49102

Анализ помехоустойчивости и эффективности системы передачи информации

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В приемном устройстве ПРУ системы принятая смесь сигнала и шума подвергается некогерентной НП обработке с последующим поэлементным принятием решения методом однократного отсчета. Рассчитать: априорные вероятности и передачи нуля и единицы по двоичному ДКС; ширину спектра сигнала ИКМ. Рассчитать и построить спектр сигнала дискретной модуляции и определить ширину его спектра . Рассчитать: приходящуюся в среднем на один двоичный символ бит мощность и амплитуду сигнала дискретной модуляции необходимую для обеспечения...

Русский

2013-12-21

525 KB

6 чел.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ТОР

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Теория электрической связи»

на тему: «Анализ помехоустойчивости и

эффективности системы передачи информации»

Выполнил:

ст. гр. № 718

Пучков Р.О.

Проверил:

доц. Козлов И.А.

Рязань, 2010


Содержание

[1]
Содержание

[2]
Введение

[3]
Задание

[4]
Исходные данные

[5]
Расчетная часть

[5.1] Расчет задания 1.1.

[5.2]


Расчет задания 1.2.

[5.3]
Расчет задания 1.3.

[5.4]
Расчет задания 1.4.

[5.5]
Расчет задания 1.5.

[5.6]
Расчет задания 1.6.

[5.7]
Расчет задания 1.7.

[5.8]
Расчет задания 1.8.

[5.9]
Расчет задания 1.9.

[6]
Заключение

[7]
Список используемой литературы


Введение

Непрерывное сообщение , наблюдаемое на выходе источника (ИС), представляет собой реализацию стационарного гауссовского случайного процесса с нулевым средним и известной функцией корреляции . Сообщение передается в цифровой форме по смешанной системе связи.

В передающем устройстве (ПДУ) системы на основе аналого-цифрового преобразования (АЦП) сообщение отображается в сигнал импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), который модулирует один из информационных параметров гармонического переносчика. В результате формируется линейный сигнал  дискретной частотной модуляции (ДЧМ).

Сигнал дискретной модуляции передается по узкополосному гауссовскому непрерывному каналу связи (НКС), в котором действует аддитивная помеха .

В приемном устройстве (ПРУ) системы принятая смесь сигнала и шума  подвергается некогерентной (НП) обработке с последующим поэлементным принятием решения методом однократного отсчета.

Восстановление (оценка) переданного сообщения по принятому с искажениями сигналу ИКМ осуществляется на основе цифроаналогового преобразования (ЦАП) с последующей низкочастотной фильтрацией (ФНЧ).

  1.  
    Задание
    1.  Изобразить структурную схему смешанной системы связи и нарисовать сигналы в различных её сечениях.
    2.  Рассчитать: спектр плотности мощности  сообщения; энергетическую ширину спектра  и интервал корреляции  сообщения. Построить графики  и .
    3.  Рассчитать: СКП фильтрации  сообщения; мощность  отклика ФНЧ; частоту  и интервал  временной дискретизации отклика ФНЧ. Считать, что исходное сообщение воздействует на идеальный ФНЧ с частотой среза , .
    4.  Рассчитать: интервал квантования , пороги квантования ,  и СКП квантования  квантователя АЦП; распределение вероятностей ,  и интегральное распределение вероятностей , , квантованной последовательности ; энтропию , производительность  и избыточность квантования  квантованной последовательности.
    5.  Закодировать -ичную последовательность  двоичными безызбыточным блочным кодом ; выписать все кодовые комбинации кода и построить таблицу кодовых расстояний  кода.

Рассчитать: априорные вероятности  и  передачи нуля и единицы по двоичному ДКС; ширину спектра  сигнала ИКМ.

  1.  Рассчитать и построить спектр сигнала дискретной модуляции и определить ширину его спектра .
    1.  Рассчитать: приходящуюся в среднем на один двоичный символ (бит) мощность  и амплитуду  сигнала дискретной модуляции, необходимую для обеспечения требуемого ОСШ ; пропускную способность  гауссовского НКС. Построить функции плотности вероятности (ФПВ) мгновенных значений и огибающей узкополосной гауссовской помехи (УГП), а так же ФПВ мгновенных значений и огибающей гармонического сигнала и УГП.
    2.  Изобразить схему приемника сигнала дискретной модуляции.

Рассчитать: среднюю вероятность ошибки  и скорость  передачи информации по двоичному симметричному ДКС; показатель эффективности  передачи сигнала дискретной модуляции по НКС.

  1.  Рассчитать: скорость передачи информации  по -ичному ДКС и относительные потери в скорости передачи информации; СКП шума передачи  и относительную суммарную СКП  восстановления непрерывного сообщения.

Указать пути уменьшения величины , если окажется, что .

