Система передачи дискретных сообщений
Выбор метода модуляции. Разработка схемы модулятора и демодулятора. Вероятность ошибки на символ. Выбор метода синхронизации. Схема синхронизатора. Метод коррекции фазо-частотной характеристики канала. Система кодирования/декодирования циклического кода.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.06.2016 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет радиотехники и телекоммуникаций
Кафедра радиоуправления и связи
Курсовая работа
По курсу: «Основы передачи дискретных сообщений»
Студент
Нуйкина А.
Преподаватель
Езерский В. В.
Рязань, 2015
Задание
Разработать систему передачи дискретных сообщений на основе решения четырёх задач:
Задача 1. Выбрать метод модуляции и разработать схему модулятора и демодулятора. Рассчитать вероятность ошибки на символ.
Отношение сигнал-шум: Q=30 (дБ)
Скорость модуляции: Bмод=1000 (Бод)
Требуемая скорость передачи информации: Bинф=14400(бит/с)
Задача 2. Выбрать метод синхронизации и разработать схему синхронизатора. Рассчитать параметры устройства синхронизации с временем синхронизации, временем поддержания синфазности, среднеквадратическим значением краевых искажений исправляющей способностью приемника и коэффициентом нестабильности генератора .
Задача 3. Выбрать метод коррекции фазо-частотной характеристики канала ТЧ, форма которой для одного переприёмного участка задана выражением:
,
найти требования к ФЧХ корректора и разработать схему корректора.
Гц.
|
Вариант № |
, мс |
|
|
, мс |
, мс |
|
|
19 |
9 |
0, 4 |
2 |
4 |
2 |
Количество переприёмных участков вычисляется по формуле
Задача 4. Разработать систему кодирования/декодирования циклического кода для -элементного первичного кода, который исправляет ошибок. Оценить вероятность получения необнаруживаемой ошибки на выходе системы, если в канале связи меняется от до .
Количество элементов в коде: =5
Количество исправляемых ошибок: =4
Задача №1
1. Выбор вида модуляции
Выберем вид модуляции исходя из требуемых для системы скоростей модуляции и передачи.
Выбор протокола:
Соответственно протоколу V32bis с помощью модуляции КАМ-32 с треллис-кодированием (СКК-32) достигается требуемая скорость передачи - 14400 бит/с при скорости модуляции 2400 Бод и это не меньше заданной скорости Bмод=1000 Бод.
Рис. 1 Модулятор КАМ - 32
2. Разработка схемы модулятора и демодулятора.
В этой схеме используются три одинаковых модулятора ФМ-4.
Исходная последовательность символов разбивается на группы по 6 символов (a, b, c, d, e, f). Пара первых символов (a, b) поступает на один модулятор ФМ-4, пара вторых (c, d) - на второй, и пара третьих(e, f) - на третий. С генератора несущего сигнала на модуляторы ФМ-4 поступают два сигнала со сдвигом по фазе на 900. Выходной сигнал одного из модуляторов ФМ-4 усиливается на 6 дБ, а другого на 12 дБ, и все сигналы поэтапно складываются.
Рис. 2 Демодулятор КАМ - 32
Демодулятор сигналов КАМ осуществляет принцип когерентного приема. На входы двух фазовых (синхронных) детекторов ФД и АД поступают посылки с КАМ. В качестве опорных колебаний в ФД используются колебания СЧ1 и СЧ2, сдвинутые по фазе на относительно друг друга и на относительно сигналов несущих частот посылок.
Фазовые детекторы осуществляют операцию вида:
Напряжение на выходах ФД1 и ФД2 пропорционально косинусу и синусу разности начальных фаз принимаемой посылки , и опорного колебания :
Следовательно, на выходе первого ФД формируются последовательно напряжения:
Соответственно, на выходе второго ФД:
.
Здесь и - начальные фазы пары посылок и . Разность этих начальных фаз и фаз и несет информацию о содержании передаваемого дибита.
Значение дибита определяется знаками напряжений , , , . Поэтому сигналы с выхода ФД формируются по уровням 1 и 0. На выходах регенератора, таким образом, образуется 4-позиционный код , где , , и - соответствующие нормированные значения.
