49267

Расчет основных характеристик цифровой системы передачи непрерывных сообщений

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Формирователь первичного сигнала непрерывное сообщение преобразуется в первичный электрический сигнал bt непрерывный сигнал соответствующий передаваемому сообщению. 3 Дискретизатор Дискретизирование непрерывного сигнала непосредственное умножение непрерывного сигнала ut на вспомогательную последовательность yt дискретизирующих прямоугольных импульсов единичной амплитуды. {bti} совокупность значений сигнала в моменты времени ti 4 Квантователь Округление дискретизированных мгновенных значений до ближайших...

Русский

2013-12-24

277.47 KB

10 чел.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Средства связи и информационная безопасность»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Теория электрической связи»

на тему:

Расчет основных характеристик цифровой системы передачи непрерывных сообщений.

Автор работы (проекта): Панфилов Сергей Николаевич

Специальность 210402 «Средства связи с подвижными объектами»

Группа:  ЗРП-310

Руководитель работы               Левченко В.И.                

Проект защищен с оценкой     «ОТЛИЧНО»  (при незначительной ошибке)             

Омск  2013г.                                                                                                                

  1.  Структурная схема системы. Описание и исходные данные.

Структурная схема ЦСП. - цифровая система передачи:

Процесс прохождения сообщения от  источника до получателя:

1) Источник сообщения - непрерывное  сообщение - может иметь любую физическую природу (изображение, звуковое колебание и т.п.)  a(t)

2) Формирователь первичного сигнала – непрерывное сообщение преобразуется в первичный электрический сигнал b(t) - непрерывный сигнал, соответствующий передаваемому сообщению.

3) Дискретизатор - Дискретизирование непрерывного сигнала - непосредственное умножение непрерывного сигнала u(t) на вспомогательную последовательность y(t) дискретизирующих прямоугольных импульсов единичной амплитуды. - {b(ti)} - совокупность значений сигнала в моменты времени ti

4) Квантователь - Округление дискретизированных, мгновенных значений до ближайших разрешенных уровней квантования.{bкв(ti)} - совокупность квантованных (дискретных по уровню) значений сигнала.

5) Кодер - полученная последовательность квантованных значений {bкв(ti)} передаваемого сообщения, представляется посредством кодирования в виде последовательности m-ичных кодовых комбинаций. Импульсно-кодовая модуляция – ИКМ (преобразование) bикм(t)

6) Модулятор -  сигнал bикм(t) модулируется в высокочастотный  сигнал u(t), пригодный для передачи по используемому каналу.

7) Канал связи - передача сообщения по каналу связи с аддитивной помехой n(t). – Передача по проводному каналу, радио каналу или оптоволокну.

8) Демодулятор - на основе анализа колебания полученного сигнала z(t) определяет, какое из возможных сообщений передавалось.  Восстанавливает полученному сигналу z(t) сообщение  которое с некоторой погрешностью отображает переданное сообщение икм(t)

9) Декодер - восстановление сообщения по принимаемым кодовым символам. (Декодирование) {кв(ti)}

10) ФНЧ - Восстановление непрерывного сигнала из дискретного

11) Преобразование сигнала в сообщение, в форму необходимую получателю

12) Получатель сообщения – человек, машина или устройство

Полный перечень исходных данных:

  1.  Непрерывное сообщение a(t) преобразуется в первичный электрический сигнал b(t).  В данной работе принимается условие о том, что b(t) является   стационарным  случайным  процессом,  мгновенные  значения которого распределены равномерно в интервале [bмин., bмакс.].
  2.  Энергетический спектр первичного сигнала сосредоточен в полосе частот от 0 до Fс.
  3.  Шаг квантования сигнала:  Δb = 0,1 В.
  4.  Кодирование отсчетов сигнала b(ti): k-разрядный, равномерный двоичный код с добавлением одного бита проверки на четность.
  5.  Выходной сигнал кодера bикм(t): последовательность импульсов со значениями «0» и «1». 
  6.  Сигнал несущей частоты u0(t)=Um cos2ft, Um= 1 В, f >> Vк, где Vк (бит/с)скорость передачи двоичных символов кодера (т.е. выполняется условие узкополосности сигнала).
  7.  Канал связи  постоянными параметрами и аддитивной помехой, имеет полосу пропускания  Fk  значительно большую, чем ширина спектра модулированного сигнала FU.  Смесь сигнала и шума на выходе канала  z(t)=s(t)+n(t), где s(t)= u(t)Kпк – сигнал на выходе канала,   n(t)- аддитивный гауссовский шум с равномерным энергетическим спектром («белый» шум). Kпккоэффициент передачи канала. (Усилители, частотные фильтры и преобразователи частот передатчика  и приемника аналоговой части ЦСП включены в состав канала связи  и предполагаются неискажающими).
  8.  Входное  и выходное сопротивления канала связи содержат только активную составляющую Rвх = Rвых = Rк= 50 Ом.
  9.  Фильтр нижних частот (ФНЧ) - идеальный с частотой среза Fср.

