Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений - Курсовая работа

Электрический сигнал непрерывной формы поступает на дискретизатор (Др), где происходит дискретизация по времени согласно теореме Котельникова с частотой следования импульсов fд 2fв, поступающих с Генератора Тактовых Импульсов (ГТИ). Далее сигнал поступает на ограничитель уровня (Огр) необходимый для предотвращения перегрузок при поступлении на вход сигнала превышающего значение Umax , что в свою очередь создает ошибку ограничения уровня сигнала. В квантователе (Кв) дискретный сигнал дополняется или же уменьшается до определенных разрешенных значений, что в свою очередь создает ошибку квантования, которую можно уменьшить уменьшив шаг квантования, что в свою очередь вызовет увеличение разрядности кода. Далее сигнал поступает на ОФМ - формирователь, после которого в модуляторе он изменяется по закону сложного сигнала (М-последовательность или код Хаффмена), после чего в сигнал замешивается сигнал синхронизации (также в виде М-последовательности или кода Хаффмена). Подлежащее передаче по цифровому каналу сообщение представлено законом распределения (плотностью вероятности мгновенных значений), зависимостью спектральной от частоты и эффективным значением напряжения, представляющим собой корень квадратный из удельной мощности процесса.При передаче непрерывного сообщения цифровым способом источники искажения сосредоточены на приемной стороне в детекторе модулированного сигнала, а на передающей - в преобразователе непрерывного процесса в цифровой, т.е. в преобразователе «аналог - код». В свою очередь в последнем источнике можно выделить три причины возникновения искажений: временная дискретизация непрерывного сообщения; Эффективное значение относительной среднеквадратичной ошибки передачи информации можно в первом приближении представить в виде: где , i=1,4 - эффективное значение относительной ошибки, вызванной каждой из перечисленных выше причин., где S0-спектральная плотность мощности сообщения на нулевой частоте к - параметр, характеризующий порядок фильтра, формирующего сообщение.Степень искажений зависит от закона распределения (плотности вероятности) исходного сообщения и от отношения порога ограничения к эффективному значению входного сообщения. В дальнейшем отношение Н максимального пикового значения непрерывного сообщения к его эффективному значению называется пик - фактором. где - эффективное значение этого сообщения. Эффективное значение относительной ошибки такого процесса, вызванной ограничением, связано с пик - фактором соотношением: , где - вероятность выхода мгновенных значений второго сообщения за верхний и нижний пороги ограничения.Задавшись допустимым значением относительной ошибки можно найти число разрядов двоичного кода, обеспечивающее заданную точность преобразования:

где Е(х) - целая часть дробного числа х.После определения частоты дискретизации и числа разрядов двоичного кода можно определить длительность импульса кодовой последовательности по формуле: , где - длительность временного интервала предназначенного для передачи сигналов синхронизации.В системах предусмотрено использование сигналов с активной паузой за счет изменения фазы на p. Скачкообразное изменение параметра сигнала называется манипуляцией в отличие от модуляции, которая предусматривает плавное изменение параметра. Поскольку характер последовательностей определяется реализацией сообщения, каждую из них следует считать случайным процессом с характерной для последовательности прямоугольных импульсов функции корреляции в виде гармонической функции (косинуса) с огибающей треугольной формы. Спектральная плотность мощности такой последовательности имеет вид функции , максимум которой находится на несущей частоте, а ширина главного лепестка по первым нулям спектральной плотности равнаЭффективное значение среднеквадратичной ошибки воспроизведения сообщения, вызванной ошибочным приемом одного из символов двоичного кода за счет широкополосного шума, можно найти по формуле: , где Рош - вероятность ошибки приема разрядного символа. Выбирая вероятность ошибки Рош таким образом, чтобы дисперсия относительной ошибки была по крайне мере на порядок ниже суммы дисперсии относительных ошибок отдельных этапов входных преобразований, можно обеспечить общую погрешность передачи аналогового сообщения, практически равную погрешности входных преобразований. Обеспечение заданного значения вероятности ошибки осуществляется выбором соответствующего превышения мощности сигнала над мощностью шума, формированием сигнала на передающей стороне системы (способом передачи) и способом приема - совокупностью устройств выделения сообщения из смеси сигнала и помехи, присутствующей на входе приемного устройства.Необходимо рассчитать энтропию источника сообщения, оценить ею избыточность, производительность. , При записи плотности вероятности сообщения следует учесть, что эффективное значение сообщения равно одному вольту ().повышенная разрешающая способность, которая позволяет разделить сигналы при многолучевом распространении. Т.о., необходимо выбрать два вида

Содержание

Введение

1. Характеристика исходных данных

2. Распределение ошибки передачи сообщения по источникам искажения

3. Выбор частоты (интервала) дискретизации

4. Распределение Лапласа. Нахождение Пик - фактора

5. Расчет числа разрядов квантования

6. Расчет длительности импульсов двоичного кода

7. Расчет ширины спектра сигнала, модулированного двоичным кодом

8. Расчет допустимой вероятности ошибки, вызванной действием помех

9. Расчет информационных характеристик источника сообщения и канала связи

10. Выбор сложного сигнала для передачи информации и для синхронизации

Заключение

Литература

В данной курсовой работе нам необходимо рассчитать параметры цифровой системы передачи непрерывных сообщений. Рассмотрим структурную схему данной системы передачи (рисунок 1).

