Технічне завдання та початкові дані

ВСТУП

Метою курсової є розробка структурної схеми системи цифрового зв’язку для заданого виду модуляції та способу приймання повідомлення, а також аналіз одержаних результатів та рекомендація щодо їх покращення з метою підвищення рівня завадо стійкості.

Під системою електрозв’язку розуміють сукупність технічних засобів і середовища поширення сигналів, що забезпечують передавання повідомлень від джерела до споживача. Для задоволення вимог сучасного суспільства вже створено сотні систем електрозв’язку.

У широкому значенні інформація (від латинського information – роз’яснення, висловлювання) – це нові відомості (тобто новини) про оточуючий нас світ, які ми одержуємо в результаті взаємодії з ним. Інформація – одна з важливих категорій природознавства на рівні з речовиною, енергією, полем. Поняття «інформація», «інформативність» користувалися задовго до того, як для них було встановлено чіткі визначення.

Можна виділити три основні види інформації в суспільство: особисту, спеціальну та масову. Особиста інформація торкається тих чи інших аспектів особистого життя людини. До спеціальної інформації належить науково- технічна, ділова, виробнича, економічна та ін. Масова інформація призначена для великої групи людей і розповсюджується засобами масової інформації: газети, журнали, радіо, телебачення.

Повідомлення – форма подання інформації. Це умовні знаки, за допомогою яких ми одержуємо ті чи інші новини (інформацію). Але повідомлення в такому вигляді не можуть бути передані в системі електрозв’язку, оскільки вони, як правило, мають неелектричну природу і тому перетворюються в сигнал.

Сигнал – процес зміни за часом фізичного стану якогось об’єкта, який слугує для відображення, реєстрації чи передавання інформації. У системах електрозв’язку таким фізичним процесом, що використовується для передавання повідомлень, єяк правило, змінний електричний струм, електромагнітне поле, світлових хвиль.

 

 

РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

 

Спочатку обчислюємо велечину кроку дискретизації:

Δt = ; (1)

Δt = = 0,125 c.

Частота дискретизації:

= 2 ; (2)

= 8 кГц.

Записати ряд В.О. Котельнікова для заданого фрагменту вхідного сигналу, та побудувати графік пам’ятаючи, що:

 

 

Рис.1 Амплітудно-імпульсна характеристика сигналу

 

U(t) = ; (3)

 

У цьому ряді коефіцієнти розкладу дорівнюють миттєвим значенням неперервного сигналу U(t) в момент часу kΔt, є відліками сигналу U(t) через крок дискретизації Δt, а функції: (t) = є функція відліків, які має однакову форму типу sinx/x івідрізняються одна від одної часовим зсувом на інтервал часу Δt. Ця функція відліків є імпульсним відгуком ідеального фільтру нижніх частот з частотою зрізу .

Для того, щоб дискретизований сигнал перетворити в цифровий, необхідно отримані дискети проквантувати, так як кодуються тільки дозволені рівні квантування.

Визначаємо кількість рівнів квантування:

L = +1; (4)

 

L = 2,8*11,52 + 1 = 33.

 

Для обчислення необхідно значення в дБ переводити в рази за формулою:

= ; (5)

= = 7,9

= = 2,8;

= = 398;

 

Причинами, які призводять до відміни прийнятого сигналу від переданого:

1) шум квантування, що виникає через округлення відліків до найближчого дозволеного рівня;

2) завади в каналі. Через які виникають помилки під час демодуляції символів кодових комбінацій.

Шум квантування виникає в АЦП і не пов'язаний із завадами в каналі зв’язку.

Довжина кодових комбінацій залежить від розрядності коду та кількості рівнів квантування.

Визначаємо розрядність:

n= ln L; (8)

n= 6.

Реальна кількість рівнів квантування:

L= = =64

Визначаємо ціну одного рівня:

Δкв.= ; (11)

Δкв. = = 0.68 В/кв.

= = 32,35

= = 26,47

 

Проквантований сигнал:

Рис. 2 Проквантований сигнал.

 

Рис.3 Закодований сигнал.

64- 1000000;

32-0100000;

26-0011010.

 

 

ЗАВАДОСТІЙКЕ КОДУВАННЯ

Призначення кодера і декодера полягає в наступному. На вхід кодера надходить комбінація простого коду А_і певної довжини к, кодер перетворює її в комбінацію коректую чого коду В_і довжини n відповідно до правил кодування, причому, .На вхід декодера з каналу надходить комбінація довжини n: , де Е – комбінація помилок. Наприклад, В_і = 101000; нехай помилка відбулася в другому і третьому символах, тоді Е=011000, тоді код на вході декодера =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.

