Расчёт характеристик сигналов и каналов связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Телекоммуникационные, радиотехнические системы и сети»

РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК СИГНАЛОВ И КАНАЛОВ СВЯЗИ

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Теория электрической связи»

Студент группы 23-А

В.В. Моисеева

Руководитель

доцент каф ТРСиС

А.С. Картавцев

Омск 2016



Реферат

Пояснительная записка содержит 23 страниц, 13 рисунков, 3 таблицы, 5 источников.

МОДУЛЯЦИЯ, ПОЛЕЗНЫЙ СИГНАЛ, ДИСКРЕТИЗАЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛОВ, СПЕКТР СИГНАЛА, КОДИРОВАНИЕ, АНАЛОГОВО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ФУНКЦИЯ АВТОКОРРЕЛЯЦИИ, ГРАНИЧНАЯ ЧАСТОТА, ПОЛОСА ЧАСТОТ.

В курсовой работе «Расчёт характеристик сигналов и каналов связи» рассматриваются методы и примеры расчёта характеристик сигналов и каналов связи. Курсовая работа содержит основные сведения о характеристиках и параметрах сигналов и каналов связи, примеры и методы их расчёта, графики различных характеристик сигналов. Рассмотрены принципы преобразования сигналов в цифровую форму и требования к аналогово-цифровому преобразователю (АЦП). Приведены рекомендации для облегчения вычислений при помощи вычислительной среды MathCAD 14.



Содержание

Введение

1 Характеристика детерминированного сигнала

1.1 Временная характеристика сигнала

1.2 Спектр сигнала

1.3 Энергия сигнала

2 Характеристика случайного сигнала

2.1 Определение интервала корреляции

2.2 Построение случайного сигнала

3 Формирование цифрового сигнала

3.1Дискретизация детерминированного сигнала

3.2 Дискретизация случайного сигнала

3.3 Квантование сигнала

4 Цифровой сигнал и выбор АЦП

4.1Оцифровка сигнала

5 Характеристики модулированного сигнала

5.1 Расчёт спектра модулированного сигнала

6 Расчет информационных характеристик канала

7 Расчет вероятности ошибки оптимального демодулятора

Заключение

Библиографический список



Введение

Связь - это постоянно развивающаяся отрасль техники. Все более увеличивающееся информационное пространство человечества требует эффективных средств коммуникации, именно поэтому развитие связи и передачи информации в целом представляет собой крайне важную задачу для современного информационного общества.

Ситуация в отрасли железнодорожного транспорта во многом аналогична общемировым тенденциям. На текущем этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и перевозной способности, грузовых и пассажирских перевозок, уменьшению времени оборотов вагонов и повышению производительности труда. Эти задачи решаются по двум основным направлениям: техническим переоснащением систем отрасли и совершенствованием системы управления перевозочным процессом.

Система управления же во многом зависит от грамотной и, что не менее важно, скоординированной работы обслуживающего персонала. Модернизация приемников и передатчиков, каналов связи и систем связи вообще, увеличение помехоустойчивости аппаратуры и уменьшение помех в условиях повышенного фона электромагнитных полей - это один из важнейших действующих процессов в реконструкции современного железнодорожного транспорта. Именно поэтому изучение курса теории передачи сигналов - это так важно для квалифицированного инженера.

В данной работе поставлена цель изучить характеристики сигналов и каналов связи, научиться эффективно рассчитывать эти характеристики, рассмотреть теорию сигналов в целом. Произвести расчеты различных величин, вывести общие закономерности в различных параметрах, описывающих сигналы и каналы связи. Изучить методы цифровой обработки сигналов, затронув при этом теорию помехоустойчивости. Рассмотреть принципы и виды модуляции и демодуляции сигналов, их обработка и закономерности в различных видах модуляций, а также рассчитать и построить графики модулированных сигналов при заданном виде модуляции.