Кодопреобразователь преобразует 4-позиционный код в 2-позиционный (двоичный). Алгоритм преобразования:
В регенераторе выполняется не только формирование уровней, но и восстановление длительности посылок с помощью частот манипуляции СМ1 и СМ2. Элементы памяти ЭП производят задержку посылок и на время, равное длительности посылки (). Таким образом, на входе кодопреобразователя все символы 4-позиционного кода действуют одновременно. В аппаратуре ЭП реализованы в виде регистра из двух триггеров: состояние первого определяется посылкой , а второго -
3. Расчёт вероятности ошибки на символ.
Аппроксимация функции :
Вероятность битовой ошибки при модуляции М-КАМ:
- отношение сигнал/шум, это отношение, выраженное в дБ будет равно Q
20 дБ, следовательно, ;
- количество уровней амплитуды в одном измерении.
Рассчитаем аргумент функции Q:
Найдём значение функции от полученного :
Получив значение , рассчитаем вероятность битовой ошибки при КАМ-32:
Тогда, вероятность ошибки на один символ:
Задача №2
Выбор метода синхронизации.
Выберем систему синхронизации по элементам с обратной связью без непосредственного воздействия на задающий генератор.
Разработка схемы синхронизатора.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Посылки КАМ сигналов поступают в устройство входной дискретизации ВД. На выходе устройства формируется последовательность коротких импульсов, совпадающих по времени с фронтами посылок. Эти импульсы поступают на один вход цифрового фазового детектора ЦФД. На другой вход ЦФД поступает колебание с основного делителя ОД. В зависимости от знака рассогласования по фазе колебаний, действующих на входах ЦФД, на одном из двух выходов формируется сигнал, открывающий схемы И1 или И2. В зависимости от того, какая из этих схем открыта, импульсы от КГ поступают либо на суммирующий, либо на вычитающий вход реверсивного счетчика РС, который необходим для уменьшения влияния шумов и случайных рассогласований. Емкость РС равна 8, поэтому только после поступления 8 импульсов с выходного устройства ВД, опережающих сигнал ОД, на выходе РС появляется сигнал “исключение” (-), по которому схема добавления и исключения ДИ исключает соответствующий импульс КГ на входе ОД. Фаза колебания на выходе ОД при этом изменится в сторону опережения на величину , т.е. величину периода колебаний КГ. Если при этом рассогласование на входах ЦФД не устранено, то через 8 импульсов с устройства ВД процедура повторяется. Фаза выходного сигнала ОД снова изменится на величину шага корректирования. После каждого срабатывания схемы ДИ реверсивный счетчик сбрасывается в нулевое (исходное) состояние.
При отставании колебаний на выходе устройства ВД от сигнала с ОД на втором выходе ЦФД появится сигнал, открывающий схему И2. Если отставание устойчиво, то на выходе РС появится сигнал “добавление” (+). По нему схема ДИ добавит один импульс в поток на входе ОД. Фаза колебания на выходе ОД изменится на величину в сторону отставания.
Процесс изменения фазы сигнала, формируемого ОД, будет продолжаться до тех пор, пока разность фаз колебаний на входах ЦФД не окажется меньше шага корректирования .
Расчёт параметров устройства синхронизации.
Погрешность синхронизации характеризует наибольшее отклонение фазы синхроимпульсов. В её состав входят статическая и динамическая погрешности
.
Статическая погрешность определяется фазовыми отклонениями. Её причиной может быть нестабильность частоты генератора. Динамическая погрешность характеризует степень увеличения фазовых отклонений синхроимпульсов при поступлении на вход приёмника сигналов, искажённых шумами и помехами.
- время синхронизации: время, необходимое для устранения возникшего фазового рассогласования между СИ и принимаемыми единичными элементами.
- время поддержания синхронизма: время, в течение которого фаза СИ не выйдет за допустимые пределы рассогласования.
Зная время , рассчитаем допустимую погрешность синхронизации:
Время синхронизации:
отсюда выразим:
вероятность ошибки определения значащего момента.
- коэффициент деления основного делителя;
- ёмкость рекурсивного счётчика (РС).
Шаг коррекции:
Теперь зная , можно найти статическую и динамическую погрешности синхронизации:
=
=
Погрешность синхронизации:
Исправляющая способность приёмника по заданию
Задача №3
1. Выбор метода коррекции.
Количество переприёмных участков:
ФЧХ канала соответствует:
Тогда:
Известно, что:
2. Определение неравномерности ГВЗ канала. Определение требуемого ГВЗ корректора.
ГВЗ канала по определению:
ГВЗ корректора берём с обратным знаком относительно ГВЗ канала:
Разработка схемы корректора.
