Розрахунок та оптимізація характеристик систем електрозв'язку - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника методичка

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Розрахунок та оптимізація характеристик систем електрозв'язку

Структурна схема системи передачі повідомлень. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду, параметрів АЦП та ЦАП, інформаційних характеристик джерел повідомлень та первинних сигналів, оцінінювання ефективності систем зв'язку з кодуванням.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра теоретичної радіотехніки та радіовимірювань
РОЗРАХУНОК ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ХАРАКТЕРИСТИК
на виконання курсової роботи з дисципліни
Учбовими планами напряму базового вищої освіти “Телекомунікації” 6.0924 передбачене виконання курсової роботи з дисципліни “Теорія електричного зв'язку”. Мета КР - закріплення знань основних положень курсу “Теорія електричного зв'язку” (ТЕЗ) шляхом проведення розрахунків характеристик систем електрозв'язку.
Методичні вказівки містять три варіанти завдань, що відрізняються видами повідомлень і методами їхньої передачі:
Варіант А - система передачі неперервних повідомлень аналоговим методом;
Варіант Ц - система передачі неперервних повідомлень цифровим методом;
Варіант Д - система передачі дискретних повідомлень.
Для виконання КР студент отримує від керівника КР індивідуальне завдання, що вказує номер варіанту (наприклад, “Виконати КР за варіантом Ц_47”). Отримавши завдання в такій формі, студент повинен виписати з розд. 1 цього методичного посібника для відповідного варіанту (у даному випадку “Ц”) перелік вихідних даних, а з відповідного додатку (у даному випадку з Додатку 2, варіант № 47) - числові значення вихідних даних.
У розд. 1 методпосібника для кожного з варіантів наведене "Завдання", у якому вказані перелік та послідовність розрахунків, що необхідно виконати. Кожний з пунктів завдання повинен бути виконаний у вигляді розділу КР.
У методпосібнику використані умовні позначення, які застосовуються на лекціях та на практичних і лабораторних заняттях.
У Додатку 4 наведені основні правила оформлення КР.
Основною літературою для виконання КР є підручники [1, 2].
Повідомлення неперервного джерела передається каналом зв'язку аналоговим методом. В каналі зв'язку з постійними параметрами і адитивним білим гауссовим шумом використовується модуляція гармонійного переносника.
Джерело повідомлень задане характеристиками первинного сигналу b ( t) :
- густина ймовірності миттєвих значень p ( b) - гауссів розподіл (ГР), двосторонній експоненційний розподіл (ДЕР) або рівномірний розподіл на інтервалі (- b max , b max ) (PP);
- максимальна частота спектру F max .
2. Допустиме відношення сигнал/шум на вході одержувача .
4. Для порівняння аналогового і цифрового методів передачі задані:
- метод передачі - ІКМ з рівномірним квантування, допустиме відношення сигнал/шум квантування ;
- енергетичний виграш кодування (ЕВК), що забезпечується при використанні в каналі зв'язку завадостійкого кодуванням;
- метод дискретної модуляції і спосіб прийому: когерентний або некогерентний.
1. Структурна схема аналогової системи передачі . Зобразити структурну схему аналогової системи передачі неперервних повідомлень. Пояснити призначення кожного блоку, дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок, і навести часові діаграми характерних сигналів на входах і виходах блоків.
2. Розрахунок інформаційних характеристик джерела повідомлень . Для заданих статистичних характеристик джерела неперервних повідомлень і якості відтворення повідомлення на вході одержувача зробити розрахунок епсилон-ентропії Н ( В ), надмірності і продуктивності джерела R д . Пояснити причини надмірності джерела. Сформулювати вимоги до пропускної здатності каналу зв'язку.
3. Розрахунок завадостійкості демодулятора . Для заданого методу модуляції розрахувати і побудувати графік залежності = f ( вх ). Якщо використовується ЧМ, необхідно вибрати і обгрунтувати індекс модуляції. Визначити необхідне відношення середніх потужностей сигналу і шуму на вході демодулятора, при якому забезпечується задане допустиме відношення сигнал/шум на вході одержувача .
