Расчет основных характеристик системы передачи сообщений, состоящей из источника сообщений, дискретизатора, кодирующего устройства, модулятора, линии связи, демодулятора, декодера и фильтра-восстановителя. Структура оптимального приемника сигналов.
Аннотация к работе
Однако за прошедшие пятьдесят лет благодаря успехам микроэлектроники системы цифровой обработки сигналов не только воплотились в реальность, но и вошли в нашу повседневную жизнь в виде CD-и DVD-проигрывателей, модемов, мобильных телефонов и многого другого. Отличительной особенностью DCS является то, что за конечный промежуток времени они посылают сигнал, состоящий из конечного набора элементарных сигналов (в отличие от систем аналоговой связи, где сигнал состоит из бесконечного множества элементарных сигналов). В системах DCS задачей приемника является не точное воспроизведение переданного сигнала, а определение на основе искаженного шумами сигнала, какой именно сигнал из конечного набора был послан передатчиком. Системы цифровой связи интенсивно развиваются вследствие следующих преимуществ: - Высокая помехозащищенность и слабая зависимость качества передачи от длины линии связи в результате использования в канале связи регенеративных ретрансляторов, кроме того, наличие двух состояний принимаемого сигнала исключает накопление шумов и других возмущений. Стабильность параметров каналов связи цифровых систем передачи, которая обеспечивается устранением эффектов ухудшения качества сигналов канале связи.Дискретными называются сообщения, которые представляются последовательностью из конечного числа отдельных, резко различимых элементов, между которыми нет промежуточных значений, т.е. дискретная информация представляется в виде конечной совокупности символов (печатные тексты и документы, состояния цифровых автоматов и т.д.). Источник сообщений выдает сообщение a(t), представляющее собой непрерывный стационарный случайный процесс, мгновенные значения которого в интервале [amin; amax] распределены по заданному трапециевидному закону, а мощность сосредоточена в полосе частот от 0 до Fc. Для источника сообщений требуется: - Записать аналитическое выражение и построить график одномерной плотности вероятности мгновенных значений сообщения a(t). Плотность вероятности, как и функция распределения F(x), является одной из форм закона распределения, но в отличие от функции распределения она существует только для непрерывных случайных величин. Формула для вычисления площади трапеции, заданной трапециевидным законом распределения плотности вероятности (5): , (5) где H - высота трапеции;Для кодера требуется: - Определить число разрядов кодовой комбинации примитивного кода k, необходимое для кодирования всех L уровней квантованного сообщения. Записать двоичную кодовую комбинацию, соответствующую передаче j-го уровня, считая, что при примитивном кодировании на первом этапе j-му уровню ставится в соответствии двоичная кодовая комбинация, представляющая собой запись числа j в двоичной системе счисления. Число разрядов двоичной кодовой комбинации для кодирования L уровней находим по формуле (19): . Если длина информационного блока, который требуется закодировать - k бит, количество контрольных бит, используемых для его кодирования - r, то закодированный блок будет иметь длину: n = r k бит. Если для информационных данных длиной k подобрать такое количество контрольных бит r, что максимально возможное количество различных последовательностей длиной k r будет больше или равно максимальному количеству различных закодированных информационных блоков, содержащих не больше одной ошибки, то точно можно утверждать, что существует такой метод кодирования информационных данных с помощью r контрольных бит, который гарантирует исправление однократной ошибки.Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим . Для модулятора требуется: - Записать аналитическое выражение для модулированного сигнала. Изобразить временные диаграммы модулирующего b(t) и модулированного u(t) = u(b(t)) сигналов, соответствующие передаче j-го уровня сообщения a(t). Определить ширину энергетического спектра ?Fu модулированного сигнала и отложить значение ?Fu на графике Gu(f). Изобразим временные диаграммы модулирующего b(t) и модулированного u(t) = u(b(t)) сигналов, соответствующие передаче j-го уровня сообщения a(t).Передача сигнала U(t) осуществляется по каналу с постоянными параметрами и аддитивным флуктуационным шумом n(t) с равномерным энергетическим спектром N0/2 (белый шум). Найти отношение сигнал - шум Рс /Рш; Определить эффективность использования пропускной способности канала Кс, определив ее как отношение производительности источника Н’ к пропускной способности канала С. Канал можно представить как последовательное соединение устройств, выполняющих различные функции в общей системе связи. В зависимости назначения систем каналы делят на телефонные, телевизионные, телеграфные, фототелеграфные, звукового вещания, телеметрические, смешанные и т.п..Для демодулятора требуется: - Записать алгоритм оптимального приема по критерию минимума средней вероятности ошибки при равновероятных символах в детерминированном канале с белым гауссовским шумом. Определить, как ну
План
Содержание
Обозначения и сокращения
Введение
1. Задание и исходные данные на курсовой проект
2. Источник сообщения
3. Дискретизатор
4. Кодер
5. Модулятор
6. Канал связи
7. Демодулятор
8. Декодер
9. Фильтр-восстановитель
Заключение
Список использованных источников
Введение
Цифровая обработка сигналов как направление развития науки зародилась в 1950-х годах и поначалу представляла собой довольно экзотическую отрасль радиоэлектроники, практическая ценность которой была далеко не очевидной. Однако за прошедшие пятьдесят лет благодаря успехам микроэлектроники системы цифровой обработки сигналов не только воплотились в реальность, но и вошли в нашу повседневную жизнь в виде CD- и DVD-проигрывателей, модемов, мобильных телефонов и многого другого. Более того, в некоторых прикладных областях цифровая обработка сигналов стала вытеснять «традиционную» (аналоговую). В значительной мере это произошло в аудиотехнике, интенсивно идет процесс перехода телевизионного вещания на цифровую основу.
Системы цифровой связи становятся все более привлекательным вследствие постоянно растущего спроса и изза того, что цифровая передача предлагает возможности обработки информации, не доступные при использовании аналоговой передачи. Отличительной особенностью DCS является то, что за конечный промежуток времени они посылают сигнал, состоящий из конечного набора элементарных сигналов (в отличие от систем аналоговой связи, где сигнал состоит из бесконечного множества элементарных сигналов). В системах DCS задачей приемника является не точное воспроизведение переданного сигнала, а определение на основе искаженного шумами сигнала, какой именно сигнал из конечного набора был послан передатчиком. Важным критерием производительности системы DCS является вероятность ошибки.
Системы цифровой связи интенсивно развиваются вследствие следующих преимуществ: - Высокая помехозащищенность и слабая зависимость качества передачи от длины линии связи в результате использования в канале связи регенеративных ретрансляторов, кроме того, наличие двух состояний принимаемого сигнала исключает накопление шумов и других возмущений. В аналоговых системах даже наличие небольших возмущений может привести к значительному искажению сигнала.
- Стабильность параметров каналов связи цифровых систем передачи, которая обеспечивается устранением эффектов ухудшения качества сигналов канале связи. Такое устранение или выравнивание выполняется устройствами компенсации или эквалайзерами, легко реализуемыми в цифровых системах связи.
- Эффективное использование пропускной способности каналов цифровых систем связи при передаче дискретных сообщений на основе применения временного или кодового разделения каналов.
- Высокие технико-экономические показатели изза малых габаритов, массы, высокой надежности системы и, самое важное, цифровые системы могут производиться по более низким ценам [1].
Цель данной курсовой работы - расчет основных характеристик системы передачи сообщений, состоящей из источника сообщений, дискретизатора, кодирующего устройства, модулятора, линии связи, демодулятора, декодера и фильтра-восстановителя.
1. Задание и исходные данные на курсовую работу
Рассчитать основные характеристики системы передачи сообщений, структурная схема которой имеет следующий вид (рисунок 1).
Рисунок 1 - Структурная система передачи сообщений: ИС - источник сообщения; Д - дискретизатор; К - кодер; М - модулятор; ЛС - линия связи; ДМ - демодулятор; ДК - декодер; Ф - фильтр-восстановитель
Исходные данные для расчета
Таблица 1 - Исходные данные для расчета системы передачи сообщения
Параметр Характеристика/Величина
Минимальный уровень сигнала amin 0 В
Максимальный уровень сигнала amax 1,8 В
Спектральная плотность мощности помехи сигнала N0 В2/Гц
Закон распределения помехи сигнала Равномерный
Номер уровня квантования j=17
Вид модуляции ЧМ (FSK)
Способ приема Оптимальная когерентная обработка сигнала
Тип ФНЧ получателя сообщения Идеальный ФНЧ
Шаг квантования по уровню
Ошибочный разряд i = 7
Максимальная частота, которой ограничен спектр реального сигнала Fc=106 Гц