  1.  
    Исходные данные

Вариант № 20

Источник сигнала (ИС), АЦП:

Число уровней квантования:

Мощность сообщения:

Коэффициент:

Показатель затухания функции корреляции:

Функция корреляции сообщения:

Передающее устройство (ПДУ):

Способ передачи:

Частотная модуляция

Частота:

Непрерывный канал связи (НКС):

Постоянная энергетического спектра шума НКС:

Приемное устройство (ПРУ):

Отношение сигнал/шум (ОСШ) по мощности на входе детектора:

Способ приема:

Некогерентный прием

Получатель сигнала (ПС), ЦАП:

Допустимая относительная среднеквадратическая погрешность (СКП) восстановления сообщения:

  1.  
    Расчетная часть
    1.  Расчет задания 1.1.

Изобразить структурную схему смешанной системы связи и нарисовать сигналы в различных её сечениях.

Структурная схема системы передачи непрерывного сообщения методом импульсно-кодовой модуляции (ИКМ)


Назначение отдельных элементов схемы

Источник сообщения – это некоторый объект или система, информацию о состояние которой необходимо передать.

ФНЧ – ограничивает спектр сигнала верхней частотой .

Дискретизатор – представляет отклик ФНЧ в виде последовательности отсчетов .

Квантователь – преобразует отсчеты в квантовые уровни ; ; , где  - число уровней квантования.

Кодер – кодирует квантованные уровни двоичным безызбыточным кодом, т. е. формирует последовательность комбинаций ИКМ .

Модулятор – формирует сигнал, амплитуда, частота или фаза которого изменяются в соответствии с сигналом .

Выходное устройство ПДУ – осуществляет фильтрацию и усиление модулированного сигнала для предотвращения внеполосных излучений и обеспечения требуемого соотношения сигнал/шум на входе приемника.

Линия связи – среда или технические сооружения по которым сигнал поступает от передатчика к приемнику. В линии связи на сигнал накладывается помеха.

Входное устройство ПРУ – осуществляет фильтрацию принятой смеси – сигнала и помехи.

Детектор – преобразует принятый сигнал в сигнал ИКМ .

Декодер – преобразует кодовые комбинации в импульсы.

Интерполятор и ФНЧ – восстанавливают непрерывный сигнал из импульсов-отсчетов.

Получатель – некоторый объект или система, которому передается информация.


Сигнал в различных сечениях системы связи

  1.  


    Расчет задания 1.2.

Рассчитать: спектр плотности мощности  сообщения; энергетическую ширину спектра  и интервал корреляции  сообщения. Построить графики  и .

  1.  
    Расчет задания 1.3.

Рассчитать: СКП фильтрации  сообщения; мощность  отклика ФНЧ; частоту  и интервал  временной дискретизации отклика ФНЧ. Считать, что исходное сообщение воздействует на идеальный ФНЧ с частотой среза , .

  1.  
    Расчет задания 1.4.

Рассчитать: интервал квантования , пороги квантования ,  и СКП квантования  квантователя АЦП; распределение вероятностей ,  и интегральное распределение вероятностей , , квантованной последовательности ; энтропию , производительность  и избыточность квантования  квантованной последовательности.

  1.  
    Расчет задания 1.5.

Закодировать -ичную последовательность  двоичными безызбыточным блочным кодом ; выписать все кодовые комбинации кода и построить таблицу кодовых расстояний  кода.

Рассчитать: априорные вероятности  и  передачи нуля и единицы по двоичному ДКС; ширину спектра  сигнала ИКМ.

  1.  
    Расчет задания 1.6.

Рассчитать и построить спектр сигнала дискретной модуляции и определить ширину его спектра .

  1.  
    Расчет задания 1.7.

Рассчитать: приходящуюся в среднем на один двоичный символ (бит) мощность  и амплитуду  сигнала дискретной модуляции, необходимую для обеспечения требуемого ОСШ ; пропускную способность  гауссовского НКС. Построить функции плотности вероятности (ФПВ) мгновенных значений и огибающей узкополосной гауссовской помехи (УГП), а так же ФПВ мгновенных значений и огибающей гармонического сигнала и УГП.

  1.  
    Расчет задания 1.8.

Изобразить схему приемника сигнала дискретной модуляции.

Рассчитать: среднюю вероятность ошибки  и скорость  передачи информации по двоичному симметричному ДКС; показатель эффективности  передачи сигнала дискретной модуляции по НКС.

  1.  
    Расчет задания 1.9.

Рассчитать: скорость передачи информации  по -ичному ДКС и относительные потери в скорости передачи информации; СКП шума передачи  и относительную суммарную СКП  восстановления непрерывного сообщения.


Заключение

В смешанной системе электросвязи сообщение передается с искажениями из-за погрешности фильтрации, погрешности передачи в -ом ДКС.

Относительная суммарная погрешность СКП восстановления сообщения больше допустимой из-за действия в канале связи шумов фильтрации, квантования передачи.

