Разработка квазиоптимальной по критерию минимума вероятности ошибки системы связи

   МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 

   РЕСПУБЛИКИ  КАЗАХСТАН

   СЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

   им. М. Козыбаева

   Факультет энергетики и машиностроения

   Кафедра «Радиоэлектроники и телекоммуникаций» 
 
 
 
 

   ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

   к  курсовой работе

по дисциплине: «Теория электрической связи»

по теме: «Разработка квазиоптимальной по критерию минимума  вероятности ошибки системы связи» 
 

                                                                           Выполнил: студент гр. РЭТ-09

                                                                                              Олейников А. М.

                                                                           Проверил: ст. преподаватель

                                                                                             Абильмажинов Б. М. 
 
 

     ______________                                             ________________                           

            оценка                                                                 дата                                                                                              

               __________________

                         подпись                                                                                                                                                                                                                          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Петропавловск 2011

Содержаниие

   1 Разработка в аналитическом, структурном, расчётно-графическом виде системы связи для заданного вида модуляции и способа приёма

   2. Аналого-цифровой преобразователь 

 

   Аннотация 

   Электросвязь - это совокупность человеческой деятельности, главным образом технической, связанной  с передачей сообщений на расстояние с помощью электрических сигналов. Непрерывное развитие народного  хозяйства и культуры приводит к  интенсивному росту передаваемой информации, поэтому значение электросвязи в  современной технике и в современной  жизни огромно. Уже в настоящее  время хорошо развитая сеть электросвязи облегчает управление государством. В будущем,  когда методы управления с помощью ЭВМ будут преобладающими, наличие хорошо развитой сети электросвязи будет обусловливать управление государством.

   В системах передачи сообщений используются как аналоговые, так и цифровые сигналы. В настоящее время широко применяются цифровые системы передачи. Так как они обладают более  высокой помехоустойчивостью, что  позволяет передавать на более далекие  расстояния. Так же цифровые системы  передачи в аппаратуре преобразования сигналов используют современную элементарную базу цифровой вычислительной технике  и микропроцессоров. Поэтому аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал и в таком виде передается по линии связи; на приемной стороне  происходит обратный процесс - преобразование цифрового сигнала в аналоговый. 
 

 

Введение. 

   ОФМ - это способ передачи дискретных  сигналов, при котором при передаче  фаза каждой N-й посылки отсчитывается от фазы предшествующей ей (N - 1)-й посылки, а при приеме знак принимаемой посылки определяется сравнением фаз каждой N-й посылки с фазой (N - 1)-й посылки. Таким образом, при ОФМ устанавливается полная однозначность фаз между опорной и несущей информацию посылками и устраняется явление "обратной работы". Очевидно, что в начале сеанса связи для передачи первой информационной посылки необходима передача одной избыточной посылки, по которой отсчитывается фаза первой информационной посылки.

   ОФМ обеспечивает  наибольшую помехозащищенность, однако, этот вид самый сложный в  реализации. Модуляция также обеспечивает  наименьшие габариты антенны,  минимальную мощность передатчика,  дает возможность введения многоканальной  связи. Если говорить о кодировании,  то это позволяет   автоматизировать  процесс, повысить помехоустойчивость, однако это может привести  к нежелательным последствиям, таких, как, например, расширение спектра.

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 

      Разработать квазиоптимальную по критерию минимума вероятности ошибки систему связи, рассчитать ее основные параметры и указать пути совершенствования разработанной системы связи.

      Необходимо:

      1. Разработать в аналитическом, структурном, расчетно-графическом виде систему связи для относительной фазовой модуляции и оптимальный,  когерентный способа приема.

      2. Предполагая, что передаваемый информационный сигнал является аналоговым с шириной спектра ΔF=5.0кГц, необходимо провести аналитическое, структурное и графическое описание преобразования, которым он подвергается в АЦП при переходе к первичному цифровому сигналу ИКМ.

      Число уровней квантования  N=256

  3. Описать аналитически, структурно, в расчетно-графическом виде процесс помехоустойчивого кодирования, если используется код с проверкой на четность и составить структурную схему кодера.

