Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Специальность 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кафедра «Систем связи»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ОПТКСиС

Самара



Оглавление

Постановка задачи и исходные данные

Задание №1. Уровни передачи и затухания четырехполюсников

Задание №2. Диаграмма уровней канала передачи

Задание №3. Основные характеристики первичных сигналов

Задание №4. Построение систем передачи с частотным разделением каналов

3адание №5. Построение систем передачи с временным разделением каналов (ВРК)

Задание 6. Импульсно-кодовая модуляция



Постановка задачи и исходные данные

Для выполнения курсовой работы необходимо изучить основные закономерности передачи информации в системах связи, основные виды сигналов, используемых в телекоммуникационных системах, особенности передачи различных сигналов по каналам и трактам телекоммуникационных систем; принципы, основные алгоритмы и устройства цифровой обработки сигналов; принципы построения телекоммуникационных систем различных типов и способы распределения информации в сетях связи; современные и перспективные направления развития телекоммуникационных сетей и систем.

При выполнении курсовой работы по дисциплине ОПТКСиС будут получены навыки расчетов параметров и характеристик сигналов, каналов и трактов инфокоммуникационных систем и сетей.



Задание №1. Уровни передачи и затухания четырехполюсников

Определить уровень сигнала на входе схемы, изображенной на рисунке, а также мощность и уровень сигнала на выходе схемы, если первый двухполюсник вносит затухание a₁, а второй двухполюсник усиливает сигнал с коэффициентом усиления К₂

Исходные данные к заданию:

Мощность сигнала на входе W_вх=0,125 мВт,

Затухание первого двухполюсника а₁=7 дБ,

Коэффициент второго двухполюсника К₂=20

Решение:

Найдем уровень на входе системы

, где

Для того чтобы найти уровень и мощность на выходе системы, необходимо в начале найти уровень в точке А, который рассчитывается по формуле:

Теперь необходимо рассчитать усиление второго двухполюсника;

Теперь, когда известно усиление второго двухполюсника, можем рассчитать уровень и мощность на выходе системы:

Уровень на входе меньше, чем уровень на выходе, поэтому четырехполюсник вносит усиление.

Вывод

Значения напряжений сигналов и помех в различных точках каналов и трактов имеют величины от пиковольт (пикоампер) до десятков вольт (ампер). Мощности токов, с которыми приходиться встречаться при расчетах и измерениях, имеют величины от долей пиковатта до целых ватт. Чтобы облегчить измерения и расчеты величин, значения которых размещаются в широком диапазоне и чтобы при сравнении результатов измерений или расчетов операции умножения и деления заменить соответственно сложением и вычитанием. А так же вместо величин мощности, напряжения и тока используют логарифмы отношения этих величин к условным величинам, принятым за отсчетные. Как раз эти относительные единицы, выраженные в логарифмической форме, называют уровнями передачи, которые мы рассчитывали в данном примере.



Задание №2. Диаграмма уровней канала передачи.

1. Рассчитать и построить внешнюю диаграмму измерительных уровней канала передачи, структурная схема которого приведена на рис.1.

Рис.1 - К расчету и построению внешней диаграммы уровней.

2. Определить мощность, напряжение и абсолютный уровень напряжения и мощности измерительного сигнала на входе первого промежуточного усилителя Ус1, если его входное сопротивление равно R_вх.

Определить, во сколько раз мощность сигнала на входе первого промежуточного усилителя Ус1 меньше мощности сигнала на выходе оконечного оборудования передачи.

3. Рассчитать остаточное затухание канала, если измерительный уровень на его выходе составляет Р_{к вых}, сравните вычисленное значение с номинальным.

