Разработка элементов цифровой системы передачи

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В историческом плане средства связи развивались как аналоговые системы, однако, пожалуй, всегда было ясным преимущество дискретных методов передачи сообщений. Примером тому может послужить параллельное развитие телефона и телеграфа. Однако существовавшие технологии не обеспечивали тех пользовательских удобств телеграфа, которые предоставляла аналоговая телефонная связь.

Казалось невозможным совместить удобства передачи аналоговых сообщений с чисто техническими преимуществами дискретных, и развитие аналоговой телефонии стремительно опережало совершенствование телеграфа, постепенно вытесняя его как средство связи. Тем не менее, позже - с расширением сети связи, удлинением магистральных линий, появлением необходимости передачи аналоговых сообщений неречевой природы для автоматической обработки (например, телеизмерение) - недостатки аналоговых систем становились все более очевидными, усложняя линии передач практически без увеличения качества связи и помехоустойчивости. С другой стороны, развитие цифровых систем обработки информации и ЭВМ предъявляли свои требования к передаче информации. Решить возникающие проблемы могло только дополнение классических аналоговых систем передачи информации цифровыми системами связи.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили многоканальные системы с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), обеспечивающие организацию по одной линии связи большого числа одновременно и независимо действующих каналов. Наиболее широко используются цифровые системы передачи ИКМ-12 М, ИКМ-15, ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 с временным разделением каналов (ВД). Они позволяют организовывать соответственно 12,15, 30, 120 и 480 телефонных каналов связи.

Системы передачи с частотным разделением каналов (ЧРК) характеризуются применением аналоговых методов модуляции, при которых модулируемый параметр может принимать любые значения в некоторых допустимых пределах. Помехоустойчивость систем с аналоговыми методами модуляции сравнительно невелика. Помехи вызывают паразитную модуляцию основных параметров сигналов переносчиков, и после демодуляции попадают на выход канала. Помехоустойчивые методы модуляции (ЧМ и ФМ) улучшают соотношение сигнал-помеха на выходе канала. Однако поскольку при аналоговых методах модуляции все значения модулируемых параметров являются разрешенными, при приеме невозможно отличить паразитную модуляцию от полезной, а, следовательно, невозможно отделить полезный сигнал от помехи.

Основные преимущества цифровых систем передачи и ИКМ заключаются в следующем:

1. Высокая помехоустойчивость за счет передачи сообщений двоичными сигналами, так как в цифровых системах передачи (ЦСП) информационные параметры переносчиков в процессе модуляции принимают конечное количество разрешенных значений, причем переход от одного разрешенного значения к другому осуществляется через конечные промежутки времени.

2. Цифровые методы передачи позволяют значительно повысить помехоустойчивость и уменьшить накопление помех вдоль тракта передачи путем восстановления (регенерации) сигнала. Возможность регенерации основана на том, что в ЦСП все разрешенные значения сигнала в точности известны при приеме. Если величина помехи не превышает половины промежутка между двумя соседними разрешенными уровнями, то при приеме сигнала, искаженного помехой, и выборе вместо него ближайшего разрешенного уровня сигнала ошибка не возникает. Это дает возможность многократной ретрансляции сообщений без потери достоверности.

3. Удобство настройки и эксплуатации цифровых систем, меньшая чувствительность к искажениям, что обеспечивает более высокие технико-экономические показатели цифровых систем передачи по сравнению с аналоговыми (системы с разделением каналов по частоте). Это объясняется однотипностью и технологичностью узлов оконечных и промежуточных станций, где широко применяются элементы вычислительной техники. Высокая стабильность параметров каналов цифровых систем передачи устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры в процессе настройки и эксплуатации.

4. Возможность использования сравнительно простых методов запоминания и хранения сообщений путем записи их в различного рода цифровых регистрах и запоминающих устройствах.

5. Принцип временного разделения каналов, применяемый в системах с ИКМ, используется в электронных автоматических телефонных станциях, что позволяет унифицировать технику передачи и коммутации. Это дает возможность создания интегральной сети связи, в которой передача информации, коммутация и выделение ее будут основываться на единых принципах.

Недостатком цифровых систем связи является расширение полосы частот, требуемой для передачи сообщений с помощью ИКМ. Но это не является определяющим по сравнению с теми преимуществами, которыми обладают цифровые системы передачи информации. Вместе с тем цифровые системы не предназначены полностью вытеснить аналоговые - несомненным достоинством последних является большая простота и, как следствие, большая надежность по сравнению с цифровыми системами.

В курсовой работе необходимо по исходным данным рассчитать основные временные и частотные параметры системы передачи, разработать структурные схемы передающего и приемного устройства, построить временные диаграммы работы отдельных устройств и модулей системы передачи.

Передающее устройство системы должно состоять из следующих основных функциональных блоков: амплитудно-импульсного модулятора для преобразования аналогового сигнала в АИМ-сигнал, кодера для преобразования АИМ-сигнала в кодовую последовательность и формирователя линейного сигнала для непосредственной модуляции и согласования сообщения с линией передачи.

Приемное устройство должно содержать устройство разделения для выделения полезного промодулированного сигнала из линии, преобразователя кода передачи, осуществляющего перекодирование передаваемого сообщения в исходный цифровой код, блока цифро-аналогового преобразования, производящего восстановление принятого сообщения в исходном аналоговом виде.

