9376

Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Курсовая работа По предмету: Основы построения телекоммуникационных систем и сетей Практическая часть Решения задачи №1 Условия задачи Определить мощность ТВ радиопередатчика Р, обеспечивающего требуемое значение напряженности электромагнитного поля...

Русский

2013-03-04

509.18 KB

62 чел.

Курсовая работа

По предмету: Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

Практическая часть

Решения задачи №1

Условия задачи

Определить мощность ТВ радиопередатчика Р, обеспечивающего требуемое значение напряженности электромагнитного поля в пределах заданной площади, имеющей форму круга, находящегося в пределах зоны прямой видимости при условии, что ТВ вещание ведется в N радиоканале с  оценкой качества воспроизводимых ТВ изображений, высота передающей антенны над поверхностью Земли составляет h, а приемной – h.

Проведем расчет для следующих исходных данных:

h = 480 м; h = 17 м; N = 57; 4,0.

Рассчитаем радиус зоны прямой видимости с учетом влияния атмосферной рефракции r, совпадающий с радиусом действия ТВ радиопередатчика:

км.

По заданному номеру радиоканала N = 57, в котором осуществляется ТВ вещание, определим частоту несущей изображения f ТВ радиопередатчика, позволяющую установить соответствующую длину волны электромагнитного излучения ( =V/, где V = м/с).

f=470+(N–21)8+1,75=303,25+8 N=303,25+857 = 759,25 МГц.

.

По заданному номеру радиоканала N = 57 в соответствии с классификацией полосы частот электромагнитных колебаний, отведенной для ТВ вещания, определим номер соответствующего частотного диапазона – IV.

С целью классификации выделенная для ТВ вещания полоса частот электромагнитных колебаний условно разбита на пять частотных диапазонов, в которых может быть размещено 73 радиоканала:

I диапазон  48,5 – 66 МГц  (радиоканалы 1 и 2);

II диапазон  76 – 100 МГц  (радиоканалы 3 … 5);

III диапазон  174 – 230 МГц  (радиоканалы 6 … 12);

IV диапазон  470 – 582 МГц  (радиоканалы 21 … 34);

V диапазон  582 – 960 МГц  (радиоканалы 35 … 82).

При решении данной задачи следует обратить внимание на то, что в формуле (1) размерность выражена в мВ/м, а на графиках рисунка 1 в дБ/мкВ/м.

72

80

76

68

64

60

56

52

48

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

E, дБ/мкВ/м

Рисунка 1.

По графикам рисунка 1:

= 69 дБ/мкВ/м.

При решении данной задачи следует обратить внимание на то, что в формуле (1) размерность выражена в мВ/м, а на графиках рисунка 1 в дБ/мкВ/м.

.

=

Определим мощность ТВ радиопередатчика Р:

.

где D – коэффициент усиления передающей ТВ антенны (для турникетной антенны D примерно равен числу ее этажей);

 r – радиус зоны прямой видимости;

 – длина волны электромагнитного излучения радиопередатчика.

Входящий в соотношение (1) коэффициент усиления передающей ТВ антенны имеет следующие значения. Для первого и второго радиоканалов ТВ вещания D = 2,2, третьего – 3,4, четвертого и пятого – 4,4, шестого – двенадцатого – 6,1. Для радиоканалов IV и V частотных диапазонов D 15.

Решения задачи №2

Условия задачи

Для цифровой системы передачи ТВ сигнала с информационным сжатием определить скорость цифрового потока С при условии, что ТВ изображение характеризуется следующими параметрами: коэффициент формата кадра k; число передаваемых кадров в 1 секунду n; число воспроизводимых строк в кадре z; число воспроизводимых в изображении градаций яркости m; коэффициент информационного сжатия .

Проведем расчет для следующих исходных данных:

k = 5:4; n = 25; z = 405; m = 32; = 5.

Рассчитаем частоту дискретизации f, предварительно определив высшую частоту спектра ТВ сигнала:

f  0,5 k z n = 0,55/440532 = 2562890,625 2,563 МГц.

= 21,12,563 = 2,563 МГц.

где s – коэффициент, равный приблизительно 1,1, учет которого в соотношении  исключает перекрытие основного и побочных спектров в ТВ сигнале; f – высшая частота спектра ТВ сигнала, зависящая от параметров ТВ изображения k, n, z.