Для современного общества немаловажно также и повышение эффективности расчётов, в связи с чем в данной работе была применена компьютерная вычислительная среда MathCAD 14, и освещены некоторые приёмы работы с ней.



1 Характеристика детерминированного сигнала

Структурная схема канала связи

Рисунок 1.1 - Структурная схема цифрового канала связи

На вход преобразователя П^-1 подается непрерывное сообщение, несущее некоторую информацию. В блоке П^-1 получаем некоторую непрерывную зависимость напряжения от времени, которая ставится в соответствие передаваемым сообщениям. Далее сигнал подвергается цифровой обработке, которая заключается в дискретизации по времени и квантованию по уровню и производится соответственно в блоках Дt и ДU. После этого сигнал кодируется; три вышеназванные операции выполняет блок АЦП (аналогово-цифровой преобразователь). Кодер источника формирует первичный код, каждое сообщение записывается им в форме двоичного представления. Собственно, на этом этапе преобразований сигнал можно передавать до потребителя, но в таком виде он будет не защищен от помех, и достоверность передачи будет низка. Поэтому далее идут преобразования, направленные на повышения помехоустойчивости канала. Кодер канала по первичному коду формирует помехоустойчивый код. Здесь в код закладывается определенная избыточность, что позволяет в декодере канала обнаружить, либо исправить ошибки, возникшие при передаче. Спектр закодированного сигнала переносится в область высоких частот, чтобы оградиться от помех (в частности индустриального характера), в блоке «Модулятор». Линия связи осуществляет передачу сигнала от передатчика к приемнику, демодулятор выполняет обратное преобразование спектра из области несущей в область низких частот. Цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровой сигнал в аналоговый, и на выходе получаем искаженные сообщения a`(t).

Для проведения расчётов характеристик будут использоваться уравнения содержащие следующие переменные:

Так как для произведения расчётов и оформления пояснительной записки используется дополнительное ПО, в нашем случае это MathCAD, при построении большинства графиков отсутствует таблица значений, ибо для плавности функции строятся по большому числу значений.

1.1 Временная характеристика сигнала

Детерминированный сигнал - сигнал, строящийся по математическому закону, значения которого в конкретный момент времени известны. В моём случае уравнение сигнала имеет вид, приведённый в формуле 1:

	(1.1)

где h - амплитуда,

По заданным преподавателем значениям h = 0.45 В и = 410³ в ПО построен график, представленный на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Временная функция сигнала



1.2 Спектр сигнала

Следующей основной характеристикой является спектральная плотность, находимая путём интегрирования временной функции, Спектральная плотность представлена формулой 1.2.

	(1.2)

Интегрируя функцию, получаем формулу, нахождения спектральной плотности представленную в формуле 1.3

	(1.3)

На рисунке 1.3 представлен график спектральной плотности.

Рисунок 1.3 - Спектральная плотность сигнала

1.3 Энергия сигнала

Показатели энергии и мощности сигнала, эго важнейшие характеристики, определяющие КПД передатчика и качество работы системы.

Энергию одиночного сигнала можно вычислить по временной функции сигнала по формуле 1.4

	(1.4)

Проинтегрировав выражение с помощью MathCAD, получим полную энергию сигнала

	(1.5)

Для нахождения неполной энергии, использую заданный процент (). Отсюда:

Вт.

Найдём частоту среза используя уравнение Парсеваля, формула 1.6

	(1.6)

По данной формуле полная энергия находится не через временную зависимость, а спектральную, используя формулу 6 строю графики, изображённые на рисунке 1.4

Рисунок 1.4 - Энергия сигнала

2 Характеристика случайного сигнала

В математическом представлении случайный сигнал характеризуется следующими параметрами:

а) характеристика множества, закон распределения плотности W(s),

б) числовые константы среднее (постоянная составляющая) Мs и дисперсия (средняя мощность) Ds или ее производная среднеквадратичное отклонение у=?Ds,

в)функция автокорреляции (скорость изменения) K(ф).