Целью данной курсовой работы является разработка элементов цифровой системы передачи.

1. Расчёт основных параметров цифровой системы передачи с ИКМ-ВД

Пусть по ИКМ-ВД передаётся непрерывное сообщение. Его спектр ограничен верхней частотой и требуемым количеством каналов Рассчитаем некоторые параметры, необходимые при проектировании ИКМ.

1. Количество всех каналов, организуемых по ИКМ-ВД:

где - количество каналов синхронизации.

2. Длительность цикла (период дискретизации):

где - частота опроса.

По теореме Котельникова должно выполняться условие Для повышения устойчивости обычно используют коэффициент В расчёте примем его среднее значение. Тогда Отсюда период дискретизации:

3. Длительность канального интервала:

4. Длительность тактового интервала (период) между кодовыми импульсами в канальном интервале:

В формуле n - количество разрядов в кодовой комбинации. Так как в большинстве применяемых систем ИКМ используется 8-миразрядный код, при котором достигается наилучшее соотношение между качеством передачи и сложностью системы, в данной курсовой работе также примем

5. Длительность кодового символа:

6. Величина тактовой частоты линейного сигнала:

7. Длительность управляющих канальных АИМ-импульсов с выхода дискретизатора:

8. Требуемая полоса пропускания линейного тракта системы передачи с ИКМ-ВД:

2. Расчёт спектра АИМ сигнала

Преобразование аналогового сигнала в дискретный называется дискретизацией. В результате получается последовательность периодических импульсов. Простейший вид модуляции этой последовательности - амплитудно-импульсный. Различают амплитудно-импульсную модуляцию первого (АИМ-1) и второго рода (АИМ-2).

В данной курсовой работе необходимо осуществить АИМ первого рода. При этом амплитуда каждого импульса несущей определятся законом изменения модулирующего сигнала, т.е.

В формуле приняты обозначения:

U0 - амплитуда немодулированных прямоугольных импульсов;

mАИМ - глубина модуляции импульсов (коэффициент АИМ);

- нормированный модулирующий сигнал;

- последовательность немодулированных импульсов, период следования T0;

- момент появления k-го импульса относительно :

,

где - время начала действия первого импульса.

Определим спектр сигнала АИМ-1, если модулирующий сигнал имеет вид , где - амплитуда гармонического сигнала.

В этом случае выражение принимает вид:

.

Так как функция является периодической, её можно разложить в ряд Фурье. В результате разложения она получит вид:

где:

- постоянная составляющая;

- амплитуда гармоники, В;

- круговая частота основной (первой) гармоники прямоугольных импульсов (частота дискретизации), рад/с;

- начальная фаза гармоники.

Подставим выражение в равенство и преобразуем:

Таким образом, в спектре АИМ-1 сигнала наблюдаются следующие составляющие:

- постоянная составляющая;

- несущая;

и - нижняя и верхняя боковые полосы соответственно.

Теперь, исходя из полученных формул, выполним расчёт для заданных номеров гармоник (1-ой, 2-ой, 3-ей, 15-ой, 30-ой). Приведём примеры полного расчёта для нулевой и первой гармоник.

1) Постоянная составляющая:

2) Амплитуда бокового спектра постоянной составляющей:

3) Несущая, нижняя и верхняя частоты:

4) Амплитуда первой гармоники на несущей частоте:

Амплитуды боковых спектров частот:



5) Частоты боковых полос:

6.1) левая боковая полоса

6.1.1) нижняя частота:

6.1.2) верхняя частота:

6.2) правая боковая полоса.

6.2.1) нижняя частота:

6.2.2) верхняя частота:

Аналогичным образом осуществляется расчёт для остальных гармоник. Для наглядности сведём результаты в таблицу 1. В этой таблице зафиксированы:

? номера гармоник (в таблице обозначены буквой );

? соответствующие им несущие и боковые частоты;

? амплитуды сигнала на указанных частотах (т.е. все несущие и боковые).

Таблица 1- Результаты расчёта спектра модулированного АИМ сигнала

Значение	Значение амплитуды, В	Значение частоты составляющей, рад/c
0	0.042	0.017	0	-	-	2.513	25.133
1	0.0835	0.0167	59.062	33.929	56.549	61.575	84.195
2	0.08345	0.01669	118.124	92.991	115.610	120.637	143.257
3	0.08337	0.01667	177.186	152.053	174.673	179.699	202.319
15	0.07983	0.01597	885.929	860.796	883.416	888.442	911.062
30	0.06937	0.01387	1771.858	1746.725	1769.345	1774.372	1796.991

По полученным данным построим спектральную характеристику. Для того чтобы на этой характеристике получить чёткое и понятное изображение, осуществим разрыв оси абсцисс в двух местах с соблюдением размерностей. На графике видно, что каждая гармоника имеет несущую на частоте , на которую приходится большая часть энергии (большая амплитуда) и две боковые полосы. Их нижние амплитуды значительно меньше, а верхние приняты равными нулю. Значения всех амплитуд постепенно уменьшаются с ростом номера гармоники; так, для первой гармоники значение амплитуды несущей составляет 0.0835 В, а для тридцатой - 0.06937 В.