Для коррекции частотных характеристик последовательно с каналом включается корректирующий четырехполюсник.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Общая частотная характеристика:
Для неискаженной передачи необходимо:
Это должно выполняться в заданной полосе частот .
На практике идеальная коррекция невозможна, т.е. возникает погрешность коррекции, которую можно характеризовать следующей величиной:
Чаще используют не , а некоторый функционал D.
Подбирая параметры КУ добиваются минимума средней величины . Для того, чтобы осуществлять коррекцию необходимо изменять свойства корректора. Для этого схема дополняется:
Размещено на http://www.allbest.ru/
РУ - решающее устройство;
D - дискриминатор, вычислитель функционала;
УУ - устройство управления, осуществляет изменение свойств корректора.
Результатом корреляции является минимум величины D. На практике , задаю допустимую величину D', меньшую, чем D и останавливают процедуру настройки, когда
Время необходимое для настройки корректора - время сходимости корректора. Для уменьшения времени сходимости и упрощения настройки корректоров обычно используют двухэтапную процедуру:
Предварительная грубая коррекция выполняется с помощью заранее изготовленных наборов четырехполюсников с фиксированными частотными характеристиками - стандартные корректоры. Их частотные характеристики выбираются с учётом сведений об усредненных частотных характеристиках переприёмного участка каналов разных типов. Каждый корректор рассчитан на один переприёмный участок. Зная, сколько в данный момент в канале переприёмных участков в приёмнике последовательно с КС подключают нужное количество четырёхполюсников. Затем выполняется 2-й этап.
Алгоритмы настройки корректора, от которых зависит точность и скорость определяется методами, которые реализуются в РУ и УУ.
В автоматических корректорах используются поисковые итерационные методы, т.е. с помощью последовательных приближений находят наилучшие параметры - эквалайзеры. При этом выделяют 2 пути коррекции:
1)АЧХ и ФЧХ канала вместе с корректором приводят к идеальному виду (АЧХ - равномерна, ФЧХ - линейна), независимо от вида передаваемого сигнала - это называется коррекция каналов. Наиболее универсальная.
2) Рассчитан на обеспечение наибольшей верности передачи и приёма сигнала некоторого конкретного типа. При этом частотные характеристики необязательно будут идеальными - это коррекция сигналов.
Стандартные корректоры предназначены для выравнивания усредненных частотных характеристик одного переприёмного участка. Усреднение характеристик каналов производят по большому числу каналов: строят множество ГВЗ и у каждого находят среднюю частоту, потом по точкам средних частот проводят линию средней характеристики. Средняя линия является основой для проектирования стандартного корректора. В качестве элементов, корректирующих ГВЗ используются фазовые звенья 2-го порядка. Частотная характеристика ГВЗ этих звеньев должна иметь форму обратную частотной характеристике канала связи. Точность такой коррекции не высокая. Остаточная неравномерность ГВЗ обязательно присутствует и имеет колебательный характер. Число стандартных корректоров соответствует числу переприёмных участков.
Схема стандартного корректора:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Построена на основе интегральных микросхем.
Перестраиваемые корректоры изготавливаются на основе перестраиваемых звеньев, характеристики которых можно изменять в процессе работы. В современной аппаратуре используются трансверсальные и рекурсивные фильтры.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Они могут быть любыми, но для удобства настройки они должны обладать определенными свойствами: в корректируемой полосе частот они должны быть ортогональными.
Ортогональность базисных функции обеспечивает существенное упрощение настройки и малую чувствительность к стабильности коэффициентов м.
Весьма простую реализацию корректора обеспечивает базисные функции вида:
- соответствует звену, обеспечивающему задержку сигнала на
Каждый умножитель м в этой схеме осуществляет коррекцию выходного сигнала в один момент времени. Чем больше звеньев, чем меньше тем больше отсчётных значений ЕС может быть скорректировано. Коррекция выполняется передачей по тракту периодической последовательности импульсов и при этом регулируются коэффициенты м, добиваясь нулевых значений сигнала в заданных точках.
Кроме такой схемы может использоваться рекурсивный фильтр с обратной связью:
Эта схема позволяет получить характеристики, близкие предыдущим, с меньшим числом звеньев. Эта схема с обратной связью, тут возникают вопросы поддержания устойчивости. Предыдущая схема - устойчива.