4. Розрахунок основних параметрів цифрової системи передачі . Зобразити структурну схему цифрової системи передачі методом ІКМ з використанням в каналі зв'язку завадостійкого кодування і дискретної модуляції гармонійного переносника. Пояснити призначення кожного блоку та дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок.
Розрахувати основні параметри АЦП: число рівнів квантування, відношення сигнал/шум квантування при вибраному числі рівнів квантування, допустиму ймовірність помилки символу на вході ЦАП, інтервал дискретизації, тривалість двійкового символу.
Для заданих методу дискретної модуляції та способу прийому розрахувати і побудувати графік залежності ймовірності помилки двійкового символу на виході демодулятора від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р = f (); визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора, при якому ймовірність помилки символу на виході демодулятора дорівнює допустимій ймовірності помилки символу на вході ЦАП p б .
Вибрати коректуючий код, що забезпечує заданий енергетичний виграш кодування при допустимій ймовірності помилки символу на вході ЦАП. Розрахувати і побудувати залежність імовірності помилки символу на виході декодера від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р д = f 1 (). Визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому забезпечується допустима ймовірність помилки символу на вході ЦАП. Визначити одержаний ЕВК.
5. Розрахунки і порівняння ефективності систем передачі непер е рвних повідомлень . Зробити розрахунки і порівняння інформаційної, енергетичної і частотної ефективності системи зв'язку, що розраховується, для варіанту аналогової передачі і двох варіантів цифрової передачі - з завадостійким кодуванням та без нього. Побудувати графік граничної залежності = f (). На цьому рисунку точками відбити ефективність трьох варіантів передачі. Порівняти показники ефективності трьох варіантів передачі між собою та з граничною ефективністю. Зробити висновки за результатами порівняння.
6. Заключення . Зробити висновки по курсовій роботі в цілому.
Повідомлення неперервного джерела передається каналом зв'язку методом ІКМ. В дискретному каналі зв'язку використовується завадостійке кодування. Для передачі неперервним каналом зв'язку з постійними параметрами і адитивним білим гауссовим шумом використовується модуляція гармонійного переносника.
Джерело повідомлень задане характеристиками первинного сигналу b ( t ):
- густина ймовірності миттєвих значень р ( b ) - гауссів розподіл (ГР), двосторонній експоненційний розподіл (ДЕР) або рівномірний розподіл на інтервалі (- b max , b max ) (PP);
- максимальна частота спектру F max .
2. Допустиме відношення сигнал/шум на вході одержувача .
3. ІКМ перетворення неперервного сигналу в цифровий виконується з використанням рівномірного квантування, допустиме відношення сигнал/шум квантування .
4. Метод модуляції гармонійного переносника.
5. Спосіб прийому: когерентний або некогерентний.
6. Енергетичний виграш кодування (ЕВК).
1. Структурна схема ЦСП . Зобразити структурну схему цифрової системи передачі неперервних повідомлень. Пояснити призначення кожного блоку, дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок, і навести тимчасові діаграми характерних сигналів на входах і виходах блоків.
2. Розрахунок параметрів АЦП і ЦАП . Скласти і описати структурні схеми АЦП і ЦАП, визначити число рівнів квантування, відношення сигнал/шум квантування при вибраному числі рівнів квантування, допустиму ймовірність помилки символу на вході ЦАП p б , частоту дискретизації, інтервал дискретизації і тривалість двійкового символу.
3. Розрахунок інформаційних характеристик джерела повідомлень і первинних сигналів . Для заданих статистичних характеристик джерела неперервних повідомлень і якості відтворення повідомлення на вході одержувача виконати розрахунок епсилон-ентропії H ( B ), надмірності і продуктивності джерела R д . Пояснити причини надмірності джерела. Сформулювати вимоги до пропускної здатності каналу зв'язку.
4. Розрахунок завадостійкості демодулятора . Для заданих методу модуляції і способу прийому розрахувати і побудувати графік залежності ймовірності помилки двійкового символу на виході демодулятора від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р = f (); визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому ймовірність помилки символу на виході демодулятора дорівнює допустимій ймовірності помилки символу на вході ЦАП p б .
