МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И

МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

(МТУСИ)

Кафедра «Сетевые информационные технологии и сервисы»

Лабораторная работа №14

По дисциплине «Компьютерные сети»

на тему:

«Исследование линейных искажений»

                                                                          

Выполнил: студент группы БВТ 2101

Юдин Артём Андреевич

Москва

2023

Оглавление

Цель работы: 3

Выполнение: 3

Вывод: 9

Контрольные вопросы 9

Цель работы:

Изучение методов измерения и оценки характеристик линейных искажений в каналах передачи и сетей документальной электросвязи.

Выполнение:

Устанавливаем значения ТИМП и 1 канала равные 20 мкс согласно нашей имени и фамилии.

На распечатках 1 и 2 видны графики переходной характеристики и реакции канала на импульс с включенными 1 и 2 и только 1 каналами.

Распечатка 1.

Распечатка 2.

При увеличение тимп происходит увеличение длительности импульса и смещение реакции на импульс G(t)

Распечатка 3.

Увеличение 1 канала приводит к сглаживанию сглаживание H(t) и смещению G(t).

Распечатка 4.

Переходим на страницу глазковой диаграммы и находим скорость, при которой dmin = 90, dmax = 100.

Распечатка 5.

Та же распечатка, но при меньшей длительности.

Распечатка 6.

Глазковые диаграммы при dmin = 60, 40 и 10 соответственно

Распечатка 7.

Распечатка 8.

Распечатка 9.

Теперь включаем 2 канал и снова ищем значения dmin = 60, 40, 10

Распечатка 10.

Распечатка 11.

Распечатка 12.

Значения D-критерия по формуле:

(dmax + dmin) / (dmax - dmin)

Получились:

19, 4, 2.(3), 1.(2)

График зависимости D-критерия от скорости передачи при включенном 1 и включенном 1 и 2 каналах.

Рисунок 2.

Вывод:

В ходе проделанной работы мы выяснили зависимость переходной характеристики и реакции на импульс в зависимости от продолжительности импульса.

Контрольные вопросы

1. Какие виды помех и искажений действуют на каналы связи?

На каналы связи действуют следующие виды помех:

1. Аддитивные – когда помехи складываются с сигналом.

В свою очередь аддитивные помехи разделяются на следующие виды:

• Импульсная помеха (например, если во время прослушивания записи кто-то начал стучать молотком)

• Гармоническая помеха (например, если во дворе монотонно с одной частотой завыла сирена)

• Флуктуационная помеха (например, звук включенного пылесоса или взлет самолёта)

2. Мультипликативные­ – когда помеха перемножается с сигналом.

Мультипликативные помехи делятся на следующие виды:

• Колебания уровня - громкость сигнала изменяется в небольших пределах

• Перерыв связи - сигнал исчезает полностью

На каналы связи действуют следующие виды искажений:

1. Нелинейные искажения (пример: если в динамике вместо естественного голоса слышен хрипящий голос)

2. Сдвиг частоты – если скорость протяжки ленты отличается от скорости при записи

3. Фазовые дрожания – если скорость протяжки ленты отклоняется от номинального значения в обе стороны, оставаясь в среднем равной номинальному значению. Фазовые дрожания разделяются на следующие виды:

• Джиттер – если фазовые дрожания происходят быстро

• Вандер – если фазовые дрожания происходят медленно

4. Линейные искажения, которые вызывает процесс записи и воспроизведения на магнитофоне, слишком малы, чтобы вызвать ошибки при приеме кодограмм.

2. Что понимают под линейными искажениями?

Линейные искажения - это искажения формы выходного сигнала, вызываемые неодинаковым усилением и различными фазовыми сдвигами различных частот спектра усиливаемого сигнала.

3. Что такое ФНЧ, ФВЧ, полосовой и режекторный фильтры?

ФНЧ (фильтр низких частот) – это фильтр, который пропускает некоторый диапазон частот до определенной частоты, а все что выше полосы пропускания подавляются.

ФВЧ (фильтр высоких частот) – это фильтр, который пропускает некоторый диапазон частот до определенной частоты, а все что ниже полосы пропускания подавляются. Осуществляет фильтрацию высоких частот, подавляя низкие частоты.

Полосовой фильтр – это фильтр, который пропускает узкий диапазон частот в окрестности центральной резонансной частоты.

Режекторный фильтры – это фильтр подавляющий сигнал одной установленной частотной полосы и при этом пропускающий сигнал других частот.

4. Как для простейшей RC цепей построить АЧХ?

1. После построения RC цепи необходимо менять частоту генератора и наблюдать, что покажет осциллограф на выходе цепи. Необходимо пройти все частоты начиная с самой малой.

2. После прохождение всех частот, необходимо записать значения частоты и амплитуды в таблицу.

