошибка.
2 ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ ПРИЕМНИКОМ ПО ОДНОМУ ОТСЧЕТУ
Когда на входе приемника отсутствуют помехи, то будет чистый сигнал S1 и S2, и задача разделения сигналов проста. При существовании помех сигналы искажаются, и для их описания приходится использовать вероятностное пространство. Сами сигналы с помехами описываются уже функциями плотности вероятности, и . Эти функции умножаются на весовые коэффициенты и . При передаче сигналов и возможны два варианта ошибок:
- переход 0 в 1 (01) т. е. (S1 S2)
- переход 1 в 0 (10) т. е. (S2 S1)
Когда последствия ошибок и равнозначны и весовые константы a = b = 1, то средняя вероятность ошибки минимизируется:
Данный критерий носит название - критерий идеального наблюдателя. Для критерия общим является следующее правило принятия решения:
Сравнивается и выносится решение в пользу или .
В преобразованном виде данное выражение выглядит:
Стоящее справа выражение, называется пороговым отношением правдоподобия - .
Приемник, использующий отношение правдоподобия, работает следующим образом.
1. Анализируя поступающий на его вход сигнал, вычисляет отношение правдоподобия.
2. По известным значениям априорных вероятностей и вычисляет пороговое отноше-ние правдоподобия .
3. Величина сравнивается с , если > , то приемник выдает сигнал в противном случае сигнал .
Найдем отношение правдоподобия для нашего случая:
Найдем пороговое отношение правдоподобия:
л0 =
Так как , то в нашем случае принимается S1.
Рассчитаем и построим функции распределения плотности вероятности для W(z), W(z/0) и W(z/1).
|
z, мВ |
-12,115 |
-9,086 |
-6,0573 |
-3,0287 |
0 |
3,0287 |
6,0573 |
9,086 |
12,1147 |
|
|
W(z) |
0,0442 |
1,4633 |
17,8267 |
79,8936 |
131,7222 |
79,8936 |
17,8267 |
1,4633 |
0,0442 |
|
|
W(z/0) |
0 |
0 |
0,0046 |
0,2576 |
5,3418 |
40,7484 |
114,35 |
118,0505 |
44,8337 |
|
|
W(z/1) |
44,8337 |
118,0505 |
114,35 |
40,7484 |
5,3418 |
0,2576 |
0,0046 |
0 |
0 |
График рассчитанных плотностей вероятностей. График плотности распределения мгновенных значений условных вероятностей W(z/0) и W(z/1).
4 ВЕРОЯТНОСТЬ ПРИНЯТИЯ ОШИБКИ НА ВЫХОДЕ ПРИЕМНИКА
h2 = ,
отсюда получим h = 1.79
Рассчитаем вероятность неправильного принятия решения в рассматриваемом приемнике (ДЧМ, КГ). Воспользуемся формулой вероятности ошибки от соотношения сигнал / шум:
= 0.5[1 - Ф(1.79)] = 0.036,
так же найдем значения для построения зависимости
|
H |
0 |
0.5 |
1 |
1.79 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Pош.ср |
0.5 |
0.308 |
0.159 |
0.036 |
0.023 |
0.0014 |
0.00003 |
5 ВЫИГРЫШ В ОТНОШЕНИИ СИГНАЛ/ШУМ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМНИКА
При оптимальной фильтрации основная задача - обеспечение максимального отношения мощности сигнала к мощности помехи на выходе.
Максимально возможное отношение сигнал / шум:
;
- спектральная плотность помехи.
;
;
Рассчитанное отношение сигнал/шум для данного приема:
;
;
Энергетический выигрыш в отношении сигнал/шум оптимального приемника по сравнению рассчитываемым энергетическим выигрышем больше в 2 раза.
;
6 МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНАЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ЗАДАННОМ ВИДЕ СИГНАЛА
Помехоустойчивостью системы связи называется способность системы различать (восстанавливать) сигналы с заданной достоверностью. Задача определения помехоустойчивости всей системы в целом весьма сложна. Поэтому часто определяют помехоустойчивость отдельных звеньев системы: приемника при заданном способе передачи, системы кодирования, или системы модуляции при заданном способе приема и т. д.
Предельно достижимая помехоустойчивость называется, по Котельникову, потенциальной помехоустойчивостью. Сравнение потенциальной и реальной помехоустойчивости устройства позволяет дать оценку качества реального устройства и найти еще неиспользованные резервы. Зная, например, потенциальную помехоустойчивость приемника, можно судить, насколько близка к ней реальная помехоустойчивость существующих способов приема и насколько целесообразно их дальнейшее усовершенствование при заданном способе передачи.