Построение закона распределения

Закон распределения для случайного сигнала, не что иное как плотность распределения или как ещё называют дифференциальный закон. В моём случае случайный сигнал имеет гамма-распределение, строящийся по формуле 2.1

	(2.1)

где r - параметр распределения, r,x>0 ,при х = 0, w(x) = 0;

Используя дополнительное программное обеспечение и его встроенные функции, по заданным параметрам был построен график, представленный на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Экспоненциальное распределение

2.1 Определение интервала корреляции

Корреляция характеризует статистические связи между его значениями и поведение сигнала во времени. Последнее связано со спектром, что имеет важное прикладное значение. Характеристика корреляции - функция автокорреляции сигнала. Интервал корреляции - это временная константа, показывающая предел наличия статистической связи (внутри) и отсутствие за интервалом.

По заданной функции автокорреляции, формула 2.2, вычислим интервал корреляции формула 2.3

	(2.2)
	(2.3)

где - дисперсия заданная преподавателем как формула 2.4

	(2.4)

При выполнении расчёта были получены следующие величины:

.

c.

Следуя формуле 2.5, рассчитываем спектр сигнала, представленный на рисунке 2.2

	(2.5)

Рисунок 2.2 - Энергетический спектр сигнала

Для дискретизации сигналов необходимо ограничить спектры сигналов. подойдем к этой задаче следующим образом. Поскольку G(w) есть распределение мощности по спектру, то проинтегрировав её в бесконечных пределах, получим мощность сообщения (сигнала), которая равна дисперсии. Ограничив её согласно заданному проценту, и построив зависимость по формуле 2.6, получаем график изображённый на рисунке 2.3.

	(2.6)

Рисунок 2.3 - Мощность случайного сигнала

Находим граничную частоту:

.

.

2.2 Построение случайного сигнала

Используя встроенные функции ПО был построен график случайного сигнала, временная функция, с шагом две миллисекунды на 15 точек. Данный, смоделированный сигнал, представлен на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 - Модель случайного сигнала



3 Формирование цифрового сигнала

Исходными данными для формирования цифрового сигнала будут:

а) граничная частота спектра сигнала,

б) отношение минимальной мгновенной мощности сигнала к шуму квантования,

в) отношение максимальной мгновенной мощности к минимальной.

Дискретизация сигнала и построение выборки

В современной системе связи информация передаётся в цифровой форме. Такое представление универсально для любого вида информации. Его основой является теорема отсчётов, или теорема Котельникова, по которой любой сигнал с ограниченным спектром может быть представлен совокупностью отсчётов (выборкой) - мгновенными значениями через определённый интервал времени Дt.

Расчёт интервала производится по формуле 3.1

	(3.1)

где Fс - верхнее значение частоты спектра, рассчитываемое по формуле :

	(3.2)

где щ_с - частота среза или граничная частота.

3.1 Дискретизация детерминированного сигнала

По формуле 3.2 получаем, верхнее значение частоты спектра

.

Отсюда, интервал дискретизации

Для дальнейших расчётов принимается, что

Имея интервал дискретизации, мы можем построить график детерминированного сигнала, представленный рисунком 3.1

Рисунок 3.1- График дискретизированого детерминированного сигнала

3.2 Дискретизация случайного сигнала

Расчёт для случайного сигнала начинается с создания последовательности чисел распределённых по экспоненциальному закону, данная последовательность представлена таблицей 3.1

Таблица 3.1 - Закон экспоненциального распределения

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U	6,67	1,64	0,54	1,05	0,2	1,74	0,34	1,19	2,39	1,92

Теперь нам необходимо принять интервал дискретизации, по заданию преподавателя

Меж тем, расчётное значение, полученное с учётом пункта 2.3 согласно формулам 3.1,3.2

На рисунке 3.2 представлен график дискретизированого случайного сигнала при заданном интервале дискретизации.