варианта

bмин(В)

bмакс(В)

Fc(Гц )

j

Вид моду-ляции

Кпк

N0

(Bт/Гц)

Способ приёма

18

-1,6

+ 1,6

9∙103

8

AM

0,8

9,3 ∙10-9

2

  1.  Минимальное bмин. и максимальное bмакс. значения передаваемого сигнала b(t) в вольтах;
    1.   Полоса частот, занимаемая спектром исходного сообщения Fc  в герцах;
    2.   Номер передаваемой кодовой комбинации  j;
    3.   Вид модуляции (манипуляции);
    4.   Коэффициент передачи канала связи Kпк; 
    5.   СПМ шума на входе демодулятора N0 ;
    6.   Способ приема – некогерентный;

2. Источник сообщений и формирователь первичного  сигнала

Формула для  одномерной плотности вероятности p(b) мгновенных значений сигнала b(t) и график.

;

           

         0,3125   

               -1,6 В                                                                              +1,6 В

Выражение для  соответствующей интегральной функции распределения F(b) мгновенных значений сигнала b(t) и график.

F(b)=0  при  b < -1,6

F(b)=(b+1,6)/3,2  при b > -1,6 ; b < 1,6

F(b)=1  при b > 1,6        F(b)

              1

                          -1.6В                                 0                            +1.6В

Значения математического ожидания mb и дисперсии σb2 сигнала b(t).

=

σb2 =

3. Дискретизатор и квантователь.

Максимально допустимый интервал дискретизации Δt первичного сигнала b(t) по времени.

Согласно теореме Котельникова:

 

Найти число уровней квантования L квантователя.

Вычислить среднюю мощность шума квантования ε2.

Рассматривая дискретизатор и квантователь вместе, как источник дискретных сигналов B={bкв(ti)} с объемом алфавита L, определим его энтропию Н(B) и производительность Η'(B) при условии, что отсчеты, взятые через интервал Δt, статистически независимы.

 = 90

4. Кодер

Число информационных символов двоичного кода  k, необходимое для кодирования всех L уровней квантованного сообщения.

Определить Длину кодовой комбинации  n кода с одной проверкой на четность.

Найти избыточность кода ρ.

Записать комбинацию примитивного двоичного кода, соответствующую передаче j-го уровня, считая, что она представляет собой запись числа j в двоичной системе счисления.

В двоичном виде:

Алгоритм:

(разряды)     4            3            2            1

Кодовая комбинация примитивного кода : 1000

Записать соответствующую комбинацию кода с проверкой на четность, указав в ней информационные и проверочный разряды.

Получаем кодовую комбинацию кода с проверкой на чётность: 11000

Сигнал для модуляции по методу АМ: 11000

Определить число двоичных символов, выдаваемых кодером в секунду (скорость манипуляции) Vк и длительность передачи символа (тактовый интервал синхронного двоичного сигнала) Т.

5. Модулятор

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  

 Записать аналитическое выражение модулированного сигнала u(t), связывающее его с сигналом bикм(t).

На выходе модулятора с АМ при каждой посылке «1» - передаётся максимальная амплитуда сигнала (). При посылке «0» передаваемая амплитуда сигнала = 0В.

u0(t)=Um cos2ft 

при 0 < t < 2t

   при 2t < t <5t

  1.  Построить графики временных диаграмм сигнала bикм(t), представляющего кодовую комбинацию j -го уровня сообщения  (bk+1, bk, bk-1,… b1), и соответствующего модулированного сигнала u(t) (с учетом заданного вида модуляции).

   

   

Записать аналитическое выражение и построить график автокорреляционной   функции   Rикм(τ) для последовательности кодовых символов bикм(t),  поступающей на вход модулятора. Вычисления и построение провести применительно к одиночному символу длительностью Т, что соответствует минимально возможному интервалу автокорреляции и максимальной ширине энергетического спектра.

Общая формула для корреляционной функции:

 

 

                      -T                                         τ                T     

Записать аналитическое выражение и построить график СПМ (энергетического спектра) Gикм(f) этого сигнала.