По оси абсцисс откладывается частота в радианах в секунду с масштабом . На оси сделаны разрывы для более наглядного изображения диаграммы. Максимальное значение по этой оси - . По оси ординат расположены значения амплитуд гармоник в вольтах с масштабом .

3. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ

Разработка структурной схемы передающего устройства.

Каждый источник информации (абонент) формирует сообщения 1(t), 2(t),..., 24(t) соответственно. Эти сообщения через фильтры нижних частот (ФНЧ) и усилители низких частот (УНЧ) поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы АИМ (ключи). Дискретизация поступающих сигналов по времени и формирование группового сигнала осуществляют АИМ-модуляторы. От генераторного оборудования ГОпер поочерёдно подаются последовательности управляющих канальных импульсов УКИ1-УКИ24 , которые управляют работой АИМ-модуляторов. Длительность каждого канального интервала составляет порядка T0/(3...4)N0 с. Кодер, на который подаётся групповой АИМ-сигнал, предназначен для его кодирования и одновременно осуществляет операцию квантования по уровню.

В блок Пер.СУВ (передатчик сигналов управления и взаимодействия) поступают сигналы СУВ, передаваемые по телефонным каналам и предназначенные для управления приборами автоматических телефонных станций. В блоке эти сигналы дискретизируются импульсными последовательностями СУВ, следующими от ГОпер. В результате данных операций формируется групповой сигнал передачи СУВ, обозначенный на рисунке Гр.СУВ.

Блок УО (устройство объединения) предназначен для объединения сигналов Гр.СУВ, следующих от передатчика СУВ, и синхросигналов от передатчика Пер.СС. На выходе образуется ИКМ-сигнал. Здесь также формируется диаграмма временных циклов системы, которая определяет порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи.

Сформированный ИКМ-сигнал представляет собой набор однополярных двоичных символов, импульсы которых всегда имеют только одну полярность. Он является несогласованным с параметрами линии и при передаче по линии связи подвержен значительным искажениям и быстро затухает. Поэтому перед передачей в линию однополярный ИКМ-сигнал преобразуется в биполярный линейный ИКМ-сигнал. Это происходит в преобразователе кода передачи ПКпер. В процессе передачи по линии связи ИКМ-сигнал периодически восстанавливается линейным регенератором (РЛ).

Разработка структурной схемы приёмного устройства.

На приеме сигнал восстанавливается станционным регенератором (РС). Далее ИКМ-сигнал в блоке ПКпр преобразуется из биполярного в однополярный. С выхода сигнал поступает в устройство разделения УР и одновременно в устройство выделения тактовой частоты ВТЧ. Последнее производит выделение тактовой частоты системы, которая используется для работы ГОпр. Этим достигается равенство скоростей обработки сигналов на передающей и приёмной оконечных станциях.

Устройство разделения предназначено для разделения цифровых потоков СУВ и телефонных каналов. Правильное разделение сигналов телефонных каналов и каналов передачи СУВ обеспечивается приёмниками синхросигналов.

Приемник групповых СУВ (Пр.СУВ), управляемый импульсными последовательностями СУВ, следующими от генераторного оборудования приема ГОпр., распределяет СУВ по телефонным каналам.

Декодер преобразует групповой ИКМ-сигнал в АИМ-сигнал (Гр.АИМпр.). Последовательность управляющих канальных импульсов УКИ1-УКИ24 поочередно открывает временные селекторы каналов (ВС), обеспечивая выделение отсчётов своего канала из группового АИМ-сигнала. Восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности его отсчётов производится с помощью ФНЧ.

Передача сигналов в другом направлении осуществляется аналогично. Это возможно потому, что процесс обработки сигналов, т.е. процесс приёма, преобразования, разделения и получения сигнала на принимающей оконечной станции носит характер, обратный его формированию. Таким образом, организация двусторонней связи требует двух пар проводов, при этом пары направлений передачи и приема могут находиться как в одном кабеле (однокабельная система организации связи), так и в разных кабелях (двухкабельная система организации связи).

В системе связи обеспечена возможность передачи сигналов во встречных направлениях. На местных телефонных сетях для организации двусторонней связи между абонентами чаще всего используют двухпроводные физические цепи.

Каналы многоканальных ИКМ-систем передачи являются односторонними. Для двусторонней связи используются два встречных канала. При этом возникает необходимость соединения четырехпроводного окончания двустороннего канала многоканальной системы с двухпроводной местной линией. Это соединение осуществляется с помощью специального переходного устройства, которое называют дифференциальной системой.

4. Анализ работы передающего устройства

Для передачи непрерывных сообщений с помощью ИКМ необходимо осуществить следующие операции:

? дискретизировать сообщение по времени, т.е. получить АИМ-сигнал;

? выполнить квантование полученных импульсов (отсчётов, выборок) по амплитуде;

? кодировать квантованные по амплитуде импульсы.

Значения входных сигналов:

U1(t)=0.5cos(2300t);

U2(t)=1.2sin(2850t);

U3(t)=-2.0cos(21250t);

U4(t)=-0.6sin(21500t);

U5(t)=1.7соs(21700t);

U6(t)=1.8sin(21800t);

где t=iTк+T0(n-1) , n=1,2,3,4 -циклы, i=1..25 - номер канала.

Дискретизация сообщения по времени.

