Определение основных характеристик цифровой системы передачи сообщений методом импульсной кодовой модуляции
Краткое сожержание материала:
Курсовая работа
По дисциплине: «Теория электрической связи»
Содержание:
- Задание и исходные данные на курсовую работу
- Исходные данные к курсовой работе
- 1. Структурная схема системы связи
- 2. Выбор схемы приемника
- 3. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника
- 4. Сравнение выбранной схемы приемника с оптимальным приемником
- 5. Передача аналоговых сигналов методом ИКМ
- 6. Помехоустойчивое кодирование
- 7. Статистическое кодирование
- 8. Пропускная способность двоичного канала связи
- Заключение
- Литература
- Задание и исходные данные на курсовую работу
- Разработать структурную схему системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов. Рассчитать основные параметры системы связи. Указать и обосновать пути совершенствования разработанной системы связи.
- Исходные данные к курсовой работе
- Вариант: 03
- Способ модуляции: ДЧМ
- Способ приема: НЕКОГЕРЕНТНЫЙ
- Мощность сигнала на входе демодулятора приемника РС= 2,8 мВт.
- Длительность элементарной посылки Т=5,0 мкс.
- Помеха - белый шум с гауссовским законом распределения.
- Спектральная плотность мощности помехи N0 =0,001мкВт/Гц.
- Вероятность передачи сигнала 1 р(1)= 0,15
- Число уровней квантования N= 128
- Пик-фактор аналогового сигнала П= 2,9
- 1. Структурная схема системы связи
Совокупность технических средств, для передачи сообщений от источника к потребителю называется системой связи. Любая система передачи сообщений включает в себя:
источник сообщений;
устройство преобразования передаваемых сигналов;
линия связи;
устройство преобразования принимаемых сигналов;
получатель сообщений;
На рисунке 1.1 приведена структурная схема системы связи.
ИНС - источник непрерывных сообщений.
АЦП (ИКМ) аналого-цифровой преобразователь - сообщение поступает от источника непрерывных сообщений на вход АЦП и помощью импульсно-кодовой модуляции выполняется дискретизация во времени , квантование по уровню и кодирование квантованных отсчетов.
Кл.1 - служит для поочередного подключения источника непрерывных сообщений и источника дискретных сообщений (Data).
Кодер статистический - преобразует дискретное сообщение в последовательность кодовых символов (уменьшает избыточность исходной последовательности в зависимости от вероятности появления кодовых комбинаций, таким образом увеличивает производительность (пропускную способность) канала связи) и передает их дальше помехоустойчивый кодер.
Кодер ПУ - помехоустойчивый кодер - преобразует дискретное сообщение в последовательность кодовых символов (вводит избыточность таким образом, что бы исправлять ошибки) и передает их в устройство передающего сообщения (УПС - модулятор).
УПС - модулятор - преобразует сигналы таким образом, чтобы согласовать их характеристики с характеристиками канала связи.
Линия связи - служит для передачи сигнала. При передаче сигнал искажается, и сообщение воспроизводится с ошибкой.
УПС демодулятор - сигнал демодулируется, т.е. восстанавливается первичная последовательность кодовых символов.
Декодер ПУ - помехоустойчивый декодер - преобразует последовательность кодовых символов в дискретное сообщение (находит и исправляет ошибку).
Декодер статистический - преобразует последовательность кодовых символов в исходное дискретное сообщение (преобразует неравномерную последовательность комбинаций на основе вероятностей их появления в равномерную исходную последовательность).
Кл.2 - служит для поочередного подключения ПНС и ПДС (Data).
ЦАП - дискретное сообщение с помощью ИКМ преобразуется в непрерывное сообщение и передается получателю непрерывных сообщений ПНС. В состав ЦАП входит детектирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям и восстановленное непрерывное сообщение поступает потребителю.
ПНС - получатель непрерывных сообщений.
Data - источник (получатель) дискретных сообщений (данных).
ИП - источник помех. При передаче по линии связи в передаваемый сигнал примешивается различный шум.