Число двоичных символов q в кодовой комбинации одного отсчета связано с числом уровней квантования m, определяющим число воспроизводимых в ТВ изображении градаций яркости.

q = log m  3,3 lg m = 3,3 lg 32 = 11,202 Мбит

Скоростью передачи цифровой информации по каналу связи называется количество передаваемых по этому каналу двоичных символов в единицу времени. Таким образом, скорость передачи ТВ сигнала в цифровой форме С будет равна произведению частоты дискретизации f и числа двоичных символов в одном отсчете q:

С = f q = 5,638 ×× 4,967 = 28,202 Мбит

Цифровые системы открывают широкие возможности обработки ТВ сигнала в цифровой форме для устранения в нем статистической и физиологической избыточности перед передачей по каналу связи, т.е. передачу цифрового ТВ сигнала с информационным сжатием, которое учитывается коэффициентом . Следовательно, результирующая скорость цифрового потока С  в цифровой ТВ системе будет определяться соотношением

С = 2С / =   = 11,202.

Решения задачи №3

Условия задачи

Изобразить структурную схему однопролетной ЦРРЛ (одна оконечная и одна промежуточная станции) для одного дуплексного ствола и определить необходимую мощность передатчика Р, Вт при заданных исходных данных.

Проведем расчет для следующих исходных данных:

р = -125 дБВт;   = = - 0,75 дБ;  G = G = 37,5дБ; V = 0,056 ед.; f = 8 ГГц; R = 45 км.

А = (4R/ ) = (4Rf/ c) = (43,144531,95                                                                       

где:  R – длина пролета, м;  f – рабочая частота ,  Гц; с = 310 м/с –скорость света;  А – затухание сигнала при распространении в свободном пространстве, ед.

А = 10 lg А = 10 lg 31,95  = 135,04 дБ.

А  – затухание сигнала при распространении в свободном пространстве.

v = 20 lg V = 20 lg 0,056 = – 12,52 дБ

v – множитель ослабления поля свободного пространства.

Подставим рассчитанные значения А, v и остальные исходные данные в формулу , определим необходимый уровень мощности передатчика для обеспечения допустимого уровня мощности на входе приемника

=

= -125+0,75-37,5+135,04+37,5+0,75+12,52=-50,94 дБ

; . – коэффициент полезного действия передающего и приемного антенно-фидерного тракта, ед.;

G, G – коэффициенты усиления приемной и передающей антенн, ед.;

При этом необходимая мощность передатчика равна:

Р = 10 =  = 8,053 мкВт.

         Цифровые РРЛ. Структурные схемы оконечных и узловых станций цифровых РРЛ отличаются от структурных схем аналогичных станций аналоговых РРЛ только оконечным оборудованием (см. оборудование цифрового ствола в разделе 6.1.5). На промежуточных станциях цифровых РРЛ осуществляется регенерация сигнала, поэтому в ее структурной схеме, в отличие от ПРС аналоговой РРЛ рис. 3, будут включены демодулятор, регенератор и модулятор.

2

Цифровой ствол.  Широкополосный  ствол  РРЛ,  предназначенный для  передачи  сигналов  в  цифровой  форме,  называют  цифровым стволом  РРЛ.  При  организации  ЦФ  ствола  ( рис. 2 )  на  ОРС подают  ЛЦС  от  аппаратуры  ЦСП,  например  ИКМ-120,  по  кабельной  соединительной  линии  (КСЛ).  Такой  ЛЦС  поступает  в квазитроичном коде.

3

Решения задачи №4

Условия задачи

Определить радиус зоны обслуживания базовой станции d для заданных исходных данных.

Проведем расчет для следующих исходных данных:

тип местности – сельская ; р = 10 Вт; G =  22дБ; G = 1,2 дБ; f = 400 МГц; h = 50 м; h = 4м; h = 100 м; р = – 112 дБВт.

Рассчитаем пределы радиовидимости для данного случая по формуле dмах = 4,12*(√ h1 + √ h2 ) = 4,12*(√ 50 + √ 4) = 37,37  км,. Зададимся значением d = 1 км и определим уровень мощности сигнала на входе приемника АС по формуле . Для начала оценим уровень мощности в свободном пространстве:

, дБВт                    рБС = 10 lg Р БС – уровень мощности передатчика БС, дБВт;

G ПД.БС, G ПР.АС – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, дБ;

= С / f – длина волны, С = 310, м/с; f – рабочая частота, Гц;

р – уровень мощности сигнала на входе приемника при распространении сигнала в свободном пространстве, дБВт.

