Структура канала связи. Расчет спектральных характеристик модулированного сигнала, ширины спектра, интервала дискретизации сигнала и разрядности кода, функции автокорреляции, энергетического спектра, вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
Аннотация к работе
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).Сообщение - та же информация, выраженная в знаковой форме. Любая система связи предназначена для передачи информации, которая должна иметь некоторою неопределенность, иначе передавать ее не имело смысла. На рисунке показан канал для передачи непрерывных сообщений. Кодер сообщения формирует первичный код, каждое сообщение из ансамбля записывается им в форме двоичного представления. Собственно, на этом этапе преобразований сигнал можно передавать до потребителя, но в током виде он будет не защищен от помех, и достоверность передачи будет низка.Аналитическая запись задаваемых сигналов во временной области имеет вид: а.) , (1.4) где t8 - постоянная сигнала, с; Данный сигнал имеет вид, представленный на рисунке 1.1, зависимость U8(t) сведена в таблицу 1.1. Данный сигнал имеет вид, представленный на рисунке 1.2, зависимость U4(t) сведена в таблице 1.2. Данный сигнал имеет вид, представленный на рисунке 1.3, зависимость U3(t) сведена в таблице 1.3. Графики спектров и фазы сигналов, U8(t), U4(t), U3(t) представлены на рисунке 1.4, рисунке 1.5, рисунке 1.6, рисунке 1.7, рисунке 1.8, рисунке 1.9 соответственно.Найдем полную энергию для каждого из сигналов U8(t), U4(t), U3(t), используя формулы (2.1) и (1.3, 1.4, 1.5), расчет производим в среде MATHCAD: (2.2) Ограничение практической ширины спектра сигнала по верхнему значению частоты , по заданному энергетическому критерию осуществляется на основе неравенства: , (2.5) где - энергия сигнала с ограниченным вверху спектром. Значение определяется на основе известной плотности: , (2.6) где - искомое значение верхней граничной частоты сигнала. Графики зависимости энергии сигналов от частоты приведены соответственно на рисунке 2.1, рисунке 2.2, рисунке 2.3. Табличные зависимости энергии сигналов от частоты приведены соответственно в таблице 2.1, таблице 2.2, таблице 2.3.Интервал дискретизации заданного сигнала по времени определяется на основе теоремы Котельникова по неравенству: (3.1) где - верхнее значение частоты спектра сигнала, определяемое в соответствии с разделом 2.2.Разрядность кодов определяется исходя из динамического диапазона квантуемых по уровню импульсных отсчетов. При этом в качестве верхней границы динамического диапазона принимается напряжение самого большого по амплитуде отсчета. Для самого малого по амплитуде импульсного отсчета задается соотношение мгновенной мощности сигнала и мощности шума квантования: , (3.3) где - мощность шумов квантования при равномерной шкале квантования. Вычисляем при g=50 (согласно заданию): Известно, что: , (3.5) где - шаг шкалы квантования.Функция автокорреляции показывает статистическую связь между временными сечениями сигнала. В общем случае функция автокорреляции (АКФ) четная по параметру t и определяется так: , (4.1) где T-длительность сигнала; В нашем случае вычисление функции автокорреляции выполним в среде MATHCAD, для этого возьмем первые четыре выборки кодовой последовательности, значения которых соответственно равны: 53, 28, 15, 8; преобразуем их в двоичный код и склеим. В среде MATHCAD создадим два вектора Vx и Vy в виде матрицы с 24 строками и одним столбцом и заполним их найденным кодом сигнала. Затем, используя функцию corr(Vx, Vy) находим корреляцию (при равных векторах, она будет равна 1), после этого, сдвигая вектор Vy на одну строку, получаем новое значение корреляции.График энергетического спектра кодового сигнала представлен на рисунке 5.1.Для передачи полезной информации в технике связи обычно используются модулированные сигналы. Они позволяют решить задачи уплотнения линий связи, электромагнитной совместимости, помехоустойчивости систем. Процесс модуляции является нелинейной операцией и приводит к преобразованию спектра сигнала. (6.3) где W-частота первой гармоники полезного сигнала, - фаза n-ой гармоники, - амплитуда несущей,-амплитуда n-ой гармоники На рисунке 6.1 и рисунке 6.2 представлены графики кодовой последовательности для сигнала и модулированного сигнала.Выше было определено количество выборок для одного из сигналов. Такой источник имеет ряд информационных характеристик: количество информации в знаке, энтропию, производительность, избыточность. В дальнейшем нас будет интересовать производительность, которая характеризует скорость работы источника и определяется по следующей формуле: , (7.1) где - энтропия алфавита источника, бит/с; Н
План
Содержание
Введение
1. Структура канала связи
1.1 Расчет спектральных характеристик сигнала
2. Расчет практической ширины спектра сигнала
3. Расчет интервала дискретизации сигнала и разрядности кода
3.1 Определение интервала дискретизации сигнала
3.2 Определение разрядности кода
4. Расчет автокорреляционной функции кодового сигнала
7. Согласование источника информации с каналом связи
7.1 Расчет вероятности ошибки в канале с 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 волоконнооптическим 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.