Электрический сигнал непрерывной формы поступает на дискретизатор (Др), где происходит дискретизация по времени согласно теореме Котельникова с частотой следования импульсов fд 2fв, поступающих с Генератора Тактовых Импульсов (ГТИ). При этом возникает ошибка дискретизации, которую можно уменьшить, увеличивая частоту дискретизации, но при этом уменьшается период следования импульсов, а, следовательно, повышается скорость передачи кодовой последовательности. Также не надо забывать о том, что каждый импульс ИКМ сигнала впоследствии кодируется, например кодом Баркера. Все это существенно расширяет спектр передаваемого сигнала, поэтому необходимо выбирать оптимальную частоту дискретизации.

Далее сигнал поступает на ограничитель уровня (Огр) необходимый для предотвращения перегрузок при поступлении на вход сигнала превышающего значение Umax , что в свою очередь создает ошибку ограничения уровня сигнала.

В квантователе (Кв) дискретный сигнал дополняется или же уменьшается до определенных разрешенных значений, что в свою очередь создает ошибку квантования, которую можно уменьшить уменьшив шаг квантования, что в свою очередь вызовет увеличение разрядности кода.

Устройство формирования ИКМ (Кодер) преобразует АИМ сигнал в ИКМ. Часто квантователь и кодер выполняются одним блоком.

Далее сигнал поступает на ОФМ - формирователь, после которого в модуляторе он изменяется по закону сложного сигнала (М-последовательность или код Хаффмена), после чего в сигнал замешивается сигнал синхронизации (также в виде М-последовательности или кода Хаффмена).

Полученный сигнал далее модулируется уже по высокой частоте, усиливается и передается в линию.

В приемнике после усиления сигнал подается на два согласованных фильтра, с помощью которых разделяются информационный и синхронизирующий сигналы. Далее каждый из них детектируются и подаются ЦАП.

Рисунок 1. - Структурная схема системы передачи.

Подлежащее передаче по цифровому каналу сообщение представлено законом распределения (плотностью вероятности мгновенных значений), зависимостью спектральной от частоты и эффективным значением напряжения, представляющим собой корень квадратный из удельной мощности процесса.

Задано так же допустимое значение относительной эффективной ошибки входных преобразований и ошибки, вызванной действием помех. К входным преобразованиям относятся ограничение максимальных значений сообщения, дискретизация и квантование непрерывного сообщения. Т. о., входное входные преобразования вносят три класса ошибок, которые можно считать некоррелированными. Тогда эффективное значение относительной ошибки преобразований может быть найдено по формуле:

где - эффективное значение относительной ошибки, вызванной временной дискретизацией сообщения;

- эффективное значение относительной ошибки, вызванной ограничением максимальных отклонений сообщений от среднего значения;

- эффективное значение относительной ошибки, вызванной квантованием сообщения.

В реальных условиях все три операции выполняются практически одновременно в процессе преобразования аналогового сообщения в цифровую форму. Однако для удобства расчетов предполагается, что первой операцией является дискретизация, второй - ограничение, а третьей квантование.

Эффективное значение относительной ошибки временной дискретизации сообщения X(t) определяется равенством:

Где Fд - частота временной дискретизации;

Sx(t) - спектральная плотность мощности сообщения X(t).

В задании на проектирование форма спектральной плотности мощности сообщения определена равенством:

где S0 - спектральная плотность мощности сообщения на нулевой частоте;

K - параметр, характеризующий порядок фильтра, формирующего сообщение;

f0 - частота, определяющая ширину спектра сообщения по критерию снижения Sx(t) в два раза по сравнению с ее значением на нулевой частоте Sx(0).

Подставляя (2.3) в (2.2), вычисляя интегралы и извлекая квадратный корень, можно получить выражение, связывающее значение ошибки и частоты Fд. При заданном значении можно найти минимальное значение первого из входных преобразований сообщения.

Исходные данные: Показатель степени К=4

Частота 1000 Гц

Относительная допустимая ошибка

Вид модуляции: ОФТ