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

В режимі виправлення помилок декодер замість забороненої комбінації 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, призначеня 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; (15)

 

n = 6+4 = 10.

де:

k – кількість символів інформаційного сигналу;

r – кількість символів коректуючого коду, (див. Табл. 2).

Таблиця 2. Співвідношення між кількістю символів інформаційного та коректуючого коду:

k

r

n

 

 

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

Код Хемінга. Наприклад, для 11-ти розрядного інформаційного коду вибираємо із таблиці кількість коректуючи символів (4) і складаємо перевірну матрицю для

n,

в якій кожний символ повного коду закодовано бінарним кодом по вертикалі:

Н(10.4)

 

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

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

S4= U4+U5+U6+U7

S8= U8+U9+U10+U11

U - умовне позначення місця символів коду у перевірній матриці.

Символи інформаційного коду розміщуємо, залишаючи вільними місця символів 1,2,4,8, які призначені для символів коректую чого коду. Одержуємо:

U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8	U9	U10	U11

Обчислюємо значення символів коректуючого коду із виразу синдрому помилки:

U1= 0+0+1+0+0 = 1

U2= 0+1+1+1+0= 1

U4= 0+1+1= 0

U8= 0+1+0=1

Коректуючий код: 1101.

Повний закодований код (сукупнысть ынформацыйних та коректуючих символыв):

Припустимо, що 7 символ цієї кодової комбінації приймається помилковим, тобто одержують у приймачі повідомлення такого виду:

Прийнятий сигнал аналізується за синдромом помилки, тобто всі символи складаються за модулем 2:

 

S1=1+0+1+1+0+0= 1

S2= 1+0+1+1+1+0=0

S4= 0+1+1+1=1

S8= 1+0+1+0=0

Синдром помилки: 1010.

Синдром помилки 1010 вказує на те що 5 символ є помилковим. Виправлення коду здійснюється шляхом інвертування.

Циклічний код

Циклічні коди широко застосовуються в системах зв’язку із-за своєї прости використання. Для опису циклічних кодів кодові комбінації представляються у вигляді поліномів. Наприклад, комбінація А_і =10111 відповідає поліному

а_і(х)=х⁴ + х² + х + 1

Будь який циклічний код задається не тільки числами n і к, але і породжуючим поліномом g(x) степені r. Циклічним кодом називається такий код, усі комбінації якого представляються поліномом степенi n-1 і менше, що діляться без залишку на породжуючий поліном.

Таблиця 2. Породжуючі поліноми для r=3,4,5:

r	g(x)
	Х^3+ Х^2+ 1
Х^3 + Х + 1
	Х^4 + Х^3 + 1
Х^4 + Х +1
	Х^5 + Х^4 + Х^2 + 1

 

Робота кодера циклічного коду зводиться до наступного. Нехай а_і(х) – поліном, що відповідає комбінації простого коду, яка надійшла на вхід кодера. Поліном відповідає додаванню до вхідної комбінації r нулів праворуч. Виконується ділення поліному на породжуючий поліном g(x) з метою визначення залишку від ділення r(x). Цей залишок додаються до основного коду. Тоді поліном вихідного коду визначається, як: , тобто r нулів, введених у комбінацію заміщуються комбінацією, що відповідає залишку від ділення.

Розглянемо формування кодової комбінації коду (10,4) з породжуючим поліномом: g(x)= + +1

Нехай, А_і= 0011010, поліном такої комбінаці є: а_і(х)=(Х⁵ + Х³+ Х)Х⁴

Тоді а_і(х)х⁴= Х⁸ + Х⁷+ Х⁵.

Виконуємо ділення поліному а_і(х)х⁵ на породжуючий поліном g(x) за правилом ділення поліномів арифметичним способом. Одержуємо залишок:

+ + 1

В результаті сигнал на виході декодера має вигляд:

(x)= + 1

, тобто кодова комбінація:

В_і=1011 це синдром помилки 5 символу. Помилка виправляється шляхом інвертування.

 

 

МАНІПУЛЯЦІЯ СИГНАЛУ

 

В даному розділі описати принцип маніпуляції сигналу(за варіантом), навести схему маніпулятора та осцилограми вхідних та вихідного сигналів, обчислити ширину спектру маніпульованого сигналу.

Внаслідок маніпуляції сигналу ширина спектра двійкових маніпульованих сигналів складає:

Таблиця3. Спектри маніпульованих сигналів.

Вид маніпуляції	АМ-2	ЧМ-2	ФМ-2	ВФМ-2
Ширина спектра ∆f, Гц	2В	2(В+Δ )	2В	2В

 

Δf = 2(В+Δf_д) (16)

B= ; (17)

= ; (18)

= = 1,136 с;

B= = 8,803 Гц;

Δf = 2,161*10⁵ Гц.

