Проектирование цифровой системы связи для передачи сигналов удаленного видеонаблюдения

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование цифровой системы связи для передачи сигналов удаленного видеонаблюдения

Руководитель - Коляденко Ю.Ю.

Студент гр. ТК-10-3 Резник И.А.

Харьков

2012

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

на курсовое проектирование по дисциплине: «Теория электросвязи»

на тему: «Проектирование цифровой системы связи для передачи сигналов удаленного видеонаблюдения»

Вариант № 309

1. Параметры видеокамеры:

Разрешающая способность объектива, Fоб =325 линий/мм.

Диаметр пятна объектива, Dоб = 1,25 см.

Соотношение сторон кадра a/b: 16:9

Скорость съемки, Vк = 25 кадров/с

2. Параметры видеосигнала:

Закон распределения уровня сигнала: Двухсторонее экспонециальное

Абсолютный диапазон сигнала (98%), Uс = 4,0 мВ

Собственный шум датчика, уи = 8,0 мкВ

3. Избыточность кодирования R = 10 %

4. Параметры канала связи

Соотношение сигнал/шум q2 = 7;

Полоса канала связи, = (Уточнить после расчета производительности источника) МГц;

Расстояния связи, L = 150 км;

Допустимая вероятность ошибки Ро доп = 5 х Е-6.

Определить:

1. Скорость передачи цифрового потока

2. Выбрать вид модуляции

3. При необходимости выбрать вид помехоустойчивого кода. Число информационных символов в сообщении оптимально согласно критерия максимума скорости передачи. При использовании РОС и CRC.

4. Определить необходимое число избыточных символов для кодирования.

5. Разработать структурную схему модема и функциональную схему кодирующего устройства.

РЕФЕРАТ

Цель работы: закрепление навыков расчета параметров цифровой системы связи.

Ключевые слова: Энтропия, Частота, Квантование, Модуляция, Избыточность, Вероятность, Кодирование, Скорость передачи информации, Ошибка.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАМЕРЫ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АЦП И ЦАП

4. ВЫБОР МЕТОДА МОДУЛЯЦИИ

5. ВЫБОР ВИДА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ КОДОВОЙ КОМБИНАЦИИ

6. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОДА

7. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

8. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ МОДУЛЯТОРА, КОДЕРА, ДЕКОДЕРА И ДЕМОДУЛЯТОРА

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Жизнь современного общества немыслима без широко разветвленных систем передачи информации. Без нее не смогли бы функционировать промышленность сельское хозяйство, транспорт.

Дальнейшее развитие всех сторон деятельности нашего общество немыслимо без широчайшего внедрения автоматизированных систем управления, важнейшей частью которых является система связи для обмена информацией, а также устройства ее хранения и обработки.

Передача, хранение и обработка информации имеют место не только при использовании технических устройств. Обычный разговор представляет собой обмен информацией. Существует множество всевозможных форм представления и хранения информации, такие как: книги, дискеты, винчестеры и т.д.

Технология передачи информации, возможно в большей степени, чем любые другие технологии, оказывает влияние на формирование структуры мирового сообщества. Последние десятилетие сопровождалось революционными изменениями в сети Интернет и вместе с этим радикальными и зачастую непредсказуемыми переменами в способах ведения бизнеса в мировом масштабе. Отсюда следует вполне закономерный вывод, что без знания основ теории передачи сигналов невозможны создание новых совершенных систем связи и их эксплуатация. Поэтому ее изучение является неотъемлемой частью теоретической подготовки студентов.

Передача сообщение из одного пункта в другой составляет основу теории и техники связи. В курсе «Теория электросвязи» изучают единые методы решения разнообразных задач, возникающих при передаче информации от ее источника к получателю.