Дискретизация непрерывных сообщений производится АИМ-модуляторами в соответствии с теоремой Котельникова. На выходе АИМ-модуляторов формируется групповой АИМ-сигнал. Работой АИМ-модуляторов управляют последовательности канальных импульсов. Групповой АИМ-сигнал поступает на кодер, который одновременно с кодированием осуществляет операцию квантования по уровню.

Произведём расчёт величин отсчётов (выборок) заданных входных сигналов исследуемых каналов проектируемой ЦСП для всех канальных интервалов и 4-х циклов работы. При этом выполним расчёт величины одного отсчёта в развёрнутом виде, подставляя в формулы числовые значения; результаты расчётов величин других отсчётов всех циклов заданных входных сигналов приведём в итоговом виде в таблицах 2-5. Первая колонка каждой таблицы содержит порядковый номер канала i, вторая - соответствующий ему канальный интервал в мкс, остальные - значения напряжения заданных каналов в вольтах. Точность проводимых вычислений - до третьего знака после запятой. Все рассчитанные циклы стыкуются по времени.

По результатам проведённых расчётов для всех исследуемых каналов и четырёх циклов передачи построим временные диаграммы изменения входного сигнала по времени по канальным интервалам (рисунки 5-8). По оси абсцисс откладывается порядковый номер канала, по оси ординат - значение амплитуды входного сигнала в вольтах. В соответствующем КИ исследуемого канала нарисован отсчёт, длительность которого равна длительности управляющих канальных АИМ-импульсов с выхода дискретизатора:

tи = 0,25*Tк = 0.25*4.092 = 1.169 мкс.

To = 106.383 мкс.

Tк = 4.092 мкс.

Расчет величины отсчёта при n=1 и i=0:

U1(t) = 0.5cos(23.14450(4.092*10-6))= 0.500 B;

U2(t) = 1.2sin(23.14850(4.092*10-6))= 0.000 B;

U3(t) = -2.0cos(23.141250(4.092*10-6))= -2.000 B;

U4(t) = -0.6sin(23.141300(4.092*10-6))= 0.000 B;

U5(t) = 1.7cos(23.141700(4.092*10-6))= 0.000 B;

U6(t) = 1.8sin(23.141800(4.092*10-6))= 0.000 B.

Таблица 2 - Результаты расчётов величин отсчётов входных сигналов (1 цикл передачи)

i	t, мкc	U1(t),B	U2(t),B	U3(t),B	U4(t),B	U5(t),B	U6(t),B
0	0.000	0.500	0.000	-2.000	0.000	0.000	0.000
1	4.092	0.500	0.026	-1.999	-0.023	0.074	0.083
2	8.183	0.500	0.052	-1.996	-0.046	0.148	0.166
3	12.275	0.500	0.079	-1.991	-0.069	0.222	0.249
4	16.367	0.500	0.105	-1.983	-0.092	0.296	0.331
5	20.458	0.500	0.131	-1.974	-0.115	0.369	0.413
6	24.550	0.499	0.157	-1.963	-0.138	0.441	0.493
7	28.642	0.499	0.183	-1.934	-0.160	0.512	0.573
8	32.733	0.499	0.209	-1.917	-0.182	0.582	0.651
9	36.825	0.499	0.234	-1.898	-0.204	0.652	0.728
10	40.917	0.499	0.260	-1.876	-0.226	0.720	0.804
11	45.008	0.498	0.286	-1.853	-0.247	0.786	0.877
12	49.100	0.498	0.311	-1.828	-0.268	0.851	0.949
13	53.191	0.497	0.336	-1.801	-0.288	0.915	1.019
14	57.283	0.497	0.361	-1.772	-0.308	0.976	1.086
15	61.375	0.497	0.386	-1.741	-0.328	1.036	1.151
16	65.466	0.496	0.411	-1.709	-0.347	1.094	1.214
17	69.558	0.496	0.436	-1.675	-0.366	1.150	1.274
18	73.650	0.495	0.460	-1.639	-0.384	1.204	1.332
19	77.741	0.495	0.484	-1.601	-0.401	1.255	1.386
20	81.833	0.494	0.508	-1.562	-0.418	1.304	1.438
21	85.925	0.493	0.532	-1.521	-0.434	1.350	1.487
22	90.016	0.493	0.555	-1.478	-0.450	1.394	1.532
23	94.108	0.492	0.578	-1.432	-0.465	1.435	1.574
24	98.200	0.491	0.601	-1.389	-0.479	1.474	1.613
25	102.291	0.491	0.623	-1.342	-0.493	1.509	1.648

Расчёт величины отсчёта при n=2 и i=0:

U1(t) = 0.5cos(23.14300(4.092*10-6+106.383*10-6)) = 0.490 B;

U2(t) = 1.2sin(23.14850(4.092*10-6+106.383*10-6)) = 0.646 B;

U3(t) = -2.0cos(23.141250(4.092*10-6+106.383*10-6)) = -1.342 B;

U4(t) = -0.6sin(23.141300(4.092*10-6+106.383*10-6)) = -0.506 B;

U5(t) = 1.7cos(23.141700(4.092*10-6+106.383*10-6)) = 1.542 В;

U6(t) = 1.8sin(23.141800(4.092*10-6+106.383*10-6)) = 1.680 B.