Рсв = 10*lg (10 Вт) + 22 дБ + 1,2 дБ + 20lg (3*108/400*106) – 20lg(4*3,14*1*103 ) = 10 + 22 + 1,2  – 2,5 – 82 = - 51,3 дБВт

80

d =1 км

2

3

5

10

20

25

30

40

50

60

70

90

100

5000

2000

1000

500

300

200

100

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

A, дБ

f, МГц

Определим по рис. 4 значение среднего затухание радиосигнала в городе Аm(400 МГц,1 км) =  16 дБ.

Рис. 4. Зависимость Аm(f,d)

H(h) = 20 lg (h/200), дБ – поправочный коэффициент, учитывающий отличие высоты подвеса антенны БС от 200 м;

H(h) = 2hlg (h/3), при h > 3 м, дБ – поправочный коэффициент, учитывающий отличие высоты подвеса антенны АС от 3 м;

            Поправки на высоту подвеса антенн равны:

 Hm(h1) = 20lg(50/200) = - 12,04 дБ и  Hm(h2) = 2*4 lg(4/3) = 0,99 дБ.

            В сельской местности затухание сигнала будет на k1(400 МГц) = 22,5 дБ меньше (рис. 5), чем в городских условиях.

1

2

2000

1000

500

300

200

100

5

10

15

20

25

30

35

f, МГц

  3

К, дБ

Рис. 5. Зависимость поправочного коэффициента К для местности:

1 - открытой; 2 – сельской; 3 - пригородной

Наличие естественных препятствий с перепадом высот (холмистость) h = 100 м приводит к появлению дополнительного ослабления  на частоте 400 МГц k2(100 м) = -5 дБ (рис. 6. а).

10

20

30

50

100

200

500

+10

0

-10

-20

-30

К, дБ

h, м

а

Рис. 6. Зависимость поправочного коэффициента К от среднего колебания высот местности: а) f = 150 – 450 МГц, б) f = 450 – 1000 МГц.

k(f) – поправочный коэффициент, учитывающий характер искусственных препятствий на местности  (городская, пригородная и т.д.), дБ (рис. 5);

k(h) – поправочный коэффициент, учитывающий степень пересеченности местности (естественные препятствия), дБ (рис 6).

Уровень радиосигнала на входе приемника АС, находящегося на расстоянии 1 км от БС будет равен согласно формуле :

+ k1 (f) + k2 (Δh) , дБВт  = = –  51,3 дБВт – 16 дБ – 12,04 дБ + 0,99 дБ + 22,5 дБ – 5 дБ = - 60,89 дБВт

Продолжение расчета для других значений d позволяет получить зависимость Рвх.пр(d), и по ней определить радиус зоны обслуживания, соответствующий заданному уровню чувствительности. Так, для заданных условий dБС = 37,37 км.

        Таблицу 1. Зависимость Рвх.пр(d)

Аm(f,d),дБ

16

22,5

25

27

31

33

41

47,5

100

d,м

1

5

7

12

15

35

50

70

100

Рвх.пр,дБВт

-60,89

-81,31

-86,73

-93,41

-95,85

-110,85

-119,81

-126,23

-131,83

Строим график зависимость Рвх.пр(d) по проведенным расчетам занесенные в таблицу 1.

 

Рисунок 7. График зависимость Рвх.пр(d)

Теоретическая часть

Ответ на вопрос №1

        Каким образом можно уменьшить зону искажений в сети синхронного радиовещания?

       Синхронное радиовещание. Синхронным называют способ радиовещания, при котором несколько передатчиков работают на одной частоте и передают одинаковую программу. Синхронное вещание (СР) ведется главным образом в средневолновом диапазоне, где число передатчиков, работающих в одном частотном канале, достигает нескольких десятков. Этот вид вещания является наиболее эффективным способом многократного использования частотных каналов из-за возможности резкого снижения требуемого значения защитного отношения по высокой частоте и увеличения вследствие этого площади зоны обслуживания.

Недостатком сети СР является наличие некоторой площади между станциями, на которых прием неудовлетворителен. Искажения возникают вследствие интерференции полей соседних передатчиков. При этом  из-за разности фаз несущих колебаний напряженность результирующего поля в некоторых местах обслуживаемой территории может быть очень мала (рис.8).

Рис.8. Интерференционная картина в зоне искажений при синхронном радиовещании.

 Интерференция полей приводит не только к ослаблению, но и искажению сигналов в радиоприемнике. Максимумы и минимумы результирующего поля для несущей частоты и боковых полос в пространстве могут не совпадать. В результате спектр модулированных колебаний заметно изменяется, что при детектировании приводит к частотным и нелинейным искажениям. Область, где эти искажения особенно заметны, называют зоной искажений. В зависимости от длины волны и соотношения напряженностей ширина зоны искажений может составлять от 7  до 15% расстояния между передатчиками .

