Вариант 21. Разработать структурную схему системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов

  • ID: 51656 
  • 27 страниц

Фрагмент работы:

Введение.

Задачей данной курсовой работы является описание системы связи для передач непрерывного сообщения дискретными сигналами.

Передача информации занимает высокое место в жизнедеятельности современного общества. Самая главная задача, при передаче информации – это передача её без искажений. Наиболее перспективным в этом направлении является передача аналоговых сообщений дискретными сигналами. Этот метод дает большое преимущество в помехоустойчивости линий информации. Все современные информационные сети строятся на этом принципе.

Кроме этого дискретный канал связи прост в эксплуатации и, по нему можно передавать любую информацию, т.е. он обладает универсальностью. Все это делает такие каналы связи наиболее перспективными в данный момент.

Теория электрической связи (ТЭС), можно сказать, является первым специальным курсом, который ведёт к дальнейшему изучению специальности. ТЭС - неотъемлемая часть общей теории связи и представляет собой единую научную дисциплину, основу которой составляют: теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория информации. После изучения данных вопросов можно получить необходимую информацию практически по любым задачам, связанным со связью. Принципы и методы курса ТЭС являются теоретической основой для развития инженерных методов расчёта и проектирования аналоговых и цифровых систем связи.

Современный инженер, т. е. выпускник нашего университета, 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. Всё это в той или иной мере будет рассмотрено в данной курсовой работе.

Главными задачами, которые ставятся в данной курсовой работе, являются:

- изучение фундаментальных закономерностей, связанных с получением сигналов, их передачей по каналам связи, обработкой и преобразованием их в радиотехнических устройствах;

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

- выбор математического аппарата для решения конкретных научных и технических задач в области связи; видение тесной связи математического описания с физической стороной рассматриваемого явления.

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

2. Задание на курсовую работу:

Разработать структурную схему системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов. Рассчитать основные параметры системы связи. Указать и обосновать пути совершенствования разработанной системы связи.

3. Исходные данные к курсовой работе:

Вариант № 21

Способ модуляции – ДАМ

Способ приема – НКГ

Скорость передачи сигналов: V =462000 Бод

Амплитуда канальных сигналов: А =21,5 мВ

Дисперсия шума: s2 = 123,8 мкВт

Априорная вероятность передачи символов "1": p(1) =0.43

Способ приема сигнала: НКГ

Полоса пропускания реального приемника: Df пр = 2/ Т=1155 кГц

Значение отсчета принятой смеси сигнала и помехи на входе решающей схемы приёмника при однократном отсчете: Z(t0) = 5,6 мВ

Значения отсчетов принятой смеси сигнала и помехи при приеме по совокупности трех независимых (некоррелированных) отсчетов:

Z(t1) = 5,6 мВ , Z(t2) = 3,37 мВ , Z(t3)= 6,17 мВ

Максимальная амплитуда аналогового сигнала на входе АЦП:

bmax = 8.3 В

Пик-фактор входного сигнала: П = 3.6

Число разрядов двоичного кода (при передаче сигналов методом ИКМ): n = 9 .

Вид дискретной последовательности сложного сигнала:

S1(t)= 110100001101 = 11-11-1-1-1-111-11

4. Структурная схема системы связи.

Совокупность технических средств для передачи сообщений от источника к потребителю называется системой связи (рис.1).

Непрерывное сообщение от источника поступает на АЦП – аналого-цифровой преобразователь. Преобразование происходит в результате следующих операций: сначала непрерывное сообщение дискретизируется по времени через интервалы времени Dt, полученные отсчеты мгновенных значений квантуются, получившаяся последовательность квантованных значений передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательных m – ичных кодовых комбинаций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией. Далее полученный с выхода АЦП сигнал поступает на вход помехоустойчивого кодера. Помехоустойчивый кодер вводит избыточность таким образом, чтобы исправлять ошибки, возникающие в канале связи. После помехозащитного кодера преобразованный сигнал поступает на модулятор, который преобразует сигналы таким образом, чтобы согласовать их характеристики с характеристиками канала связи. Полученные импульсы поступают в линию связи.

На приемной стороне системы связи последовательность импульсов поступает на демодулятор, где происходит демодуляция и регенерация, далее сигнал поступает на помехозащитный декодер, который находит и исправляет ошибку, которую допустил демодулятор. После этого сигнал подается на ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь,где происходит обратное преобразование- восстановление аналогового сигнала из принятых импульсов – кодовых комбинаций. В состав ЦАП входит детектирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям и восстановленное непрерывное сообщение поступает потребителю.

11. Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления.

12. Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов.

Согласно теореме отсчетов непрерывный сигнал можно передавать мгновенными значениями этого сигнала (отсчетами), следующими с определенной частотой повторения. Последняя должна быть больше не менее, чем в 2 раза передаваемой частоты входного сигнала. Такое представление сигнала во времени называется дискретизацией.   Информация о мгновенном значении входного непрерывного сигнала может быть передана в сторону приемника непосредственно в форме отсчетов – амплитудно-модулированных импульсов, взятых в определенные временные моменты, причем длительность импульсов, как правило, очень мала по сравнению с периодом их повторения. В интервалах между двумя соседними отсчетами одного сигнала последовательно во времени можно разместить отсчеты других передаваемых сигналов, а на приемной стороне эти отсчеты распределить между каналами.

В основе амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) лежит передача сигналов в виде импульсов, промодулированных по амплитуде. Под влиянием помех, возникающих в тракте передачи, происходят случайные изменения формы и амплитуды передаваемых импульсов, что при восстановлении исходного непрерывного сигнала проявляется в виде дополнительного шума. Физически уменьшение этого шума  возможно лишь за счет снижения уровня помех в тракте передачи, что практически приводит к уменьшению дальности связи.

Преобразование в АЦП состоит из трех операций: сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы ; полученные отсчеты мгновенных значений b(k) квантуются, затем полученная последовательность квантованных значений bкв(k) передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательности t-ичных кодовых комби­наций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Чаще всего кодирование здесь сводится к записи номера уровня в двоичной системе счисления.

Преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму в системах ИКМ сопровождается округлением мгновенных значений до ближайших разрешенных уровней квантования. Возникающая при этом погрешность представления яв­ляется неустранимой, но контролируемой (так как не превышает половины шага квантования). Выбрав малый шаг квантования, можно обеспечить эквивалентность по заданному критерию исходного и квантованного сообщений. Пог­решность (ошибку) квантования, представляющую собой разность между исходным сообщением и сообщением, восстановленным по квантованным отсчетам - называют шумом квантования, который является недостатком ИКМ.