12

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ……………………………………………….. 2

Введение....................................................................................................................... 3

1 Структурная схема системы связи.......................................................... 3

2 Преобразование аналогового сигнала в цифровой...................... 5

3 Кодирование кодом провери на четность………............................... 6

4 РАСЧЕТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЕДИНИЧНОГО ЭЛЕМЕНТА……………………… 7

5 РАСЧЕТ СКОРОСТИ МОДУЛЯЦИИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ............... 7

6 Структурная схема цифрового модулятора............….......................8

7 Структурная схема цифрового демодулятора..................................9

8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУДЫ СИГНАЛА………………………………………10

9 РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ НЕВЕРНОГО ДЕКОДИРОВАНИЯ………………… 11

10 Пропускная способность канала связи............................................ 11

Заключение................................................................................................................12

Список использованных источников.......................................................12

Задание на курсовую работу

Разработать квазиоптимальную по критерию минимума вероятности ошибки систему связи, рассчитать ее основные параметры и указать пути совершенствования разработанной системы связи.

1. Провести краткий сравнительный анализ потенциальной помехоустойчивости видов цифровой модуляции. Привести обобщенную структурная схему системы связи.

2. Предполагая, что передаваемый информационный сигнал является аналоговым с ограниченным спектром (верхняя частота спектра F_в), описать преобразования, которым он подвергается в АЦП при переходе к цифровому ИКМ сигналу. Рассчитать частоту и интервал дискретизации. Для равномерного квантования с шагом Δ и кодирования симметричным двоичным кодом рассчитать и привести технические параметры АЦП. Составить кодовые комбинации заданных отсчетов и нарисовать временную диаграмму цифрового ИКМ сигнала.

3. Описать процесс помехоустойчивого кодирования, если используется код проверки на четность и составить структурную схему кодера. Составить кодовые комбинации цифрового кодированного сигнала и нарисовать его временную диаграмму.

4. Рассчитать длительность единичного элемента кодовой комбинации (длительность тактового интервала) и тактовую частоту цифрового кодированного сигнала.

5. Для N- канальной цифровой системы передачи определить скорость модуляции B и скорость передачи информации R.

6. Для заданного вида модуляции разработать структурную схему цифрового модулятора и алгоритм его работы. Нарисовать временные диаграммы информационного сигнала на входе модулятора и модулированного сигнала на выходе модулятора, а также временные диаграммы сигнала в характерных точках схемы модулятора. Рассчитать ширину спектра модулированного сигнала и нарисовать форму его спектральной диаграммы.

7. Для заданного вида модуляции и способа приема разработать структурную схему демодулятора и алгоритм его работы. Нарисовать временные диаграммы модулированного сигнала на входе демодулятора и демодулированного информационного сигнала на выходе демодулятора, а также временные диаграммы сигнала в характерных точках схемы демодулятора.

8. Определить значение параметра h² на входе демодулятора, при которой достигается заданная вероятность ошибки р_ош, если помеху, воздействующую на сигнал, считать «белым шумом» со спектральной плотностью мощности G₀. Определить амплитуду сигнала, при которой достигается полученное значение h².

9. Рассчитать вероятность неверного декодирования кодовой комбинации Р_ош.к.к. для простого кода и для корректирующего (помехоустойчивого) кода проверки на четность.

10. Определить пропускную способность организованного канала связи и потенциально возможную пропускной способностью канала (предел Шеннона).

Сделать заключение по результатам работы: оценить эффективность помехоустойчивого кодирования (сравнить вероятности ошибочного приема кодовой комбинации без и с помехоустойчивым кодированием) и сделать заключение; оценить эффективность использования пропускной способности канала для заданного вида модуляции и способа приема (сравнить пропускную способность организованного канала с потенциально возможной) и сделать заключение.

Исходные данные: Номер варианта-75 Вид модуляции– цифровая относительная фазовая (цофм)

Способ приема– оптимальный некогерентный (сравнение фаз)

Ширина спектра аналогового сигнала– F_в=2,8 кГц

Число уровней квантования– М=512

Шаг квантования- Δ= 2 мВ

Вероятность ошибки- р_ош=10^-5

Спектральная плотность мощности шума- G₀=7∙10^-5 В²/Гц

Число каналов- N= 10

ВВЕДЕНИЕ

Современные системы связи представляют собой сложные комплексы, состоящие из раз-личных функционально зависимых элементов. В общем случае эффективность любой техни-ческой системы определяется количеством и качеством выдаваемой продукции. В системах связи таким продуктом является передаваемая информация, количество которой определяется средней скоростью передачи бит/с, а качество- величиной ошибки. Важнейшим показателем эффективности систем связи является информационная эффективность, определяющая степень использования системой пропускной способности канала, а также энергетическая и частотная эффективности, характеризующие использование канала по мощности и по частоте. Зависи-мость между этими показателями носит обменный характер (увеличение одного показателя свя-зано с уменьшением другого и наоборот) и зависит от способов модуляции и кодирования.

Задача оптимизации систем передачи информации сводится к нахождению наилучшего варианта системы при заданных условиях и ограничениях, при котором потребителю в единицу времени доставляется максимальное количество информации при заданной верности передачи. Для повышения эффективности систем используются сокращение избыточности источника, помехоустойчивое кодирование и др.