Рисунок 3.2 - Дискретизированный случайный сигнал

3.3 Квантование сигнала

Квантование импульсных отсчётов по уровню и кодирование следующий этап преобразования сигнала. Для выполнения этого преобразования мы проведём необходимые расчёты согласно формулам 3.3-3.8.

	(3.3)

где K - динамический коэффициент, в моем случае К=38

	(3.4)

где Р_ш.кв - мощность шумов квантования

г - отношение мощности сигнала к шуму квантования, задано. г=20

	(3.5)

где Д - шаг шкалы квантования,

n - число уровней квантования.

	(3.6)
	(3.7)

где m - разрядность кодовой комбинации.

Последним по порядку, но не по значению, определяем длительность элементарного кода

	(3.8)

Квантование детерминированного сигнала

Используя формулы пункта 3.2, производя при необходимости их элементарные преобразования, а также графики сигналов, полученные ранее, были рассчитаны следующие значения:

По графику детерминированного сигнала определено максимальное напряжение

Согласно формуле 3.3 находим минимальное напряжение, амплитуду сигнала

Выразив из формулы 3.4 мощность шумов квантования и подставив известное значение отношения мощности, получим

Рассчитав число уровней квантования по формуле 3.6,и округлив его до целого

Производим расчёт шага шкалы квантования, по формуле 3.5

А так же разрядность кода, выразив его из формулы 3.7,

Разрядность кода обязательно округляется до целого числа, в большую сторону.

Зная разрядность кодовой комбинации, рассчитываем длительность элементарного сигнала, согласно формуле 3.8

Квантование случайного сигнала

Весь расчёт для случайного сигнала аналогичен расчёту для детерминированного, за исключением определения максимального и минимального напряжения. Которые находятся по амплитуде сигнала.

По графику случайного сигнала определено максимальное и минимальное напряжение

Выразив из формулы 3.4 мощность шумов квантования и подставив известное значение отношения мощности, получим

Рассчитав число уровней квантования по формуле 3.6,и округлив его до целого

Производим расчёт шага шкалы квантования, по формуле 3.5

А так же разрядность года, выразив его из формулы 3.7,

Разрядность кода обязательно округляется до целого числа в большую сторону.

Зная разрядность кодовой комбинации, рассчитываем длительность элементарного сигнала, согласно формуле 3.8

Выбор сигнала для передачи

Выбор системы связи во многом определяется показателями качества, которое в свою очередь зависит от сигнала. Здесь мы воспользуемся обобщённым показателем равным отношению мощности шумов квантования к длительности сигнала, формула 3.8

	(3.8)

Чем меньше показатель B, тем лучше используется полоса канала связи и меньше шумы квантования. Располагая всеми необходимыми данными произведу расчёт.

Для детерминированного сигнала

.

Для случайного сигнала

В виду полученных результатов для передачи выбран детерминированный сигнал.



4 Цифровой сигнал и выбор АЦП

4.1 Оцифровка сигнала

Для передачи по каналу связи, аналоговый сигнал необходимо оцифровать, для этого воспользуемся формулой 4.1

	(4.1)

Таким образом мы получим порядковый номер уровня квантования, пример:

Подобно рассчитываем ещё три точки дискретизации, отличные от нуля, при этом округляя уровень квантования до ближайшего целого, так как он не может быть представлен дробным числом.

Теперь для передачи по каналу связи, я представлю данные десятичные числа, в двоичном формате, получается для восстановления исходного аналогового сигнала, будут отправлены четыре пакета данных. Разрядность кода, учитывая предыдущие расчёты равна шести.