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

В целом ряде случаев практики возникает проблема передачи непрерывных сообщений дискретным каналом связи. Эта проблема решается при использовании цифровой системы связи. Одной из таких систем есть система передачи непрерывных сообщений методом импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и манипуляции гармоничного носителя. Структурная схема такой системы приведена на рис. 1. Она состоит из источника сообщений (ИС), аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), двоичного дискретного канала связи (ДКС), Составной частью которого является непрерывный канал связи (НКС), цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и получателя сообщений (ПС). Каждая из приведенных частей системы содержит в себе еще целый ряд элементов. Остановимся на них подробнее.

Источник сообщений - это некоторый объект или система, информацию о состоянии или поведении которого необходимо передать на некоторое расстояние. Информация, которая передается от ИС, есть непредвиденной для получателя. Поэтому ее количественную меру в теории электросвязи выражают через статистические (вероятностные) характеристики сообщений (сигналов). Сообщение представляет собой физическую форму представления информации. Часто сообщения подают в виде изменяющегося во времени тока или напряжения, которые отображают переданную информацию.

В передатчике (ИС) сообщения сначала фильтруется с целью ограничения его спектра некоторой верхней частотой fВ. Это необходимо для эффективного представления отклика ФНЧ x(t) в виде последовательности отсчетов xk = x(kT), k = 0, 1, 2, ..., которые наблюдаются на выходе дискретизатора. Отметим, что фильтрация связана с внесением погрешности ф(t), что отображает ту часть сообщения, которая ослабляется ФНЧ.



Рисунок 1.1 - Структурная схема цифровой системы связи

цифровой связь передача сигнал

Дальше отсчеты {хk} квантуются за уровнем. Процесс квантования связан с нелинейным преобразованием непрерывнозначащих отсчетов {хk} в дискретнозначащие {xkl}, которые также привносят погрешность, которую называют погрешностью (шумом) квантования кв(t). Квантованые уровни {yk = xkl} потом кодируются двоичным безизбыточным (примитивным) или помехоустойчивым кодом.

Последовательность кодовых комбинаций {bkl} образовывает сигнал ИКМ, который направляется к модулятору - устройству, которое предназначенно для согласования источника сообщений с линией связи. Модулятор формирует линейный сигнал S(t, bi), который представляет собой электрическое или электромагнитное колебания, способное распространяться по линии связи и однозначно связанное с сообщением, которое передается, (в данном случае с сигналом ИКМ). Сигнал S(t, bi) создается в результате дискретной модуляции (манипуляции) - процесса изменения одного или нескольких параметров носителя соответственно сигналу ИКМ. При использовании гармоничного носителя UН(t) = Umcos(2fнt+0) различают сигналы: амплитудной, частотной и фазовой манипуляций (АМ,ЧМ и ФМ).

Для предотвращения внеполосных излучений в одноканальной связи или при организации многоканального связи, а также для установления нужного отношения сигал/шум на входе приемника линейный сигнал фильтруется и усиливается в выходном каскаде ИС.

Сигнал S(t) с выхода ИС поступает в линию связи, где на него влияет помеха n(t). На входе приемника (Пр) действует смесь z(t) = s(t) + n(t) переданного сигнала и помехи, которая фильтруется во входном каскаде Пр и подается на демодулятор (детектор).

При демодуляции из принятого сигнала выделяют закон изменения информационного параметра, который в нашем случае пропорциональный сигналу ИКМ. При этом для распознавания переданных двоичных сигналов на выход демодулятора подключается решающее устройство (ВП). При передаче двоичных сигналов bi, i = 0, 1 по ДКC наличие помех в НКC приводит к неоднозначных решений (погрешностей) РУ, которая в свою очередь вызывает несоответствие переданных и принятых кодовых комбинаций.

Наконец, для восстановления переданного непрерывного сообщения a(t), т.е. получение его оценки , принятые кодовые комбинации подвергаются декодированию, интерполяции и низкочастотной фильтрации. При этом в декодере по двоичным кодовым комбинациям восстанавливаются L-е уровни , m = 1 … L-1.

Наличие погрешностей в двоичном ДКC приводит к погрешностям передачи в L-м ДКС и возникновение шума передачи П(t). Совокупное действие погрешности фильтрации, шумов квантования и передачи приводит к неоднозначности между переданным и принятым сообщениями .