Условия, при которых она достигается. Приемник должен быть оптимальным (воспроизводящий передаваемое сообщение наилучшим образом в смысле выбранного критерия, отношение сигнал/шум должно быть максимальным).
Оптимальный приёмник - это приемник с оптимальным фильтром и когерентным способом приёма.
Потенциальная помехоустойчивость приема символов. Так как количественной мерой помехоустойчивости для данного вида сигнала является вероятность ошибочного приема, то нужно определить среднюю вероятность ошибки при оптимальном приеме:
7 ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ ПРИЕМНИКОМ ПО ТРЕМ НЕЗАВИСИМЫМ ОТСЧЕТАМ
Для повышения помехоустойчивости приёма дискретных двоичных сообщений, решение о переданном символе принимается не по одному отсчёту на длительности элемента сигнала 0 t T, а по трем некоррелированным отсчётам:
Z1 = 1.92*10 -3 В,
Z2 = 1.15*10 -3 В,
Z3 = 2.11*10 -3 В
принимаемой смеси сигнала и помехи. Данный метод называется методом дискретного накопления. Для принятия решения о переданном символе, должна быть определена совместная трехмерная плотность распределения вероятностей для заданных трех отсчётов, т. е. W3(Z/1) и W3(Z/0). Для случая Гауссовского стационарного шума некоррелированные отсчёты смеси сигнала и шума будут независимыми. Следовательно, трехмерная плотность распределения вероятности будет равна произведению одномерных плотностей распределения каждого из отсчётов, т.е.:
Так как, ? > 0 то в нашем случае принимается s1.
8 ВЕРОЯТНОСТЬ ОШИБКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДА СИНХРОННОГО НАКОПЛЕНИЯ
Найти ожидаемую среднюю вероятность ошибки в приемнике, использующем метод синхронного накопления.
Пояснить физически, за счет чего, во сколько раз и какой ценой достигается повышение помехоустойчивости приема дискретных сообщений при методе синхронного накопления (увеличение отношения сигнал/шум и уменьшение вероятности ошибки).
Сущность метода состоит в том, что сигнал или его элементы многократно повторяются. На приеме отдельные образцы сигнала сличаются (обычно суммируются), и так как различные образцы по разному искажаются помехой в силу независимости последних, то можно восстановить переданный сигнал с большой достоверностью.
В этом методе сумма отсчетов сигнала равна NA или мощность сигнала , (N - количество отсчетов), то есть сигнал суммируется по напряжению (т. к. отсчеты сигнала коррелированны), а мощность помехи равна , то есть помеха суммируется по мощности (т. к. некоррелированна). В результате имеем увеличение отношения сигнал/шум в N раз. Расчет средней вероятности ошибки в приемнике, использующем метод синхронного накопления.
N = 3;
;;
это означает, что помехоустойчивость при использовании данного метода увеличилась бы в 37.19 раза.
9 ПРИМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
Преобразование в АЦП состоит из трех операций: сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы ; полученные отсчеты мгновенных значений b(k) квантуются, затем полученная последовательность квантованных значений bКВ.(k) передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательности кодовых комби-наций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Чаще всего кодирование здесь сводится к записи номера уровня в двоичной системе счисления.
Преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму в системах ИКМ сопровождается округлением мгновенных значений до ближайших разрешенных уровней квантования. Возникающая при этом погрешность представления яв-ляется неустранимой, но контролируемой (так как не превышает половины шага квантования). Выбрав малый шаг квантования, можно обеспечить эквивалентность по заданному критерию исходного и квантованного сообщений. Пог-решность (ошибку) квантования, представляющую собой разность между исходным сообщением и сообщением, восстановленным по квантованным отсчетам - называют шумом квантования, который является недостатком ИКМ.
Преимуществом ИКМ над другими видами модуляции в том, что рост отношения мощности сообщения к мощности шума квантования значительно быстрее. Рассчитаем мощность шума квантования:
непрерывное сообщение;
погрешность квантования (шум квантования);
- функция квантованных отсчетов (после фильтрации);
П = 2.2 - пик-фактор входного сигнала;
n = 9 - число разрядов двоичного кода (при передаче сигналов методом ИКМ);
- число уровней квантования;
bmax = 4.1 В - максимальная амплитуда аналогового сигнала на входе АЦП;
- период квантования;
Средняя мощность шума квантования равна:
;
Мощность сигнала равна:
;
Отношение сигнал/шум можно рассчитать по формуле:
;
Верность квантованного сообщения зависит от уровней квантования. Выбирая его достаточно большим можно уменьшить мощность шума квантования, до любой допустимой величины. Добавление каждого двоичного символа в кодовой комбинации (увеличение разрядности кода) улучшает отношение сигнал/шум приблизительно на 6 дБ. С другой стороны, увеличение разрядности требует повышения быстродействия многоразрядных кодирующих устройств, а также соответствующего расширения полосы частот канала передачи.