Остальной код представлен в таблице 4.1

Таблица 4.1 - Кодовые комбинации, четырёх точек дискретизации

	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6
S1	1	0	1	1	0	1
S2	1	0	1	0	1	1
S3	1	0	1	0	1	0
S4	1	0	1	0	0	0

Таким образом, после оцифровки сигнал имеет вид:

101101 101011101010101000

Выбор АЦП расчёт статистических данных

Перед проведением дальнейших расчётов, нам необходимо определится с используемым аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Так как все приведённые в методическом указании, АЦП, соответствуют расчётным параметрам, я выбираю следующий:

АЦП серии AD5301, с 8-ми разрядным выходом, последовательным интерфейсом, с напряжениями соответствующими логическим нулю и единице, это менее 0.4 В и более 2.4 В соответственно, частота преобразования данного АЦП 167 кГц, что больше расчётной частоты сигнала, а значит удовлетворяет условию.

Произведём расчёт статистических параметров, математического ожидания и дисперсия по формулам 4.2,4.3

	(4.2)
	(4.3)

где - вероятность возникновения нуля или единицы

Для уменьшения погрешности будем использовать граничные значения напряжений. С учётом того, что вероятность возникновения единицы равна 0.5, а нуля 0.5, получаем следующие значения мат ожидания и дисперсии



5 Характеристики модулированных сигналов

Общие сведения

Для передачи полезной информации в технике связи обычно используются модулированные сигналы. Они позволяют решить задачи уплотнения линий связи, электромагнитной совместимости, помехоустойчивости систем. Процесс модуляции является нелинейной операцией и приводит к преобразованию спектра сигнала. При гармоническом сигнале-переносчике это преобразование заключается в том, что спектр полезного сигнала переносится в область несущей частоты в виде двух боковых полос. Базовыми видами гармонических модуляций являются амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ).

В моём задании указана ФМ, в общем виде запись такого, модулированного сигнала представлена формулой 5.1

	(5.1)

где А₀ - амплитуда сигнала;

щ₀ - начальная частота;

ц₀ - начальная фаза.

Модуляция сигнала

Классический модулятор имеет два входа. На один подаётся гармонический сигнал-переносчик, на другой - полезный сигнал с кодера. В разд. 4 подробно рассматривались характеристики последнего сигнала, представляя его двоичной последовательностью (оцифрованный сигнал). Временная функция оцифрованного сигнала представлена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 - Временная функция оцифрованного сигнала

Временная функция на рисунке 5.1, весь передаваемый сигнал в канал связи, четыре точки дискретизации, подробнее, раздел 4. Для упрощения, дальнейший расчёт будет производится для первого пакета данных, то есть в дальнейших расчётах принимаем предаваемый сигнал как последовательность 101101 равную в десятичном варианте числу 45. Выделенный фрагмент временной функции представлен на рисунке 5.2

Рисунок 5.2 - Временная функция передаваемого сигнала

Данная последовательность является не регулярной, поэтому её нельзя представить рядом Фурье. Для построения данной функции использовались формулы 5.2-5.3

	(5.2)
	(5.3)

где В - кодовая последовательность, заданная вектором;

Imp(t,k) - функция задающая значение А₀ при нахождении t в интервале длительности импульса;

к - изменяется от 1 до 24, номер в матрице.

На рисунке 5.3 представлен график несущего сигнала, двух передающих сигналов по отдельности и модулированного сигнала.

5.1 Расчёт спектра модулированного сигнала

Согласно заданию, фазомодулированный сигнал имеет следующие параметры:

A₀ = 0.05 B, f₀ = 18 МГц, Дц=р/2;

Спектр модулированного сигнала будет состоять из несущей, которая будет иметь две боковые полосы - верхнюю и нижнюю.

Произведем расчет спектра фазомодулированного сигнала.

, (5.6)

Рассмотрим структуру суммы:

(5.7)

(5.8)

(5.9)

В данной работе амплитуда несущей частоты равна нулю в связи с тем, что индекс модуляции равен , поэтому .