Осуществляем коррекцию в два этапа:
I. с помощью стандартного корректора
II. с помощью переменного корректора
Стандартный корректор позволяет снизить неравномерность ГВЗ в 5 - 10 раз. Стандартный корректор и переменный корректор снижаю гармоническую неравномерность ГВЗ в 50 - 100 раз.
Оба типа этих корректоров относятся к классу предварительно настроенных, т.е. для их настройки по каналу передается специальный сигнал контроля - это кодовая комбинация. При этом возможны неточности коррекции из-за того, что настроечный и рабочий сигналы отличаются.
Задача №4
3. Расчёт матрицы синдромов для однократной ошибки.
Определение числа проверочных элементов избыточного кода.
Количество элементов в коде: =5
Количество исправляемых ошибок: =4
Для того чтобы найти графически решим уравнения:
Из графика видно, что .
Выбор образующего многочлена для построения кода.
В учебнике [3] из таблицы 8.1.6 на странице 373 по коэффициентам, приближённым к полученному и данным =5, =4 находим порождающий полином .
Для подобранных , , в восьмеричной системе счисления. Переводим в двоичную:
Построение функциональной схемы устройств кодирования-декодирования полученного кода.
Найдём генераторный многочлен:
при этом n=31.
Осуществим деление многочленов в столбик:
возьмём в качестве частного :
+1
:
+1
:
:
:
:
генераторный многочлен:
На основе полученных данных составим схему кодера [6]:
Каждый символ циклического кода может быть представлен различными линейными соотношениями. Осуществим проверку:
В качестве декодера выберем МД-1.
Построение графика появления необнаруживаемой ошибки при заданном изменении вероятности ошибки в канале связи.
Оценим вероятность получения необнаруживаемой ошибки на выходе системы:
по материалам [3] (страница 372) найдём:
График появления необнаруживаемой ошибки при заданном изменении вероятности ошибки в канале связи [Скляр] с 586:
Из графика видно, что с увеличением вероятности ошибок в канале, растёт вероятность того, что ошибка не будет обнаружена при неверном принятии символа.
модуляция синхронизатор частотный кодирование
Список использованной литературы
1. Лекции по дисциплине «Основы передачи дискретных сообщений», лектор Езерский В. В.
2. Основы передачи дискретных сообщений: Учебник для вузов/ Ю.П. Куликов, В.М. Пушкин, Г.И. Скворцов и др.: Под ред. В.М. Пушкина. - М.: Радио и связь, 1992.- 288 с., ил.
3. Прокис Дж. Цифровая связь. М.: Радио и связь, 2000.
4. Скляр Б. Цифровая связь. М., Санк-П, Киев: Изд. дом «Вильямс», 2003.
5. Модуляция, синхронизация и коррекция частоных характеристик при передаче дискретных сообщений. № 4535. Рязань. РГРТУ. 2011 г.
6. Кодирование и декодирование циклических кодов. № 4770. Рязань. РГРТУ. 2014 г.
7. Основы построения систем и сетей передачи информации: учебное пособие для вузов по направлению 654400 "Телекоммуникации" / В. В. Ломовицкий и др. М.: Горячая линия - Телеком, 2005.- 382 с. ил.
8. Гаранин М.В., Журавлев, Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации. М.: Радио и связь, 2001.
9. Абдуллаев Д.А., Арипов М.Н. Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях. - М.; Радио и связь, 1985.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор метода модуляции, разработка схемы модулятора и демодулятора для передачи данных, расчет вероятности ошибки на символ. Метод синхронизации, схема синхронизатора. Коррекция фазо-частотной характеристики канала. Система кодирования циклического кода.
контрольная работа [294,2 K], добавлен 12.12.2012Схема модулятора и демодулятора для передачи данных по каналу ТЧ. Проектирование синхронизатора и расчет его параметров. Метод коррекции фазо-частотной характеристики канала ТЧ. Разработка системы кодирования/декодирования циклического кода.
курсовая работа [305,1 K], добавлен 22.10.2011Выбор метода модуляции, разработка схемы модулятора и демодулятора для передачи данных по каналу ТЧ. Расчет параметров устройства синхронизации. Методика коррекции фазо-частотной характеристики канала ТЧ. Кодирование и декодирование циклического кода.