5. Вибір коректуючого коду розрахунок завадостійкості системи зв'язку з кодуванням . Для заданих методу модуляції і способу прийому вибрати коректуючий код, що забезпечує заданий енергетичний виграш кодування при ймовірності помилки символу на виході декодера p д = p б . Розрахувати і побудувати залежність імовірності помилки символу на виході декодера від відношення сигнал/шум на вході демодулятора p д = f 1 (). Визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому забезпечується ймовірність помилки символу на виході декодера p б . Визначити одержаний ЕВК.
6. Розрахунок основних параметрів аналогової системи передачі . Зобразити структурну схему аналогової системи передачі методом ЧМ. Пояснити призначення кожного блоку і дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок.
Характеристики повідомлення, що передається, відношення сигнал/завада і смуга пропускання неперервного каналу зв'язку ті ж, що і в системі цифрової передачі з завадостійким кодуванням. З метою порівняння аналогового і цифрового методів передачі визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора . Індекс модуляції визначити за двох умов: обмеженої смуги частот каналу зв'язку та роботи демодулятора вище порога.
7. Розрахунки і порівняння ефективності систем передачі непер е рвних повідомлень. Виконати розрахунки і порівняння інформаційної, енергетичної і частотної ефективності системи зв'язку для двох варіантів цифрової передачі з завадостійким кодуванням і без нього та варіанту аналогової передачі методом ЧМ. Побудувати графік граничної залежності = f (). На цьому рисунку точками відбити ефективність трьох варіантів передачі. Порівняти показники ефективності трьох варіантів передачі між собою і з граничною ефективністю. Зробити висновки за результатами порівняння.
8. Заключення . Зробити висновки по курсовій роботі в цілому.
Повідомлення дискретного джерела кодується двійковим кодом і передається дискретним каналом зв'язку з завадостійким кодуванням. Для передачі неперервним каналом зв'язку з постійними параметрами і адитивним білим гауссовим шумом використовується модуляція гармонійного переносника.
1. Джерело виробляє послідовність незалежних знаків з розподілом імовірностей: або рівноймовірним при об'ємі алфавіту М а , або з розподілом букв українського тексту, або з розподілом букв російського тексту, або з розподілом букв англійського тексту.
2. Допустима ймовірність помилки знаку на вході одержувача Р зн .
3. Швидкість модуляції на виході кодера простого коду В.
Спосіб прийому: когерентний або некогерентний.
6. Енергетичний виграш кодування (ЕВК).
1. Структурна схема СПДП . Зобразити структурну схему системи передачі дискретних повідомлень. Пояснити призначення кожного блоку, дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок, і навести часові діаграми характерних сигналів на входах і виходах блоків.
2. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду . Розрахувати параметри кодера і декодера простого коду: довжину коду n , тривалість двійкового символу Т б , час передачі одного знаку Т зн , допустиму ймовірність помилки символу на вході декодера р б .
3. Розрахунок інформаційних характеристик джерела повідомлень . Для заданих статистичних характеристик джерела дискретних повідомлень виконати розрахунок ентропії Н ( А ), надмірності і продуктивності джерела R д . Пояснити причини надмірності джерела. Сформулювати вимоги до пропускної здатності каналу зв'язку.
4. Розрахунок завадостійкості демодулятора . Для заданих методу модуляції і способу прийому розрахувати і побудувати графік залежності ймовірності помилки двійкового символу на виході демодулятора від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р = f (); визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому ймовірність помилки символу на виході демодулятора дорівнює допустимій ймовірності помилки символу на вході декодера простого коду р б .
5. Вибір коректуючого коду і розрахунок завадостійкості системи зв'язку з кодуванням . Для заданих методу модуляції і способу прийому вибрати коректуючий код, що забезпечує заданий енергетичний виграш кодування при ймовірності помилки символу на виході декодера р д = p б . Розрахувати і побудувати залежність ймовірності помилки символу на виході декодера від відношення сигнал/шум на вході демодулятора p д = f 1 (). Визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому забезпечується ймовірність помилки символу на виході декодера р б . Визначити досягнутий ЕВК.