Таблица 3 - Результаты расчетов величин отсчетов входных сигналов

i	t, мкc	U1(t),B	U2(t),B	U3(t),B	U4(t),B	U5(t),B	U6(t),B
0	106.383	0.490	0.646	-1.342	-0.506	1.542	1.680
1	110.475	0.489	0.668	-1.293	-0.518	1.572	1.708
2	114.566	0.488	0.689	-1.244	-0.529	1.599	1.732
3	118.658	0.488	0.711	-1.193	-0.540	1.622	1.753
4	122.750	0.487	0.732	-1.140	-0.549	1.643	1.770
5	126.841	0.486	0.752	-1.087	-0.558	1.661	1.783
6	130.933	0.485	0.772	-1.032	-0.566	1.675	1.793
7	135.025	0.484	0.792	-0.977	-0.574	1.686	1.798
8	139.116	0.483	0.812	-0.920	-0.580	1.694	1.800
9	143.208	0.482	0.831	-0.863	-0.585	1.699	1.798
10	147.300	0.481	0.850	-0.804	-0.590	1.700	1.792
11	151.391	0.480	0.868	-0.745	-0.594	1.698	1.782
12	155.483	0.479	0.886	-0.685	-0.597	1.693	1.768
13	159.574	0.478	0.903	-0.624	-0.599	1.685	1.751
14	163.666	0.476	0.920	-0.563	-0.6	1.673	1.730
15	167.758	0.475	0.937	-0.501	-0.6	1.659	1.705
16	171.849	0.474	0.953	-0.439	-0.599	1.641	1.676
17	175.941	0.473	0.969	-0.376	-0.598	1.620	1.644
18	180.033	0.471	0.984	-0.312	-0.595	1.596	1.609
19	184.124	0.470	0.999	-0.249	-0.592	1.568	1.570
20	188.216	0.469	1.013	-0.185	-0.588	1.538	1.527
21	192.308	0.468	1.027	-0.121	-0.583	1.505	1.481
22	196.399	0.466	1.040	-0.057	-0.577	1.469	1.432
23	200.491	0.465	1.053	7.713e-3	-0.562	1.431	1.381
24	204.583	0.463	1.065	0.072	-0.554	1.389	1.326
25	208.674	0.462	1.077	0.136	-0.544	1.345	1.268

Расчет величины отсчета при n=3 и i=0:

U1(t) = 0.5cos(23.14300(4.092*10-6+2*106.383*10-6)) = 0.460 B;

U2(t) = 1.2sin(23.14850(4.092*10-6+2*106.383*10-6)) = 1.089 B;

U3(t) = -2.0cos(23.141250(4.092*10-6+2*106.383*10-6)) = 0.200 В;

U4(t) = -0.6sin(23.141500(4.092*10-6+2*106.383*10-6)) = -0.544 B;

U5(t) = 1.7cos(23.141700(4.092*10-6+2*106.383*10-6)) = 1.298 B;

U6(t) = 1.8sin(23.141800(4.092*10-6+2*106.383*10-6)) = 1.207 B.

Таблица 4 - Результаты расчётов величин отсчётов входных сигналов

i	t, мкc	U1(t),B	U2(t),B	U3(t),B	U4(t),B	U5(t),B	U6(t),B
0	212.766	0.460	1.089	0.200	-0.544	1.298	1.207
1	216.858	0.459	1.099	0.264	-0.534	1.249	1.144
2	220.949	0.457	1.110	0.328	-0.523	1.197	1.079
3	225.041	0.456	1.119	0.391	-0.511	1.144	1.011
4	229.133	0.454	1.128	0.454	-0.499	1.088	0.941
5	233.224	0.452	1.137	0.516	-0.486	1.029	0.869
6	237.316	0.451	1.145	0.578	-0.472	0.969	0.795
7	241.408	0.449	1.153	0.639	-0.457	0.907	0.720
8	245.499	0.447	1.160	0.700	-0.442	0.844	0.643
9	249.591	0.446	1.166	0.759	-0.426	0.778	0.564
10	253.682	0.444	1.172	0.818	-0.409	0.712	0.484
11	257.774	0.442	1.177	0.877	-0.392	0.643	0.404
12	261.866	0.440	1.182	0.934	-0.374	0.574	0.322
13	265.957	0.438	1.186	0.990	-0.356	0.504	0.240
14	270.049	0.437	1.190	1.046	-0.337	0.432	0.157
15	274.141	0.435	1.193	1.100	-0.318	0.360	0.074
16	278.232	0.433	1.196	1.153	-0.298	0.287	-9.255e-3
17	282.324	0.431	1.198	1.205	-0.277	0.214	-0.093
18	286.416	0.429	1.199	1.256	-0.257	0.140	-0.176
19	290.507	0.427	1.200	1.305	-0.236	0.066	-0.258
20	294.599	0.425	1.200	1.353	-0.214	-8.741e-3	-0.340
21	298.691	0.423	1.200	1.400	-0.192	-0.083	-0.422
22	302.782	0.421	1.199	1.445	-0.170	-0.157	-0.502
23	306.874	0.419	1.197	1.488	-0.148	-0.231	-0.582
24	310.966	0.417	1.195	1.531	-0.126	-0.304	-0.660
25	315.057	0.414	1.193	1.571	-0.08	-0.377	-0.737

Расчет величины отсчета при n=4 и i=0:

U1(t) = 0.5cos(23.14300(4.092*10-6+3*106.383*10-6)) = 0.412 B;

U2(t) = 1.2sin(23.14850(4.092*10-6+3*106.383*10-6)) = 1.189 B;

U3(t) = -2.0cos(23.141250(4.092*10-6+3*106.383*10-6)) = 1.610 В;

U4(t) = -0.6sin(23.141500(4.092*10-6+3*106.383*10-6)) = -0.080 B;

U5(t) = 1.7cos(23.141700(4.092*10-6+3*106.383*10-6)) = -0.499 B;

U6(t) = 1.8sin(23.141800(4.092*10-6+3*106.383*10-6)) = -0.812 B.