 

 

ВИСНОВОК

У даній роботі я розробив схему системи зв’язку та дослідив, як сигнал можна передати на відстань і переконався в ефективності сигналів ЧМ-2. У системах електрозв’язку таким фізичним процессом, що використовується для передавання повідомлень, є, як правило, змінний електричний струм, електромагнітне поле, світлові хвилі. По перше, швидкість поширення в просторі перерахованих вище переносників наближається до граничної швидкості переміщення в просторі будь-яких фізичних процесів (швидкості світла у вакуумі -3 м/с); по друге, за допомогою них можна передавати величезну кількість інформації. З наведенного вище випливає, що в будь-якій системі електрозв’язку маають бути пристрої, що здійснюють перетворення: на передавальному кінці – інформації - повідомлення - сигнал; на приймальному кінці – сигнал - повідомлення - інформація. Життя сучасного суспільства неможливе без широко розгалуджених систем передачі інформації. Без знання основ теорії передачі сигналів неможливе створення нових досконалих систем зв’язку та їх експлуатація.

ЛІТЕРАТУРА

1.Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Теорія електричного зв’язку. – К.: «Техніка», 2006.

2.Панфілов І.П., Дирда В.Ю., Капацін А.В. Теорія електричного зв’язку. – К.:»Техніка», 1998.

3.Шинаков Ю.С., Колодяжный Ю.,М. Теория передачи сигналов. – М.: «Радио и свіязь», 1989.

4. Зюко А.Г., Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. – М.: «Связь», 1986.

 

 

ВСТУП

Метою курсової є розробка структурної схеми системи цифрового зв’язку для заданого виду модуляції та способу приймання повідомлення, а також аналіз одержаних результатів та рекомендація щодо їх покращення з метою підвищення рівня завадо стійкості.

Під системою електрозв’язку розуміють сукупність технічних засобів і середовища поширення сигналів, що забезпечують передавання повідомлень від джерела до споживача. Для задоволення вимог сучасного суспільства вже створено сотні систем електрозв’язку.

У широкому значенні інформація (від латинського information – роз’яснення, висловлювання) – це нові відомості (тобто новини) про оточуючий нас світ, які ми одержуємо в результаті взаємодії з ним. Інформація – одна з важливих категорій природознавства на рівні з речовиною, енергією, полем. Поняття «інформація», «інформативність» користувалися задовго до того, як для них було встановлено чіткі визначення.

Можна виділити три основні види інформації в суспільство: особисту, спеціальну та масову. Особиста інформація торкається тих чи інших аспектів особистого життя людини. До спеціальної інформації належить науково- технічна, ділова, виробнича, економічна та ін. Масова інформація призначена для великої групи людей і розповсюджується засобами масової інформації: газети, журнали, радіо, телебачення.

Повідомлення – форма подання інформації. Це умовні знаки, за допомогою яких ми одержуємо ті чи інші новини (інформацію). Але повідомлення в такому вигляді не можуть бути передані в системі електрозв’язку, оскільки вони, як правило, мають неелектричну природу і тому перетворюються в сигнал.

Сигнал – процес зміни за часом фізичного стану якогось об’єкта, який слугує для відображення, реєстрації чи передавання інформації. У системах електрозв’язку таким фізичним процесом, що використовується для передавання повідомлень, єяк правило, змінний електричний струм, електромагнітне поле, світлових хвиль.

 

 

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ ТА ПОЧАТКОВІ ДАНІ

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 табл. 1.

 

Таблиця 1. Дані курсової роботи.

 

Вар іант	Миттє ві відлі ки сигна лу, В	Часто тний діапа зон Δf, кГц	Поту жність сигна лу Pc,Вт	Коефі цієнт амплі туди ,дБ	Спет ральна густина завади , / Гц	Pc/ Рш.кв, дБ	Метод модул яції	Спосіб прийм ання сигна лу	Кор код
	22,18,44	0,3- 4,0	4,6		3,3		ЧМ-2	Ког.	К.Х.

 

В таблиці застосовані наступні позначення:

- потужність сигналу, Вт;

– відношення потужності сигналу до потужності сигналу тужності сигналу «шум квантування», дБ;

– коефіцієнт амплітуди сигналу, дБ;

– спектральна густина завади, Вт/Гц;

– миттєві відліки аналогового сигналу, В;

Δf – частотний діапазон сигналу, кГц;

ЧМ-2 – вид модуляції;

Некогерентний – спосіб приймання сигналу;

Кор. код – коректуючий код.