6. Розрахунок ефективності системи передачі дискретних повідо м лень . Виконати розрахунки і порівняння інформаційної, енергетичної і частотної ефективності системи зв'язку, що розраховується, для двох варіантів передачі - з завадостійким кодуванням і без нього. Побудувати графік граничної залежності = f (). На цьому рисунку точками відбити ефективність двох варіантів передачі. Порівняти ефективність двох варіантів передачі між собою і з граничною ефективністю. Зробити висновки за результатами порівняння.
7. Заключення . Зробити висновки по курсовій роботі в цілому.
2 . СТРУКТУРНА СХЕМА СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ПОВІДОМЛЕНЬ
У цьому розділі КР необхідно навести опис структурної схеми системи електрозв'язку, принципу дії і особливостей роботи окремих блоків для заданого виду повідомлення і способу передачі (кодування і модуляції). При описі необхідно дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок, і навести часові діаграми характерних сигналів на входах і виходах блоків.
При розгляді систем передачі неперервних повідомлень вважають, що первинний сигнал b ( t ) пропорційний повідомленню а ( t ): b ( t ) = c a ( t ), c - коефіцієнт пропорційності. Тому повідомлення на виході джерела і вході одержувача представлені первинними сигналами b ( t ) і ( t ) відповідно.
Структурна схема системи передачі неперервних повідомлень аналоговим методом наведена на рис. 1а. Для її опису можна скористуватися матеріалом розділу 1 в підручниках [1, 2].
Структурна схема цифрової системи передачі неперервних повідомлень наведена на рис. 1б. Для її опису див. [1, гл. 1, розд. 8.1; 2, гл. 1, розд. 16.1]. Оскільки в системі передачі використовується завадостійке кодування, то між АЦП і модулятором вімкнений кодер коректуючого коду, а між демодулятором і ЦАП - декодер коректуючого коду.
Структурна схема системи передачі дискретних повідомлень наведена на рис. 1в. Для її опису див. [1, гл. 1; 2, гл. 1, розд. 18.2]. Оскільки за завданням об'єм алфавіту джерела повідомлень М а > 2, а в каналі зв'язку використовується завадостійке кодування, то схема містить два кодери - простого коду і коректуючого коду і, відповідно, два декодери - коректуючого коду і простого коду.
3 . РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ КОДЕРА І ДЕКОДЕРА ПРОСТОГО КОДУ
- об'єм алфавіту джерела дискретних повідомлень М а ;
- швидкість модуляції на виході кодера простого коду В ;
- допустима ймовірність помилки знаку на виході декодера Р зн .
- тривалість двійкового символу (біта) на виході кодера Т б ;
- допустиму ймовірність помилки біта на вході декодера р б .
Розрахункові співвідношення й порядок розрахунку
Припускається, що кодування ведеться рівномірним кодом, при якому, на відміну від нерівномірного коду, більш прості в реалізації кодер та декодер.
Довжина коду визначається за умови, що число можливих комбінацій не менш за об'єм алфавіту джерела
Оскільки інші вимоги до коду не пред'являються, то довжина коду вибирається як мінімальне ціле число, при якому виконуються нерівності (3.1).
Тривалість двійкового символу на виході кодера визначається
Допустима ймовірність помилки біта на вході декодера визначається за умови, що помилки символів в каналі зв'язку (вихід кодера - вхід декодера) незалежні: Р зн = 1 - (1 - р б ) n = 1 - (1 - np б + 0,5n(n-1) p б 2 - ... ). Ясно, що при заданих малих значеннях Р зн 10- 4 величина Р зн буде визначатись складовим np б , тобто
4 . РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ АЦП ТА ЦАП
- максимальна частота спектру первинного сигналу F max ;
- густина ймовірності миттєвих значень первинного сигналу p ( b );
- середня потужність первинного сигналу P b ;
- коефіцієнт амплітуди первинного сигналу К a ;
- допустиме відношення сигнал/завада на вході одержувача ;
- допустиме відношення сигнал/шум квантування ;
- в АЦП виконується рівномірне квантування.
