11

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ им. А.С. ПОПОВА

Кафедра теории электрической связи им. А.Г. Зюко

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению КУРСОВой РАБОТы по дисциплине «ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ» на тему «Расчеты характеристик цифровой системы передачи»

(2012/13 уч. год, поток Р3)

Составитель Иващенко П. В.

СХВАЛЕНО на засіданні кафедри теорії електричного зв’язку ім. А.Г. Зюко Протокол № 11 від 30 січня 2013 р.

Одесса – 2012

Общие сведения

Курсовая работа (КР) состоит из двух частей.

Часть 1 выполняется студентом при изучении модуля 3. Не позже седьмой недели выполненную часть 1 КР необходимо сдать руководителю на проверку, при необходимости руководитель может назначить студенту собеседование. Зачтенная часть 1 КР вместе с зачтенными практическими и лабораторными занятиями является обязательным условием получения зачета по модулю 3.

Часть 2 выполняется студентом при изучении модуля 4. Не позже восьмой недели полностью выполненную работу необходимо сдать руководителю на рецензирование. При условии положительной рецензии студент должен защитить КР. Защищенная КР вместе с зачтенными практическими и лабораторными занятиями является обязательным условием допуска к экзамену по модулю 4.

Для выполнения КР задано (конкретные данные в Приложении Б):

– скорость цифрового сигнала R;

– метод цифровой модуляции;

– коэффициент ската спектра модулированного сигнала ;

– канал связи с постоянными параметрами и аддитивным белым гауссовским шумом;

– допустимая вероятность ошибки бита на выходе системы передачи р_доп.

– необходимый ЭВК, обеспечиваемый корректирующим кодом.

Часть 1. Расчеты помехоустойчивости демодуляторов сигналов цифровой модуляции

Расчеты касаются цифровой системы передачи (ЦСП), содержащей модулятор, канал связи (линию передачи) и демодулятор.

Необходимо:

1. Привести структурную схему ЦСП; объяснить назначение отдельных блоков, описать принцип цифровой модуляции.

2. Привести структурную схему модулятора сигнала заданного метода модуляции, объяснить назначение отдельных блоков, изобразить сигнальное созвездие и модуляционный код. Объяснить, какие параметры модулятора и как зависят от заданных параметров: скорости цифрового сигнала R; метода модуляции; коэффициента ската спектра модулированного сигнала .

3. Привести структурную схему демодулятора сигнала заданного метода модуляции, объяснить назначение отдельных блоков. Объяснить, какие параметры демодулятора и как зависят от заданных параметров: скорости цифрового сигнала R; метода модуляции; коэффициента ската спектра модулированного сигнала .

4. Рассчитать и построить на одном рисунке графики зависимости вероятности ошибки бита от отношения сигнал/шум на входе демодулятора:

• график р = f₁( ) для заданного метода модуляции;

• график р = f₀( ) для ФМ-4.

5. Определить необходимые отношения сигнал-шум на входах демодуляторов сигналов:

• для заданного метода модуляции;

• для ФМ-4,

при которых обеспечивается заданная допустимая вероятности ошибки бита на выходе демодулятора р_доп. Полученные значения и показать на построенных графиках, найти разность этих значений.

6. Рассчитать необходимые полосы пропускания канала связи, необходимые для передачи сигнала:

• заданного метода модуляции F_к1;

• ФМ-4 F_к0.

Сравнить рассчитанные необходимые полосы пропуска канала связи, вычислив их отношение.

7. Сделать выводы относительно «обмена» необходимых отношений сигнал/шум на необходимые полосы пропускания каналов связи.

Указания к выполнению

1. Структурная схема ЦСП и назначение отдельных блоков изложены в разд. 1 [1]. Принцип цифровой модуляция описан в подразд. 5.1 [3].

2. Структурные схемы модуляторов сигналов цифровой модуляции, назначение отдельных блоков, сведения о сигнальных созвездиях и модуляционных кодах изложены в разд. 5 [3]. Модуляционный код должен быть кодом Грея.

3. Структурные схемы демодуляторов двумерных сигналов изложены в разд. 10 [1]. Объяснение назначений отдельных блоков необходимо сопровождать анализом зависимости их параметров от метода модуляции, скорости цифрового сигнала R, коэффициента ската спектра модулированного сигнала . Сведения о характеристиках согласованного фильтра приведены в разд. 5 [1].

4. Вероятность ошибки бита р зависят от метода модуляции, характеристик канала связи и отношения средней энергии модулированного сигнала, затрачиваемой на передачу одного бита, к удельной мощности шума = E_б/N₀. Необходимые формулы можно найти в разд. 12 [1].

В этих формулах – гауссовская Q-функция (одна из форм интеграла вероятности), которая табулирована в [4]. При отсутствии таблиц можно пользоваться аппроксимацией этого интеграла вероятности

Q(z) = 0,65 exp(–0,44 (z + 0,75)²). (1)

Для заданного метода модуляции и ФМ-4 необходимо рассчитать и построить графики зависимостей р = f₁( ) и р = f₀( ). При построении графиков масштаб для р должен быть логарифмическим, а для значений , выраженных в децибелах, – линейным. При расчетах увеличивают с шагом 1 дБ, начиная с 3 дБ, до такого значения, при котором вероятность р не окажется меньше р_доп. Примеры таких зависимостей приведены в разд. 12 [1]. Прежде чем рассчитывать вероятность ошибки по формулам разд. 12 [1], необходимо отношение сигнал-шум представить в разах

. (2)

Рекомендуется рассчитывать и строить графики зависимостей р = f₁( ) и р = f₀( ), используя, например, программы Mathcad.

5. Определение необходимых отношений сигнал-шум и на входах демодуляторов сигналов заданного метода модуляции и ФМ-4, при которых обеспечивается допустимая вероятности ошибки бита на выходе демодулятора р_доп, выполняется графически или аналитически, если соответствующие формулы для вероятности ошибки р = f₁( ) и р = f₀( ) преобразовать в обратные формулы.

6. Необходимая полоса пропускания канала связи F_к для передачи двумерных сигналов ФМ-М и КАМ-М определяется шириной спектра модулированного сигнала F. Ширина спектра как одномерных, так и двумерных сигналов определяется формулой (5.14) [3]. Ширина спектра и будет определять необходимую полосу пропускания канала связи

. (3)

7. Указать:

• как отличаются необходимые отношения сигнал-шум на входах демодуляторов сигналов заданного метода цифровой модуляции и ФМ-4;

• как отличаются необходимые полосы пропускания канала связи при использовании сигналов заданного метода цифровой модуляции и ФМ-4.

Объяснить, почему отличаются эти параметры. Сделать выводы относительно «обмена» этих параметров.