10 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ И СОГЛАСОВАННОГО ФИЛЬТРА
Решение проблемы повышения помехозащищённости систем связи и управления достигается использованием различных методов и средств, в том числе и сигналов сложной формы (с большой базой).
Широкое практическое применение получили сложные сигналы на основе дискретных кодовых последовательностей, которые представляют собой последовательности символов длительностью Т, принимающих одно из двух значений: +1 или -1. Такие сигналы легко формируются и обрабатываются с использованием элементов цифровой и вычислительной техники.
Сложные сигналы должны удовлетворять ряду требований для достижения наибольшей достоверности их приёма:
а) корреляционная функция должна содержать значительный максимум (пик);
б) взаимная корреляционная функция любой пары сигналов из используемого ансамбля, определяющая степень их ортогональности, должна быть близка к нулю при любом .
Влияние помехи в линии связи на передаваемый сигнал будет проявляться в изменении знака (полярности) элемента дискретного сигнала, т. е. в переходах вида 1 1 и 1 1. При приёме с помощью согласованного фильтра это будет приводить к изменению формы сигнала на его выходе - уменьшению основного лепестка, увеличению боковых выбросов и, следовательно, к снижению помехоустойчивости приёма. Поэтому целесообразно выбрать оптимальную величину порога решающей схемы приёмника, минимизирующую среднюю вероятность ошибки.
Форма сложных сигналов при передаче символов «1» и «0». При передаче «1» форма сложного сигнала имеет вид:
При передаче «0» форма сложного сигнала имеет вид:
11 ИМПУЛЬСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОГЛАСОВАННОГО ФИЛЬТРА
Импульсная характеристика оптимального фильтра это отклик фильтра на дельта-функцию и она определяется выражением:
g(t) = aS(t- t)
Таким образом, функция g(t) отличается от сигнала S(t) только постоян-ным множителем а, смещением на величину to, и знаком аргумента 1 (то есть функция g(t) является зеркальным отображением сигнала S(t), сдвинутым на ве-личину t).
12 СХЕМА СОГЛАСОВАННОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ ПРИЕМА СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ
Импульсы последовательности S1(t) поступают на линию задержки, имеющую отводы через каждые /\t, далее на фазоинвертирующие и фазосохраняющие каскады, схему суммирования.
Фазоинвертирующие и фазосохраняющие каскады, включены в порядке, соответствующем чередованию биполярных импульсов. Число этих каскадов равно числу знаков последовательности.
При приеме последовательность продвигается по линии задержки, в момент, когда все импульсы последовательности совпадают по знаку с каскадами, включенные между отводами линии задержки и суммирующим устройством, тогда все импульсы складываются, и на выходе появляется наибольший импульс; при всех других сдвигах суммирование производиться не в фазе (с разными знаками).
Сигнал на выходе синхронного фильтра представляет функцию корреляции входного сигнала, но сдвинутую на длительность входного сигнала /\t = T = 11t0, т.е.
Y(t) = a*B(t-T)
Форма сигналов на выходе согласованного фильтра при передаче сигналов «0» и «1». Так как согласованный фильтр является коррелятором, то при подаче на его вход сигнала S(t) на выходе получим функцию корреляции сигнала BS(t), т.е. выходной сигнал имеет вид: y(t) = aBS(t). Вместо t ставим (t-11T). Рассчитаем форму сигналов на выходе согласованного фильтра, при:
1) передаче сигнала «1» передаётся последовательность вида: 1-1-1-111-11-11-1
Рассчитаем форму этого сигнала и результат сведём в таблицу.