Расчет амплитуд гармоник производится по следующей формуле:

, (5.10)

Таблица 5.2 - Спектр модулированного сигнала

	Нижняя боковая полоса	Несущая	Верхняя боковая полоса
n	5	4	3	2	1	0	1	2	3	4	5
An, мВ	10,8	0	18	0	54	85	54	0	18	0	10,8
щn, •106 рад/с	94,2	98	101,8	105,6	109,3	113	116,9	120,6	124,7	128,1	131,9

Рисунок 5.3 - Спектр модулированного сигнала

Полоса частот модулированного сигнала составила Дщ = (131.9 - 94.2)•10⁶ = 37.7•10⁶ рад/с



6 Расчет информационных характеристик канала

Заданный сигнал был представлен отсчетами, идущими с заданным интервалом. Такая выбора содержит полную информацию о передаваемом сигнале и сама представляет источник информации. Выше было определено количество выборок для одного из сигналов.

Таким образом, выборки это алфавит источника информации и вероятности букв этого алфавита равны друг другу. Такой источник имеет ряд информационных характеристик: количество информации в знаке, энтропию, производительность, избыточность. В дальнейшем для курсового проекта будет интересна производительность, которая характеризует скорость работы источника и определяется по следующей формуле:

(6.1)

где H(a) = log₂N - энтропия алфавита источника; N - количество выборок сигнала, взятое из пункта 2.1, - среднее время генерации одного знака алфавита, с.

Рассматривая принципы и предельные возможности непосредственного согласования дискретного источника сообщений с непрерывным каналом связи, следует напомнить, что в непрерывном канале надо знать плотности распределения случайных процессов сигналов, помех и их же условные плотности распределения. Это понятие вводится при моделировании канала связи и с точки зрения передачи сообщений нет большого противоречия в том, что источник принят дискретным, а канал непрерывен.

Полоса пропускания канала должна быть достаточной для прохождения спектра модулированного сигнала. Величина Дщ была определена в параграфе 4.3.

Предельные возможности согласования дискретного источника с непрерывным каналом определяются теоремой Шеннона, которая аналогично звучит в случае дискретного источника и дискретного канала.

Теорема Шеннона: если дискретные сообщения, выдаваемые дискретным источником с производительностью можно закодировать так, что при передаче по Гауссову каналу с белым шумом, пропускная способность которого C превышает , то вероятность ошибки Р_ОШ может быть достигнута сколь угодно малой.

При определении пропускной способности канала статистические законы распределения помехи, сигнала, и суммы сигнала и помехи - нормальные законы с соответствующими дисперсиями Р_n, Р_С и Р_С +Р_n.

Пропускная способность гауссова канала равна:

(6.2)

где F = 100000 Гц - частота дискретизации; Р_n - мощность помехи, Вт.

Мощность помехи определяется по заданной спектральной плотности мощности N₀ = 1•10^-14 Вт/Гц и полосе частот модулированного сигнала Дщ = 4.524•10⁷ рад/с:

По этим формулам, пользуясь неравенством Шеннона , надлежит определить Р_С, обеспечивающую передачу по каналу. Таким образом получаем:

.бит

Мощность сигнала:



7 Расчет вероятности ошибки оптимального демодулятора

Вероятность ошибки Р₀ зависит от мощности (энергии) сигнала и мощности помех, в данном случае белого шума. Известную роль играет здесь и вид сигнала, который определяет статистическую связь между сигналами в системе. В общем случае:

, (7.1)

гдe F(x) - функция Лапласа; N₀ - спектральная плотность мощности шума.

(7.2)

где x - аргумент функции Лапласа:

.

где E - энергия разностного сигнала, Вт;

Найдем вероятность ошибки (по формуле):

Схема демодулятора представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Схема оптимального демодулятора

Пара блоков «перемножитель - интегратор» образует коррелятор. Решающее устройство выносит решение о том, какой сигнал принят, на основании значения функции АКФ. Оптимальный приемник при точно известном сигнале является когерентным и реализуется корреляционной схемой или схемой с согласованным фильтром.