 

 

где

 

0

0

7,94E-06

197920

310734

6,43E-06

395840

621469

3,22E-06

791681

932204

7,15E-07

989601

1242940

0

1187522

1553675

2,57E-07

1385442

1864410

3,57E-07

1583363

2175145

1,31E-07

1781283

2485879

0

1979203

3107349

7,942E-08

2177124

3418084

1,287E-07

2375044

3728819

5,32E-08

     

ц

Записать аналитическое выражение и построить график энергетического спектра модулированного сигнала Gu(f) для единичного импульса.

     

                      

   

Вычислить  полосу частот (ширину энергетического спектра) модулированного сигнала FU. (для сигналов ЧМ необходимо дополнительно учесть значение девиации частоты 2Δf =f1-f0, которое выбрать таким, чтобы обеспечивалась ортогональность элементов сигнала U0(t) и U1(t) на интервале Т. Здесь f1, f0 –значения частот излучения, соответствующие передаче, соответственно, символов «0» и «1»).

 

6. Канал связи

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  

 Записать аналитическое выражение, связывающее сигналы z(t)  и  u(t) с учетом аддитивного шума и коэффициента Kпк.

z(t)=s(t)+n(t), где s(t)= u(t)∙Kпк

 Найти мощность шума на выходе канала Рш в полосе частот модулированного сигнала FU.

 Найти мощность Рs модулированного сигнала s(t) = Kпкu(t)  на  входе демодулятора (для АМ соответствующего уровню «1»).

 Определить в децибеллах отношение сигнала и шума на выходе канала Рs / Рш.

 (это – не в дБ)

 Определить энергию элементарного символа принятого полезного сигнала длительностью Т  (для АМ соответствующего уровню «1»).

 Рассчитать значение параметра  h2 - отношение энергии сигнала к СПМ шума на входе демодулятора. 

 Определить пропускную способность канала С '.

 Рассчитать эффективность использования пропускной способности канала Кс, определяемую как отношение производительности источника сообщений Η'(B) к пропускной способности непрерывного канала С'.

7. Демодулятор

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  

Изобразить структурную схему оптимального демодулятора для заданного вида модуляции и способа приема.

Рассчитать среднюю вероятность ошибочного приема двоичного символа рош.

Определить, как нужно изменить энергию сигналов, чтобы при других видах модуляции и заданном способе приёма сохранялось бы то же значение вероятности ошибки рош. :

При ЧМ для такой-же вероятности ошибки нужна энергия сигнала меньше в 2 раза, для ФМ меньше в 4 раза.

8. Декодер

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  

Оценить обнаруживающую способность q0 заданного кода  (п, п-1) с одной проверкой на четность.

Рассчитать вероятность необнаруженной ошибки рно.

Код с одним битом проверки на чётность обнаруживает одиночные ошибки. В соответствии с формулой и с учётом всего 5-ти символов в комбинации, вероятность того, что ошибок в кодовой комбинации будет больше, чем в одном символе:

Из этих слагаемых выбираем только  те, которые соответствуют чётному числу ошибок.

7. Фильтр нижних частот

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  

Определить значение Fcр ФНЧ, при котором обеспечивается теоретически точное восстановление непрерывного сообщения.

Изобразить амплитудно-частотную. характеристику ФНЧ.

Фильтр-восстановитель характеризуется комплексной передаточной функцией  H().

АЧХ идеального ФНЧ:

|H()| =

1 -  идеальный фильтр

2 – реальный фильтр

     

ФЧХ идеального ФНЧ:

