85952

Розробка та розрахунок параметрів основних елементів цифрової системи передачі з ІКМ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для зменшення кількості рівнів квантування застосовується компресор – пристрій у якому посилення сигналу змінюється в залежності від величини сигналу так, що стає більшим при слабких сигналах, чим при сильних (при експандуванні - навпаки).

Украинкский

2015-04-01

4 MB

3 чел.

Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова           

(повне найменування вищого навчального закладу)

 Кафедра     телекомунікацій                             

 (повна назва кафедри, циклової комісії)

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

          з                             Теорії електрозв’язку          

                                                           (назва дисципліни)

на тему:   Розробка та розрахунок параметрів основних елементів

цифрової системи передачі з ІКМ

                                                                 Студента (ки) _____ курсу ______ групи

                                                    напряму підготовки _6.050903 –Телекомунікації

                                                    спеціальності_______________________

                                                     __________________________________

                                                           (прізвище та ініціали)

                                                    Керівник       доцент кафедри, доцент, к. т. н.

                                                                      (посада, вчене звання, науковий ступінь)

                                                                          Корольов Андрій Павлович

                                                   ( прізвище та ініціали)   

                                                Національна шкала ________________    

                                                 Кількість балів: __________Оцінка:  ECTS _____

                                            Члени комісії          __________  ___________________________

                                                                               (підпис)                  (прізвище та ініціал

                                                                              ______________  ____________________

                                                                                ( підпис)               (прізвище та ініціали)

                                                                            ________________  ____________________

                                                                               (підпис)                  (прізвище та ініціали)

                                              м. Киів- 2015 рік

Зміст

Вступ………………………………………………………………….… 3

Початкові дані…………………………………………………….…… 4

1. Завдання № 1……………………………………………...……….... 5

2. Завдання № 2……………………….………………………..……..... 10

3. Завдання № 3……………………………………………………...…. 18

Висновок………………………………………………………...……… 20

Список використаної літератури……………………………………… 21

Вступ

Динамічний перехід нашої  цивілізації на цифрові системи обробки і передачі інформації ………….

………………………….

Метою даного курсового проекту є розробка структурної схеми каналу зв’язку, що забезпечу необхідну завадостійкість і якість передачі даних, а також набуття навичок у роботі з кодами.


Початкові дані

Завдання №1

кількість каналів передачі тональної частоти

– пік-фактор аналогового сигналу

- середня потужність аналогового сигналу

=22дБ - відношення сигнал/шум

- кількість помилково прийнятих квантованих рівнів за хвилину

 

Завдання №2

Вид маніпуляції – АМ

Спосіб демодуляції –  когерентне здвоєне приймання на узгоджених фільтрах в каналах з завмираннями  з оптимальним додаванням сигналів

- середня спектральна щільність шуму

Завдання №3

001011010 – кодова комбінація

- ймовірність помилкового прийому одного елемента комбінації

Завдання № 1

1. Етапи перетворення аналогового сигналу у сигнал з ІКМ

  1.  Дискретизація;
  2.  Компресія;
  3.  Квантування;
  4.  Кодування.

Структура схема перетворення аналогового сигналу в цифрову форму подана на рис. 1.

Дискретизація – це перетворення сигналу електрозвязку, при якому він подається сукупністю своїх значень у дискретні моменти часу (рис. 2).

де   - час дискретизації, вибирається згідно теореми Котельникова:

– верхня частота спектра сигналу ( для сигналу, спектр якого починається не з нульової частоти)

 Квантуванння – це процес, в якому неперервний діапазон величин розділений на деяке число суміжних інтервалів і будь-яка величина в даному інтервалі представляється єдиною величиною з цього інтервалу (рис. 3).

де  - крок квантування.

При влучені значення сигналу в межі того або іншого кроку здійснюється його округлення до рівня, який відповідає цьому кроку при цьому первинний сигнал відображається неточно (рис. 4) що призводить до появу шуму квантування.

1 – початковий сигнал,

2 – сигнал, що буде отриманий на приймальній стороні.

 Для зменшення кількості рівнів квантування застосовується компресор – пристрій у якому посилення сигналу змінюється в залежності від величини сигналу так, що стає більшим при слабких сигналах, чим при сильних (при експандуванні - навпаки). Амплітудні характеристики компресора і експандера наведено на рис. 5.

 

            Кодування – це перетворення аналогового, дискретного, цифрового сигналу в цифровий сигнал зі зберіганням інформації з метою забезпечення можливості переносу або підвищення ефективності або якості переносу інформації трактом передачі.

2. Розрахунок параметрів АЦП

Потужність шуму квантування:

.

Крок квантування:

Число рівнів квантування:

Довжина кодової комбінації:

приймаємо 

Зображення кодової комбінації  (рис. 6):

3. Розрахунок параметрів цифрового сигналу на виході АЦП

Тривалість двійкового елемента сигналу:

при розрахунку  не враховувався захисний інтервал між каналами, для врахування необхідно довжину кодової комбінації збільшити на одиницю . 