Непрерывное сообщение от источника поступает на АЦП - аналого-цифровой преобразователь. Преобразование происходит в результате следующих операций: сначала непрерывное сообщение дискретизируется по времени через интервалы времени t, полученные отсчеты мгновенных значений квантуются, получившаяся последовательность квантованных значений передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательных m-ичных кодовых комбинаций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией. Далее полученный с выхода АЦП сигнал поступает на вход статистического кодера. Статистический кодер на основании вероятностей появления сигнала «1» р(1) и сигнала «0» р(0) и соответственно их комбинаций кодирует исходное дискретное сообщение в неравномерный код, наименьшую длину в котором имеет наиболее часто встречающиеся комбинации исходной последовательности. После этого дискретная последовательность поступает на помехоустойчивый кодер. Помехоустойчивый кодер вводит избыточность таким образом, чтобы исправлять ошибки, возникающие в канале связи. После помехозащитного кодера преобразованный сигнал поступает на модулятор, который преобразует сигналы таким образом, чтобы согласовать их характеристики с характеристиками канала связи. Полученные импульсы поступают в линию связи.
На приемной стороне системы связи последовательность импульсов поступает на демодулятор, где происходит демодуляция и регенерация, далее сигнал поступает на помехоустойчивый декодер, который находит и исправляет ошибку, которую допустил демодулятор. После этого сигнал подается на статистический декодер, который преобразует неравномерную последовательность в исходную равномерную последовательность дискретного сигнала. Далее сигнал поступает на ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, где происходит обратное преобразование- восстановление аналогового сигнала из принятых импульсов - кодовых комбинаций. В состав ЦАП входит детектирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям и восстановленное непрерывное сообщение поступает потребителю.
2. Выбор схемы приемника
Сигнал на входе приемника представляет собой сложное колебание, в котором для передачи информации используется изменение значения частоты сигнала. При некогерентной обработке высокочастотных сигналов (обработке по огибающей) снижаются требования к точности установления границ посылок элементарных канальных сигналов длительностью Т. Все же для реализации оптимальной схемы средняя частота заполнения сигналов должна быть известна с высокой точностью. При приеме сигналов двоичной ЧМ распространена схема, изображенная на рисунке 2.1.
S1(t)=A cos 1t и S0(t)= A cos 0t
Правило решения для такого приемника
S1(t) - S0(t)>0 то S1
Рисунок 2.1 Схема неоптимального некогерентного приемника ЧМ сигналов
Здесь:
ПФ - разделительные полосовые фильтры, пропускающие без существенных искажений соответственно сигналы S1(t), S0(t).
ЧД - частотный детектор. Разностный сигнал двух детекторов подвергается фильтрации в ФНЧ, а результат для выбора сравнивается с нулевым порогом.
Вид сигнала при ЧМ показан на рисунке 2.2.
Спектр сигнала при ЧМ изображен на рисунке 2.3
Рисунок 2.3 Спектры сигналов ЧМ при различных индексах модуляции М
3. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника
Вычислим мощность шума на выходе приемника по формуле:
, где
полоса пропускания приемника для ДЧМ;
где T - длительность сигнала;
Отношение мощности сигнала к мощности шума (h2):
; ,
где PС - мощность приходящего сигнала;
Для расчёта вероятности ошибки на выходе приёмника воспользуемся формулой:
Построим зависимость вероятности ошибки от отношения мощности сигнала к мощности шума (h). Результаты расчетов сведены в таблицу 3.1 График зависимости Рош от h2, изображен на рисунке 3.1
Таблица №3.1
Цифровая система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией
Исследование основных принципов цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет источника соо...
Структурная схема системы связи
Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи двоичных данных и аналоговых сигналов методом импульсно-кодовой модуляции. Пр...
Цифровая система передачи сообщений
Разработка цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет значения математического ожидания,...
Анализ и оптимизация цифровой системы связи
Методические рекомендации для выполнения анализа и оптимизации цифровой системы связи. Структурная схема цифровой системы связи. Определение параметро...
Определение основных характеристик системы передачи сообщений с дискретной фазовой модуляцией
Проектирование системы передачи сообщений с дискретной фазовой модуляцией, ее основные части и порядок их взаимодействия. Составление структурной схем...