Расчет спектральных и энергетических характеристик сигналов. Параметры случайного цифрового сигнала канала связи. Пропускная способность канала и требуемая для этого мощность сигнала на входе приемника. Спектр модулированного сигнала и его энергия.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

По дисциплине “Теория передачи сигналов”

«Расчёт характеристик сигналов и каналов связи»

Реферат

Полезный сигнал, спектр сигнала, дискретизация, кодирование, разрядность кода, модуляция, несущая частота, боковая частота,белый шум

В курсовом проекте «Расчет характеристик сигналов и каналов связи» рассматриваются методы расчета характеристик сигналов и каналов связи. Курсовой проект содержит основные сведения о характеристиках и параметрах сигналов и каналов связи, их расчет; графики характеристик сигналов, содержатся сведения о характеристиках модулированных и немодулированных сигналов, применяемых в современных системах связи. Рассмотрены принципы преобразования сигналов в цифровую форму и требования к аналогово-цифровому преобразователю (АЦП). Даны математические варианты для расчетов спектров, корреляционных характеристик.

В данной курсовом проекте предлагается решить следующие задачи:

1) рассчитать спектральные и энергетические характеристики сигналов;

2) вычислить практическую ширину спектров сигналов;

3) произвести оцифровку сигнала, занимающего наименьшую полосу частот и определить технические требования к АЦП;

4) вычислить параметры случайного цифрового сигнала;

5) определить информационные параметры цифрового сигнала;

6) рассчитать пропускную способность канала и требуемую для этого мощность сигнала на входе приемника;

7) вычислить спектр сигнала на входе модулятора, спектр модулированного сигнала и его энергию при заданном виде модуляции;

8) рассчитать вероятность ошибки приема сигнала при оптимальной схеме приемника

Содержание

Введение

1. Расчет характеристик сигнала и разрядности кода

1.1 Обработка исходных данных

1.2 Расчёт спектральных характеристик сигналов

2. Расчёт практической ширины спектра сигнала

3. Расчёт интервала дискретизации сигнала и разрядности кода

4. Расчёт характеристик импульсно-кодовой модуляции

4.1 Расчёт характеристик АЦП

4.2 Расчет характеристик АКФ

5. Характеристики модулированных сигналов

6. Согласование источника информации с каналом связи

7. Расчет вероятности ошибки в канале аддитивным белым шумом

Заключение

Библиографический список

Введение

На современном этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и провозной способности, грузовых и пассажирских перевозок, уменьшению времени оборотов вагонов и повышению производительности труда. Эти задачи решаются по двум основным направлениям: техническим перевооружением транспортных средств и совершенствованием системы управления перевозочным процессом.

Значительную роль в деле совершенствования системы управления эксплуатационной работой железнодорожного транспорта играет развитие всех видов связи, а также внедрение и поэтапное развитие комплексной автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). Комплекс технических средств АСУЖТ включает в себя вычислительные центры Министерства путей сообщения, управлений дорог и отделений, связанные в единое целое сетью передачи данных.

Управление территориально разобщенными объектами на всех уровнях осуществляется передачей сообщений разнообразными электрическими сигналами с широким использованием систем передачи информации, то есть систем связи, работающих по проводным и радиоканалам. А также по волоконно-оптическим линиям связи.

Совершенствование управления в условиях интенсификации производственных процессов ведет к росту общего объема информации, передаваемой по каналам связи между управляющими органами и управляемыми объектами.

Передача информации на железнодорожном транспорте ведется в условиях воздействия сильных и разнообразных помех. Поэтому системы связи должны обладать высокой помехоустойчивостью, что связано с безопасностью движения. К системам связи предъявляют также требования высокой эффективности при относительной простоте технической реализации и эксплуатации.

Проблема эффективности системы передачи информации состоит в том, чтобы передать наибольшее или заданное количество информации (сообщений) наиболее экономически выгодным образом (с точки зрения затрат энергии и полосы частот) в заданное время. Перечисленные проблемы тесно связанны между собой.