- скласти і описати структурні схеми АЦП і ЦАП;
- визначити частоту дискретизації f д і інтервал дискретизації Т д ;
- визначити число рівнів квантування L , довжину двійкового коду n і тривалість двійкового символу Т б ;
- розрахувати відношення сигнал/шум квантування кв при вибраних параметрах АЦП;
- розрахувати допустиму ймовірність помилки символу р б в каналі зв'язку (на вході ЦАП).
Згідно з теоремою Котельникова [1, розд. 2.7; 2, розд. 2.4] частота дискретизації f д = 1/ Т д повинна задовольняти умові
Інтервал дискретизації - величина, зворотна частоті дискретизації
Завадостійкість системи передачі неперервних повідомлень визначається відношенням сигнал/завада на вході одержувача
де - середня потужність завади на вході одержувача.
В системі цифрової передачі методом ІКМ потужність завади на виході ЦАП визначається
де - середня потужність шуму квантування;
- середня потужність шуму неправдивих імпульсів.
В системі передачі методом ІКМ визначають також відношення сигнал/шум квантування
Величина кв при рівномірному квантуванні визначається
Потужність шуму неправдивих імпульсів на виході ЦАП визначається співвідношенням [1, формула (8.14)]
де р - імовірність помилки біта на вході ЦАП;
n - довжина двійкового коду АЦП, зв'язана з числом рівнів квантування
Це співвідношення враховує, що число рівнів квантування L - цілий ступінь числа 2.
Оскільки первинний сигнал b ( t ), що підлягає перетворенню в цифровий сигнал, приймає значення від b min до b max , то інтервал ( b min , b max ) підлягає квантуванню, і крок квантування визначається
У сигналів зі середнім значенням рівним нулю b min = - b max . Якщо значення b max не задане, те воно визначається за допомогою співвідношення
Тривалість двійкового символу на виході АЦП визначається
Структурні схеми АЦП і ЦАП докладно описані в [1, гл. 8; 2, гл. 16]. Наведені там схеми АЦП необхідно доповнити вхідним ФНЧ, що в реальних системах електрозв'язку використовується для обмеження спектру первинного сигналу. Це пов'язане з тим, що у більшості первинних сигналів спектр є поволі спадаючою функцією, і величина F max не є частота, вище якої спектр дорівнює нулю, а є граничною частотою смуги, яку необхідно передати за умови досягнення заданої якості відтворення первинного сигналу ( F max визначається необхідною розбірливістю мови, чіткістю зображення і т. д.).
Збільшення частоти дискретизації дозволяє спростити вхідний фільтр АЦП, що обмежує спектр первинного сигналу, і вихідний (інтерполюючий) ФНЧ ЦАП, що відновлює неперервний сигнал за відліками. Але збільшення частоти дискретизації призводить до зменшення тривалості двійкових символів на виході АЦП, що вимагає небажаного розширення смуги частот каналу зв'язку для передачі цих символів. Звичайно параметри вхідного ФНЧ АЦП і вихідного ФНЧ ЦАП вибирають однаковими.
На рис. 2 дані: S ( f ) - спектр відліків, поданих вузькими імпульсами, S b ( f) - спектр неперервного сигналу b ( t ), A ( f ) - робоче ослаблення ФНЧ. Для того, щоб ФНЧ не вносили лінійних спотворень в неперервний сигнал, граничні частоти смуг пропускання ФНЧ повинні задовольняти умові
Для того, щоб виключити накладення спектрів S b ( f ) і S b ( f - f д ), а також забезпечити ослаблення відновлюючим ФНЧ складових S b ( f - f д ), граничні частоти смуг затримки ФНЧ повинні задовольняти умові
Щоб ФНЧ не були занадто складними, відношення граничних частот вибирають з умови
Після підстановки співвідношень (4.12) і (4.13) в (4.14) можна вибрати частоту дискретизації, а після цього розрахувати інтервал дискретизації.