Исходные данные к заданию:

Усиления промежуточных усилителей S₁=35 дБ, S₂=34 дБ, S₃=31 дБ

Измерительный уровень на выходе оконечного оборудования передачи Р_вых=-10 дБм

Входное сопротивление усилителя R_вх=74 Ом

Затухание участка цепи А₁=38 дБ, А₂=30 дБ, А₃=31 дБ, А₄=33 дБ

Измерительный уровень на выходе канала Р_квых=-8,5 дБ

Показана диаграмма уровней канала, состоящего из передатчика (Пер), уровень выходной мощности которого составляет р_м = -10 дБ (мощность W = 0,1 мВт), четырех участков линии связи (среды распространения) длиной l₁, l₂, l_3, l₄ с соответствующим затуханием, трех промежуточных усилителей УС1, УС2, УС3 с усилением S₁,S₂ и S₃, приемника (Пр) с входным усилителем.

Таблица

Wx / Wo	1000	100	10	5	2	1,25	0,8	0,5	0,1	0,01
pом , дБ	30	20	10	7	3	1	-1	-3	-10	-20

1.Внешняя диаграмма измерительных уровней канала передачи.

На первом участке l₁ уровень сигнала повышается с -10 дБ до 28 дБ, т.е. линия вносит затухание в 38 дБ, т.о. относительное затухание на участке l₁ составляет а₁ = 38 дБ. На втором участке затухание а₂ = 30 дБ, на третьем и на четвертом, соответственно, - затухания а₃ = 31 дБ и а₄ = 33 дБ . Первый промежуточный усилитель УС1 повышает уровень сигнала на 35 дБ, т.е. его чувствительность составляет S₁ = 35 дБ, второго усилителя - S₂ = 34 дБ, третьего усилителя - S₃ = 31 дБ, входного усилителя приемника - S_пр = 33,5 дБ.

3.Остаточное затухание тракта равно разности сумм всех рабочих затуханий пассивных элементов тракта и всех рабочих усилений активных устройств, имеющихся в канале:

Таким образом, при определении остаточного затухания или чувствительности всего канала операция умножения заменяется операцией сложения, если чувствительность и затухание заданы в относительных единицах (дБ).

Остаточное затухание тракта передачи будет равно:

а₀ = (а₁ + а₂ + а₃+ а₄) - (S₁ + S₂ + S₂+ S_пр) = 1,5 дБ.

2.Так же, зная этот уровень на входе УС1, можно определить уровень по напряжению по формуле:

И напряжение в этой точке:

Для того чтобы найти отношение мощности сигнала на входе первого промежуточного усилителя к мощности сигнала на выходе оконечного оборудования передачи, необходимо найти мощность сигнала на выходе оконечного оборудования передачи по формуле:

Мощность на выходе ООП больше мощности на входе в УС1 в раз.

Вывод:

При проектировании и эксплуатации оборудования телекоммуникационных систем и сетей необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках канала и трактов передачи. Чтобы охарактеризовать изменение энергии сигнала при его передачи, пользуются диаграммой уровней - графиком, показывающим распределение уровней передачи вдоль тракта передачи. Именно, чтобы охарактеризовать наш тракт передачи

мы и построили диаграмму уровней, а также рассчитали остаточное затухание, которое равно разности между суммой всех рабочих затуханий, имеющихся в канале, и суммой всех рабочих усилений.

Задание №3. Основные характеристики первичных сигналов

Задание 3.1. Определить помехозащищенность первичного сигнала, если известны: его динамический диапазон Дс, максимальная мощность Wс мах, уровень помех, действующих в канале Рп.

Исходные данные к заданию №3.1

Дс=22 дБ Wс мах=11 мВт Рп=-51 дБ

Задание 3.2. Определить объем первичного сигнала, если известны его эффективно передаваемая полоса частот ДFс, длительность Тс, его максимальная и минимальная мощности Wс мах, Wс мин.

Исходные данные к заданию №3.2

ДFс=0,4... 3,4 кГц Тс=15 с Wс мах=99 мВт Wс мин=2 мВт

Задание 3.3. Определить динамический диапазон первичного сигнала, если известны максимальный уровень сигнала Рс мах, помехозащищенность сигнала Аз, действующая мощность помех Wпом.