Таблица 5 - Результаты расчётов величин отсчётов входных сигналов (4-ый цикл передачи)

i	t, мкc	U1(t),B	U2(t),B	U3(t),B	U4(t),B	U5(t),B	U6(t),B
0	319.149	0.412	1.189	1.610	-0.080	-0.499	-0.812
1	323.241	0.410	1.186	1.647	-0.057	-0.520	-0.885
2	327.332	0.408	1.181	1.683	-0.034	-0.591	-0.957
3	331.424	0.406	1.176	1.717	-0.011	-0.660	-1.026
4	335.516	0.403	1.171	1.749	0.012	-0.727	-1.094
5	339.607	0.401	1.165	1.779	0.035	-0.794	-1.159
6	343.699	0.399	1.158	1.808	0.059	-0.859	-1.221
7	347.791	0.396	1.151	1.834	0.082	-0.922	-1.281
8	351.882	0.394	1.143	1.859	0.104	-0.984	-1.338
9	355.974	0.392	1.135	1.882	0.127	-1.043	-1.392
10	360.065	0.389	1.126	1.902	0.150	-1.101	-1.444
11	364.157	0.387	1.117	1.921	0.172	-1.156	-1.492
12	368.249	0.384	1.107	1.938	0.194	-1.210	-1.537
13	372.340	0.382	1.097	1.953	0.216	-1.261	-1.579
14	376.432	0.379	1.086	1.966	0.237	-1.309	-1.617
15	380.524	0.377	1.074	1.977	0.258	-1.356	-1.652
16	384.615	0.374	1.063	1.985	0.279	-1.399	-1.683
17	388.707	0.372	1.050	1.992	0.299	-1.440	-1.711
18	392.799	0.369	1.037	1.997	0.319	-1.478	-1.735
19	396.890	0.366	1.024	1.999	0.338	-1.513	-1.755
20	400.982	0.364	1.010	2.000	0.357	-1.546	-1.772
21	405.074	0.361	0.995	1.998	0.375	-1.575	-1.785
22	409.165	0.359	0.981	1.995	0.393	-1.602	-1.794
23	413.257	0.356	0.965	1.989	0.410	-1.625	-1.799
24	417.349	0.353	0.949	1.981	0.427	-1.645	-1.800
25	421.440	0.350	0.933	1.972	0.443	-1.662	-1.797

Квантование отсчётов по уровню и их кодирование

Заданная ЦСП с ИКМ использует кодер с неравномерным шагом квантования и законом компандирования А, с помощью которого получается квазилогарифмическая характеристика компрессора.

Определяем значение напряжений для четырёх циклов с параметрами:

,

где m = 0 при Ni<N0/2 и m = 1 при Ni>N0/2.

Так как для компандирования применяется закон А, то Umax=4096 В.

Переводим полученные значения выборки в условные единицы по формуле:

,

где Dc - динамический диапазон

Номер сегмента C можно найти как наименьшее целое из выражения

< 32 2С при С = 0, 1, 2 ...7.

Номер уровня квантования отсчёта K можно определить как наименьшее целое из выражения:

r<,

где К = 0, 1, 2, ...,15.

Для пояснения приведём результат расчёта квантования и кодирования канала U1(t) в первом цикле в полном виде.

1) значение отсчёта: U1(t) = 0.5 В;

2) значение отсчёта в условных единицах:

3) номер сегмента:

4) номер уровня квантования:

Тогда:

5) Код ИКМ: знак положителен - первый символ кода `1';

С=5 - три следующие цифры кода `101';

К=10 - последние четыре символа `1010';

6) Код ЧПИ: `+-0+-0+0'.