      4.1 Рассчитать длительность единичного элемента кодовой комбинации цифрового ИКМ сигнала с проверкой на четность.

     4.2 Определить характеристики источника независимых двоичных сообщений, если вероятность появления символа «1»  p(1)=0,001+0,16=0,161

     4.3 Определить величину параметра h² на входе детектора, при которой достигается заданная вероятность ошибки Р_ош=3*10^-6,  если помеху, воздействующую на сигнал, считать «белым шумом» со спектральной плотностью мощности G₀=10^-5.

     4.4 Определить пропускную способность канала связи.

      Сформулировать  теорему Шеннона о пропускной способности канала и параметры  разработанной системы связи, сравнить с потенциальными возможностями, указанными в теореме Шеннона.

     5. Разработать алгоритм (аналитически) и соответствующую структурную схему дискретно-аналогового модулятора.

     6. Предложить способ кодирования  в аналитической, структурной,  расчетно-графической формах (через  сравнение качественных и количественных  характеристик и параметров сигналов, помех и отдельных звеньев)  устройств системы (модулятора-демодулятора, кодера-декодера и т.д.) позволяющей повысить > = чем на 2 порядка качественные показатели системы.

     7. Провести анализ (аналитически, структурно,  расчетно-графически) качественных показателей разрабатываемой системы передачи информации Рош=f(с/ш) (в том числе модулятора-демодулятора, кодера-декодера)

    8. Повысить помехоустойчивость приёма цифровой информации с помощью корректирующих кодов

    9. Провести анализ показателей  информационной эффективности системы  и показателей эффективности  по основным затратам (временным,  спектральным, энергетическим).

    10. Выполнить расчет энергетического  баланса системы по разработанной  структурной схеме. 

 

Исходные  данные к расчетам: 

Вид модуляции  – ОФМ (относительная фазовая модуляция) 

Способ  приема сигнала – оптимальный,  когерентный 

спектральной  плотностью мощности .

Вероятность передачи сигнала “1” Р(1) = 0,161 

Число уровней квантования  N = 256 

Ширина  спектра сигнала ΔF=5,0 кГц 

Вероятность ошибки Р_ош=3*10^-6

 

   1 Разработка в аналитическом, структурном, расчётно-графическом виде системы связи для заданного вида модуляции и способа приёма 
 

   Первостепенной  задачей при сознании системы  связи является определение канала связи и его характеристик  и свойств.

   Для того чтобы дать математическое описание канала необходимо и достаточно указать  множество сигналов, которые могут  быть поданы на его вход, и для  любого допустимого входного сигнала  задать случайный процесс на его  выходе. Задать процесс - это значит задать в той или иной форме  распределение вероятностей.

   

 
 

Рисунок 1.1 – СПИ

     

   Рисунок 1.2 – Функциональная схема системы связи 

   При относительной фазовой модуляции  можно использовать канал с аддитивным гауссовским шумом.В аналитической форме для системы связи можно записать следующую систему выражений:

    

   

,

    где S(t) – передаваемый сигнал, S_офм(t)-модулированный сигнал, - смесь цифрового сигнала и шума на входе демодулятора,N(t)- аддитивный гауссовский шум, z(t)-принимаемый сигнал.

   

     

Рисунок 1.3 – Функциональная схема передатчика 
 

   

   

                       

   Рисунок 1.4 – Структурная схема передатчика 

   

    - исходный сигнал, - модулированный сигнал, - значение, которые принимает фаза при ОФМ, - сигнал, дискретизированный по теореме Котельникова.

   

     

Рисунок 1.5 – Функциональная схема линии связи 
 

     

Рисунок 1.6 – схема линии связи 

E(t)=ku(t+τ)+N(t)

N(t) = A_n*exp{}

b(t)= ku(t+τ)

a(t)= ku(t) 

        Такая модель удовлетворительно описывает многие проводные каналы, радиоканалы при связи в пределах прямой видимости, а также радиоканалы с медленными общими замираниями.

   

     

Рисунок 1.7 – Функциональная схема принимающей части 
 

   

   

                       

   Рисунок 1.8 – Структурная схема принимающей части

   

 

 

   2. Аналого-цифровой преобразователь