Матвиенко Александр Иванович. Группа БИ3. «Передача дискретных сообщений», курсовая работа. Стр. 17(16)

_____________________________________________________________________________________

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Кафедра РТУ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Передача дискретных сообщений»

Расчет параметров системы передачи

дискретных сообщений

Выполнила ст. гр. _______________________________________

ФИО и подпись

Руководитель _______________________________________________

ФИО и подпись

Москва

2009

ВВЕДЕНИЕ

Электросвязь - это совокупность человеческой деятельности , главным образом технической , связанной с передачей сообщений на расстояние с помощью электрических сигналов. Непрерывное развитие народного хозяйства и культуры приводит к интенсивному росту передаваемой информации, поэтому значение электросвязи в современной технике и в современной жизни огромно. Уже в настоящее время хорошо развитая сеть электросвязи облегчает управление государством. В будущем , когда методы управления с помощью ЭВМ будут преобладающими , наличие хорошо развитой сети электросвязи будет обусловливать управление государством.

В системах передачи сообщений используются как аналоговые , так и цифровые сигналы. В настоящее время широко применяются цифровые системы передачи. Так как они обладают более высокой помехоустойчивостью, что позволяет передавать на более далекие расстояния. Так же цифровые системы передачи в аппаратуре преобразования сигналов используют современную элементарную базу цифровой вычислительной технике и микропроцессоров. Поэтому аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал и в таком виде передается по линии связи; на приемной стороне происходит обратный процесс - преобразование цифрового сигнала в аналоговый.

В данной курсовой работе необходимо рассчитать технические характеристики цифровой системы связи.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходная скорость модуляции V_зад: 1200 бод

Число служебных разрядов п_сл: 9 бит

Способ модуляции: амплитудная

Допустимая вероятность ошибки единичных элементов р_доп: 1*10^-4

Вероятность ошибки в канале связи, p: 10^-6

Длина линии связи L: 200 км

Скорость распространения сигналов по каналу V_p: 25*10 ⁴ км/с

Объем передаваемого сообщения N: 900 байт

Используется модель дискретного канала с независимыми ошибками.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ

Для передачи непрерывных сообщений можно воспользоваться дискретным каналом. При этом необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал, то есть в последовательность импульсов , сохранив содержащуюся в сообщении существенную часть информации. Типичным примером цифровой системы передачи непрерывных сообщений являются системы с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).

Структурная схема системы цифровой передачи непрерывных сообщений , для ЧМ и некогерентного способа приема представлена на рис.1. Рассмотрим назначение и работу блоков данной схемы.

Источник непрерывных сообщений ,в качестве которого может выступать человек, ЭВМ и т.д. формирует непрерывный сигнал U(t) — который изменяется в любые моменты и принимает любые из возможных значения Потом этот аналоговый сигнал поступает на АЦП ( аналогово-цифровой преобразователь ).Аналогово-цифровое преобразование состоит из трех этапов.

Дискретизация - производится выборка значений аналогового сигнала с интервалом .

Квантование - выборочное значение аналогового сигнала заменяется ближайшим значением уровня квантования (заранее установленными).

Кодирование - значение уровня квантования преобразуется в двоичное число.

В результате такого преобразования мы сами искажаем сигнал, так как приближаем его к уровню квантования .Для уменьшения этих искажений применяется нелинейная шкала квантования . С выхода кодера двоичный ИКМ сигнал поступает на модулятор, где происходит образование ЧМ сигнала. В модулятор подаются два гармонических сигнала с разными частотами. В первом перемножителе происходит перемножение первого гармонического сигнала с информационным сигналом, во втором перемножение второго гармонического сигнала и инверсией информационного. В сумматоре происходит сложение результатов перемножений. В итоге на выходе сумматора будет сигнал с частотой первого гармонического сигнала там где был единичный уровень информационного сигнала, и частота второго гармонического сигнала, там где был единичный уровень инверсии информационного сигнала. Для ограничения спектра сигнала передаваемого в канал на выходе передатчика ставится полосовой фильтр. Далее сигнал поступает в линию, где на него влияют помехи и вместе с помехами сигнал приходит на демодулятор, состоящий из ПФ ( ограничивает спектр принимаемого сигнала), АД (амплитудные детекторы), которые выделяют огибающую сигнала, в разностном устройстве происходит вычитание сигналов полученных на выходе амплитудных детекторов. Далее если напряжение на выходе ФНЧ пересекает заранее заданный положительный пороговый уровень, то на выходе решающего устройства формируется единичный уровень, а если напряжение пересекает отрицательный пороговый уровень, то вырабатывается нулевой уровень. Затем сигнал поступает на ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь),в котором на декодере кодовые комбинации преобразуются в квантованную последовательность, далее фильтр восстанавливает непрерывное сообщение по квантованным значениям. Полученный сигнал U*(t) поступает получателю.