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАМЕРЫ

Параметрами видеокамеры являются длины сторон кадра, диметр объектива, информационная емкость, максимальная частота первичного сигнала.

Рисунок 2.1

Fоб =325 линий/мм - пространственная частота (частота объектива),

a:b = 16:9 - соотношение сторон,

Vк = 25 кадров/с - скорость съемки,

Dоб = 1,25 см - диаметр объектива.

A:B = a:b = 16:9

b = 9a/16

Dоб2 = a2 + b2 = a2 +81a2/256 = 337a2/256

a2 = 256Dоб2/337

a = 16Dоб2/3,6 = 16*12,5/18,36 = 10,89 мм

b = 2*10,89/3 = 6,128 мм

Nстр = b*Fоб = 6,128 *325 = 1992 строк

Fстр = a*Fоб = 1,089 *325 = 3541 точек в строке

Fmax = Vк* Nстр* Fстр = 25*1992*3541 = 176302856 Гц

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АЦП И ЦАП

Интервал дискретизации по времени Тд выбирается на основе теоремы Котельникова. Обратная к Тд величина - частота дискретизации fд = 1/Tд выбирается из условия

fд ? 2Fm, (3.1)

где Fm - максимальная частота первичного сигнала (сообщения).

fд ? 2*176302856 = 352605712 Гц

Обычно параметры входного ФНЧ АЦП и выходного ФНЧ ЦАП выбирают одинаковыми.

Рисунок 3.1 - Спектр отсчетов и АЧХ ослабления фильтров АЦП и ЦАП

На рис. 3.1 представлены: S(f) - спектр отсчетов, которые отображаются узкими импульсами, Sa(f) - спектр непрерывного сообщения a(t), A(f) - рабочее ослабление ФНЧ.

Для того, чтобы ФНЧ не вносил линейных искажений в непрерывный сигнал, предельные частоты полос пропуска ФНЧ должны удовлетворять условию

f1 ? Fm (3.2)

f1 ?176302856

Для того, чтобы исключить наложение спектров Sa(f) и Sa(f-fД}, а также обеспечить ослабление востанавливающим ФНЧ составных Sa(f-fД} предельные частоты полос задерживания ФНЧ должны удовлетворять условию

f2 ? (fД - Fm) (3.3)

f2 ? 352605712 - 176302856 = 176302856

Чтобы ФНЧ не были слишком сложными, отношение предельных частот выбирают из условия

f2 / f1 = 1,3 ... 1,4. (3.4)

После подстановки соотношений (3.2) и (3.3) в (3.4) можно выбрать частоту дискретизации fД.

fд = 2.3 Fm

fд = 405496569 Гц

Следовательно

В системе цифровой передачи методом ИКМ мощность помехи на выходе ЦАП определяется как

, (3.5)

где - средняя мощность шума квантования;

- средняя мощность шумов ошибок измерения.

На практике принято считать, чтобы не превышало более, чем на 10%, то есть

(3.6)

Найдем

==(8.8·10-6)2-(8·10-6)2=1,34·10-11

Считая шаг квантования малым по сравнению с диапазоном изменения сигнала р(х) в пределах этого шага можно принять равномерной.

При нормальном распределении х плотность распределения вероятности равна

В результате величина ошибки квантования определиться соотношением

(3.7)

Шаг квантования зависит от числа уровней квантования N:

x = Umax / (N-1) (3.8)

Из выражения (3.8) определим минимально возможное число уровней квантования:

(3.9)

Длина двоичного примитивного кода на выходе АЦП есть целое число:

m = log2 N . (3.10)

Поэтому число уровней квантования N выбирается как целая степень числа 2, при котором

N ? Nmin. (3.11)

m = 9

Тогда N = 29 = 512

Шаг квантования с поправкой

Длительность двоичного символа (бита) на выходе АЦП определяется как

Тб = ТД / m. (3.12)

Среднее количество информации, передаваемое по каналу связи в единицу времени, - скорость передачи информации Ht определим по формуле

, (3.13)

где - скорость передачи отсчетов;

- энтропия.