Тривалість кодової комбінації:

Ширина спектра групового цифрового сигналу і швидкість його передачі:

4. Розрахунок продуктивності джерела двійкових цифрових сигналів

  1.  Побудова графіку

Збільшення ентропії джерела можна досягнути шляхом зменшенням надлишковості у джерелі інформації, за рахунок чого імовірності P(0) і P(1) будуть наближатися до значення 0,5 а сама ентропія до 1.

6. Розрахунок припустимого значення ймовірності помилкового прийому двійкового символу


Завдання № 2

  1.  Модулятор

 Згідно умови задачі необхідний модулятор що забезпечує створення амплітудно - маніпульованого сигналу АМ-2. Функціональна схема даного модулятора зображена на  рис. 7.

  1.  

На перший вхід ключа К надходить високочастотне несуче коливання (рис. 8Б)  від генератора G, на другий вхід – інформаційний сигнал  (рис. 8А), що керує ключем замикаючи його лише при передачі логічної одиниці (логічного нуля). В результаті цього на виході схеми модулятора утворюється амплітудно  маніпульований сигнал  (рис.8В)

Ширина спектру сигналу :

  1.  Ідеальний приймач

Ідеальний приймач або приймач Котельникова це приймач, який у визначених умовах приймання забезпечує мінімальну середню імовірність помилки, тобто максимально можливу або гранично досяжну завадостійкість приймання. Алгоритм роботи приймача Котельникова для двійкових сигналів

де   - енергії переданих сигналів ,

вхідний сигнал

Схема приймача Котельникова для двійкових рівномірних сигналів наведена на рис. 9. Для реалізації оптимальної вирішальної схеми для рівномірних двійкових сигналів потрібно апріорно знати енергії елементів сигналів . Кожна гілка обробки має в своєму складі перемножував сигналів, інтегратор і віднімальний пристрій. Послідовно зєднані перемножував і інтегратор утворюють корелятор що забезпечує максимально можливе перевищення сигналу над завадою.

У віднімальному пристрої відбувається збільшення динамічного діапазону сигналу чим забезпечується підвищення завадостійкості.

Пристрій визначення максимуму порівнює величини відліків і визначає номеру k для якого величина відліку  виявляється максимальною.

  1.  Структурна схема каналу звязку

Структурна схема каналу звязку, що задана згідно умови задачі зображена на рис. 10, до її складу входять наступні структурні блоки:

  1.  АЦП
  2.  Модулятор
  3.  Канал передачі
  4.  Блок оптимального когерентного додавання
  5.  Приймач Котельникова на УФ
  6.  ЦАП

Згідно вихідних даних використовується метод здвоєного приймання, за яким дві приймальні антени повинні бути рознесені в просторі на відстань, що забезпечуватиме такий прийом сигналу, при якому імовірність одночасного глибокого завмирання буде значно меншою, ніж одного з них. Для сантиметрових і дециметрових хвиль ця відстань повинна бути (10…100), де λ – довжина хвилі.

Сигнали, що були прийняті приймачами ПРМ – 1 і ПРМ – 2, аналізуються пристроєм визначення вагового коефіцієнта у якому відбувається порівняння рівнів обох сигналів, якщо рівні двох сигналів  приблизно однакові то вони лінійно додаються, якщо ж сигнал сильно завмирає в одному з приймачів то цей приймач закривається. Пристрій визначення вагових коефіцієнтів також регулює коефіцієнти  підсилення  підсилювачів К1 і К2 відповідно. Для забезпечення оптимального значення  (перевищення сигналу над завадою), необхідно щоб   .

Максимальна ефективність рознесеного приймання досягається шляхом когерентного додавання сигналів, що здійснюється шляхом приведення сигналів до однієї фази. У фазовому детекторі ФД відбувається порівняння фаз двох сигналів  і , якщо різниця фаз цих сигналів дорівнює нулю, то на виході виробляється напруга, яка здійснює регулювання фази коливання гетеродина G, що проходить через керований фазообертач, так щоб на виході ФД напруга була близька до нуля. В схемі додавання відбувається вже безпосереднє складання сигналів. Внаслідок того, що сигнали  і  підсилюються не однаково, відбувається зміна спектральної щільності  білого гауссівського шуму протягом всього часу роботи приймача. Для подальшої обробки такого сигналу, за допомогою узгодженого фільтра УФ, необхідно вирівняти значення  .

На вході УФ в загальному випадку буде діяти суміш  корисного сигналу і завади (рис. 11)


де  - корисний сигнал з несучою частотою
     –
завада

рис. 11

На виході УФ діє суміш як завади так і корисного сигналу,  максимальне значення відліку якого дорівнює

де  енергія радіоімпульсу, з тривалістю , що подається на УФ в якості узгоджувального сигналу


 

        Дана суміш  поступає на вхід перемножувала фазового детектора ФД, де відбувається її перемноження з коливанням, що когерентне по частоті з корисним сигналом. В результаті цього на виході перемножувала ФД буде діяти сигнал:


де   - амплітуда синфазної складової завади з сигналом
    
- амплітуда складової завади, яка знаходиться в квадратурі з сигналом


           Коливання подвоєної несучої частоти при проходженні через ФНЧ буде подавлено, тому коливання на виході ФД можна записати у вигляді:

 Ключем К сигнал   реєструється у визначені моменти часу. У піднімальному пристрої відбувається збільшення динамічного діапазону сигналу, що забезпечує збільшення завадостійкості, шляхом віднімання   енергії відліку (рис. 12).