В курсовой работе рассматривается построение квазиоптимальной по критерию миниму-ма вероятности ошибки системы связи при заданных виде модуляции и способе приема и срав-нение ее параметров с потенциально возможными (предел Шеннона).

1 Структурная схема системы связи

Под потенциальной помехоустойчивостью понимают предельно достижимую помехоустойчивость при заданных сигналах и видах помех. Ее нельзя превысить никакими способами обработки сигналов при существующей помехе в заданной системе связи.

Приемник, обеспечивающий максимальную (потенциальную) помехоустойчивость прие-ма, называют оптимальным.

Помехоустойчивость приема дискретных сигналов оценивается вероятностью ошибки при приеме заданных сигналов. Она зависит от вида модуляции и от способа приема. Для передачи цифровых сигналов используют цифровую амплитудную (ЦАМ), частотную (ЦЧМ), фазовую (ЦФМ), относительную фазовую (ЦОФМ) модуляции. Наибольшую потенциальную помехоустойчивость (минимально возможную вероятность ошибки) дает система с ЦФМ, затем идут системы с ЦОФМ, ЦЧМ, ЦАМ.

На рисунке 1 приведены векторные диаграммы сигналов дискретной модуляции.

а) ЦФМ б) ЦЧМ в) ЦАМ

S₀(t)

S₀(t) U U S₁(t) 0

0 U ∆S= √2 U S₀(t) U S₁(t)

∆S=2U 0 S₁(t) ∆S=U

U

Рисунок 1- Векторные диаграммы сигналов цифровой модуляции.

Ц ФМ сигналы S₁(t) и S₀(t), служащие для передачи по каналу символов "1" и "0" кодовых комбинаций двоичного кода, из которых состоит цифровое сообщение, являются противоположными, т.е. S₁(t) = - S₀(t). Разность этих сигналов (расстояние между концами векторов сигналов) ∆S=2U, где U - амплитуда сигналов. ЦЧМ сигналы S₁(t) и S₀(t)- ортогональные сигналы. ∆S=√2 U. Для ЦАМ сигналов: ∆S = U.

Таким образом, наиболее отличаются друг от друга сигналы S₁(t) и S₀(t) при ЦФМ, что

улучшает их распознаваемость, т.е. уменьшает вероятность ошибочного приема. Наименее отличаются друг от друга сигналы S₁(t) и S₀(t) при ЦАМ, что обуславливает наименьшую помехоустойчивость этого вида модуляции. Использование ЦФМ дает энергетический выигрыш по сравнению с ЦЧМ в 2 раза (на З дБм), а по сравнению с ЦАМ- в 4 раза (на 6 дБм). ЦОФМ использует преимущества ЦФМ. Она менее помехоустойчива чем ЦФМ и более помехоустойчива, чем ЦАМ. По сравнению с ЦЧМ ЦОФМ более помехоустойчива при малых помехах и менее помехоустойчива при сильных помехах.

Обобщенная структурная схема системы связи приведена на рисунке 2.

Рисунок 2- Обобщенная структурная схема системы связи

ИС - источник непрерывных сообщений b

Сообщ/сигн.- преобразователь непрерывных сообщений b в (аналоговый) первичный сигнал U_a(t).

АЦП- аналого-цифровой преобразователь, преобразующий аналоговый первичный сигнал U_a(t) в цифровой сигнал U_ц(t).

Кодер- для кодирования кодовых комбинаций цифрового сигнала, простого кода помехоустойчивым кодом, повышающим верность передачи.

Модулятор- для преобразования цифрового кодированного сигнала U_цк(t) в высокочастотный сигнал S(t), соответствующий параметрам линии связи. Это цифровой модулятор, в котором информация, переносимая первичным цифровым сигналом, вкладывается в соответствующий виду модуляции параметр несущего сигнала, путем изменения его по закону изменения мгновенных значений первичного информационного (модулирующего) цифрового сигнала.

Вых. устр.- выходное устройство, включающее в большинстве случаев усилитель сигналов, полосовой фильтр, ограничивающий спектр сигнала для уменьшения взаимных помех в каналах связи, согласующее устройство передатчика с линией связи.

Л.С.- линия связи - физическая среда для передачи сигнала.

ИП- источник помех (t), вызывающих отклонение принятых сигналов от переданных (включая искажение сигнала). S^(t) = S(t) +(t).

Вх.устр.- входное устройство, производящее фильтрацию входного сигнала для умень-шения уровня помех на входе демодулятора, усиление сигнала и согласование приемника с линией связи.

Демодулят.– демодулятор, служащий для обратного преобразования высокочастотного сигнала S^(t) в цифровой кодированный сигнал U^_цк(t), несущий информацию. Это цифровой демодулятор, в котором из модулированного сигнала выделяется информационный цифровой сигнал по закону изменения соответствующего виду модуляции параметра.

Декодер- декодирует кодовые комбинации помехоустойчивого кода с целью обнаружения в ней ошибок.

ЦАП- цифро-аналоговый преобразователь, преобразует цифровой сигнал U^_ц(t) в первичный аналоговый сигнал U^_a(t).

Сигн/сообщ.- преобразователь аналогового первичного сигнала U^_a(t) в непрерывное сообщение b^.

ПС- получатель непрерывных сообщений.