В нашем случае скорость передачи отсчетов равна частоте дискретизации:

(3.14)

H(x) для равномерного распределения по формуле:

(3.15)

,

Тогда скорость передачи информации Ht

Ht = *9 = 4460462259 бит/с.

4. МОДУЛЯЦИЯ

Вид модуляции выбираем так, чтобы скорость передачи информации после модуляции была не меньше произволительности источника,т.е.

.

Ht = 4460462259 бит/с

,

где - скорость модуляции,

- число позиций сигнала.

Для АМ, ФМ, ОФМ, КАМ

,

- полоса пропускания канала.

= 74341037641 Гц.

бод.

. =4

Поэтому выбираем М=4-х позиционную модуляцию.

Для ОFDМ

,

Nk принимается 16, 32, 64.

Примем количество подканалов

бод,

Поэтому так же выбираем Мофдм=4-х позиционную модуляцию

Рассчитаем вероятности ошибки

Вероятность ошибки при АМ-4:

,

Вероятность ошибки при ФМ-4:



Вероятность ошибки при ОФМ-4:

Вероятность ошибки при КАМ:

где з - число уровней амплитуды;

б = з+1;

M = 2k, k - четное число.

КАМ-4: M = 4, k = 2, б = 3.

Вероятность ошибки при OFDM-4:



Т.к. вероятность ошибки наименьшая при КАМ и OFDM выбираем OFDM.

5. ВЫБОР ВИДА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ КОДОВОЙ КОМБИНАЦИИ

Чтобы посчитать вероятность ошибки кодовой комбинации найдем параметры кода. К ним относятся:

n=m+k - длина кодовой комбинации;

m - число информационных символов(разрядов);

k - число проверочных символов (разрядов);

Особую важность для характеристики корректирующих свойств кода имеет минимальное кодовое расстояние dmin, определяемое при попарном сравнении всех кодовых комбинаций, которое называют расстоянием Хемминга.

В реальных каналах связи действуют помехи, приводящие к появлению ошибок в кодовых комбинациях. При обнаружении ошибки декодирующим устройством в системах с РОС производится переспрос группы кодовых комбинаций. Во время переспроса полезная информация не передается, поэтому скорость передачи информации уменьшается.

В этом случае

, (5.1)

где Poo - вероятность обнаружения ошибки декодером (вероятность переспроса):

; (5.2)

Рпп - вероятность правильного приема (безошибочного приема) кодовой комбинации ;

М - емкость накопителя передатчика в числе кодовых комбинаций

, (5.3)

где tp - время распространения сигнала по каналу связи, с;

tк - время передачи кодовой комбинации из n разрядов, с.

Знак < > означает, что при расчете М следует брать большее ближайшее целое значение.

tp = (L/с); (5.4)

tк = (n/B), (5.5)

где L - расстояние между оконечными станциями, км;

с - скорость распространения сигнала по каналу связи, км / с (с = 3х105);

В - скорость модуляции, Бод.

tp= =5*10-4 c.

C точки зрения внесения постоянной избыточности в кодовую комбинацию выгодно выбирать длинные кодовые комбинации, так как с увеличением n относительная пропускная способность

Co = Ht /B = m/n (5.6)

Увеличивается, стремясь к пределу, равному 1.

Для вычисления оптимальных величин n, k, m удобнее всего воспользоваться программным пакетом математического моделирования, таким как MathLab или MathCAD, построив в нем график зависимости R(n). Оптимальное значение будет в том случае, когда R(n) - максимально. При определении величин n, k, m необходимо также обеспечить выполнение условия:

, (5.7)

где - эквивалентная вероятность ошибки приема единичного разряда при применении помехоустойчивого кодирования с РОС.

Величину можно определить воспользовавшись соотношением, что при передаче без применения помехоустойчивого кодирования вероятность ошибочной регистрации кодовой комбинации Р0кк длины n равна

. (5.8)

В тоже время при применении помехоустойчивого кодирования

, (5.9)

где - вероятность необнаруженных ошибок

; (5.10)

- вероятность обнаруженных ошибок

. (5.11)

Дополнительно к выполнению условия (5.7) необходимо обеспечить

V  Ht. (5.12)

Из казанного выше следует, что процесс поиска значений В, n, m, k является итерационным и его удобнее всего оформить в виде таблицы, образец которой приведен в табл. 5.1

Последовательность расчета

1.задаем количество обнаруживаемых ошибок

2.рассчитываем мин. кодовое расстояние

dmin = t0 + 1.

dmin = 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3.задаем количество символов n

n=10…109

4. рассчитываем число проверочных символов:

.

где -- число сочетаний из по элементов, которое рассчитывается согласно выражения

.

5. рассчитаем количество информационных символов m=n-k;

6.рассчитаем время передачи кодовой комбинации из n разрядов, с.

tk=n/B;

7. емкость накопителя

8. вероятность обнаружения ошибок

9. скорость передачи

10. вероятность необнаружения

11. вероятность ошибочной регистрации при применении помехоустойчивого кодирования кодовой комбинации Р0кк длины n равна

,

12. вероятность ошибки

.

Ht = , Pдоп =.
to	n	m	K		В	I'
1	2010	1999	11	2.454*10^-9	7.376*10^9	1.94*10^8

Рис. 5.1 - Зависимость производительности от количества символов



Рис. 5.2 - Зависимость вероятности ошибки от количества символов

6. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОДА

Избыточностью корректирующего кода называют величину

, (6.1)

. (6.2)

Эта величина показывает, какую часть общего числа символов кодовой комбинации составляют информационные символы. В теории кодирования величину Bm называют относительной скоростью кода. Если производительность источника информации равна Ht символов в секунду, то скорость передачи после кодирования этой информации окажется равной

, (6.3)

В данном случае

- скорость передачи после кодирования;

7. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Цифровые системы связи характеризуются качественными показателями, одним из которых является верности (правильность) передачи.

Для оценки эффективности системы связи вводят коэффициент использования канала связи за мощностью (энергетическая эффективность) и коэффициент использования канала по полосе частот (частотная эффективность):

, (7.1)

, (7.2)

где V - скорость передачи информации;

-- отношения сигнал/шум на входе демодулятора

; (7.3)

- ширина полосы частот, которую занимает сигнал

, (7.4)

где М - число позиций сигнала.

Обобщенной характеристикой есть коэффициент использования канала по пропускной способности (информационная эффективность):

. (7.5)

Для непрерывного канала связи с учетом формулы Шеннона

получаем следующее выражение

. (7.6)

Соответственно теоремам Шеннона при =1 можно получить зависимость между и :

=/(2 - 1), (7.7)

которая имеет название границы Шеннона, что отображает наилучший обмен между и в непрерывном канале. Эту зависимость удобно изобразить в виде кривой на плоскости - (рис.7.1).

Рисунок 4.6 - Граница Шеннона

в= -8.45

г= 3.01

г= -4.378

Эффективность системы может быть повышена за счет увеличения скорости передачи информации (повышать энтропию сообщений). Энтропия сообщений зависит от закона распределения вероятностей. Следовательно, для повышения эффективности необходимо осуществить перераспределение плотностей элементов сообщения.

Если устранить или ослабить взаимосвязь между элементами сообщений, то также можно добиться повышения эффективности систем.

Наконец, повышения эффективности систем можно получить за счет соответствующего выбора кодирования, обеспечивающего экономию во времени при передачи сообщений.

8. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ МОДУЛЯТОРА, КОДЕРА, ДЕКОДЕРА И ДЕМОДУЛЯТОРА

Рис.8.1-Схема модулятора OFDM

Рис.8.2-Схема демодулятора OFDM



Рис. 8.3 - Схема кодирующего устройства для полинома x11 + x7 + x3 + x2 + 1

Рис. 8.3 - Схема кодирующего устройства для полинома x11 + x7 + x3 + x2 + 1

ВЫВОДЫ

1.Расчитана скорость передачи потока Нt=4460462259 бит/с.

2. Выбрана OFDM-модуляция.

3.Выбрано число информационных символов в сообщении оптимально согласно критерию максимума скорости передачи. Оно равно 2010.

4.Определил необходимое число избыточных символов для кодирования, оно равно 11.

5. Разработана функциональная схему кодирующего устройства.

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Теорія електричного зв'язку» Бидный Ю.М., Золотарев В.А., Омельченко А.В. - Харьков: ХНУРЭ, 2003.

2. Омельченко В.А, Санников В.Г. Теория электрической связи. Ч. 1, 2, 3. - К.: ИСДО, 1994.

3. Теория электрической связи: Учебник для вузов / А.Г.Зюко. Д.Д.Кловский, В.И.Коржик, М.В.Назаров; Под ред. Д.Д.Клоковского. - М.: Радио и связь. 1998.

4. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки / Пер, с англ. под ред. Р.Л.Добрушина и С.И.Самойленко. - М-: Мир, 1976. - 596 с.

5. Андреев B.C. Теория нелинейных электрических цепей. Учеб. пособие для вузов. -- М.: Радио и связь, 1982. - 280 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Текст программы Matlab:

clc

format long e

%Параметры видеокамеры:

Fob=325; %Разрещающая способность объектива, линий/мм.

D=12.5; %Диаметр пятна объектива, мм.

a=16; b=9; %Соотношение сторон кадра.

Vk=25; %Скорость съемки кадров, с.

%Параметры видеосигнала:

Uc=4*10^-3; %Абсолютный диапазон сигнала (98%), В.

sigmi=8*10^-6; %Собственный шум датчика.

R=10; %Избыточность кодирования.

%Параметры канала связи:

h2=7; %Соотношение сигнал/шум.

L=150; %Расстояние связи.

Po=5*10^-6; %Допустимая вероятность ошибки.

display ('Расчет параметров камеры')

B=sqrt((D^2)/(1+a^2/b^2))

A=16*B/9

Nctr=B*Fob

Fctr=A*Fob

Fmax=Vk*Nctr*Fctr

display ('Расчет АЦП')

Fd=2.3*Fmax %Частота дискретизации

Td=1/Fd %Период дискретизации

sigmeps=1.1*sigmi;

epskv=sigmeps^2-sigmi^2 %Квадрат ошибки квантования

dx=sqrt(12*epskv) %Шаг квантования

Nmin=Uc/dx+1 %минимально возможное число уровней квантования

mm=ceil(log2(Nmin)) %Длина двоичного примитивного кода

N=2^mm %Число уровней квантования

dx1=Uc/(N-1) %Шаг квантования с поправкой

Tb=Td/mm %Длительность двоичного символа на выходе АЦП

x=0:dx1:Uc -dx1; %Пределы изменения сигнала

alpha=1.9; %Параметр масштаба

beta=4; %Параметр сдвига

p=(alpha/2)*exp((-alpha)*abs(x-beta));

P=sum(p)

%figure (1)

%plot (x,p)

Hmax=log2(N) %Максимальная энтропия

H=-sum(p.*log2(p)) %Энтропия

Ht=11*Fd %скорость передачи информации

r=1-H/Hmax %избыточность

yk=-R*r/100

rk=r-yk %Избыточность после кодирования

mcp=(1-rk)*Hmax %Средняя длина кода

I=Fd*mcp %Производительность источника

display ('Модуляция')

dFk=5*Ht/(log2(1+h2)) %Полоса пропускания канала

B=dFk/2 %Скорость модуляции

M=2^ceil(Ht/B) %Количество позиций

kam=ceil (Ht/B)

if kam/2-ceil(kam/2)==0

Mkam=2^kam

else

Mkam=2^(kam+1)

end

Nk=128 % количество подканалов

Bofdm=dFk*Nk/(Nk+1)

ofdm=ceil(Ht/Bofdm);

if ofdm/2-ceil(ofdm/2)==0

Mofdm=2^ofdm %Количество позиций

else

Mofdm=2^(ofdm+1)

end

eta=sqrt(Mkam)

a=eta+1

etaofdm=sqrt(Mofdm)

aofdm=etaofdm+1

display('АM')

x1=sqrt(6*h2*log2(M)/(M^2-1));

Pam=(2*(M-1)/M)*(1-erf(x1))

display('ФM')

Pfm=(1/log2(M))*(1-erf(sqrt(h2*log2(M))*sin(pi/M)))

display('ОФM')

Pofm=(1/log2(M))*(1-(erf(sqrt(h2*log2(M))*sin(pi/M)))^2)

display('KAM')

x2=sqrt(3*h2*log2(a)/(eta^2-1));

Pkam=2*(1-a^-1)*0.5*(1-erf(x2))/log2(a)

display('OFDM')

x3=sqrt(3*h2*log2(aofdm)/(etaofdm^2-1));

Pofdm=2*(1-aofdm^-1)*0.5*(1-erf(x3))/log2(aofdm)

posh=min([Pam, Pfm, Pofm, Pkam, Pofdm])

if posh==Pam

Pam

end

if posh==Pfm

Pfm

end

if posh==Pofm

Pofm

end

if posh==Pkam

Pkam

M=Mkam

end

if posh==Pofdm

Pofdm

B=Bofdm

M=Mofdm

end

Cm=B*log2(M)

display ('Выбор помехоустойчивого кода')

format long e

tp=L/300000 %время распространения сигнала

N=2000 % максимальная длина кода

to=1 % количество обнаруживаемых ошибок

k (1:N)=0;

dmin (to)= to+1; % минммальное кодовое расстояние

for n1=1:N

n(n1)=n1+10; % длина кода

Pnn=(1-posh)^n(n1); % вероятность правильного приема

l1=ceil((dmin(to)-1)/2)+1;

Cn=zeros(size(1:l1));

for ii=1:l1

Cn(ii)=nchoosek(n(n1),ii-1);

end

k(n1)=ceil(log2(sum(Cn)));

m(n1)=n(n1)-k(n1);

tk(n1)=n(n1)/B;

Mnak(n1)=ceil(3+2*tp/tk(n1));

Poo(n1)=(1-(1-Po)^n(n1))*(1-1/(2^k(n1)));

I(n1)=(B*m(n1)/n(n1))*(1-(Poo(n1)*(Mnak(n1)+1)/(Pnn+Poo(n1)*(Mnak(n1)+1))));

Pno(n1)=(1-(1-Po)^n(n1))*(1/2^k(n1));

Pokk(n1)=Pno(n1)/(1-Poo(n1));

Pokod(n1)=1-(1-Pokk(n1))^(1/n(n1));

end

figure (2)

plot (n,I)

grid

hold on

figure (3)

plot (n, Pokod)

hold on

[Imax, y]=max(I);

tab1=[to n(y) m(y) k(y) Pokod(y) B Ht Imax]

figure (2)

grid

figure (3)

grid

display ('Основные характеристики кода')

rkk=k(y)/n(y)

Bm=m(y)/n(y)

Ht

V=Ht*n(y)/m(y)

Tb=1/V

display ('Показатели эффективности цифровой системы')

Fs=1/(Tb*log2(M)); %полоса частот

PsNo=h2/Tb;

betta=10*log10(V/PsNo)

gamma=10*log10(V/Fs)

eta=gamma/log2(gamma/betta+1)

g=0.1:0.01:15;

b=10*log10(g./(2.^g-1));

figure (4)

plot (10*log10(g), b)

hold on

plot (10*log10(g), betta)

plot (gamma, 10*log10(g./(2.^g-1)))

Ht, Cm, Imax, V

Размещено на Allbest.ru

...