Таблица 6 - Результаты квантования отсчётов по уровню и их кодирование

Номер цикла	ti, с	Ui(ti), В	i	полярность	Сi	Ki	ИКМ	ЧПИ
1	0.000004092	0.500	853.308	+	5.000	10.00	11011010	+-0+-0+0
	0.000008183	0.052	89.479	+	2.000	6.000	10100110	-0+00-+0
	0.00001227	-1.991	3397.483	-	7.000	10.00	01111010	0-+-+0-0
	0.00001637	-0.092	157.328	-	3.000	3.000	00110011	00+-00+-
	0.00002046	0.369	628.975	+	5.000	3.000	11010011	+-0+00-+
	0.00002455	0.493	842.033	+	5.000	10.00	11011010	-+0-+0-0
2	0.00001105	0.489	834.898	+	5.000	10.00	11011010	+-0+-0+0
	0.00001146	0.689	1176.361	+	6.000	2.000	11100010	-+-000+0
	0.00001187	-1.193	2035.302	-	6.000	15.00	01101111	0-+0-+-+
	0.00001227	-0.549	937.529	-	5.000	13.00	01011101	0-0+-+0-
	0.00001268	1.661	2833.943	+	7.000	6.000	11110110	+-+-0+-0
	0.00001309	1.793	3059.572	+	7.000	7.000	11110111	+-+-0+-+
3	0.00001441	0.459	783.029	+	5.000	8.000	11011000	-+0-+000
	0.00001463	1.110	1893.613	+	6.000	13.00	11101101	-+-0+-0+
	0.00001485	0.391	666.984	+	5.000	4.000	11010100	-+0-0+00
	0.00001507	-0.499	851.608	-	5.000	10.00	01011010	0-0+-0+0
	0.00001529	1.029	1756.836	+	6.000	11.00	11101011	-+-0+0-+
	0.00001551	0.795	1357.235	+	6.000	5.000	11100101	-+-00+0-
4	0.00003232	0.410	699.778	+	5.000	5.000	11010101	+-0+0-0+
	0.00003273	1.181	2015.862	+	6.000	15.00	11101111	-+-0+-+-
	0.00003314	1.717	2930.108	+	7.000	6.000	11110110	+-+-0+-0
	0.00003355	0.012	21.059	+	0.000	10.00	10001010	+000-0+0
	0.00003396	-0.794	1354.017	-	6.000	5.000	01100101	0-+00-0+
	0.00003437	-1.221	2083.971	-	7.000	0.000	01110000	0-+-0000

5. Анализ работы приёмного устройства

В приёмном устройстве процесс декодирования происходит обратно процессу кодирования в передающем устройстве. Вначале линейный сигнал преобразуется из кода ЧПИ в двоичный код ИКМ. Далее сигнал декодируется и восстанавливается.

Произведем расчёт восстановленных сигналов для четырёх циклов с помощью следующих формул:

Абсолютное значение уровня отсчёта:

=

где K - номер уровня квантования, C - номер сегмента.

Значение восстановленной выборки:

Uвост. =.

При этом абсолютная погрешность = U - Uвост. ,

относительная погрешность = / U 100 %.

Таблица 7 - Расчётные характеристики приёмного устройства

Номер цикла	ЧПИ	ИКМ	Восстановленные значения Ui(ti), В	Восстановленные значения i	Исходные значения Ui(ti), В	Абсолютная погрешность , В	Относительная погрешность , %
1	+-0+-0+0	11011010	0.497	848.000	0.500	0.0031	0.0062
	-0+00-+0	10100110	0.053	90.000	0.052	0.0003	0.0058
	0-+-+0-0	01111010	1.987	3392.000	-1.991	0.0032	0.0016
	00+-00+-	00110011	0.091	156.000	-0.092	0.0008	0.0084
	+-0+00-+	11010011	0.366	624.000	0.369	0.0029	0.0079
	-+0-+0-0	11011010	0.497	848.000	0.493	0.0035	0.0070
2	+-0+-0+0	11011010	0.497	848.000	0.489	0.0077	0.0160
	-+-000+0	11100010	0.694	1184.000	0.689	0.0045	0.0065
	0-+0-+-+	01101111	1.181	2016.000	-1.193	0.0110	0.0095
	0-0+-+0-	01011101	0.553	944.000	-0.549	0.0038	0.0069
	+-+-0+-0	11110110	1.688	2880.000	1.661	0.0270	0.0160
	+-+-0+-+	11110111	1.763	3008.0003	1.793	0.0300	0.0170
3	-+0-+000	11011000	0.459	784.000	0.459	0.0006	0.0012
	-+-0+-0+	11101101	1.106	1888.000	1.110	0.0033	0.0030
	-+0-0+00	11010100	0.384

Подобные документы

• Проектирование цифровой системы передачи информации

  Расчет параметров цифровой системы передачи, спектра АИМ-сигнала. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование. Расчет погрешностей квантования. Формирование линейного сигнала. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ.
  
  курсовая работа [4,9 M], добавлен 08.10.2012
  

• Цифровая многоканальная система передачи для передачи аналоговых сигналов

  Спектр передаваемых сигналов. Дискретизация сообщений по времени. Квантование отсчётов по уровню и их кодирование, расчет его погрешностей. Формирование линейного сигнала, расчет его спектра. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи.
  
  курсовая работа [701,1 K], добавлен 06.07.2014
  

• Цифровые системы передачи информации

  Параметры цифровой системы передачи информации. Дискретизация сообщений по времени. Квантование отсчетов по уровню, их кодирование и погрешности. Формирование линейного сигнала, расчет спектра. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи.
  
  курсовая работа [3,2 M], добавлен 19.04.2012
  

• Разработка передающего устройства телеуправления

  Разработка структурной и функциональной схем передающего устройства телеуправления, выбор рационального способа кодирования поступающей информации. Составление временных диаграмм работы распределителя, блока кодирования и блока управления передачей.
  
  курсовая работа [2,7 M], добавлен 19.12.2012
  

• Анализ преобразования сигналов и разработка структурной схемы системы передачи информации

  Анализ структурной схемы системы передачи информации. Помехоустойчивое кодирование сигнала импульсно-кодовой модуляции. Характеристики сигнала цифровой модуляции. Восстановление формы непрерывного сигнала посредством цифро-аналогового преобразования.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 14.11.2017
  

• Основы кодирования и модулирования сигнала связи

  Расчет энергетической ширины спектра сообщения. Показатели средней квадратической погрешности квантования. Кодирование значения дискретного сигнала двоичным блочным примитивным кодом. Спектр модулированного сигнала. Структурная схема системы связи.
  
