Принцип действия РТС ПИ

Міністерство освіти та науки України

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ

Кафедра РТС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

по дисципліні “Радіотехнічні системи передачі інформації”

 

 

 

 

 

 

 

 

Варіант 5

 

Керівник проекту

Мазурков М.І.

“           “                              2002р.

 

Проектував

Сакали Д.В.

“           “                              2002р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одеса 2001р.

 

 Зміст

ЗМІСТ................................................................................................................. 2

ВСТУП................................................................................................................ 3

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ.............................................................................. 4

2.ВИБІР ПРИНЦИПА ДІЇ  РТС ПІ І РОЗРОБКА ЇЇ СПРОЩЕНОЇ  СХЕМИ 5

2.1 Вибір і обґрунтування методу  ущільнення каналів............................. 5

2.2 Діапазон робочих хвиль.......................................................................... 6

2.3 Види модуляції і  їхньої особливості..................................................... 7

2.4 Принципи побудови  РТС ПІ з завадостійким кодуванням................. 10

2.5 Типи передавальних,  прийомних і антенно-фідерних  пристроїв....... 13

3. РОЗРАХУНОК ІНФОРМАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК  ДЖЕРЕЛА ПОВІДОМЛЕНЬ........................................................................................................... 14

3.1 Вибір частоти та числа  квантування..................................................... 14

Розрахунок продуктивності джерела повідомлення.................................. 15

4.  РОЗРАХУНОК  ПРОПУСКНОЇ   СПРОМОЖНОСТІ  СИСТЕМИ  З’ВЯКУ..................................................................................................................... 17

5. ОЦІНКА ДОЦІЛЬНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ  ЗАВАДОСТІЙКИХ          КОДІВ 19

5.1 Побудова завадостійкого М(n,k) – кода 19

5.2 Порывняння коректуючого кода  з границями коректувальних можливостей лiнійних кодів 23

5.3 Еквівалентна ймовірність помилки для двох варіантів систем 24

5.4 Розробка структурних схем  пристроїв кодування та декодування  вибраного коду 26

6. ВИБІР НАЙКРАЩОГО ВАРІАНТА  СИСТЕМИ ЗВ’ЯЗКУ  30

ВИСНОВКИ 33

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 34

ВСТУП

 

Дана курсова робота присвячена проектуванню супутникової системи зв'язку. відповідно до теорії проектування радіотехнічних систем процес проектування складається з двох етапів:

Внутрішнє і зовнішнє проектування основною метою цієї роботи є вибір  кращого (оптимального) варіанта системи  зв'язку для заданих на етапі зовнішнього проектування вихідних умов роботи. Основні параметри системи, що найбільшою мірою визначають її якість, задані нам на етапі зовнішнього проектування. У роботі будуть розглянуті кілька систем зв'язку, зазначені їхні достоїнства і недоліки й обраний найбільше повно задовольняючим технічним вимогам. У результаті роботи буде показана узагальнена структурна схема спроектованої РТС ПІ, а також принцип її роботи.

В даний час прийнято зчитати  перспективними такі РТС ПІ в який, використовується завадостійке кодування. При цьому встає одна з найскладніших проблем загальної теорії зв'язку - проблема узгодження модему і кодека, чи точніше - проблема спільної оптимізації модему і кодека.

У реальних, умовах системи передачі інформації повинні виконувати великий обсяг обчислень і логічних операцій, зв'язаних з виміром і регулюванням параметрів сигналу, а також з операціями кодування і декодування. найбільш зроблена система зв'язку повинна бути саморегулюючої (адаптивної) системою. Практична реалізація таких систем, мабуть, повинна базуватися на застосуванні мікропроцесорів і ЕОМ.

Велику роль в організації міжнародного і національного зв'язку будуть займати цифрові системи зв'язку через штучних супутників Землі.

Основна перевага супутникової системи зв'язку полягає в тому, що завжди їсти можливість безпосередньо зв'язувати об'єкти, віддалені на відстань до 12 тисяч кілометрів. При розробці систем супутникового зв'язку використовуються самі останні досягнення в області радіоелектроніки й обчислювальної техніки; системи постійно модернізуються. Завдяки цьому канали супутникового зв'язку мають високу якість і надійністю.

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

У системі цифрового космічного зв'язку передбачається передавати безупинні телеметричні повідомлення r(t) одним із двох варіантів систем зв'язку:

Передача двійковим кодом без  надмірності (наприклад, за допомогою  КИМ-ФМ чи КИМ-ЧМ);

Передача двійковим кодом з  використанням завадостійким кодування (циклічні коди, що допускають мажоритарне кодування).

