Лабораторна робота №2

„Дослідження ифрової обробки телекомунікаційних сигналів інформаційних управляючих систем”

Мета роботи:

1. Познайомитись з основними етапами перетворення телекомунікаційних сигналів інформаційних управляючих систем.

2. Дослідити часові та частотні характеристики сигналів у різних частинах системи телекомунікацій - у кодері, модуляторі, лінії зв'язку, демодуляторі, декодері.

1. Основні теоретичні відомості

Телекомунікації (електрозв'язок) являють собою особливу частину інфраструктури сучасного суспільства. Вони відіграють провідну роль у задоволенні потреб людей у спілкуванні, у поширенні наукових, технічних, економічних і культурних знань, у підвищенні соціально - економічної ефективності всього суспільного виробництва. Для цього застосовуються мережі зв'язку, які вважаються одними з найбільш складних технічних витворів людства. При їх побудові використовуються системи електрозв'язку, насамперед цифрові. До числа переваг таких цифрових систем відносяться наступні [1–8]:

- слабкий вплив неідеальності та нестабільності апаратури на якість передачі інформації;

- висока завадозахищеність;

- можливість регенерації (відновлення) сигналів при їх передаванні на великих відстанях;

- універсальність форми представлення різних видів повідомлень;

- низька чутливість до нелінійних перекручувань у групових трактах багатоканальних систем;

- простота узгодженням цих систем з комп'ютерними системами та цифровими системами комутації.

Останні роки відзначені не тільки інтенсивним впровадженням волоконно-оптичних цифрових систем зв'язку, але й помітним розвитком цифрових систем радіозв'язку [4 - 6]. Крім традиційних радіорелейних та супутникових систем швидко розвиваються цифрові системи абонентського радіодоступу до цифрових мереж інтегрального обслуговування та цифрові системи радіозв'язку у складі стільникових та транкінгових мереж зв'язку.

Розробки цифрових систем зв'язку останнього часу використовують не тільки можливості сучасних технологій, але й досягнення сучасної теорії електрозв'язку, що дозволяють підвищити не тільки обсяги переданої інформації, але й якість передачі повідомлень (вірність зв'язку).

1. Структурна схема цифрової телекомунікаційної системи

У цiлому рядi випадків практики постає проблема передачi неперервних повідомлень по дискретному каналу зв’язку. Ця проблема розв’язується при використанні цифрової системи зв’язку. Однією з таких систем є система передачi неперервних повідомлень методом імпульсно-кодової модуляції (ІКМ) та маніпуляції гармонічного носія. Структурна схема такої системи наведена на рис. 1. Вона складається з джерела повідомлень (ДП), аналого-цифрового перетворювача (АЦП), двійкового дискретного каналу зв’язку (ДКЗ), складовою частиною якого є неперервний канал зв’язку (НКЗ), цифро-аналового перетворювача (ЦАП) i отримувача повідомлень (ОП). Кожна з наведених частин системи містить у собі ще цілий ряд елементiв. Зупинимось на них докладніше.

Джерело повiдомлень - це деякий об’єкт або система, інформацію про стан або поведінку якого необхідно передати на деяку відстань. Інформацiя, що передається вiд ДП, є непередбаченою для отримувача. Тому її кількісну міру в теорії електрозв’язку виражають через статистичні (імовірнісні) характеристики повідомлень (сигналiв). Повідомлення являє собою фiзичну форму подання інформації. Часто повідомлення подають у виглядi змінного за часом струму або напруги, які відображають передану інформацію.

У передавачі (ПД) повідомлення спочатку фільтрується з метою обмеження його спектру деякою верхньою частотою . Це необхідно для ефективного подання відгуку ФНЧ у виглядi послідовності відліків , якi спостерігаються на виході дискретизатора. Відмітимо, що фільтрація пов’язана з внесенням похибки , що відображує ту частину повідомлення, яка подавляється ФНЧ. Далі відліки квантуються за рівнем. Процес квантування пов’язаний з нелінійним перетворенням неперервнозначних відліків у дискретнозначні , що також привносить похибку, яку називають похибкою (шумом) квантування . Квантовані рівні потім кодуються двійковим безнадмірним (примітивним) або завадостійким кодом.

Послідовність кодових комбінацій утворює сигнал ІКМ, який підводиться до модулятора - пристрою, що призначений для узгодження джерела повідомлень з лінією зв’язку. Модулятор формує лінійний сигнал , який являє собою електричне або електромагнітне коливання, що здатне поширюватись по лінії зв’язку та однозначно пов’язане з повідомленням, яке передається, (у даному випадку з сигналом ІКМ). Сигнал створюється у результатi дискретної модуляції (маніпуляції) - процесу зміни одного або декількох параметрiв носія відповідно до сигналу ІКМ. При