= 0 1-1-11-1-1-1111-1
1-1-11-1-1-1111-1
= 11
= T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 0
= 2T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -3
= 3T 1-1-11-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -2
= 4T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 5T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 0
= 6T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -1
= 7T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1111-1
= -2
= 8T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 9T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 2
= 10T 1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -1
= 11T = 0
Таблица 3
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
BS() |
11 |
0 |
-3 |
-2 |
1 |
0 |
-1 |
-2 |
1 |
2 |
-1 |
2) приеме флуктуационной помехи:
= 0 -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-11-1-1-1111-1
= 0
= T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 2T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -3
= 3T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 4T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -2
= 5T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 3
= 6T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 2
= 7T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 3
= 8T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -4
= 9T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 5
= 10T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -4
= 11T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 3
= 12T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -2
= 13T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 14T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -2
= 15T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 16T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 0
= 17T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 1
= 18T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1111-1
= 0
= 19T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -1
= 20T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= 2
= 21T -1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
1-1-1 1-1-1-1 1 1 1-1
= -1
= 22T = 0
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
BS() |
0 |
1 |
-3 |
1 |
-2 |
3 |
2 |
3 |
-4 |
5 |
-4 |
|
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
||
|
BS() |
3 |
-2 |
1 |
-2 |
1 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
2 |
-1 |
Рисунок 12 - Форма сигнала S1(t) на выходе согласованного фильтра
Построим на одних координатных осях сигнал на выходе согласованного фильтра при передаче символа «1» и «0», форма этого сигнала будет противоположна
Рисунок 13 - Выходные сигналы согласованного фильтра при поступлении на вход сигналов «1» и «0»
При приеме флуктуационной помехи:
Рисунок 14 - Выходные сигналы согласованного фильтра при поступлении на вход флуктуационной помехи
13 ОПТИМАЛЬНЫЕ ПОРОГИ РЕШАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ПРИ СИНХРОННОМ И АССИНХРОННОМ СПОСОБАХ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ ПРИЕМЕ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ СОГЛАСОВАННЫМ ФИЛЬТРОМ
При синхронном приеме оптимальный порог UП = 0. Т. к. в момент времени Т на выходе будет максимум (положительный или отрицательный в зависимости от того передается 0 или 1).
При асинхронном способе приема используются два порога: один для приема символа 1 и второй для приема символа 0.
14 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ВЫИГРЫШ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СОГЛАСОВАННОГО ФИЛЬТРА
Согласованный фильтр обеспечивает при флуктуационной помехе в канале типа «белого шума» в момент окончания сигнала t0 = Тс на своём выходе максимально возможное отношение пиковой мощности сигнала к мощности помехи. Выигрыш в отношении сигнал / шум на выходе СФ по сравнению со входом равняется базе сигнала (В = 2FсТс), т. е.
,
где Тс = NТ - длительность сигнала (N - число элементов в дискретной последовательности);
- ширина спектра сигнала.
Таким образом, выигрыш q = (hвых)2 / (hвх)2, обеспечиваемый СФ при приёме дискретных последовательностей, составляет N раз. Следовательно, путём увеличения длины дискретных последовательностей, отображающих символы сообщений 1 и 0, можно обеспечить значительное повышение отношения сигнал/шум на входе решающей схемы приёмника и, соответственно, повышение помехоустойчивости передачи дискретных сообщений. Очевидно, что это будет приводить к снижению скорости передачи сообщений, то есть реализуется принцип обмена скорости передачи дискретных сообщений на помехоустойчивость их приёма путём увеличения энергии элемента сигнала Eс = PсT.
В нашем случае N = 11, таким образом, подставив в формулу вычисления q значения F и Т получим, что энергетический выигрыш равен 11.
15 ВЕРОЯТНОСТЬ ОШИБКИ НА ВЫХОДЕ ПРИЕМНИКА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ И СОГЛАСОВАННОГО ФИЛЬТРА
Найдем значение соотношения сигнал/шум на выходе согласованного фильтра:
Подставим в формулу вычисления вероятности ошибки полученное значение:
16 ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
Информация, переданная за несколько отсчетов максимальна в том случае, когда отсчеты сигналов независимы. Этого можно достичь, если сигнал выбрать так, чтобы его спектральная плотность была равномерной в полосе F. Отсчеты, разделенные интервалами, кратными 1/2F, взаимно некоррелированы, а для гауссовских величин некоррелированность означает независимость. Поэтому пропускную способность С можно найти:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Современная теория электросвязи позволяет достаточно полно оценить различные системы связи по их помехоустойчивости и эффективности и тем самым определить, какие из этих систем являются наиболее перспективными.
Теория достаточно четко указывает не только возможности совершенствования существующих систем связи, но и пути создания новых более современных систем.
Для проведения сравнительного анализа приведём таблицу с расчётными значениями вероятностями ошибки для различных способов приёма:
|
Pош ДЧМ кг |
Pош ДЧМ кг пред |
PошДЧМкг (метод синхр. нак.) |
Pош опт фильтра |
|
|
0.036 |
0,005386 |
6.43*10-12 |
Вероятность ошибки можно уменьшить, используя в приёмнике метод синхронного накопления. Повышение помехоустойчивости обусловлено тем, что в методе синхронного накопления мы берём три независимых отсчёта, и суммируем их.
Самый помехоустойчивый способ - это способ использования сложных сигналов и согласованного фильтра, но данный приём ведёт к уменьшению скорости передачи данных.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теория электрической связи: Учебник для вузов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Ю.Н. Прохоров. - М.: Радио и связь (в печати).
2. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Л.М. Финк.-2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.
3. Макаров А.А., Чиненков Л.А. Основы теории помехоустойчивости дискрет-ных сигналов: Учеб. пособие. - Новосибирск, СибГАТИ, 1997. - 42 с.
4. Макаров А.А. Методы повышения помехоустойчивости систем связи. - Новосибирск, СИИС, 1991. - 58 с.
5. Конспект лекций.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Расчет исходных данных для заданного варианта работы. Вычислим амплитуду канального сигнала S(t) по формуле:
В.
Вычислим дисперсию шума:
2 = A2(0.10+0.008N) = ()2(0.10+0.008*7) = 9.17*10-6 (Вт)
Вычислим априорную вероятность передачи символа «1» P(1):
P(1) =
Найдём значения отсчётов принятой смеси сигнала и помехи на входе решающей схемы приёмника:
Z(t0) = (0.25 +)А = (0.25 + 3.03*10-3)*7.67*10-3 = 1.92*10-3 (В).
Z(t1) = Z(t0) = 1.92*10-3 (В).
Z(t2) = 0.6*Z(t0) = 0.6*(1.92*10-3) = 1.15*10-3 (В).
Z(t3) = 1.1*Z(t0) = 1.1*(1.92*10-3) = 2.11*10-3 (В).
Найдём величину V:
1000*M*N = 1000*7*7 = 49000 Бод.
Вычислим максимальную амплитуду аналогового сигнала:
bmax = 2 + 0.3*N = 2 + 0.3*7 = 4.1 В.
Определим пик-фактор аналогового сигнала:
П = 1.5 + 0.1*N = 1.5 + 0.1*7 = 2.2
Вид дискретной последовательности:
2216 8 0100100011102.
Заменим значащие символы «0» на «-1»:
S1(t) = 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1
S2(t) = -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1
Определим полосу пропускания реального приёмника:
Гц
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Структурная схема системы связи. Вероятность ошибки на выходе приемника. Максимально возможная помехоустойчивость при заданном сигнале. Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления. Импульсная характеристика согласованного фильтра.
курсовая работа [777,1 K], добавлен 29.03.2015Структурная схема системы связи и приемника. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника. Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов. Расчет пропускной способности разработанной системы связи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.12.2014Расчет технических характеристик цифровой системы передачи непрерывных сообщений. Параметры источника непрерывных сообщений. Изучение процесса дискретизации и преобразования случайного процесса в АЦП. Принцип работы модулятора и оптимального приемника.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.09.2012Структурная схема системы связи. Сигнал на входе цифрового приемника. Импульсно-кодовая модуляция как передача непрерывных функций при помощи двоичного кода. Помехоустойчивое кодирование, работа модулятора. Расчет вероятности ошибки, декодер Меггита.
курсовая работа [813,2 K], добавлен 08.06.2014Расчет основных характеристик системы передачи сообщений, состоящей из источника сообщений, дискретизатора, кодирующего устройства, модулятора, линии связи, демодулятора, декодера и фильтра-восстановителя. Структура оптимального приемника сигналов.
курсовая работа [579,3 K], добавлен 02.12.2014Расчет основных характеристик системы передачи сообщений, состоящей из источника сообщений, дискретизатора, кодирующего устройства, модулятора, линии связи, демодулятора, декодера и фильтра-восстановителя. Структурная схема оптимального демодулятора.
курсовая работа [310,0 K], добавлен 22.03.2014Анализ системы передачи непрерывных сообщений цифровыми методами. Расчёт характеристик помехоустойчивости и других показателей качества передачи информации по каналам связи с помехами по результатам распределения относительной среднеквадратичной ошибки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.07.2012Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи данных для заданного вида модуляции. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника. Пропускная способность двоичного канала связи. Помехоустойчивое и статистическое кодирование.
курсовая работа [142,2 K], добавлен 26.11.2009Анализ системы передачи непрерывных сообщений цифровыми методами. Методы расчёта характеристик помехоустойчивости и других показателей качества передачи информации по каналам связи с помехами. Расчёт частоты дискретизации и числа разрядов двоичного кода.
курсовая работа [873,2 K], добавлен 04.06.2010Разработка цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет значения математического ожидания, среднеквадратического отклонения и дисперсии. Составление структурной схемы модулятора и демодулятора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.01.2012