θ(ω) = - ωτ , где τ -  постоянная (время задержки), параметр, равный по модулю коэффициенту наклона ФЧХ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45289. Три этапа планирования сетей связи. Отличия в планировании сетей GSM, WCDMA и LTE 31.83 KB
  Алгоритм частотнотерриториального планирования сети радиосвязи. Первый этап планирования заключается в подготовке электронной карты местности ЭКЧ содержащей данные описывающие рельеф местности застройку территории лесные и водные массивы и в получении надежных данных в отношении: высоты местности морфоструктруры землепользование распределения населения транспортных потоков и других факторов влияющих на плотность трафика прогноза числа абонентов требований к рабочим характеристикам для обеспечения соответствующего качества...
45290. Концепция системы показателей качества услуг сетей мобильной связи (СМС). Международная стандартизация требований к качеству услуг. Государственная система стандартизации и контроля качества в РФ 222.5 KB
  Концепция системы показателей качества услуг сетей мобильной связи СМС. Конкуренция между операторами связи на национальных и международных телекоммуникационных рынках выдвигает проблему качества услуг связи на одно аз первых мест и следовательно появляется необходимость стандартизировать требования к качеству и методам его измерения. Стандартизация систем управления качеством услуг связи необходима для контроля над качеством технологических процессов их предоставления и согласования возможностей сетей общего пользования принадлежащих...
45291. Критерии и технические показатели, применяемые в международной стандартизации качества. Критерии, параметры, индикаторы, технические и организационные показатели качества работы СМС в системе стандартизации «Связь-качество» 283.27 KB
  Критерии и технические показатели применяемые в международной стандартизации качества. Критерии параметры индикаторы технические и организационные показатели качества работы СМС в системе стандартизации Связькачество. При выборе совокупности показателей качества следует иметь в виду что выбранные услуги важны для конечного пользователя и широко применяюсь большинством сетевых операторов. Отсюда следует что показатели качества должны: оказывать основное влияние на удовлетворение потребностей абонентов в области услуг связи;...
45292. Оценка показателей качества. Методы оценки показателей качества: контрольных вызовов, анализа статистики. Расчет показателей качества: P, R, Q. Модель определения параметров качества услуг. Расчет показателей QoS: NA, SA, ST, SpQ, CCR 224.93 KB
  Оценочные испытания могут проводиться контролирующими органами лабораториями и центрами сертификации а также операторами связи. Оценочные испытания могут проводиться контролирующими органами лабораториями и центрами сертификации а также операторами связи. Контролирующими органами с целью проверки деятельности оператора и повышения качества услуг связи периодически. Проверяется соответствие значений показателей качества нормальному уровню в России устанавливается нормативными документами Министерства информационных технологий и связи РФ.
45293. Объективная оценка показателей качества передачи речи: рейтинговая модель E при планировании; интегральные оценки по отношению сигнал/шум и на основе обобщенного коэффициента 490.5 KB
  Объективная оценка показателей качества передачи речи: рейтинговая модель E при планировании; интегральные оценки по отношению сигнал шум и на основе обобщенного коэффициента. Субъективная оценка показателей качества передачи речи: статистические слушательская и абонентская. Оценка качества передачи речи При оценке качества передачи речевой информации применяются субъективные квазисубъективные либо объективные методы. В последнее время чаще используются объективные методы оценки позволяющие автоматизировать данный процесс сделать его...
45294. Оценка показателей качества передачи данных в сетях с коммутацией пакетов. Уровни приоритетов, уровни надежности, классы скорости. Качество передачи данных в классах сетей 3G 126 KB
  Оценка показателей качества передачи данных в сетях с коммутацией пакетов. Качество передачи данных в классах сетей 3G. Оценка качества передачи данных в сетях с коммутацией пакетов Развитие технологий 2G 3G идет в направлении перехода от технологий передачи данных с коммутацией каналов к технологиям передачи данных с коммутацией пакетов Pcket Switched Dt ServicePSD Generl Pcket Rdio Service GPRS. Рассмотрим методы измерений показателей и расчета параметров качества предоставления услуг передачи данных в сетях подвижной связи с...
45295. Принципы управления качеством обслуживания. Схема взаимодействия при обеспечении качества 104.47 KB
  Обязательства операторов перед потребителями услуг связи по базовым услугам. Принципы управления качеством обслуживания Система управления качеством обслуживания представляет систему мер которые обеспечивают соответствие качества услуг связи установленным требованиям. Стандарты систем управления качеством базируются на принципах индивидуальной ответственности поставщика услуг фиксировании данных о качестве услуг и разработки эффективных административных процедур. Базовый уровень требований к системе управления качеством услуг обозначен в...
45296. Управление качеством обслуживания в рамках концепции QoS. Требования к параметрам качества услуг: задержке, потере данных 435.78 KB
  Требования к параметрам качества услуг: задержке потере данных. Соглашения о предоставлении услуг SL. К решению проблем управления качеством услуг разработчики стандартов GSM подошли только на этапе создания GPRS так как использование пакетной коммутации предъявило высокие требования к основным параметрам сети. Причиной этому является то что трафик услуг передачи данных обрабатываемый с использованием технологии GPRS в сети GSM всегда имеет вторичный приоритет по сравнению с речевыми услугами т.
45297. Общие принципы построения систем радиосвязи и их место в сетях связи РФ. Архитектура сетей. Системы фиксированной и подвижной радиосвязи. Виды систем радиосвязи. Характеристики 1-5 поколений 299.5 KB
  Системы фиксированной и подвижной радиосвязи. Системы фиксированной радиосвязи Системы связи работающие в диапазонах низких средних и высоких частот Современные технические средства ВЧ радиосвязи и их модульная архитектура позволяют создавать системы сухопутной и морской связи самого различного назначения. С помощью этих систем можно организовать: линии двухсторонней радиотелефонной связи по принципу каждый с каж дым с возможностью выхода в общегосударственную либо учрежденческую телефонную сеть; системы дипломатической связи передачу...