Рисунок 1 Канал для передачи непрерывных сообщений

Разберем назначение блоков приведенного канала связи.

П^-1, П¹ - преобразователи сообщения в сигнал и наоборот - сигнала в сообщение.

Непрерывные сообщения можно передавать дискретными сигналами. Операция преобразования непрерывного сообщения в дискретное называется дискретизацией. Дискретизация осуществляется не только по времени, но и по уровням. Дискретизация значений функции (уровня) носит название - квантования.

Кодер сообщения формирует первичный код, каждое сообщение из ансамбля записывается им в форме двоичного представления. Декодер сообщения осуществляет обратную задачу. Собственно, на этом этапе преобразований сигнал можно передавать до потребителя, но в таком виде он будет не защищен от помех, и достоверность передачи будет низка. Поэтому далее идут преобразования, направленные на повышения помехоустойчивости канала.

Кодер канала по первичному коду формирует помехоустойчивый код. Здесь в код закладывается определенная избыточность, что позволяет в декодере канала обнаружить, либо исправить ошибки, возникшие при передаче.

Модулятор определяет вид сигнала, передаваемого по линии связи. Демодулятор выделяет принимаемый код по модулированному сигналу.

Линия связи - это материальная среда для передачи сигналов (кабель, радио эфир). Именно здесь (в основном) к полезному сигналу добавляется непрогнозируемые помехи. Строя модулятор, демодулятор (модем), необходимо принять меры для борьбы с помехами.

Цифровой преобразователь (ЦАП) служит для восстановления сообщения.

Интерполятор позволяет по сигналу с ЦАП сформировать непрерывный сигнал.

1. Расчет основных характеристик сигнала

1.1 Обработка исходных данных

Аналитическая запись исходного сигнала, изображенного на Рисунке 1 имеет Вид:

,

где h=0,03 В,

Форма исходного сигнала №2, изображенного на Рисунке 2, имеет вид:

,

где h= 3 В,

Форма исходного сигнала №3, изображенного на Рисунке 3, имеет вид:

,

где h=0.02 B,

^?



Рисунок 2

График сигнала №1

Рисунок 3 График сигнала №2

Рисунок 4 График сигнала №3

1.2 Расчёт спектральных характеристик сигналов

Спектр сигнала, его частотный состав, является важнейшей характеристикой сигнала. Он определяет требования к узлам аппаратуры связи, помехозащищенность, возможности уплотнения.

Спектральная плотность это характеристика сигнала в частотной области и вводится она прямым преобразованием Фурье:

, (1)

где временная функция сигнала,

круговая частота, .

комплексная величина и может быть представлена в алгебраической или показательной форме:

. (2)

Функции и вычисляются следующим образом:

(3)

(4)

для показательной формы

(5)

(6)

На основании формул (3) - (6) с помощью MATHCAD построим графики

Спектральной плотности заданных сигналов.

Рисунок 5 График спектральной плотности сигнала №1

Рисунок 6 График спектральной плотности сигнала №2

Рисунок 7 График спектральной плотности сигнала №3

При четной функции S(t) мнимая часть b() = 0, при нечетной a() = 0

Это следует непосредственно из интегральных форм (3) и (4).

Следовательно фазовая характеристика сигнала №1 равна нулю.

Рисунок 8 Фазовая характеристика сигнала №2

Рисунок 9 Фазовая характеристика сигнала №3

2. Расчёт практической ширины спектра сигнала

При передаче сигналов главное внимание уделяется передаче информации, а не

Энергии. Тем не менее, энергия и мощность являются важнейшими характеристиками сигналов. В правильно спроектированной системе вид и параметры сигнала должны быть выбраны так, чтобы информация передавалась с заданным качеством при минимальных затратах энергии.

Энергия одиночного сигнала вычисляется через временную функцию сигнала по формуле

. (7)

Для конкретной функции пределы должны быть уточнен...