Исходные данные к заданию №3.3

Рс мах=14 дБ Аз=31 дБ Wпом=2•10 мВт

Решение: передача сигнал разделение канал

3.1

D=10 lg=P- P

P= 10,414-22 = -11,586

3.2

D=10 lg

16,946 = 762572,34

3.3

D=10 lg=P- P

Вывод

Первичный сигнал в структуре телекоммуникационных систем и сетей является объектом транспортировки , так как он должен быть передан по каналу от передатчика к приемнику. ТКСС представляет технику транспортирования сигнала, а телекоммуикационные сети - специфическую транспортную сеть.

Поэтому для установки соотношений между параметрами и характеристиками первичных сигналов и свойствами каналов вводят такие параметры и характеристики первичных сигналов, которые просто измерить и по которым возможно определить условия их передачи с минимальными искажениями и максимально возможной защищенностью. Именно для этого мы и рассчитывали параметры сигналов.

Задание №4. Построение систем передачи с частотным разделением каналов

Рассчитать и изобразить на оси частот спектральную диаграмму сигнала на выходе схемы, приведенной на рисунке 2, где приняты следующие обозначения: AM - амплитудные модуляторы; ПФ- полосовые фильтры, выделяющие соответствующие боковые полосы частот; F₁ и F₂ - граничные частоты первичного модулирующего сигнала.



Рис.2 - К построению спектральной диаграммы амплитудно-модулированного сигнала

Исходные данные для выполнения данного задания:

Несущая частота первого преобразования, f₀₁=96 кГц

Несущая частота первого преобразования, f₀₂=468 кГц

Боковая полоса, выделенная полосовым фильтром ПФ2:В

Боковая полоса, выделяемая фильтром ПФ1: Н

Теперь перейдем к построению спектральных диаграмм



Пояснение к спектральной диаграмме:

1 точка - исходный сигнал, который подается в первый амплитудный модулятор.

2 точка - исходный сигнал модулируется и в результате переносится в область с несущей частотой равной 96 кГц. В результате образуется НБП (сигнал противоположный исходному сигналу).

3 точка - с помощью ПФ выделяем НБП.

4 точка - после обработки модулированного сигнала полосовыми фильтром у нас осталась только НБП, которую отправляем в точку 5 для дальнейшей обработки.

5 точка - полученный сигнал модулируем с несущей частотой равной 648 кГц.

6 точка - с помощью ПФ2 выделяем ВБП.

7 точка - часть модулированного сигнала, оставшаяся после обработки полосовым фильтром.

Теперь определим относительные полосы расфильтровки, чтобы

выяснить типы фильтров.

ПФ1:

Полоса расфильтровки канального полосового фильтра:

?f=96,3-95,7=0,6 кГц.

Относительная полоса расфильтровки канального полосового фильтра:

?fотн=?f/ fн = 0,6/96 = 0,00625<0,02

Следовательно, фильтр должен быть реализован на кварцевых резонаторах.

ПФ2:

Полоса расфильтровки канального полосового фильтра:

?f=560,6-375,4=185,2 кГц.

Относительная полоса расфильтровки канального полосового фильтра:

?fотн=?f/ fн = 185,2/468 = 0,396>0,02

Следовательно, фильтр должен быть реализован на LC-элементах.



3адание №5. Построение систем передачи с временным разделением каналов (ВРК)

Структурная схема телекоммуникационной системы с ВРК

Система передачи с ВРК АИМ объединяет N каналов ТЧ. Для демодуляции сигнала на приеме используется ФНЧ с верхней частотой fв, крутизной АЧХ и с подавлением неиспользуемых составляющих АИМ сигнала Ап.

Определить:

1) значение fд;

2) длительность канального интервала Дtк;

3) полосу частот Дfгр группового АИМ сигнала.