де    - енергія елемента сигналу
       - відлік завади

при передачі сигналу   (наприклад логічної одиниці) величина відліку Z визначається

при передачі сигналу   (наприклад логічного нуля) величина відліку Z визначається

рис. 12 

У пороговому пристрої ПП формується імпульс позитивної полярності (1), якщо  або негативної (0) при (рис. 13), тобто формується первинний кодований сигнал , що був переданий на модулятор. В подальшому він декодується і проходить обробку в ЦАП, на виході якого отримується аналоговий сигнал .

рис. 13

  1.  Побудова графіка  і розрахунок

При здвоєному когерентному прийомі в каналах з завмираннями імовірність помилка    визначається за наступною формулою:

де  =0,5 для АМ

  - відношення сигнал/шум

Згідно задачі №1 . Визначивши з графіка  розраховуємо мінімально необхідне значення :

Завдання № 3

  1.  Пошук помилкового елемента у кодовій комбінації

Кодова комбінація: 001011010









Визначення :




Номер спотвореного елемента:

отже, був спотворений елемент   , його правильне значення

Інформаційні елементи:

01010

Переданий символ:

01010 “Р

  1.  Розрахунок

Ймовірність помилкового прийому кодованої комбінації :

де n – довжина кодової комбінації,  

    iціле число, що визначає кратність помилок,  

    - число сполучень з n по i,

    - ймовірність помилкового прийому одного елемента комбінації,

Ймовірність помилкового прийому інформаційної комбінації

де   
      

Отже, за рахунок застосування корегувального коду завадостійкість було збільшено майже в 20 разів.

Висновок

Під час виконання даного курсового проекту …………….


Список використаної літератури

  1.  ……………………..
  2.  …………..


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13571. Способность не может возникнуть вне соответствующей конкретной деятельности 30 KB
  Способность не может возникнуть вне соответствующей конкретной деятельности. Б. М. Теплов Выбранное мною высказывание связано с ролью деятельности в развитии человеческих способностей в формировании личности. Данная тема крайне актуальна в современном мире и отно
13572. Жизнь – процесс решения бесконечного числа конфликтов. Человек не может избежать их. Он может только решить, участвовать в выработке решений или оставить это другим 17.44 KB
  Жизнь процесс решения бесконечного числа конфликтов. Человек не может избежать их. Он может только решить участвовать в выработке решений или оставить это другим. Б. Вул В выбранном мною высказывании автор затрагивает проблему сущности социального конфликта дел...
13573. Особенности развития предпринимательства в России 275.5 KB
  Виды предпринимательва зависят от векторности и содержания бизнеса, точек приложения капитала и получения конкретных результатов, связи процесса воспроизводства с основными стадиями предпринимательской деятельности, по последним данным
13574. Свобода — это, в первую очередь, не привилегии, а обязанности 28.5 KB
  Свобода это в первую очередь не привилегии а обязанности. Альбер Камю Выбранное мною высказывание затрагивает проблему сущности человеческой свободы. Как часто люди слышат о свободе говорят о ней прославляют ее считают ее самой главной в жизни Но знают ли они...
13575. Свобода – это, в первую очередь, не привилегии, а обязанности 16.2 KB
  Свобода это в первую очередь не привилегии а обязанности А. Камю Избранная мною тема связана с пониманием сущности свободы. Как часто люди слышат о ней прославляют ее считают ее наличие самым главным в жизни Но знают ли они что такое свобода Об этом люди спори
13576. Общество – свод камней, который обрушился бы, если бы один не поддерживал другого 32 KB
  Общество свод камней который обрушился бы если бы один не поддерживал другого Сенека Выбранное мною высказывание затрагивает вопрос о системе социального взаимодействия о том что в обществе должно быть все тесно взаимосвязано между собой. На протяжении веко
13577. Семья всегда будет основой общества 17.87 KB
  Семья всегда будет основой общества. Оноре де Бальзак Выбранное мною высказывание рассматривает роль семьи в жизни общества на протяжении всей истории человечества. Возможно именно благодаря ней сформировались и успешно функционируют государство и право. Проб
13578. Создает человека природа, но развивает и образует его общество 16.06 KB
  Создает человека природа но развивает и образует его общество В. Г. Белинский Выбранное мною высказывание связано с проблемой формированием человеческой личности ролью и значением природных и биологических качеств а также воздействием общества на личность. Значи...
13579. Гораздо важнее прививать людям нравы и обычаи, чем давать им законы и суды 17.93 KB
  Гораздо важнее прививать людям нравы и обычаи чем давать им законы и суды. О. Мирабо В выбранном мною высказывании автор сопоставляет нормы морали и нормы права. Еще с давних пор философы проводят параллель между негласными правилами добра и зла и писаными законами...