Вибрати й обґрунтувати варіант системи зв'язку по необхідному результуючому показнику якості проектованої системи: бета-ефективності (енергетичної) і гамма-ефективності (частотної), або по показнику узагальненої ефективності. При цьому імовірність помилки в прийомі однієї двійкової одиниці і швидкість передачі інформації задані (однакові в обох системах).

 

 

ВИХІДНІ ДАНІ.

 

1.  Модель переданих повідомлень r(t): нормальний закон розподілу, щільність імовірності   
2. Фізичні параметри переданих повідомлень: динамічний діапазон D_r = 26 дБ; ширина спектра F_r = 60 Гц.
3. Число переданих повідомлень (число каналів) N = 36.
4. Модель каналу зв'язку – гауссовский канал з постійним енергетичним спектром білого шуму N₀ = 1.0·10^-20  Вт/Гц.
5. Відносна середньоквадратична помилка квантування Y_кв = 6%.
6. Вірогідність передачі інформації з каналу зв'язку – імовірність помилки в прийомі одного двійкового символу P_ош = 10^-6.
7. Дальність дії лини зв'язку D_л = 7000 км.

2. ВИБІР принципа ДІЇ ртс ПІ  І РОЗРОБКА ЇЇ спрощеної СХЕМИ

2.1 Вибір і обґрунтування методу ущільнення каналів.

При проектуванні РТС ПІ необхідно  вибрати й обґрунтувати  метод  ущільнення каналів передачі інформації. В даний час у системах передачі телеметричної інформації широке поширення знайшли лінійні методи ущільнення каналів. Серед них частотний (ЧРК) і часовий (ВРК) поділ каналів.

Порівняння  методів ущільнення каналів. Будемо розглядати ретранслятор без обробки  сигналів на борті. У цьому випадку  ретранслятор може бути виконаний з одним чи двома перетвореннями частоти. Ретранслятор із двома перетвореннями частоти використовується для ретрансляції вузькосмугових сигналів, для фільтрації яких потрібно відносно низька проміжна частота. Розглянемо частотне ущільнення і поділ каналів (ЧРК). У цьому випадку кожному каналу приділяється своя смуга частот у спільній смузі частот ретранслятора. ЧРК — найбільше широко використаний в теперішній час метод багатоканальної роботи. Його достоїнством є простота і можливість передачі дуже широкосмугових повідомлень (телевізійних і ін.). Однак в цьому методі є ряд недоліків, що ми і розглянемо. Перший недолік методу ЧРК зв'язаний про погане використання потужності підсилювача потужності ретранслятора.

Другим  недоліком системи з ЧРК є  необхідність регулювати випромінювану потужність абонентів (наземних станцій) для того, щоб підтримувати напруги всіх каналів однаковими на вході підсилювача потужності ретранслятора (у загальному випадку напруги каналів повинні взаємно встановлюватися в залежності від пропускної здатності окремих каналів). У противному випадку збільшення амплітуди в одному з каналів автоматично за рахунок АРУ приймача ретранслятора приведе до зменшення амплітуд сигналів в інших каналах, що викликає зменшення випромінюваної потужності для цих каналів.

Нехай усереднена по всіх каналах потужність сигналу на вході приймача ретранслятора для  одного каналу є  . Якщо потужність найменшого сигналу менше на a дБ середньої потужності Р_ср, то і потужність, випромінювана ретранслятором для цього каналу, буде на a дБ менше в порівнянні з випадком, коли потужність сигналу на вході приймача для розглянутого каналу була б дорівнює номінальній величині, тобто була б дорівнює Р_ср. Щоб одержати на вході приймача абонента, що працює по найгіршому каналі, Необхідне відношення сигнал-шум, необхідно, мабуть, збільшити випромінювану ретранслятором потужність на a дБ. Крім того, для найгіршого каналу будуть сильніше виявлятися перехресні перешкоди в ретрансляторі, оскільки їхня потужність визначається величиною Р_ср; тому величину порога обмеження в ретрансляторі і програш необхідно обчислювати для найгіршого каналу.

Оцінимо необхідне збільшення випромінюваної потужності ретранслятора при ЧРК у порівнянні, наприклад, про систему з ВРК. Це збільшення зв'язане з наступними основними факторами: 1) з необхідністю зменшення перехресних перешкод. Оптимізація при малих; захисних інтервалах між каналами дає коефіцієнт утрат 4 (6 дБ); 2) з перевипромінюванням потужності шумів приймача ретранслятора, називаним добором потужності. Ця величина може мати, значення порядку 1 дБ, на яку потрібно збільшити випромінювану потужність ретранслятора для компенсації цього добору потужності; 3) зі збільшенням випромінюваної потужності ретранслятора за рахунок нерівності сигналів окремих каналів на вході приймача ретранслятора. Орієнтовно можна покласти a = 3 дБ, де ± 1 дБ дається на неточність підтримки ЭИИМ абонентів з урахуванням неточності наведення антен і до 2 дБ — на випадкові втрати сигналу при його розповсюдженні (дощ і ін.). У результаті орієнтовно можна вважати, що при ЧРК випромінювана потужність ретранслятора повинна бути збільшена на 6 + 1 + 3 = 10 дб у порівнянні, наприклад, із системою з ВРК.

Указані недоліки систем із ЧРК усуваються при ВРК. І системі з ВРК підсилювач потужності увесь час може працювати в режимі максимальної потужності, взаємні перешкоди між каналами відсутні і не потрібно регулювати потужності передавачів абонентів, тому що сигнал будь-якої амплітуди кожного каналу підсилюється до обмеження.

Відзначені  раніше недоліки системи з ЧРК  цілком усуваються також при обробці прийнятих сигналів на ретрансляторі. Для цього треба прийняті сигнали з ЧРК демодулювати і потім перетворити на передачі в сигнали з BPK.

2.2 Діапазон робочих хвиль

Оцінимо можливі швидкості передачі інформації між абонентами в супутниковій системі з глобальним передавальним і приймальням променями ИСЗ-ретранслятора. У такій системі обмеження на швидкість передачі інформації накладає, як правило, радіолінія «ретранслятор-абонент», оскільки в лінії «абонент-ретранслятор» можуть використовуватися більш могутні передавачі. Знайдемо залежність швидкості передачі інформації в одноканальній радіолінії «ретранслятор-абонент» як функцію діаметра апертури прийомної антени. Очевидно, що при глобальному промені передавача і заданій апертурі антени приймача абонента потужність сигналу на виході прийомної антени не залежить від частоти сигналу й оптимальним є діапазон частот 1–30 Ггц.

Діапазон робочих хвиль РТС  ПІ космічного зв'язку вибирається з міжнародних норм і правил по використанню радіочастот. Відповідно до указаних норм і правил для супутникового зв'язку виділені наступні основні радіочастоти (1,5; 4; 6; 7; 8; 12; 14; 19; 29) ГГц при смузі переданих сигналів до 500 Мгц. Отже виберемо частоту несучої 6 ГГц

 

 

2.3 Види модуляції і їхньої  особливості

Сучасний стан науки та техніки  характеризується всі зростаючим обсягом і складністю досліджень та розробок, що призводить до істотного зростання обсягу передаваємих потоків інформації. Задача передавання великих обсягів інформації вирішується як шляхом модернізації існуючих систем, так і шляхом розвитку нових, зокрема, супутникових систем.

Супутниковий зв'язок є в справжній  година основним видом міжнародного та національного зв'язку. Висока якість передавання інформації в цифровій формі пояснюється перевагами самих методів та принципів побудови цифрових РТС ПІ. Основні переваги цифрових методів передавання інформації полягають у наступному:

– у цифрових РТС ПІ більшість  операцій зводиться до найпростіших логічних операцій типу "І", "АБО", "НІ" тощо, тому такі найважливіші етапи перетворення повідомлень та сигналів, як дискретизація, квантування, кодування, ущільнення та розділення каналів, фільтрація можуть бути здійснені з дуже високою точністю. Ця особливість забезпечує можливість гнучкої реалізації цифрової апаратури, використання мікросхем (ВІС та СВІС), мiнi та мікропроцесорної техніки, приладів з зарядовим зв'язком (ПЗЗ);

– важливою перевагою цифрових методів  передавання інформації є відносна нечутливість цифрових каналів до ефекту накопичення помилок (спотворень) при ретранслюваннях, завдяки можливостям повторного квантування (регенерації) цифрових послідовностей;

– реалізація нових методів та принципів підвищення завадостійкості, зокрема, використання методів завадостійкого кодування для боротьби з завадами;

– застосування алгоритмів та пристроїв  цифрової обробки сигналів (ЦОС), цифрових фільтрів, наприклад, широке застосування знаходять алгоритми швидкого перетворення Фур'є (ШПФ).

Унiверсальність та висока точність є основними міркуваннями на користь застосування методів ЦОС;

– унiверсальність цифрової форми подання інформації дозволяє використовувати одні і ті ж канали для передавання повідомлень найрізноманітнішої фізичної природи (телефонiя, телебачення, дискретні дані, команди тощо), а також забезпечує можливість автоматизації обробки інформації в комплексі з високопродуктивними ЕОМ.

Нарешті визначимо, що в цифрових РТС ПІ найбільш часто  використовуються на першому етапі такі види модуляції, як кодово-iмпульсна модуляція (КІМ) (яку також називають ІКМ), дельта-модуляція, диференційна ІКМ (ДІКМ), а в останній годину посилено опрацьовуються адаптивні методи ДІКМ