Проектування та обчислення параметрів цифрового каналу зв’язку

 Державний заклад «Київський коледж зв’язку»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

 

 

з предмету : «Теорія електричного зв’язку»

 

 

 

на тему: «Проектування та обчислення параметрів цифрового каналу зв’язку»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                       Виконав студент

                                                                         Міщенко Андрій

                                     Перевірив:

                                                                                   Васюкович Л.А

 

 

 

 

 

Київ 2014

 

Зміст

 

Вступ

1. Технічне завдання

2. Розрахункова частина

2.1 Перетворення каналового сигналу в сигнал ІКМ

2.2 Інформаційні характеристики джерела повідомлення

2.3 Кодування сигналу та розробка коректуючого коду

2.4 Опис маніпуляції сигналу. Фазова маніпуляція

2.5 Вибір схеми приймача та розрахунок й мові рості помилки на виході приймача. Розрахунок вхідного паралельного коливального контура

2.6 Пропускна здатність каналу зв’язку

2.7 Показники ефективності каналу зв’язку

Висновки

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Для більш ефективної передачі сигналів на великі відстані використовують різного роду методи перетворення сигналів, для цього використовують різного роду методи під впливом яких первинний інформаційний сигнал змінюється й набуває нових властивостей. І завдяки ним сигнал стає більш стійкий до завад й зовнішніх впливів.

Процес взаємодії первинного інформаційного сигналу і сигналу переносника, в результаті якого змінюється один з параметрів інформаційного сигналу, а спектр інформаційного сигналу переноситься в область більш високих частот називається модуляцією.

Модуляція — це процес в результаті якого,змінюється один або декілька параметрів сигналу - переносника. Сигнал, що діє на переносник, дістав назву модулюючи. В процесі модуляції спектр інформаційного сигналу переноситься в область більш високих частот. При цьому ширина спектру збільшується.

Параметри переносника, що змінюються під впливом модулюючого сигналу, називаються інформаційними, тому що в їх зміні закладена передана інформація. Фізичний процес зміни параметрів переносника і є модуляцією. Таким чином, будь-який модулятор має два входи: один для переносника, другий - для моделюючого сигналу.

 

1. Технічне завдання

 

Розробити структурну схему системи зв’язку, призначеної для передавання аналогових сигналів методом ІКМ для заданого виду модуляції та способу приймання.

Розрахувати основні параметри системи. Проаналізувати одержані дані та вказати пропозиції щодо удосконалення розробленої системи зв’язку.

Похідні дані для виконання курсової роботи наведені в таблиці 1, яка складена в 30 варіантах. В таблиці застосовані наступні позначення:

Pc – потужність сигналу, Вт;

Pc/Pш.кв. – відношення потужності  сигналу до потужності до потужності  сигналу «шум квантування», дБ;

K2a – коофіціент амплітуди сигналу, дБ;

N0 – спектральна густина завади, ВТ/Гц;

Uм - миттєві відліки аналогового сигналу, В;

Δf – часовий діапазон сигналу, кГц;

АМ-2, ЧМ-2, ВФ-2, ВФМ-2 – вид модуляції сигналу;

Когерентний, некогерентний – способи прийому сигналу.

Кор. код – коректуючий код.

 

Таблиця 1.1. Варіант курсової роботи.

Варіант	Миттєві відліки сигналу, В	Частотний  діапазон Af, кГц	Потужність сигналуРс, Вт	Коефіцієнт амплітуди К2А,ДБ	Спектральна густина завади,N0, В2/Гц	Рс/Рш.кв., ДБ	Метод модуляції	Спосіб приймання  сигналy	Кор. код
18	14,26,32	0,05-10	0,88	28	3,3*10-9	48	ФМ-2	Ког.	Ц.К

зв’язок аналоговий сигнал модуляція коливальний

 

2. Розрахункова частина

 

Рис. 2.1 Структурна схема цифрової системи зв’язку.

 

Джерело повідомлення є фізичний об’єкт або пристрій який формує на своєму вході конкретне повідомлення (людина, ЕОМ).

Дескритизація – це процес перетворення неперервних повідомлень дискретні. При цьому використовується дискретизація за часом та рівнем. Перехід від аналогового сигналу до дискретного багато у багатьох випадках дає значні переваги при оброблені, передаванні та зберіганні інформації.

Квантування це процес виміру миттєвих відліків, основною задачею є:

1. Визначення кількості рівнів квантування;
2. Визначення значення кроку квантування.

При збільшені рівнів квантування зростає розрядність коду але це зменшує обсяг повідомлення.

Перетворення дискретного повідомлення в сигнали здійснюється двома способами квантуванням і моду модуляцією. Перетворення повідомлення в сигнал має бути зворотнім. В такому випадку по вихідному сигналу можна буде відновити первини сигнал, тобто одержати первину всю первину інформацію, що містилась у первинному сигналі.

Кодування це процес об’єднання двох сигналів в один (інформаційного сигналу та сигналу переносника). При цьому змінюється однин із параметрів лінії зв’язку (амплітуда, частота, фаза) і спектр інформаційного сигналу переноситься в область високих частот.

Передавач передає про модульовані сигнали в лінії зв’язку. Передавач адаптує сигнал до параметрів лінії зв’язку.

Лінії зв’язку це середовище розповсюдження електричного сигналу. Розділяють кабельну лінію і повітряну лінію підвішену на опорах.

Приймач виявляє та виділяє із діапазонна частот необхідний сигнал, фільтрує його й підсилює.

Демодуляція сигналу в процесі демодуляції від сигналу переносника відокремлюється інформаційний сигнал.

Декодер входить до складу АЦП. Останні два боки призначені для відновлення характеристик первинного сигналу.

Відновлення інформації – відновлення первинного аналогового сигналу по закону , яке відбувається на фільтрі нижніх частот.

 

2.1 Перетворення аналогового сигналу в сигнал ІКМ

 

fд=2*Fmaх;  =2*10кГц=20кГц

 

1. Визначаємо крок дискретизації сигналу:

 

 

 

2. Перетворюємо співвідношення з децибел в рази :

 

===63095 раз

 

3. Перетворюємо квадрат амплітуди з децибел у рази:

 

==

=630

===25

 

4. Знаходимо кількість рівнів квантування:

 

L= + 1=25 =1208 раз

 

5. Визначаємо розрядність коду:

 

n=n=1,443lnL=1.443Ln1208=10.2≈10

 

Округляємо n до найменшого цілого числа  тобто n=10

 

L=210=1024

   

6. Знаходимо тривалість одного символу:

 

τ== = 5

 

7. Визначаємо ширину спектру ІКМ сигналу:

 

=  = 20*Гц)

 

8. Визначаємо  крок  квантування:

 

=0,03128 (В)

9. Визначаємо рівні на яких будуть квантуватися зазначені у завданні відліків:

L14 = = = 248

= = = 653

L32 =

 

1.1.Наводимо графік шуму  квантування

 

 

1.2.Методи боротьби з  шумом квантування

 

Квантування- це процес виміру миттєвих відліків, основною задачою є:

1. Визначення кількості рівнів квантування
2. Визначення значення кроку квантування

При збільшенні рівнів квантування зростає розрядність коду але це зменшує похибку квантування.

Похибка квантування (шум квантування) виникає із-за неспівпадання дозволених рівнів квантування із значеннями дискет. Сукупність значень похибки передається у вигляді імпульсів разом із закодованим сигналом, сукупність цих імпульсів - шум квантування.

Дискретизація - це перетворення неперервних сигналів у відліки (імпульси). Кодування використовується при перетворенні дискретних повідомлень у первинний сигнал. Повідомлення, що сформоване джерелом (відправником), звичайно маєвигляд послідовності знаків, які вибрано з певного набору. Для перетворення послідовності знаків дискретного повідомлення в первинний сигнал спочатку здійснюють їх кодування, тобто кожний знак повідомлення змінюється комбінацією з деякого невеликого числа стандартних символів, а далі ці символи перетворюються в електричні сигнали.

 

 

1. Перетворюємо рівні квантування у двійковий код.

 

 

 

 

2. Наводимо графік коду рівнів квантування

ІКМ

 

t

 

3. Розраховуємо ряд Котельникова для кожного рівня миттєвих відліків

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок.2.2.4.Графічне зображення ряду Котельникова.

 

2.2 Інформаційні характеристики джерела повідомлення

 

Кількість інформації – це лагорифмічна функція ймовірності появи і вона дорівнює лагорифму оберненого значення ймовірності повідомлення:

 

 

В системах, що працюють з двійковими кодами, інформація вимірюється в бітах. Ця одиниця також використовується для визначення числа двійкових символів 0 і 1, оскільки вони є рівно ймовірними і кожний із них несе 1біт інформації. Біт завжди є цілим, додатнім числом.

В залежності від визначеної розрядності визначають кількість інформації,що несуть три закодованих відліки фрагменту сигналу:

 

Iai=30 раз.

 

Ентропія джерела повідомлення це математичне очікування повідомлення. Визначається в біт/повідомлення.

 

H(A)=30 (біт\повід.)

 

Продуктивність джерела повідомлення. Під продуктивність джерела повідомлення розуміють середню кількість інформації, утворену джерелом за одиницю часу Т. Т=3 Δt. Якщо час Т джерело видало n повідомлень з ентропією H(A), то продуктивність джерела повідомлення:

 

(біт/пов.с.)

 

t – Середня тривалість повідомлення

 

t=150*10-6 (c)-

Rдж=2*105біт\с.

 

 

2.3 Завадостійке кодування. Побудова коректую чого циклічного коду

 

Призначення кодера і декодера полягає в наступному. На вхід кодера надходить комбінація простого коду Ai певної довжини к, кодер перетворює її в комбінацію коректуючого коду Bi довжини n відповідно до правил кодування, причому n>k.На вхід декодера з каналу надходить комбінація довжини n: , де E комбінація помилок. Наприклад, Bi=101000; нехай помилка відбудеться в другому і третьому символах, тоді Е=011000, тоді код на виході декодера Ві0=110000.

В залежності від коректуючої здатності коду і мети його застосування декодер коректуючого коду може працювати в режимі виявлення або в режимі виправлення помилок.

В режимі виявлення помилок декодер аналізує: прийнята комбінація Ві0 дозволена чи заборонена? Якщо ця комбінація є дозволена, то декодер відповідно до правила декодування формує на своєму виході комбінацію Аі довжини к.