Разработка системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами

  • ID: 51655 
  • 34 страницы

Фрагмент работы:

1.0. Оглавление

1.0. Оглавление ………………………………………………………………………………….……2

1.1. Введение …………………………………………………………………………………….……3

Задание ……………………………………………………………………………………………4

Исходные данные ………………………………………………………………………………..4

Структурная схема системы связи …………………………………………………………..5

Структурная схема приемника ……………………………………………………………....8

1.3.3. Принятие решения приемником по одному отсчету ………………………………….....…9

1.3.4. Вероятность ошибки на выходе приемника ……………………………………………….14

1.3.5. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника ………16

Максимально возможная помехоустойчивость при заданном виде сигнала ……………17

Принятие решения приемником по трем независимым отсчетам ……………………….18

Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления ……………19

Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов ….....20

Использование сложных сигналов и согласованного фильтра …………………………..22

Импульсная характеристика согласованного фильтра …………………………………...24

Схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов …………………………25

1.3.13. Форма сигналов на выходе СФ при передаче символов "1" и "0" ……………………….26

1.3.14. Оптимальные пороги решающего устройства при синхронном и асинхронном

способах принятия решения при приеме сложных сигналов согласованным фильтром ………29

1.3.15. Энергетический выигрыш при применении согласованного фильтра …………………..31

1.3.16. Вероятность ошибки на выходе приемника при применении сложных сигналов и согласованного фильтра ………………………………………………………………………….…32

Пропускная способность разработанной системы связи …………………………………33

Приложение. Расчет исходных данных для заданного варианта работы …………….....34

Заключение ……………………………………………………………………....…….........35

Список литературы ……………………………………………………………………….…36

1.1. Введение

Теория электрической связи (ТЭС) является неотъемлемой частью общей теории связи и представляет собой единую научную дисциплину, основу которой составляют: теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория информации. Принципы и методы курса ТЭС являются теоретической основой для развития инженерных методов расчёта и проектирования аналоговых и цифровых систем связи.

Современный инженер при разработке, проектировании и эксплуатации систем связи различного назначения, удовлетворяющим конкретным техническим требованиям, должен уметь оценивать, насколько полно реализуются в них потенциальные возможности выбранных способов передачи, модуляции, кодирования и определять пути улучшения характеристик систем связи для приближения их к потенциальным.

Правильная эксплуатация систем связи также требует знания основ теории передачи сигналов, выбора оптимального режима работы, критериев оценки достоверности передачи сообщений, причин искажения сигналов и т.д.

Главными задачами курсовой работы являются:

-изучить фундаментальные закономерности, связанные с получением сигналов, их передачей по каналам связи, обработкой и преобразованием в радиотехнических устройствах;

-закрепление навыков и формирование умений по математическому описанию сигналов, определению их вероятностных и числовых характеристик;

-научиться выбирать математический аппарат для решения конкретных научных и технических задач в области связи; видеть тесную связь математического описания с физической стороной рассматриваемого явления.

Кроме этого, иметь глубокое знание обобщенной структурной схемы системы передачи сообщений и осуществляемых в ней многочисленных преобразований.

Курсовая работа учитывает устойчивые тенденции перехода от аналоговых систем к цифровым системам передачи и обработки непрерывных сообщений на основе дискретизации, квантования и импульсно-кодового преобразования исходных непрерывных сообщений.

Она охватывает следующие ключевые вопросы теории помехоустойчивости систем связи:

Составление обобщенной структурной схемы системы передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами и описание функциональных преобразований сообщений и сигналов в ней с приведением графических иллюстраций во временной и частотной областях.

Приём сигналов на фоне помех как статистическая задача.

Критерии качества приёма дискретных сигналов.

Оптимальный приём дискретных сигналов в канале связи с флуктуационной помехой.

Потенциальная помехоустойчивость приёма дискретных сигналов при различных видах модуляции (ДАМ, ДЧМ, ДФМ. ДОФМ).