Для визначення числа рівнів квантування слід за допомогою співвідношення (4.6) по заданому допустимому відношенню сигнал/шум квантування розрахувати допустиме число рівнів квантування L доп , а після цього вибрати L L доп і розрахувати n за формулою (4.8).
При проведенні розрахунків задані в децибелах відношення сигнал/завада необхідно представити в разах
За формулою (4.6) слід розрахувати значення кв при вибраних параметрах АЦП, перевести розраховане значення в децибели і порівняти з заданим .
Допустима ймовірність помилки двійкового символу на вході ЦАП р б визначається за допомогою співвідношення (4.7). Для обчислення р б необхідно заздалегідь визначити допустиму величину потужності шуму неправдивих імпульсів на основі співвідношень (4.3), (4.4) і(4.5), прийнявши = , а також величину кроку квантування, що визначається формулою (4.9).
5 . РОЗРАХУНОК ІНФОРМАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЖЕРЕЛ ПОВІДОМЛЕНЬ ТА ПЕРВИННИХ СИГНАЛІВ
5.1 Розрахунок інформаційних характеристик джерела неперервних п о відомлень
- густина ймовірності миттєвих значень первинного сигналу р ( b );
- максимальна частота спектра первинного сигналу F max ;
- відношення середньої потужності первинного сигналу до середньої потужності помилки відновлення на виході системи передачі вих .
- епсилон-ентропію джерела Н ( В );
- коефіцієнт надлишковості джерела ;
Розрахункові формули і порядок розрахунку
Повідомлення неперервного джерела перетворюється в первинний аналоговий сигнал b ( t ) звичайно без втрати інформації, тому розрахунки інформаційних характеристик джерела провадяться для первинного сигналу.
Відомості про епсилон-ентропію і методи її розрахунку наведені в [1, розд. 4.7] - формула (4.63). Диференціальна ентропія h ( B ) та умовна диференціальна ентропія h ( B /), що входять у формулу (4.63), обчислюються за співвідношенням (4.30) у [1] за відомими густинами імовірності сигналів b ( t ) і ( t ). Диференціальна ентропія сигналу залежить від розподілу ймовірності р ( b ) та дисперсії сигналу, і відповідні розрахункові формули для її обчислення наведені в табл. 1. У сигналів зі середнім значенням, рівним нулю, = Р b .
Під час розрахунків вважають, що помилка відновлення на виході системи передачі є гауссовою, і умовна диференціальна ентропія h ( B /) обчислюється за формулою (4.34) у [1], в яку необхідно підставити значення дисперсії помилки відновлення (потужності завади на виході системи передачі) . Значення визначається за заданим відношенням сигнал/завада вих і середній потужності сигналу Р b за формулою (4.3). До обчислень всі задані в децибелах величини необхідно перевести в рази - формула (4.15).
Коефіцієнт надлишковості джерела обчислюється за формулою (4.10) з [1]. В цю формулу підставляються обчислене значення епсилон-ентропії Н ( B ) і максимально можливе значення Н max ( B ), що досягається для гауссового розподілу ймовірності сигналу b ( t ) з тією ж дисперсією сигналу .
Таблиця 1 - Розрахункові формули для диференціальної ентропії
Гауссів розподіл (крива 1 на рис. 3)
Рівномірний розподіл (крива 3 на рис. 3)
Продуктивність джерела R д = , яку називають епсилон-продуктивністю, обчислюють в припущенні, що відліки слідують через інтервал Котельникова - формула (4.67) з [1]. У цій формулі F c - максимальна частота спектру первинного сигналу F max . Вимоги до пропускної здатності неперервного каналу зв'язку формулюються на основі теореми кодування Шеннона для каналу із завадами [1, розд. 4.6].
5.2 Розрахунок інформаційних характеристик джерела дискретних п о відомлень
- імовірності знаків Р ( а k ), що утворюють алфавіт джерела (припускається, що знаки в повідомленнях незалежні);
- тривалість передачі одного знаку Т зн .