Эти искажения могут проявляться в любой точке зоны искажений в зависимости от фазовых соотношений напряженности полей принимаемых станций. В областях зоны, где искажения заметны, достаточно переключить приемник с внешней (электрической) антенны на внутреннюю (магнитную), или наоборот. Искажения при этом переключении устраняются потому, что в поле стоячих волн точки минимумов электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля не совпадают. В точках минимума (узла) электрической составляющей магнитная составляющая имеет максимум (пучность). Поэтому для современного приемника, в котором предусмотрена возможность  переключения с электрической антенны на магнитную, зона искажений практически отсутствует. Однако непременным условием в этом случае является работа передатчиков в режиме фазового синхронизма. При расхождении фаз (частот) излучения передатчиков интерференционные искажения будут перемещаться по территории.

В настоящее время для улучшения синхронизма применяют систему фазовой синхронизации путем непрерывной автоматической подстройки фазы колебания несущей частоты РВС. Для автоподстройки передаются сигналы точных частот. Передачу осуществляют на километровых волнах, обладающих стабильными характеристиками распространения.

     Ответ на вопрос №2

    Дайте определения понятиям «информация», «сообщение», «сигнал».

    Информация – это сведения, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования. Сообщение является формой представления информации.

    Сообщение – форма представления информации для передачи ее от источника информации к потребителю. Применительно к сфере телекоммуникаций сообщение – это информация, передаваемая с помощью электромагнитных сигналов средствами связи. Примеры сообщений :текст телеграммы, речь, музыка , картинка, чертёж, телевизионное изображение, данные с выхода вычислительных машин, команды в системах телеуправления и телеконтроля и др.

      Сигнал – материальный носитель или физический процесс, отражающий (несущий ) передаваемое сообщения.

     Ответ на вопрос №3

     Назовите функции элементов радиосистемы передачи.

     Под радиосистемой передачи РСП понимают совокупность технических средств, обеспечивающих образование типовых 'каналов передачи и групповых трактов первичной сети, а также линейного тракта, по которому сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве.

     С помощью современных РСП можно передавать любые виды информации: телефонные, телеграфные и фототелеграфные сообщения, программы телевидения и звукового вещания, газетные полосы, цифровую информацию и т. д.

6.1

9

     Несмотря на большое разнообразие РСП, основные принципы их построения являются общими. Обобщенная структурная схема многоканальной РСП показана на рис. 9. 

       Каналообразующее и групповое оборудование обеспечивает формирование группового сигнала из множества подлежащих передаче первичных сигналов электросвязи (на передающем конце).

      Радиосистема связи представляет собой комплекс радиотехнического оборудования и других технических средств, предназначенный для организации радиосвязи в заданном диапазоне частот с использованием определенного механизма распространения радиоволн. Вместе со средой (трактом) распространения радиоволн радиосистема связи образует линейный тракт или ствол. Ствол РСП состоит из оконечного оборудования ствола и радиоствола. Оборудование ствола располагается на оконечных и ретрансляционных станциях.

      В оконечном оборудовании ствола на передающем конце формируется линейный сигнал, состоящий из группового и вспомогательных служебных сигналов (сигналов служебной связи, пилот-сигналов и др.), которым модулируются высокочастотные колебания. На приемном конце производятся обратные операции: демо-дулируется высокочастотный радиосигнал и выделяются групповой, а также вспомогательные служебные сигналы. Оконечное оборудование ствола располагается на оконечных станциях РСП и на специальных ретрансляционных станциях.

      Назначением радиоствола является передача модулированных радиосигналов на расстояние с помощью радиоволн. Радиоствол называется простым, если в его состав входят лишь две оконечные станции и один тракт распространения радиоволн, и составным, если помимо двух оконечных радиостанций он содержит одну или несколько ретрансляционных станций, обеспечивающих прием, преобразование, усиление и повторную передачу радиосигналов. . Необходимость использования составных радиостволов обусловлена рядом факторов, основными из которых являются протяженность РСП, ее пропускная способность и механизм распространения радиоволн.

      Ретрансляционные станции (ретранслятор) могут быть двух типов: без выделения передаваемых сигналов электросвязи и введения новых и с выделением и введением их.

 Ответ на вопрос №4

 Для чего в приёмнике нужна информация о тактовом синхросигнале?

