Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Пр3

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
12.12.2024
Размер:
773.25 Кб
Скачать

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-

вычислительных систем (КИБЭВС)

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

НА ОСНОВЕ ТИПОВОЙ СТРУКТУРЫ

Практическая работа №3

по дисциплине «Теория электрической связи» Вариант №12

Студент гр. 730-1

______Подойницын К.В. 17.04.2024

Принял Преподаватель кафедры КИБЭВС

_______ Аврамчук В.С. 17.04.2024

Томск 2024

Введение

Цель: изучение типовой структуры систем передачи информации

(СПИ) и разработка на ее основе функциональной схемы системы передачи информации, обеспечивающей заданную надежность доставки сообщений в условиях действия помех.

Задание:

1)произвести оценку информационного объема передаваемого сообщения на основании количества уникальных сообщений зад;

2)оценить вероятность внесения ошибок в сообщение во время его передачи на основании заданной интенсивности импульсных помех;

3)подобрать такой способ кодирования, чтобы обеспечить достаточную достоверность передачи сообщений (допускается обоснованное использование многократной передачи);

4)определить такт передачи сигнала , а также основную частоту модулирующего сигнала ;

5)построить структурную схему передаваемого сигнала, в

соответствии

6)выбрать способ манипулирования несущей (АМн или ЧМн), в

соответствии с требованиями к полосе частот, используемой для передачи данных, и оценить ширину спектра модулирующего и модулированного

сигналов ;

7)выбрать способ разделения каналов и обосновать своё решение, в

случае необходимости передачи сообщений более чем на один абонентский пункт;

8)при использовании частотного разделения каналов, построить диаграмму распределения частот;

9)адаптировать типовые обобщённые структурные схемы ПД-СПИ и ПР-СПИ в соответствии с решениями, принятыми ранее;

10)перечислить, описать и обосновать внесенные в структурную схему

2

изменения;

11) подготовить отчет по практической работе в соответствии с требованиями, приведенными в соответствующем разделе.

Исходные данные к работе по 12 варианту представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Вероятность правильного приема ( пр)

> 0,9

 

 

Вероятность трансформации сообщения ( тр)

< 0,01

 

 

Время передачи сообщения ( баз)

0.1

 

 

Полоса частот для передачи сигналов ( зад)

(0,3 − 3,4) кГц

 

 

Количество пунктов приема

2

 

 

Количество сообщений ( зад)

290

 

 

Интенсивность импульсных помех ( )

0,2

 

 

Конфигурация линии связи

линейная

 

 

3

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

СПИ включает в себя следующие элементы:

1)АОД1 – аппаратура обработки данных. Выступает в качестве источника данных, предназначенных для передачи. Может представлять собой, например, пульт оператора или цифровой выход измерительного канала. В логике модели OSI – представляет собой верхний (сетевой или канальный) уровень модели.

2)ПД – передатчик. Устройство, осуществляющее преобразование информации, представленной в цифровой форме, в адаптированный для отправки по линии связи сигнал, и её передачу.

3)ЛУ – линейный узел. Устройство (в простых случаях – электрическая цепь, имеющая несколько контуров), предназначенное для увеличения мощности передаваемых сигналов и гальванической развязки линии связи с передатчиком. Под гальванической развязкой понимается обеспечение передачи электрического сигнала без непосредственного контакта между электрическими цепями.

4)ПР – приемник. Устройство, осуществляющее преобразование сигнала, полученного по линии связи, в представленные в двоичной форме данные.

5)АОД2 – аппаратура обработки данных (поступившей информации).

Может представлять собой, например, набор индикаторов или дисплей. В

логике модели OSI – представляет собой верхний (канальный или сетевой)

уровень модели.

6) Линии связи – среда передачи данных, в качестве которой могут выступать проводные линии связи или радиоканал.

4

2. ХОД РАБОТЫ

Сначала нужно оценить информационный объем передаваемого сообщения на основе заданного количества уникальных сообщений. По формуле было найдено количество информационных бит для кода Хемминга:

= log2 зад = log2 290 = 8,17 ≈ 9 (бит)

Поскольку нам нужно было найти количество бит, то мы округлили до целого в большую сторону.

Объем информационной части сообщений:

инф = зад = 290 ∙ 9 = 2610 (бит)

Количество бит после кодирования (n) выбранным кодом равно 14 (для

9 информационных бит требуется 5 контрольных бита кода Хэмминга).

Служебная часть состоит из синфазирующего импульса (СИ),

сигнализирующего о начале передачи информации и импульса разрешения исполнения (РИ), сигнализирующего о конце передачи.

Таким образом, общее число передаваемых в линию элементов (n)

больше числа информационных элементов, поступающих от АОД1 ( 0) за счёт введения в сообщение служебных элементов.

Тогда полный объем сообщения:

= зад 0 = 290 ∙ 14 = 4060 (бит)

Для повышения достоверности передачи сообщений было применено кодирование с обнаружением и исправлением ошибок с числом исправляемых и обнаруживаемых ошибок = 1 = 2 (код Хемминга).

Результаты представлены на рисунке 2.

5

Рисунок 2 – Расчет вероятностей после кодирования сообщения

6

Далее были рассчитаны длительность такта, основная гармоника и высшая гармоника (рисунок 3). В качестве способа манипулирования была выбрана амплитудная манипуляция (АМн).