- коефіцієнт надлишковості джерела ;
Розрахункові формули і порядок розрахунку
Розрахунки інформаційних характеристик можна виконати на основі матеріалу, викладеного в розд. 4.1 підручника [1]. Необхідні для розрахунків імовірності літер в українському, російському і англійському текстах наведені в табл. 2, 3 і 4. Розрахунки ентропії джерела слід виконувати на ЕОМ або програмованому калькуляторі.
Таблиця 2 - Розподіл імовірностей літер в українських текстах
Таблиця 3 - Розподіл імовірностей літер у російських текстах
Таблиця 4 - Розподіл імовірностей літер в англійських текстах
Продуктивність джерела R д легко визначити, якщо знати ентропію і тривалість передачі одного знаку [1, формула (4.11)].
Вимоги до пропускної здатності дискретного каналу зв'язку формулюються на основі теореми кодування Шеннона для каналу із завадами [1, розд. 4.6].
6 . РОЗРАХУНОК ЗАВАДОСТІЙКОСТІ ДЕМОДУЛЯТОРА
6.1 Розрахунок завадостійкості демодулятора сигналу аналогової мод у ляції
- допустиме відношення сигнал/завада на виході демодулятора ;
- канал зв'язку з постійними параметрами й адитивним білим гауссовим шумом;
- параметри первинного сигналу - коефіцієнт амплітуди К а і максимальна частота спектру F max .
- необхідне відношення середніх потужностей сигналу і шуму на вході демодулятора .
Розрахункові співвідношення та порядок розрахунку
Основною характеристикою демодулятора сигналу аналогової модуляції є залежність вих = f ( вх ), яка встановлює зв'язок між відношенням середніх потужностей сигналу і шуму на вході демодулятора вх = P s / P n і відношенням середніх потужностей сигналу і завади на виході демодулятора вих = P b / P . Значення вих і вх зв'язує величина g - виграш демодулятора [1, формула (7.32)]:
(тут і нижче в формулах вих і вх виражаються в разах).
Для сигналів АМ, БМ і ОМ величина g не залежить від вх і визначається формулами, наведеними в [1, c. 220]. Для заданого виду модуляції - ОМ, БМ або АМ визначити виграш g (коефіцієнт амплітудної модуляції m АМ підлягає вибору і обгрунтуванню з умови, що m АМ 1). Побудуйте графік залежності вих = f ( вх ) для діапазону значень вих від 0 дБ до допустимого значення . Масштаб для вих і вх повинен бути логарифмічним, як на рис. 7.5 в [1]. Визначити необхідне відношення ; покажіть на графіку точку, відповідну допустимому і необхідному .
При частотній модуляції виграш демодулятора залежить від вх і визначається
Де m ЧМ - індекс частотної модуляції;
ЧМ = F S / F max = 2( m ЧМ + 1) (6.3)
- коефіцієнт розширення смуги частот при ЧМ;
Другий співмножник у формулі (6.2) дорівнює 1, коли вх перевищує порогове відношення сигнал/шум пр [1, розд. 7.5]. У цьому випадку виграш демодулятора визначається [1, формула (7.42)]:
Порогове відношення сигнал/шум складно залежить від m ЧМ і К а . Для визначення значення пр при заданих m ЧМ і К а розраховують залежність вих = g ЧМ вх , коли g ЧМ визначається формулою (6.2). Приклад такої залежності наведений на рис. 4 - значення вих і вх представлені в децибелах. Значення р відповідає такому значенню вх , нижче якого зменшення вх призводить до різкого зменшення вих . Режим роботи демодулятора, коли вх пр , не є робочим. Орієнтовне значення пр дорівнює 10 дБ.
Оптимізація аналогової системи передачі методом ЧМ полягає в виборі індексу модуляції m ЧМ , при якому мінімізується значення вх . Методика вибору індексу модуляції залежить від того, задана чи не задана смуга частот використовуваного каналу зв'язку.
1. Смуга частот каналу зв'язку F к обмежена: в завданні на виконання КР за варіантом Ц сказане, що смуга частот каналу зв'язку для передачі повідомлення аналогової ЧМ не повинна перевищувати смугу частот каналу зв'язку цифрової системи передачі з завадостійким кодуванням F к . Ця смуга частот визначається формулами (8.1), (8.2). У такому випадку індекс модуляції m ЧМ визначається за умови обмеженої смуги частот каналу зв'язку
і умови роботи демодулятора вище порога вх пр . Після підстановки (6.4) в (6.6) визначається індекс m ЧМ1 , що задовольняє умові обмеженої смуги частот каналу зв'язку.
Для задоволення умові роботи вище порога слід прийняти значення пр = 10. Вважаючи, що вх = пр , ЧМ = 2 m ЧМ та, використовуючи співвідношення (6.1) і (6.5), можна визначити орієнтовне значення m ЧМ2 , при якому демодулятор буде працювати в області порога:
Остаточно вибирають m ЧМ , як менше з двох значень m ЧМ1 і m ЧМ2 . Для вибраного значення m ЧМ будують графік вих = f ( вх ) - формула (6.2). На цьому графіку вказують точку, відповідну заданому і необхідному .
2. Смуга частот каналу зв'язку не задана. Так поставлена задача в завданні на виконання КР варіанту А. Значення індексу модуляції вибирається тільки за умови роботи демодулятора в області порога і його значення ретельно оптимізується. Після обчислення орієнтовного значення m ЧМ2 за формулою (6.7), використовуючи вираження (6.2), будують графіки 5 залежностей вих = f ( вх ) для значення m ЧМ2 , отриманого вище, і значень m ЧМ2 2 і m ЧМ2 4 (ці значення індексу рекомендується округлити до ближчих цілих чисел). За отриманими залежностями визначають значення m ЧМ , при якому вих дорівнює заданому , а вх знаходиться в області або трохи вище порога. На відповідній кривій вказують точку, відповідну заданому і необхідному .
6.2 Розрахунок завадостійкості демодулятора сигналу дискретної мод у ляції
- метод модуляції та спосіб прийому;
- канал зв'язку - з постійними параметрами і адитивним білим гауссовим шумом;
- допустима ймовірність помилки двійкового символу (біта) в каналі р б ;
- тривалість двійкового символу Т б .
- залежність імовірності помилки біта від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р = f () та побудувати графік цієї залежності;
- значення необхідного відношення сигнал/шум на вході демодулятора , що забезпечує допустиму ймовірність помилки біта р б .
Завадос
Розрахунок та оптимізація характеристик систем електрозв'язку методичка. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая Работа На Тему Фінансові Посередники
Реферат по теме Проблемы сохранности библиотечных фондов
Кто И Зачем Создает Компьютерные Вирусы Реферат
Дипломная работа: Оценка стоимости недвижимости на примере ООО СРП Усадьба
Реферат: Республика Гаити
Реферат: Положение воинов по законам царя Хаммурапи
Дипломная работа по теме Основы учета и контроля материальных запасов в бюджетных учреждениях
Реферат: Социометричесий метод в классных коллективах
Реферат На Тему Техногенный Характер
Курсовая работа по теме Лимитирующие факторы. Адаптация организмов к факторам
Поэт И Толпа Пушкин Сочинение
Курсовая Работа На Тему Взаимодействие Органов Фсб И Мвд
Сочинение: Александр Сергеевич Пушкин
Реферат: Паўстанне К. Каліноўскага 1863 г.
Учет Кредитных Операций И Займов Реферат
Дипломная работа: Организация социальной работы с детьми с ограниченными возможностями здоровья
Реферат: Понятие и сущность рыночного механизма
Контрольная работа: Кримінальна відповідальність за ненадання допомоги, вимагання та зґвалтування
Контрольная работа по теме Особенности религиозного воспитания осужденных
Доклад: Биосфера и ее эволюция
Судова реформа та трудові суди: аналіз та перспектива - Государство и право статья
Отчетность малых предприятий: состав, содержание и порядок составления - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
История стекла в истории человечества - История и исторические личности презентация