    Для выбора кода существенно высокое содержание информации о тактовом синхросигнале в линейном сигнале. В приёмнике эта информация используется для восстановления фазы и частоты хронирующего колебания, необходимого для управления принятием решения в пороговом  устройстве. Осуществить синхронизацию тем проще, чем больше число переходов уровня в цифровом сигнале, то есть чем больше переходов вида 0-1 или 1-0. Лучшим с точки зрения восстановления тактовой частоты и простоты реализации схемы выделения хронирующей информации,  является сигнал, имеющий в энергетическом спектре дискретную составляющую на тактовой частоте.

Список литературы

  1.  Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие 1 том. / Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов; под ред. В.П. Шувалова .- М.: Горячая линия-Телеком, 2003-647с.

  1.  Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие 2 том. / Г.П.Катунин, Г.В.Мамчев,В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов; под ред. В.П. Шувалова .- М.: Горячая линия-Телеком, 2003- 672 с.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49133. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ЛИЧНОСТИ ПО ПРИНЦИПУ «ЛИДЕР ЛИ ТЫ» 726 KB
  Искусственные нейронные сети Многослойные искусственные нейронные сети. А уже в 1943 году Маккалок и Питтс формализуют понятие нейронной сети в фундаментальной статье о логическом исчислении идей и нервной активности. Кохоненом представлена модель сети решающей задачу кластеризации и обучающейся без учителя самоорганизующаяся карта Кохонена.
49134. Прогнозирование исхода выборов президента 887.5 KB
  Искусственные нейронные сети Нейронные сети возникли из исследований в области искусственного интеллекта а именно из попыток воспроизвести способность биологических нервных систем обучаться и исправлять ошибки моделируя низкоуровневую структуру мозга. Целью моей курсовой работы является построение такой нейронной сети которая бы с наибольшей точностью прогнозировала исход выборов президента нашей страны. Искусственные нейронные сети Искусственные нейронные сети НС совокупность моделей биологических нейронных сетей.
49135. Использование нейронных сетей для определения темперамента человека 564.5 KB
  При обучении на вход нейросети один за другим подаются исходные данные и сеть генерирует свои ответы. Цель: показать можно ли использовать нейронные сети и эффективно ли применение нейронных сетей при определении человеческого темперамента. Искусственный интеллект и нейросетевые технологии Нейронные сети и нейрокомпьютеры это одно из направлений компьютерной индустрии в основе которого лежит идея создания искусственных интеллектуальных устройств по образу и подобию человеческого мозга. Искусственные нейронные сети подобно...
49136. Здійснення економічної діагностики підприємства 160.63 KB
  Ключовими елементами системи діагностики діяльності підприємства є: власники, керівники, тематичні фахівці підприємства, інвестори, кредитори підприємства, споживачі, постачальники, контрагенти, державні органи влади тощо. окремі сфери, напрями діяльності, підрозділи, працівники, елементи внутрішнього та зовнішнього середовищ, підприємство в цілому.
49137. Совершенстование маркетинговый деятельности гостиницы «Корстон» 230.51 KB
  Отечественные специалисты в большинстве своем пока не владеют специальной методикой проведения исследований, отвечающих международным стандартам и отечественным особенностям работ подобного рода. «Низкое качество исполнения маркетинговых исследований и расчетов, не учитывающих гостиничную специфику (чаще всего за основу берется типовая методика для промышленного предприятия)
49138. МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ 755.5 KB
  Конечный датчик служит для сигнализации системе о том, что она максимально переместилась от нулевого положения или находится в нулевом положении. В качестве конечного датчика можно выбрать реле (такие как поляризованные, герметизированные и их виды: шариковые, плунжерные и т.д.) В данной системе требуется один конечный датчик (датчик нулевой позиции)
49139. Трехзвенный Г-образный фильтр верхних частот 667 KB
  Переходная харатеристика Техническое задание Электрическая принципиальная схема Задание: Расчет АЧХ ФЧХ и переходной характеристики трехзвенного Гобразного фильтра. Расчет Рис.
49140. Полосовой фильтр 24.46 MB
  Получить Амплетудно–Частотную, Фаза –Частотную характеристики, переходную характеристику и построить их графики Задание Расчет стационарных характеристик цепи Таблицы и графики АЧХ и ФЧХ...
49141. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКУСТООПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 2.4 MB
  Широкий спектр применения акустооптических приборов возможен благодаря многогранности акустооптического эффекта с помощью которого можно эффективно манипулировать всеми параметрами оптической волны. Усиление слабых акустических волн а также их генерация под действием мощной оптической волны фото-акустические или опто-акустические явления. Под воздействием мощной волны ультразвука в жидкости может наблюдаться в свою очередь генерация оптической волны так называемая соно-люминесценция. Для плоской монохроматической акустической волны...