Рисунок 1 – Расчет параметров и несущей частоты

Передающий пункт (рисунок 4) состоит из следующих блоков:

− Блок ввода информации (БВИ). На этот блок поступает первичная информация от АОД1 в виде двоичного элементарного безызбыточного кода.

Функции: запоминание передаваемого информационного слова на время цикла работы аппаратуры передатчика; формирование сигнала «наличие информации», которой подтверждает, что данные установлены. По окончании передачи массива информации, этот сигнал останавливает работу передатчика. Конец передачи массива соответствует тому, что сигнал

«наличие информации» равен нулю.

7

Кодирующий узел (КУ). Функция: преобразование двоичного безызбыточного кода, поступающего на вход блока в данной работе в помехоустойчивый код Хэмминга.

Распределитель (Р1). Он состоит из мультиплексора-селектора (МС) и

счетчика импульсов (СчИ). МС преобразует параллельный набор сигналов в последовательность импульсов, в свою очередь СчИ управляет МС. Основное назначение распределителя – создание временных каналов связи совместно с распределителем приемного пункта.

Формирователь синхронизирующего импульса (ФСИ) необходим для формирования СИ большей в 1,5 раза длительности, чем остальные импульсы. Это обеспечит условие циклической синхронизации, а именно то,

что импульс должен иметь индивидуальные качественные признаки.

− Формирователь импульсов (ФИ). На выходе мультиплексора-

селектора сигналы идут слитно, а необходима последовательность импульсов со скважностью равной 2 (наиболее оптимальный вариант для передачи сообщения).

− Блок управления (БУ). Функции: воспринимает сигнал от оператора

«ПУСК» и определяет начало работы системы; формирует сигнал на запись нового информационного слова в БВИ; формирует сигнал «ГОТОВ» на аппаратуру АОД1, свидетельствующий о готовности передатчика к передаче информационного слова; выдает следующие сигналы на блок служебной сигнализации (БСС): данные установлены; передача.

Блок модуляторов (БМ). Выполняет амплитудную манипуляцию передаваемого сигнала.

Полосовой направляющий фильтр (ПНФ). Ограничивает ширину частотного спектра модулированного сигнала, увеличивает соотношение сигнал/шум. Это достигается последующим усилением по мощности.

Блок служебной сигнализации (БСС). БСС принимает сигналы от БУ

иБВН и выводит их в наглядном виде (световые элементы): режим передачи;

наличие информации на АОД1; номер выбранного направления. Этот блок

8

необходим для удобства работы оператора с ПД-СПИ. Передача сообщения начнется, когда на АОД1 передаваемое слово будет установлено, поэтому оператору необходимо знать, есть ли информация на АОД1. А для того, чтобы оператор не передавал информацию на другой объект, во время сеанса,

необходима сигнализация режима передачи.

Генератор тактовых импульсов (ГИ1). Формирует серию тактовых импульсов заданной длительности и скважности, управляющих распределителем Р1. Число импульсов в серии определяется количеством позиций, образующих один цикл работы распределителя.

Генератор несущей частоты (ГНЧ). ГНЧ необходимы для образования частотных каналов. Генератор производит частоту, на которой будет передаваться информация.

Блок выбора направления (БВН). Необходим для выбора направления передачи информации, по определенной линии связи на один из нескольких объектов. В БВН осуществляется защита от выбора нескольких направлений,

атакже только после правильного выбора направления на БУ поступает сигнал «разрешение» на передачу.

Линейный узел (ЛУ). Предназначен для усиления мощности передаваемых сигналов, а также гальванической развязки на БУ цепей линии связи с электрическим цепями.

Рисунок 4 – Функциональная схема ПД-СПИ

9

Приемный пункт (рисунок 5) включает в себя следующие блоки:

− Линейный узел (ЛУ). ЛУ выступает в роли усилителя сигнала по напряжению, поскольку в линии связи сигналы теряют мощность.

Широкополосный усилитель переменного тока, а также обязательное присутствие цепей гальванической развязки линии связи с аппаратурой приемника. Необходимость развязки обусловлена тем, что питание электрических цепей линии связи осуществляется повышением напряжения по сравнению с напряжением питания аппаратуры системы.

Блок частотных избирателей (БЧИ). БЧИ осуществляет отбор сигнала по определенной частоте, то есть он является «дешифратором признака направления».

Демодулятор (ДМ). ДМ выполняет обратное по отношению к модулятору преобразование и восстанавливает на приемном пункте переданные сигналы. Предусматривается ограничение по нижнему уровню принимаемых сигналов, что позволяет избавиться от помех малой амплитуды.

Узел контроля синфазности (УКС). УКС осуществляет проверку синфазности работы передающего и приемного пунктов. Синфазная работа Р1 и Р2 достигается своевременным запуском распределителя Р2 (и ГИ2)

после селекции импульса СИ, а также возвратом Р2 в исходное состояние по

окончания цикла (и остановом ГИ2).

Различитель синхроимпульса (РСИ). РСИ представляет собой селектор импульсов максимальной длительности, т.к. импульс СИ в 1,5 раза больше информационных импульсов. РСИ определяет начало работы распределителя Р2, необходим для реализации синхронизации.

Распределитель (Р2). Р2 совместно с Р1 образует временные каналы связи. Этот распределитель ведомый, т.к. он работает от управляемого генератора ГИ2.

10

Соседние файлы в предмете Теория электрической связи