Исходные данные к заданию:

Число каналов ТЧ N=12

Верхняя граничная частота спек. первичного сигнала, fв=3,4 кГц

Крутизной АЧХ фильтра 0,07 дБ/Гц

Затухание подавления неиспользуемых составляющих АИМ сигнала Ап=57 дБ

Решение:

Для того чтобы определить значение частоты дискретизации, необходимо вычислить полосу расфильтровки по формуле:

Дfр = Ап : S = 57 : 0,07 = 814,286 Гц = 0,814 кГц

Теперь, зная значение полосы расфилтровки, вычислим частоту дискретизации:

Fд = 2fв + Дfр = 2•3,4 + 0,814 = 7,614 кГц.

Необходимо вычислить длительность канального интервала. Для этого вначале

определим периол дискретизации:

Тд = 1/fд = 1/7,614 •10 = 13,13•10с.

И подставив получено значение в формулу получим:

Дtк = Тд /Nктч = 13,13•10: 12 = 10,94•10с.

Чтобы найти полосу частот группового АИМ сигнала воспользуемся формулой:

Дfгр = fд •Nктч = 7,614 • 12 = 91,368 кГц.

Вывод

Идея временного разделения каналов (ВРК) заключается в том, что первичного сигнала передаются в неперекрывающихся интервалах времени, свободных от сигналов других каналов по общей линии связи.

В большинстве своем первичные сигналы являются аналоговыми (непрерывными) и идея ВРК определяет необходимость их дискретизации. Операция дискретизации выполняется в соответствие с теоремой Котельникова. Следовательно, возможна передача не всего сигнала, а только его отсчетов.

При этом системы N канальных сигналов передаются по общей линии не одновременно, а поочередно так, чтобы каждому канальному интервалу на интервале Тд предоставляется свой временной интервал, называемый канальным интервалом.

Таким образом, зная остальные параметры и рассчитать длительность канального интервала ?tк, и полосу частот Дfгр группового АИМ сигнала, мы получили данные для расчета и построения СП с ВРК.

Задание 6. Импульсно-кодовая модуляция

1. Закодировать в нелинейном кодере заданные значения АИМ импульсов:

= 543,9Д; = -512Д.

2. Рассчитать величины ошибок квантования и сравнить их с шагом квантования в выбранном сегменте.

3. Декодировать в нелинейном декодере полученные кодовые комбинации.

4. Рассчитать величины ошибок квантования на выходе декодера для двух заданных отсчетов и сравнить их с шагом квантования в выбранном сегменте

Исходные данные к заданию:

Амплитуда отсчета аналогового сигнала

Амплитуда отсчета аналогового сигнала

Решение:

1)

Закодируем в нелинейном кодере значение АИМ импульса.

В результате получим:

1.1)

512Д + 0?256Д + 0?128Д + 0?64Д + 0?32Д = 512Д

Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
1	1	1	0	0	0	0	0

Расчет величины ошибки квантования и сравнение их с шагом квантования.

1.2) = 543,9 Д 512 Д = 31,9Д > 32Д/2 что не соответствует норме.

Декодирование в нелинейном декодере полученные кодовые комбинации

1.3) 512Д + 0?256Д + 0?128Д + 0?64Д + 0?32Д + 16Д = 528Д

Расчет величины ошибки квантования на выходе декодера и сравнение их с шагом квантования

1.4) = 543,9 Д - 528 Д = 15,9 Д< 32Д/2 что соответствует норме.

2)

Закодируем в нелинейном кодере значение АИМ импульса.

В результате получим:

2.1) (512Д + 0•256Д + 0•128Д + 0•64Д + 0•32Д) = 512Д

Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
0	1	1	0	0	0	0	0

Расчет величины ошибки квантования и сравнение их с шагом квантования.

2.2) = |- 512 Д - ( - 512 Д)| = 0Д < 32Д/2 что соответствует норме.

Декодирование в нелинейном декодере полученные кодовые комбинации

2.3) 512Д + 0•256Д + 0•128Д + 0•64Д + 0•32Д + 0Д = 512Д

Расчет величины ошибки квантования на выходе декодера и сравнение их с шагом квантования

2.4) = |- 512 Д - ( - 512 Д)| = 0Д < 32Д/2 что соответствует норме.

Размещено на Allbest.ru