3. После того как записали все значения необходимо отобразить результаты эксперимента на графике.

5. Что означают понятия постоянной цепи и частоты среза для RC-цепи?

Постоянная цепи – это характеристика, определяющая время, через которое некоторые параметры процесса изменятся в e раз в ответ на внешнее воздействие.

Частота среза – это граничная частота фильтра (мощность выходного сигнала уменьшается в 2 раза).

6. Как по известному отклику канала на одиночный импульс определить мощность межсимвольной помехи?

МСП является случайным процессом, действующий на i-м интервале обработки сигнала в приёмнике и образованный суммой переходных процессов от тех ЕЭС, решение по которым принимается в другие интервалы времени. Значит его мощность при наложении сигналов зависит от разности времени прихода сигналов в точку приёма

6. Что понимают под условием Найквиста во временной области?

Условие Найквиста во временной области связано с анализом устойчивости линейных динамических систем и основано на теореме остатков, также известной как критерий устойчивости Найквиста. Это условие оценивает устойчивость системы, анализируя её переходную характеристику во временной области.

6. Что понимают под импульсной и переходной характеристиками канала?

Переходной характеристикой h(t) называется реакция цепи на воздействие в виде единичной ступенчатой функции 1(t). Импульсной характеристикой g(t) называется реакция цепи на воздействие в виде единичной импульсной функции d(t). Обе характеристики определяются при нулевых начальных условиях.

6. Как по известной переходной характеристике получить реакцию на прямоугольный импульс?

Прямоугольный импульс p(t) длительностью τв можно представить в виде разности двух ступенчатых функций, отстоящих на время :

p(t) o(t) - 6(t-TH)

В соответствии с правилом суперпозиции для линейных цепей отклик канала на такой импульс будет равен разности переходных характеристик

G(t) = h(t) - h(t - τ)

6. Как получается глазковая диаграмма?

Глазковая диаграмма — это суммарный вид всех битовых периодов измеряемого сигнала, наложенных друг на друга. Глазковая диаграмма строится путем измерения напряжения в различные моменты времени.

6. Что такое D-критерий?

D-критерий – это критерий необходимый для оценки величины МСП по глазковой диаграмме. Это отношение суммы максимального раскрытия глаз диаграммы и минимального раскрытия глаз на разность максимального раскрытия глаз диаграммы и минимального раскрытия глаз.

6. Из-за чего возникают линейные искажения?

Линейные искажения возникают в линейных цепях. Линейными называют такие цепи, у которых реакция пропорциональна воздействию. К числу линейных электрических цепей относятся цепи, составленные из резисторов, конденсаторов, и катушек индуктивности.

6. Как по известной схеме RC цепи построить её переходную характеристику?

Поскольку переходная характеристика возникает при переходе из одного стационарного состояния в другое, то для того чтобы её определить, необходимо любым образом рассчитать выходное напряжение при подключении цепи к постоянному напряжению, а затем положить это напряжение равным единице.

6. Поясните разницу между линейными и нелинейными искажениями.

В отличие от линейных искажений, нелинейные искажения всегда приводят к появлению в выходном сигнале дополнительных спектральных (частотных) составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Если линейные искажения изменяют основном окраску звука, то проявление нелинейных искажений еще более пагубно, поскольку они приводят к существенным изменениям усиливаемого сигнала.

6. Поясните смысл условия отсутствия межсимвольной интерференции в частотной области.

Условие отсутствия межсимвольной интерференции (ISI) в частотной области - это важное требование при проектировании и анализе систем передачи данных, особенно в цифровых коммуникационных системах. Это условие связано с тем, чтобы гарантировать, что символы или биты, передаваемые через канал, не влияют друг на друга и не приводят к искажению сигнала.

6. Какой эксперимент надо провести чтобы отличить линейную схему от нелинейной?

Необходимо подать на вход цепи синусоидальное напряжение. Если цепь линейная, то на выходе будет действовать тоже синусоидальное напряжение, но с другой фазой и амплитудой. Если цепь нелинейная, то форма сигнала на выходе будет отличаться от синусоидального.

6. К какому значению стремится D-критерий при B> ∞ ?

D стремится к 0.

6. Что такое годограф?

Годограф – это кривая, соединяющая концы вектора переменной величины, отложенного в разные моменты времени от одной точки.

6. Раскройте понятия: НСНВ, НСДВ, ДСНВ, ДСДВ?

НСНВ – непрерывный сигнал непрерывного времени

НСДВ – непрерывный сигнал дискретного времени

ДСНВ – дискретный сигнал непрерывного времени

ДСДВ – дискретный сигнал дискретного времени

6. Приведите примеры схем, в которых отсутствуют линейные искажения.

Линейные искажения отсутствуют в схемах без реактивных элементов, то есть без накапливающих заряд и магнитное поле (конденсатора и катушки индуктивности)