курсовая работа [910,4 K], добавлен 22.10.2011Количество поверочных элементов. Выбор образующего полинома. Построение матрицы синдромов для однократной ошибки. Схема кодера циклического кода. Оценка вероятности обнаруживаемой ошибки на выходе системы передачи. Алгоритм построения дешифратора.
контрольная работа [3,6 M], добавлен 03.12.2010Информационные характеристики источника сообщений и первичных сигналов. Структурная схема системы передачи сообщений, пропускная способность канала связи, расчет параметров АЦП и ЦАП. Анализ помехоустойчивости демодулятора сигнала аналоговой модуляции.
курсовая работа [233,6 K], добавлен 20.10.2014Функции основных блоков структурной схемы системы передачи дискретных сообщений. Определение скорости передачи информации по разным каналам. Принципы действия устройств синхронизации, особенности кодирования. Классификация систем с обратной связью.
курсовая работа [478,7 K], добавлен 13.02.2012Расчет основных характеристик системы передачи сообщений, состоящей из источника сообщений, дискретизатора, кодирующего устройства, модулятора, линии связи, демодулятора, декодера и фильтра-восстановителя. Структурная схема оптимального демодулятора.
курсовая работа [310,0 K], добавлен 22.03.2014Составление обобщенной структурной схемы передачи дискретных сообщений. Исследование тракта кодер-декодер источника и канала. Определение скорости модуляции, тактового интервала передачи одного бита и минимально необходимой полосы пропускания канала.
курсовая работа [685,0 K], добавлен 26.02.2012Структурная схема и информационные характеристики цифровой системы передачи непрерывных сообщений, устройства для их преобразования. Определение помехоустойчивости дискретного демодулятора. Выбор корректирующего кода и расчет помехоустойчивости системы.
курсовая работа [568,7 K], добавлен 22.04.2011Структурная схема одноканальной системы передачи дискретных сообщений. Выбор оптимального типа кодирования. Код Хаффмана. Минимальная длина кодовой комбинации равномерного кода. Энтропия источника сообщений. Расчет информационной скорости на выходе.
курсовая работа [110,9 K], добавлен 08.11.2012Структурная схема системы связи. Вероятность ошибки на выходе приемника. Максимально возможная помехоустойчивость при заданном сигнале. Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления. Импульсная характеристика согласованного фильтра.
курсовая работа [777,1 K], добавлен 29.03.2015Модели частичного описания дискретного канала. Система с РОС и непрерывной передачей информации (РОС-нп). Выбор оптимальной длины кодовой комбинации при использовании циклического кода в системе с РОС. Длина кодовой комбинации.
курсовая работа [664,4 K], добавлен 26.01.2007Исследование сущности и функций системы передачи дискретных сообщений. Расчет необходимой скорости и оценка достоверности их передачи. Выбор помехоустойчивого кода. Определение порождающего полинома. Оптимизация структуры резерва дискретных сообщений.
курсовая работа [213,8 K], добавлен 14.01.2013Разработка 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 19.11.2012Разработка цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет значения математического ожидания, среднеквадратического отклонения и дисперсии. Составление структурной схемы модулятора и демодулятора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.01.2012Расчет основных характеристик передачи информации - ширины и пропускной способности непрерывного канала. Выбор аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей, кодера и модулятора. Алгоритм работы и структурная схема оптимального демодулятора.
курсовая работа [776,7 K], добавлен 13.08.2013Обзор способов передачи сообщений и способов приёма сообщений. Тип антенн и их параметры. Обоснование структурной схемы системы. Вид модуляции и параметры радиосигнала. Способы синхронизации и выбор формы синхросигнала. Характеристика и параметры помех.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 23.12.2011Зависимость помехоустойчивости от вида модуляции. Схема цифрового канала передачи непрерывных сообщений. Сигналы и их спектры при амплитудной модуляции. Предельные возможности систем передачи информации. Структурная схема связи и её энергетический баланс.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 12.02.2013Составление схемы системы связи для заданного вида модуляции и способа приема. Описание преобразования сигнала. Разработка схемы демодулятора и алгоритма его работы. Вычисление вероятности неверного декодирования, пропускной способности канала связи.
курсовая работа [502,6 K], добавлен 27.11.2015Принципы кодирования источника при передаче дискретных сообщений. Процесс принятия приёмником решения при приёме сигнала. Расчёт согласованного фильтра. Построение помехоустойчивого кода. Декодирование последовательности, содержащей двукратную ошибку.
курсовая работа [903,9 K], добавлен 18.10.2014