  контрольная работа [1,6 M], добавлен 17.11.2012
  

• Разработка элементов цифровой системы передачи

  Разработка структурных схем передающего и приемного устройств многоканальной системы передачи информации с ИКМ; расчет основных временных и частотных параметров. Проект амплитудно-импульсного модулятора для преобразования аналогового сигнала в АИМ-сигнал.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 20.07.2014
  

• Цифровые системы передачи

  Характеристика структурной схемы цифрового скремблера. Особенности выбора системы компандирования. Анализ способов определения структуры кодовых групп на выходе кодера c нелинейной шкалой квантования. Знакомство с методами передачи цифрового сигнала.
  
  контрольная работа [142,4 K], добавлен 07.12.2013
  

• Проектирование цифровых систем передачи

  Эскизное проектирование цифровых систем передачи, выбор аппаратуры и трассы магистрали. Оценка параметров дискретизации, квантования и кодирования. Оценка параметров дискретизации, квантования и кодирования. Формирование структуры цикла передачи сигнала.
  
  курсовая работа [3,3 M], добавлен 05.11.2015
  

• Радиопередающие устройства

  Построение структурной схемы системы радиосвязи, радиопередающего устройства при частотной модуляции. Основные характеристики двоичных кодов, типы индикаторных устройств. Определение скорости передачи информации при цифровой передаче непрерывного сигнала.
  
  контрольная работа [1,8 M], добавлен 11.01.2013
  

• Устройство измерения длительности периода

  Цифровые интегральные схемы. Функциональная схема устройства измерения длительности периода. Использование счетчика двоично-десятичного SN74ALS192. Жидкокристаллический индикатор ITS-E0190SRNP. Амплитуда входного сигнала. Интервал между измерениями.
  
  курсовая работа [3,8 M], добавлен 29.03.2016
  

• Разработка системы передачи данных и управляющих сигналов между подводным аппаратом и судном-носителем

  Обзор методов кодирования информации и построения системы ее передачи. Основные принципы кодово-импульсной модуляции. Временная дискретизация сигналов, амплитудное квантование. Возможные методы построения приемного устройства. Расчет структурной схемы.
  
  дипломная работа [823,7 K], добавлен 22.09.2011
  

• Разработка функциональных узлов цифровой системы передачи

  Виды модуляции в цифровых системах передачи. Построение цифрового передатчика на примере формирования сигнала формата 64КАМ. Структурная схема синтезатора частот, цифрового приемника и приёмопередающего тракта. Расчет элементов функциональной схемы СВЧ-Т.
  
  курсовая работа [3,2 M], добавлен 06.02.2012
  

• Разработка формирователя помеховых сигналов широкого применения

  Выбор и обоснование структурной схемы преобразователя частоты (конвертера). Разработка устройства преобразования частоты блока цифровой обработки сигнала. Структура и назначение составных частей станции активных помех. Макетирование и испытание макета.
  
  дипломная работа [6,7 M], добавлен 27.06.2012
  

• Сравнительная характеристика технических данных радиостанций

  Анализ существующих систем навигации и принципов их работы. Разработка структурной схемы передающего устройства ультракоротковолновой радиостанции. Расчет элементов принципиальной схемы предварительного усилителя, усилителя низкой и высокой частоты.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 27.06.2014
  

• Проектирование и разработка цифровой системы передачи с временным разделением каналов

  Выбор частоты дискретизации первичного сигнала и типа линейного кода сигнала ЦСП. Расчет количества разрядов в кодовом слове. Расчет защищенности от шумов квантования для широкополосного и узкополосного сигнала. Структурная схема линейного регенератора.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 05.01.2013
  

• Разработка охранной системы с цифровой индикацией

  Процессы передачи сигнала от датчика к устройству управления. Назначение и технические характеристики охранной системы с цифровой индикацией. Разработка электрических структурной и принципиальной схем, выбор элементной базы. Расчет узлов и блоков.
  
  курсовая работа [325,9 K], добавлен 09.06.2013
  

• Демодулятор сигналов КАМ-4

  Разработка функциональной схемы модулятора. Анализ способа передачи. Представление сигнала цифровой модуляции. Обзор устройств и разработка функциональной схемы демодулятора. Описание модулятора и демодулятора. Особенности формирования сигнала КАМ-4.
  
  курсовая работа [401,0 K], добавлен 19.11.2012
  

• Разработка устройства для передачи сигнала на частоте 88-102 МГц

  Классификация радиопередающих устройств. Разработка принципиальной схемы устройства для передачи сигнала. Выбор и обоснование функциональной и принципиальной схем FM-модулятора. Изготовление печатной платы. Безопасность работы с электронной техникой.
  
  дипломная работа [4,0 M], добавлен 29.12.2014
  

• Расчет спектра и энергетических характеристик сигнала

  Определение интервалов дискретизации и квантования сигнала. Исследование характеристик кодового и модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчёт разрядности кода, вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
  
  курсовая работа [917,1 K], добавлен 07.02.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам