Інформаційні характеристики джерел повідомлення. 8

КУРСОВА РОБОТА

з предмету: «Теорія електричного зв’язку»

 

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

 

 

Виконав студент

Численко Дмитро

Перевірив:

Васюкович Л.А

 

Київ 2013

Зміст

Вступ. 3

Технічне завдання. 4

2. Перетворення аналогового сигналу в сигнал ІКМ... 4

Інформаційні характеристики джерел повідомлення. 8

Завадостійке кодування. 8

Опис маніпуляції сигналу. 11

Вибір схеми приймача та розрахунок ймовірності помилки на виході приймача 12

Опис оптимальних демодуляторів. 16

Обчислення потенційної завадостійкості 18

Пропускна здатність двійкового каналу. 19

Ефективність системи зв’язку. 19

Висновок. 20

Список використаної літератури. 21

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

Розроб.

Численко Д.О.

Перевір.

Реценз.

Н. Контр.

Затверд.

Проектування та обчислення параметрів цифрового каналу зв’язку

Літ.

Аркушів

 

ВСТУП

З дуже великим успіхом в усьому світі розвиваються технології передачі електричних сигналів за допомогою сучасної техніки. Можливість передачі інформації за допомогою електричних сигналів можлива за рахунок систем електрозв`язку. Взагалі поняття електрозв`язку означає – будь-яке передавання, випромінювання або приймання знаків, сигналів, письмового тексту, зображень та звуків або повідомлень будь-якого роду проводами, радіо, оптичними або іншими електромагнітними системами.

Принцип електрозв`язку заснований на перетворені сигналів повідомлення (звук, оптична інформація) в первинні електричні сигнали. У свою чергу первинні електричні сигнали за допомогою передавача перетворяться у вторинні електричні сигнали, характеристики яких добре узгоджуються з характеристиками лінії зв`язку. Далі за допомогою лінії зв`язку вторинні сигнали поступають на вхід приймача. У приймальному пристрої вторинні сигнали назад перетворюються в сигнали повідомлення у вигляді звуку або оптичної інформації.

По вигляду передачі інформації всі сучасні системи електрозв`язку умовно класифікуються на призначених для передачі звуку, відео, тексту. Залежно від середовища передачі виділяють електричну, оптичну і радіо – зв`язок. Залежно від призначення повідомлень види електрозв`язку можуть бути кваліфіковані на призначених для передачі інформації індивідуального і масового характеру. Також, по тимчасових параметрах види електрозв`язку можуть бути призначені для роботи в реальному часі або що здійснюють відкладену доставку повідомлень. Основними первинними сигналами електрозв`язку є: телефонний, звукового мовлення, факсимільний, телевізійний, телеграфний, передачі даних.

 

 

 

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 З варіантах. В таблиці застосовані наступні позначення:

Рс - потужність сигналу, Вт;

Рс/Рш.кв. - відношення потужності сигналу до потужності сигналу «шум квантування», дБ;

К²_а - коефіцієнт амплітуди сигналу, дБ;

N₀ - спектральна густина завади, Вт/Гц;

U_M - миттєві відліки аналогового сигналу, В;

∆f - частотний діапазон сигналу, кГц;

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

Когерентний, некогерентний - способи приймання сигналу.

Кор.код - коректуючий код

 

Варіант	Миттєві відліки сигналу, В	Частотний діапазон Af, кГц	Потужність сигналуРс, Вт	Коефіцієнт амплітуди К^2А,ДБ	Спек­тральна густина завади,N0, В^2/Гц	Рс/Рш.кв., ДБ	Метод модуляції	Спосіб приймання сигналy	Кор. код
	22,18,44	0.3-4.0	4,6		3,3*10^-6		ЧМ-2	Ког.	К.Х

ЗАВАДОСТІЙКЕ КОДУВАННЯ

 

Призначення кодера і декодера полягає в наступному. На вхід кодера надходить комбінація простого коду A_i певної довжини к, кодер перетворює її в комбінацію коректую чого кодуВ, довжини n відповідно до правил кодування, причому, п > к.На вхід декодера з каналу надходить комбінація

довжинип: _i = В_i + E, де Е - комбінація помилок. Наприклад,В_i = 101000; нехай помилка відбулася в другому і третьому символах, тоді Е=011000, тоді код на вході декодера _i=110000.

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

Врежимі виявлення помилок декодер аналізує: прийнята комбінація _i дозволена чи заборонена? Якщо ця комбінація є дозволена, то декодер відповідно до правила декодування формує на своєму виході комбінацію A_jдовжини к.

Якщо ж комбінація недозволена, то вона бракується декодером, і на виході декодера комбінація відсутня, а на виході сигналу помилки з'являється певний сигнал(наприклад, «1»).

Врежимі виправлення помилок декодер замість забороненої комбінації _i, декодує дозволену кодову комбінацію відповідно до правила декодування і видає комбінацію довжини к.

Для зменшення ймовірності помилки застосовують завадостійке кодування. Для цього до основного коду вводиться додатковий коректуючий код, що допомагає виявляти та виправляти помилки, що виникають в процесі передавання повідомлення в системах зв'язку. Для того, щоб коректуючий код мав коректуючи властивості, основна кодова послідовність повинна мати додаткові (збиткові) символи, призначення для виправлення помилок. Чим більша збитковість коду, тим вища його коректуючи здатність.

Мінімальне співвідношення коректуючи та інформаційних символів. нижче якого код втрачає свої коректуючи властивості, визначається за виразом:

n = k + r,де:

k - кількість символів інформаційного сигналу;

r - кількість символів коректую чого коду

Таблиця 2. Співвідношення між кількістю символів інформаційного і коректую чого коду

 

k

r

n

Одними із найпоширеніших систематичних кодів, що виправляють помилки, є код Хемінга та циклічний код. Розглянемо принцип застосування коду Хемінга.

Коди Хеммінга - найбільш відомі і, ймовірно, перші з самоконтролюючих і самокорегуючих кодів. Побудовані вони стосовно до двійковій системі числення. Іншими словами, це алгоритм, який дозволяє закодувати будь-яке інформаційне повідомлення певним чином і після передачі (наприклад по мережі) визначити чи з'явилася якась помилка в цьому повідомленні (наприклад за перешкод) і, при можливості, відновити це повідомлення.

Коди Хеммінга є Самоконтролюючою кодами, тобто кодами, що дозволяють автоматично виявляти помилки при передачі даних. Для їх побудови досить приписати до кожного слова один додатковий (контрольний) двійковий розряд і вибрати цифру цього розряду так, щоб загальна кількість одиниць в зображенні будь-якого числа було, наприклад, парних. Одиночна помилка в будь-якому розряді переданого слова (в тому числі, може бути, і в контрольному розряді) змінить парність загальної кількості одиниць. Лічильники за модулем 2, що підраховують кількість одиниць, які містяться серед довічних цифр числа, можуть давати сигнал про наявність помилок. При цьому неможливо дізнатися, в якому саме розряді сталася помилка, і, отже, немає можливості виправити її. Залишаються непоміченими також помилки, що виникають одночасно в двох, чотирьох, і т.д. - У парній кількості розрядів. Втім, подвійні, а тим більше чотирикратні помилки покладаються малоймовірними.

Відразу варто сказати, що Код Хеммінга складається з двох частин. Перша частина кодує вихідне повідомлення, вставляючи в нього в певних місцях контрольні біти (обчислені особливим чином). Друга частина отримує вхідне повідомлення і заново обчислює контрольні біти (за тим же алгоритмом, що і перша частина). Якщо все знову обчислені контрольні біти збігаються з отриманими, то повідомлення отримано без помилок. В іншому випадку, виводиться повідомлення про помилку і при можливості помилка виправляється.

 

-	-		-				-
U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8	U9	U10	U11

 

U1=U3+U5+U7+U9+U11=1+1+0+0+0=0

U2=U3+U6+U7+U10+U11=1+1+0+1+0=1

U4=U5+U6+U7=1+1+0=0

U8=U9+U10+U11=0+1+0=1

 

Повний код:

 

U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8	U9	U10	U11

 

Замінюємо U5на нуль (0)

 

S1=U1+U3+U5+U7+U9+U11=0+1+1+0+0+0=0

S2=U2+U3+U6+U7+U10+U11=1+1+1+0=1

S4=U4+U5+U6+U7=0+1+1+0=0

S8=U8+U9+U10+U11=1+0+1+0=0

 

Синдром помилки:

 

ОПИС МАНІПУЛЯЦІЇ СИГНАЛУ

 

Маніпуляція (цифрова модуляція) - в теорії передачі дискретних повідомлень процес перетворення послідовності кодових символів в послідовність елементів сигналу (окремий випадок модуляції - при дискретних рівнях модулюючого сигналу).

Існують такі типи маніпуляцій:

· частотна маніпуляція

· фазова маніпуляція

· амплітудна маніпуляція

· Квадратурно-амплітудна маніпуляція

 

При частотній маніпуляції сигналу (ЧМ-2) частота спектру переносника змінюється пропорційно інформаційного сигналу. Тобто частота сигналу переносника приймає два значення:

 

1.

2.

 

Формування ЧМ-2 сигналу здійснюється по схемі наведеною в рис.

 

Рис.. Схема формування ЧМ-2 сигналу

 

Схема працює наступним чином. Електричний ключ ЕК-1 замикається при подачі на його вхід імпульсу 1 (або позитивного імпульсу) при цьому на його виході формується радіо імпульс , якщо ж полярність імпульсу від’ємна або 0 то замикається ключ ЕК-2 і на виході формується

радіо імпульс . Графічний приклад приведено на рис..

 

 

Рис.. Частотна модуляція сигналу

 

Обчислюємо ширину спектру маніпульованого сигналу:

 

 

 

 

 

 

 

Рис.. Схема оптимального приймання сигналів із ЧМ-2

Доведено, що ця схема в еквівалентному вигляді може бути представлена на Рис 4, яка має в своєму складі амплітудні детектори. Тому схема приймання сигналів із ВФМ-2 за методом порівняння фаз часто у літературі називають схемою не когерентного приймання сигналів із ВФМ-2. Якщо різниця фаз двох сусідніх сигналів дорівнює нулю, то значення відліку сигналу у верхній гільці обробки дорівнює 2Е, а в нижній – 0. Якщо різниця фаз сусідніх сигналів ∆φ= то навпаки, у верхній гільці – 0, а у нижній – 2Е

З порівняння розглянутої схеми зі схемою некогерентного приймання ЧМ сигналів видно, що схеми відрізняються величиною значення відліку на вході АД. Тому формула для ймовірності помилки має такий вигляд:

ВИСНОВОК

КУРСОВА РОБОТА

з предмету: «Теорія електричного зв’язку»

 

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

 

 

Виконав студент

Численко Дмитро

Перевірив:

Васюкович Л.А

 

Київ 2013

Зміст

Вступ. 3

Технічне завдання. 4

2. Перетворення аналогового сигналу в сигнал ІКМ... 4

Інформаційні характеристики джерел повідомлення. 8

Завадостійке кодування. 8