Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.Вариант	06
2.Значение показателя степени k	7
3.Значение частоты f0,Гц	1400
4.Значение относительной ошибки д,%	1,5
5.Вид модуляции	ОФМ
6.Тип распределения	2



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЙ ОШИБКИ (ОСКО) ВХОДНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

2. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ ДИСКРЕТИЗАЦИИ FД

3. РАСЧЕТ ПИКФАКТОРА

4. РАСЧЕТ ЧИСЛА РАЗРЯДОВ NP ДВОИЧНОГО КОДА

5. РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ, ВЫЗВАННОЙ ДЕЙСТВИЕМ ПОМЕХ

6. РАСЧЕТ ЭНТРОПИИ ИСТОЧНИКА СООБЩЕНИЯ

7. РАСЧЕТ ИЗБЫТОЧНОСТИ И ИНФОРМАЦИОННОЙ НАСЫЩЕННОСТИ СООБЩЕНИЯ

8. ВЫБОР СЛОЖНОГО СИГНАЛА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является закрепление навыков анализа системы передачи непрерывных сообщений цифровыми методами, расчёта характеристики помехоустойчивости и других показателей качества передачи информации по каналам связи с помехами. Так же целью является отработка навыков изложения результатов технических расчётов, составление и оформление технической документации.

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



1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЙ ОШИБКИ (ОСКО) ВХОДНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

При передаче непрерывного сообщения цифровым способом, источники искажений сосредоточены на приемной стороне в детекторе модулирования сигнала, а на передающей - в преобразователе непрерывного процесса в цифровой, т.е. в преобразователе «аналог-код». В свою очередь в последнем источнике можно выделить следующие причины возникновения искажений - временная дискретизация непрерывного сообщения, ограничение пиковых значений его, квантование. Эффективное значение относительной среднеквадратичной ошибки передачи информации можно представить в виде:

где , i = 1,2,3,4 - эффективное значение относительной ошибки, вызванной каждой из перечисленных выше причин.

При заданном значении возможны варианты подбора значений слагаемых в формуле.

1) i=1,…,4;

2)

Выбираем один из вариантов, когда i=1,…,4;



2. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ ДИСКРЕТИЗАЦИИ FД

Эффективное значение относительной ошибки временной дискредитации сообщения x(t) определяется равенством:

где FД - частота временной дискредитации,

S х (f) - спектральная плотность мощности сообщения x(t).

Форма спектральной плотности мощности сообщения определена равенством:

где So -спектральная плотность мощности сообщения на нулевой частоте.



Отсюда

Из этого выражения определим частоту дискретизации:

3. РАСЧЕТ ПИКФАКТОРА

Введение ограничения неизбежно при преобразовании непрерывного сообщения в цифровую форму, однако процесс ограничения вызывает искажения исходного сообщения. Степень искажений зависит от закона распределения (плотности вероятности) исходного сообщения от отношения порога ограничения к эффективному значению входного сообщения. В дальнейшем отношение максимального пикового значения непрерывного сообщения (Uм) к его эффективному значению () называется пик-фактором.

Сообщение четвертого вида имеет распределение Лапласа

Где -эффективность этого сообщения.

Эффективное значение относительной ошибки такого процесса, вызванной ограничением, связано с пикфаратом соотношением:

Где

Вероятность выхода мгновенных значений второго сообщения за верхний и нижний пороги ограничения; - функция Лапласа.

Задаваясь допустимой величиной относительной ошибки 22, можно найти соответствующее ей значение пикфактора Н2 и рассчитать величину порога ограничения, которая используется затем при выборе параметров квантования. Для облегчения решения воспользуемся рисунком 1,на котором приведён график зависимости 22 = f(Н2) для сравнительно высоких значений Н2 и соответственно небольших 2. При использовании графика, приведённого на рисунке 1, необходимо учесть, что зависимость 2 = f (Н2) приведена в логарифмическом масштабе.

Размещено на http://www.allbest.ru/

H=4,15



4. РАСЧЕТ ЧИСЛА РАЗРЯДОВ NP ДВОИЧНОГО КОДА

Связь эффективного значения относительной ошибки квантования с числом разрядов Nр двоичного кода при достаточно высоком числе уровней квантования, когда ошибку можно считать распределенной по закону равномерной плотности, определяется выражением:

Таким образом, задавшись допустимым значением относительной ошибки можно найти число разрядов двоичного кода, обеспечивающее заданную точность преобразования:

9

где Е (х) - целая часть дробного числа х.

Приведенное выражение справедливо при квантовании с одинаковым шагом (интервалом) по всему диапазону изменений сообщения.

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

Далее необходимо определить условия, при которых дальнейшая обработка сигнала не приведет к существенному повышению искажений.

5. РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ, ВЫЗВАННОЙ ДЕЙСТВИЕМ ПОМЕХ

Эффективное значение среднеквадратичной ошибки воспроизведения сообщения, вызванной ошибочным приемом одного из символов двоичного кода за счет широкополосного шума, можно найти из формулы:

,

где: Рош - вероятность ошибки приема разрядного символа.

Отсюда определим Рош:

.

При неоптимальном приеме выражение для вероятностей ошибок зависит от конкретной схемы, реализующей различение символов двоичного кода дискретного сигнала. При рациональном построении устройств некогерентной обработки, можно использовать следующее приближенное выражение для вероятности ошибки при ОФМ:

,

отсюда найдем требуемое отношение q2, обеспечивающее качество приема при наилучшем способе, задаваясь значением вероятности ошибки, полученной из приближенного равенства

Рош = 2,45 *10-6

Используя зависимости вероятности ошибки от отношения мощностей сигнала и помехи и найденное отношение q2ког, сравним его с подобным отношением для оптимального приема. Берем

10*lg 2,45 = 3,9.

q2 ког =26

Кп=10lg(q2нек/q2ког)=0,54

6. РАСЧЕТ ЭНТРОПИИ ИСТОЧНИКА СООБЩЕНИЯ

Рассчитаем энтропию источника сообщения (H1(x)), с целью оценки его избыточности, производительности.

Для расчета воспользуемся приближенной формулой, которая является достаточно точной при большом числе уровней квантования:

(бит/симв),



где W(x) - плотность вероятности сообщения;

- значение интервала квантования, которое можно рассчитать по ранее полученным результатам;

Uм - порог ограничения сообщения.

При распределении равномерной плотности энтропия: H1(x) = Np , (бит/симв). преобразование пикфактор сигнал синхронизация

Т.к. e = 2,72, эффективное значение сообщения имеем:

9

7. РАСЧЕТ ИЗБЫТОЧНОСТИ И ИНФОРМАЦИОННОЙ НАСЫЩЕННОСТИ СООБЩЕНИЯ

Для оценки избыточности, сначала рассчитаем информационную насыщенность сообщения:

Iн(х) = Н(х)/Нмакс ,

где Н(х) - максимальная энтропия источника, достигаемая при равномерном распределении.



Iн(х) = Н(х)/Nр = 9/9=1

Тогда избыточность может быть найдена из выражения:

1-1=0

Производительность источника сообщений находится из равенства:

9*1280=11520 бит/с

Следовательно, пропускная способность канала связи определяется формулой Шеннона:

Сравнивая пропускную способность с производительностью источника, можно найти значение отношения мощностей сигнала и помехи, требуемое для согласования источника сообщения с каналом связи. Необходимо иметь в виду, что в данном случае речь идет о мощности шума в полосе частот, равной частоте дискретизации сообщения, а также, что при этом информация передается без искажений.

Отсюда

524288

Следует иметь в виду, что в данном случае речь идёт о мощности шума в полосе частот, равной половине частоты дискретизации сообщения, и что при этом информация передаётся без искажений.

8. ВЫБОР СЛОЖНОГО СИГНАЛА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ

Применение сложных сигналов не может дать выигрыша помехоустойчивости при помехе в виде широкополосного шума и сигнале, известном точно. Однако, применение сложных сигналов позволяет получить ряд других преимуществ:

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

2) Так же сложные сигналы обладают повышенной разрешающей способностью, которая позволяет разделить сигналы при многолучевом распространении;

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

Необходимо выбрать два вида используемых сигналов с ФКМ - фазокодовой манипуляцией (это последовательность импульсов, у которых фаза меняется на по специальному коду). Один сигнал должен быть использован для синхронизации, второй - для передачи информационных символов.

Существует два типа кода:

-код Баркера;

-М-последовательность

Для передачи информационной последовательности и для импульсов синхронизации выберем М-последовательность.

К-ый элемент последовательности рассчитывается по формуле

Составим М-последовательность для синхроэлемента. Для этого зададим первые четыре импульса:

d1=1

d2=0

d3=0

d4=0

Выбираем комбинацию D, состоящую из 4 элементов для информационной последовательности:

d1=1

d2=0

d3=0

d4=0

Рассчитаем элементы для передачи информационных символов:

Где k больше либо равно пяти

Следовательно, в одной последовательности будет 15 элементов.



d5 = d4 + d1 = 0 + 1 = 1

d6 = d5 + d2 = 1 + 0 = 1

d7 = d6 + d3 = 1+ 0 = 1

d8 = d7 + d4 = 1 + 0 = 1

d9 = d8 + d5 = 1 + 1 = 0

d10 = d9 + d6 = 0 + 1 = 1

d11 = d10 + d7 = 1 + 1 = 0

d12 = d11 + d8 = 0 + 1 = 1

d13 = d12 + d9 = 1 + 0 = 1

d14 = d13 + d10 =1 + 1 = 0

d15 = d14 + d11 = 0 +0 = 0

Получилась следующая последовательность для передачи информационных символов: 100011110101100.

Рассчитаем элементы для передачи синхроимпульсов:



Получилась следующая последовательность для передачи синхроимпульсов: 100010011010111.

Вычисление значений сигнала на выходе согласованного фильтра (информационный)

	1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1	1	0	0
*	0	1	1	1	0	0	0	0	1	0	1	0	0	1	1
*		0	1	1	1	0	0	0	0	1	0	1	0	0	1
			1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1	1
				1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1
*					0	1	1	1	0	0	0	0	1	0	1
						1	0	0	0	1	1	1	1	0	1
*							0	1	1	1	0	0	0	0	1
								1	0	0	0	1	1	1	1
									1	0	0	0	1	1	1
										1	0	0	0	1	1
											1	0	0	0	1
*												0	1	1	1
*													0	1	1
*														0	1
															1
сумма	-1	0	3	2	-3	-2	-3	2	1	2	-3	-4	-1	0	15

Рис Функция корреляции (информационный импульс)

Вычисление значений сигнала на выходе согласованного фильтра (синхроимпульс)

	1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0	1	1	1
	1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0	1	1	1
		1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0	1	1
			1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0	1
*				0	1	1	1	0	1	1	0	0	1	0	1
					1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1
*						0	1	1	1	0	1	1	0	0	1
							1	0	0	0	1	0	0	1	1
								1	0	0	0	1	0	0	1
*									0	1	1	1	0	1	1
*										0	1	1	1	0	1
											1	0	0	0	1
*												0	1	1	1
*													0	1	1
*														0	1
															1
сумма	1	0	-1	-4	1	-2	1	-2	1	-2	3	0	-1	-2	15



Рис Функция корреляции (синхроимпульс)

Вычисление смешанных значений сигнала на выходе согласованного фильтра (синхроимпульс)

	1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0	1	1	1
*	0	1	1	1	0	1	1	0	0	1	0	1	0	0	0
*		0	1	1	1	0	1	1	0	0	1	0	1	0	0
			1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0	1
				1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0
*					0	1	1	1	0	1	1	0	0	1	0
						1	0	0	0	1	0	0	1	1	0
*							0	1	1	1	0	1	1	0	0
								1	0	0	0	1	0	0	1
									1	0	0	0	1	0	0
										1	0	0	0	1	0
											1	0	0	0	1
*												0	1	1	1
*													0	1	1
*														0	1
															1
сумма	0	0	3	2	-3	0	-1	2	5	2	-1	-4	-1	-2	-1



График смешанных значений сигнала на выходе согласованного фильтра (синхроимпульс)

Вычисление смешанных значений сигнала на выходе согласованного фильтра (информационный)

	1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1	1	0	0
	1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1	1	0	0
		1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1	1	0
			1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0	1	1
*				0	1	1	1	0	0	0	0	1	0	1	0
					1	0	0	0	1	1	1	1	0	1	0
*						0	1	1	1	0	0	0	0	1	0
							1	0	0	0	1	1	1	1	0
								1	0	0	0	1	1	1	1
*									0	1	1	1	0	0	0
*										0	1	1	1	0	0
											1	0	0	0	1
*												0	1	1	1
*													0	1	1
*														0	1
															1
сумма	1	0	-1	-4	1	0	5	2	-1	-2	-1	4	-1	4	-1



Рис - График смешанных значений сигнала на выходе согласованного фильтра (информационный)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате курсовой работы я закрепила навыки по анализу систем передачи непрерывных сообщений цифровыми методами, расчет характеристик помехоустойчивости и других показателей качества передачи информации по каналу связи с помехами. А так же усвоила навыки расчета характеристик системы передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами. В ходе курсовой работы была разработана функциональная схема цифровой системы передачи непрерывного сообщения.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Теория электрической связи" /Д.В.Астрецов. г.Екатеринбург. Изд-во УФ СИБГУТИ, 2011г.

Теория электрической связи: Учебник для вузов/А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; Под ред. Д.Д. Кловского.- М.: Радио и связь, 2008.

Теория электрической связи: Учебное пособие для вузов/ Т.Л.Алексеева, Н.В. Добаткипа, Г.К. Кожанова, Н.Т. и др.; Под ред. В.Г.Санникова. - М.: МИС, 1991.

Теория электрической связи: Учебное пособие/А.С. Аджемов, М.В. Назаров, Ю.В. Парамонов, В.Г. Санников. - М.: МТУСИ, 2010.

Теория электрической связи: Учебник для вузов./Клюев. Л.Л.- Минск: Дизайн ПРО, 2013.

Основы многоканальной передачи информации: Учебное пособие./Борисов Ю.П., Ленин П.И. - М.: Связь, 1967.

Радиотехнические системы передачи информации: Учебное пособие для вузов/В.А. Борисов, В.В. Калмыков, Я.М. Ковальчук и др.; Под ред. В.В. Калмыкова. - М.: Радио и связь, 2012.

Размещено на Allbest.ru