Рис. 1. Структурная схема дискретного канала системы передачи дискретных сообщений

Источник сообщений - устройства ввода передаваемой информации (например, клавиатура) или файловое хранилище.

Кодер - устройство преобразования исходного двоичного кода передаваемой информации в пакеты, содержащие помехоустойчивые коды информации и служебные данные.

Модулятор - устройство, преобразующее двоичный код пакетов в сигнал (модуляция амплитуды, частоты или фазы) для передачи по каналу связи.

Выходной блок сопряжения с каналом - устройство, обеспечивающее необходимые параметры сигнала для передачи по каналу связи (усиление, инвертирование и т.д.).

Входной блок сопряжения с каналом - устройство, обеспечивающее первичную обработку сигнала после передачи по каналу связи (усиление, ограничение, фильтрация и т.д.).

Демодулятор - устройство, преобразующее принятый сигнал в двоичный код со стандартными электрическими параметрами.

Декодер - устройство, проверяющее принятый двоичный код на наличие ошибок, исправляющее ошибки при их обнаружении и выделяющее информационную часть пакета.

Запоминающее устройство - хранилище принятой информации.

Определение максимальной скорости передачи данных по каналу связи с заданными параметрами, при определенном способе модуляции

В качестве основного параметра, характеризующего канал связи, используется вероятность ошибки р в зависимости от отношения h средних мощностей сигнала W_с и помехи W_п, где последняя представляет собой аддитивный белый шум:

Зависимость р =f (h²) представлена в виде графика на рис. 2, где по оси ординат в логарифмическом масштабе отложены значения вероятности ошибки р при приеме единичного элемента, а по оси абсцисс - значения отношения сигнал/помеха h² , дБ, где:

Рис. 2. Зависимость вероятности ошибки от отношения сигнал/шум при амплитудной модуляции

При построении графика: p=f(h²) для определенного вида модуляции используются формулы табл. 1, где Ф(х) - функция Крампа, значения которой приведены в прил. 1.

Таблица 1

Способ модуляции	Оценка вероятности ошибки
AM
ЧМ
ФМ

Если при передаче данных задана допустимая вероятность ошибки единичного элемента P_доп ,то максимальную скорость V_max можно определить с помощью следующего выражения:

где V_зад - заданная скорость передачи;

- значения при p = 10^-6 и заданной р_доп ,соответственно, в дБ.

Значения h₁ и h₂ определяется по формулам табл. 1 с использованием таблицы приложения 1 путем подстановки величину p и р_доп:

Тогда

бод

Полученное V_max округляется до ближайшего значения из стандартного ряда МККТТ (1200, 1800, 2400, 3600, 4800, 7200, 9600, 14400, 19200, 28800 бод). Таким образом V_max принимается равным 2400 бод.

Определение эффективной скорости приема сигналов данных и оптимальной длины передаваемых блоков

Для обеспечения заданной достоверности при передаче данных применяют обратные связи и помехоустойчивое кодирование, использование которых приводит к появлению избыточности и, следовательно, к уменьшению скорости передачи данных.

Эффективная скорость V_эф зависит от состояния канала связи, оптимальной длины передаваемых блоков и числа служебных разрядов.

Блоки данных передаются пакетами, которые состоят из n_сл (байт служебных разрядов), r (байт проверочных разрядов) и k (байт информационных разрядов). Обратная связь осуществляется с помощью управляющих кадров, которые состоят из n_cл2 (байт служебных разрядов). При этом необходимо учитывать время распространения сигналов по каналу t_p.

Если в системе передачи данных используется модель дискретного канала с независимыми ошибками и обратной связью, то число служебных разрядов n_ск=(n_cк1 + n_cк2) , а эффективная скорость

где п = к + r - число байт в принимаемом блоке;

к, r - числа информационных и проверочных байт соответственно;

Р_ко( 1, n)=np_доп - вероятность ошибки в принятом блоке;

P_доп - вероятность ошибки единичного элемента.

Для определения максимальной эффективной скорости приема данных и оптимальной длины передаваемых блоков данных необходимо построить график зависимости эффективной скорости от длины принимаемых блоков путем подстановки в выражение для V_эф значений к, которое может изменяться от 15 до 500 байт. Значение п_сл задано и равно 9 байт, r принимается равным 2, V_max определено ранее - 1800, t_p равно отношению длины канала L и скорости распространения сигнала по каналу V_p . Для заданных значений L и V_р это отношение равно 0.0008 с.

Рис. 3. Зависимость V_эф=f(k)

Из анализа графика на рис. 3 определяются соответствующие максимуму построенной функции максимальная эффективная скорость (~1650 бит/с) и оптимальная длина принимаемого информационного блока k_opt =278. Тогда

n_opt= k_opt+r = 278 + 2 = 280