Оптимальный алгоритм приёма при полностью известных сигналах (когерентный приём).

Оптимальный приём сигналов с неопределённой фазой (некогерентный приём).

Реализация алгоритма оптимального приёма на основе согласованного фильтра.

Скорость передачи информации, пропускная способность и эффективность системы связи.

1.2. ЗАДАНИЕ

Задание:

Разработать обобщенную структурную схему системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, разработать структурную схему приемника и структурную схему оптимального фильтра, рассчитать основные характеристики разработанной системы связи и сделать обобщающие выводы по результатам расчетов.

1.1 Исходные данные:

Номер варианта N = 05.

Вид сигнала в канале связи ДЧМ.

Скорость передачи сигналов V = 10000 Бод.

Амплитуда канальных сигналов А = 3,9 мВ.

Дисперсия шума s 2 = 0,0000021 Вт.

Априорная вероятность передачи символов "1" p(1) = 0,45.

Способ приема сигнала КГ.

8 Полоса пропускания реального приемника, определяемая шириной спектра сигналов двоичных ДЧМ, вычисляется по формулам:

1.3.1. Структурная схема системы связи

Задание:

Нарисовать обобщенную структурную схему системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, привести подробное описание назначения входящих в нее блоков.

Преобразования сообщения и сигналов в системе связи проиллюстрировать качественным приведением временных и спектральных диаграмм на выходе каждого блока системы связи с соблюдением единого масштаба по оси абсцисс. Описать временные и спектральные диаграммы.

1.Источник непрерывных сообщений - устройство, на выходе которого имеется непрерывный электрический сигнал.

Так как спектр сигнала бесконечен (если сигнал ограничен по времени) необходимо включить в схему фильтр для восстановления сигнала после дискретизации. Частота среза фильтра выбираются так, чтобы сохранялась эффективная ширина спектра сигнала.

АЦП (аналого- цифровой преобразователь). Операция преобразования аналог – цифра непрерывного сигнала, состоит из трех операций:

Непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы Dt;

Полученные отсчеты мгновенных значений квантуются. Операция квантования сводится к тому, что вместо данного мгновенного значения первичного сигнала передаются ближайшие значения по установленной шкале дискретных уровней;

Наконец, полученная последовательность кодируется. Кодирование представляет собой преобразование сообщения в последовательность кодовых импульсов. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией. Чаще всего кодирование здесь сводится к записи номера уровня в двоичной системе счисления.

При кодировании происходит увеличение помехоустойчивости; при этом возрастает скорость передачи информации, а длительность передачи соответственно уменьшается. Кроме того, кодирование позволяет обнаружить и даже устранить возможную ошибку.

Достоинством систем связи с дискретизацией является также удобство обработки сигналов и сопряжения устройств связи с цифровыми ЭВМ.

Полученный код поступает на модулятор, который преобразует дискретный сигнал в аналоговый и передатчик передает модулированный сигнал в линию связи. В линии связи на передаваемый сигнал действует помеха.

В приемнике, чтобы выделить полезный сигнал, искаженный наличием помехи, можно прибегнуть к частотной фильтрации - на выходе линии связи поставить полосовой фильтр. Подав на вход такого фильтра сумму сигнала и помехи, на выходе можно получить заметное увеличение относительной доли полезного сигнала. Далее сигнал подается на демодулятор, который после демодуляции передается в виде кода на ЦАП.

ЦАП (цифроаналоговый преобразователь) предназначен для обратного преобразования (восстановления) непрерывного сообщения по принятой последовательности кодовых комбинаций.

В состав ЦАП входят декодирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов, и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям.

Далее сообщение подается на преобразователь (например, громкоговоритель) и потребитель может получить исходное сообщение.

Преобразование сообщения и сигналов в системе связи

1.3.2. Структурная схема приемника

Задание:

В соответствии с исходными данными задания привести выражение временной функции используемого сигнала и его векторную диаграмму.

Изобразить структурную схему приемника и описать ее работу (предполагается, что приемник не является оптимальным).