Основной вклад в суммарную погрешность вносит фильтрация сигнала. Для уменьшения необходимо увеличивать полосу пропускания, но это может привести к увеличению мощности шума, накладывающегося на сигнал.

Шум квантования целиком определяется выбором числа уровней квантования. Его можно сделать сколь угодно малым, увеличивая число уровней. При этом придётся увеличить число кодовых символов, приходящихся на каждый отсчёт, а следовательно, сокращать длительность символа и расширить спектр сигнала в канале.

Ещё один способ уменьшения шума квантования – неравномерное квантование, при котором больше уровни сообщения квантуются с большим шагом, а низкие – с меньшим шагом.

Данная система связи имеет достаточно низкую эффективность (). Поэтому эта система не может добиться эффективной работы.


Список используемой литературы

  1.  Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1986.
  2.  Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 1988.
  3.  Зюко А.Г., Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. – М.: Радио и связь, 1986.
  4.  Назаров М.В., Кувшинов Б.И. Теория передачи сигналов. – М.: Связь, 1970.
  5.  Домашнее задание и методические указания по самостоятельной работе для его выполнения по курсу "Теория электрической связи". – М., 1990.
  6.  Шумов А.П. Курс лекции по ТЭС.


L-
ичный дискретный канал связи (ДКС)

Непрерывный ка нал связи (НКС)

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

Двоичный ДКС

Получатель сообщения

Фильтр нижних частот

Интерполятор

Декодер

Реш. устройство

Детектор

Источник помех:

Входное устройство ПРУ

Линия связи

Выходное устройство ПДУ

Модулятор

Кодер

Квантователь

Источник сообщения

Фильтр нижних частот

Дискретизатор

А

Ц

П

Ц

А

П

Детектор

ПФ

-порог

- аддитивная помеха в линии связи

- сигнал дискретной модуляции

Дискретизатор

ПФ

Р У

Детектор


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57855. Расселение растений в природе. Взаимодействие растений, грибов, бактерий и их роль в экосистемах 38 KB
  Мотивация учебной деятельности: А Проблемный вопрос: Почему необходимо изучать влияние факторов среды на организмы Анализ схемы Антропогенные нагрузки на экосистемы...
57856. Способи розмноження рослин 179.5 KB
  Основні поняття і терміни: нестатеве вегетативне статеве розмноження спора гамета сперматозоїд яйцеклітина зигота гаплоїдний і диплоїдний набір хромосом мітоз мейоз.
57857. Значення сенсорних систем в психології та медицині 93.5 KB
  Цілі та завдання: узагальнити знання про будову сенсорних систем принцип структури та функції аналізаторів; з‘ясувати значення органів чуття для психології та медицини формувати науковий світогляд виховувати в учнів культуру здоров‘я як складову загальної культури людини.
57858. Дослідження різних видів пам’яті 121 KB
  Мета: ознайомити з основними видами пам’яті; розкрити фізіологічний механізм пам’яті; поглибити знання учнів про шкідливий вплив алкоголю, нікотину, наркотичних речовин на пам’ять; усвідомити можливість розвитку пам’яті.
57859. Різноманітність грибів, їх роль у природі, житті та господарській діяльності людини 183.5 KB
  Мета уроку: познайомити учнів з різноманітністю грибів показати їх роль в природі житті та господарській діяльності людини; вчити дітей розпізнавати різні гриби розвивати навички роботи з додатковою літературою...
57860. Характеристика класу Однодольні. Рослини родини Злакові 161 KB
  Мета. Охарактеризувати рослини класу Однодольні продовжити формування в учнів навичок складання порівняльної характеристики спрямувати пізнавальну активність учнів на вивчення рослин родини Злакові зясувати їх практичне використання людиною.
57861. Відкриття європейців 44.5 KB
  Кого з Великих мореплавців ви памятаєте ІІІ. Мотивація навчальної діяльності Сьогодні на уроці ми починаємо вивчати нову тему Слайд 1 Великі географічні відкриття дізнаємося про основний перебіг Великих географічних відкриттів і подорожей ХV ХVІ століття.
57862. Революція у Франції. Бонопартистський переворот 1851р. і Встановлення імперії 85 KB
  Задачі уроку: Сприяти тому, щоб учні могли грамотно характеризувати причини, хід та рушійні сили революції у Франції, виділяти головні революційні події та оцінювати зміст Конституційних процесів, усвідомили поняття «республіка», «бонапартизм», «монархія».
57863. Географічне середовище як сфера взаємодії суспільства і природи. Природокористування. Ресурсозабезпеченість 37.5 KB
  Мета: розглянути географічне середовище як сферу взаємодії суспільства і природи сформувати поняття ресурсозабезпеченість природокористування; розвивати економічне мислення уміння аналізувати ступені впливу людини на природу...