Основными элементами корреляционного приемника являются: перемножитель, генератор опорного колебания, интегратор, решающее устройство. КАНАЛ связи представляет собой сумматор сигнала с выхода модулятора и шума, генератор которого (ГШ) расположен в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ. Внутренний генератор квазибелого шума, имитирующий шум канала связи, работает в той же полосе частот, в которой расположены спектры модулированных сигналов (12ё28 кГц).

Демодулятор выполнен по когерентной схеме с двумя ветвями; коммутация видов модуляции - общая с модулятором. Поэтому эталонные сигналы s0 и s1 и пороговые напряжения в контрольных точках стенда изменяются автоматически при смене вида модуляции.

Сумматоры (е) предназначены для введения пороговых значений напряжений, зависящих от энергии эталонных сигналов s1 и s0.

Блок "РУ" - решающее устройство - представляет собой компаратор, то есть устройство, сравнивающее напряжения на выходах сумматоров. Само "решение", т. е. сигнал "0" или "1"подается на выход демодулятора в момент перед окончанием каждого символа и сохраняется до принятия следующего "решения". Моменты принятия "решения" и последующего разряда конденсаторов в интеграторах задаются специальной логической схемой, управляющей электронными коммутаторами.



Заключение

сигнал помехоустойчивость модуляция оцифровка

В данной работе была поставлена цель изучить характеристики сигналов и каналов связи, научиться эффективно рассчитывать эти характеристики, рассмотреть теорию сигналов в целом. Произвести расчеты различных величин, вывести общие закономерности в различных параметрах, описывающих сигналы и каналы связи. Изучить методы цифровой обработки сигналов, затронув при этом теорию помехоустойчивости. Рассмотреть принципы и виды модуляции и демодуляции сигналов, их обработка и закономерности в различных видах модуляций, а также рассчитать и построить графики модулированных сигналов при заданном виде модуляции.

В связи с этим были рассчитаны временные и спектральные характеристики сигналов.

Перспективой их графические интерпретации. Определена энергия сигнала, выяснены закономерности при вычислении граничной частоты, при этом применено равенство Парсеваля.

В соответствие с поставленной целью была затронута задача оцифровки сигнала. Для этого были рассчитаны параметры и требования к аналогово-цифровому преобразователю, вычислены основные характеристики и подобрана реально существующая микросхема для реализации проектируемого прибора.

В развитии темы оцифровки была затронута задача по передаче оцифрованного сигнала. При этом работа была направлена на изучение модуляций вообще и подробное рассмотрение одной из них - частотной, как указано в задании к курсовому проекту. Для этого были рассчитаны основные уравнения составляющих модулированного сигнала, проведен спектральный анализ, и построены графики, наглядно отражающие принципы построения частотной модуляции.

В завершении работы была рассчитана вероятность ошибки при передаче информации с применением частотной модуляции при заданной интенсивности белого шума в канале. Данная вероятность получилась в рамках приемлемых значений, что характеризует частотную модуляцию как хорошо защищенный от помех вид модуляции.

Работа может служить в качестве методического пособия при изучении основных принципов устройства и функционирования современных систем связи, математических обоснований принципов работы систем связи, а также наглядные отображения закономерностей в параметрах систем связи при помощи графиков основных характеристик.



Библиографический список

1) Передача дискретной информации на железнодорожном транспорте. / В.А. Кудряшов, Н.Ф. Семенюта. Москва. Издательская группа ЗАО «Вариант». 1999. 327 с.

2) Телекоммуникационные технологи на железнодорожном транспорте. / Под ред. Г.В. Горелова. Москва. УМК МПС. 1999. 576 с.

3) Теоретические основы транспортной связи. / М.Я. Каллер., А.Я. Фомин. Москва. Транспорт, 1989.

4) Теория передачи сигналов на железнодорожном транспорте. / Г.В. Горелов, А.Ф. Фомин, А.А. Волков, В.К. Котов. Москва. «Транспорт». 1999. 416 с.

5) Характеристики сигналов в каналах связи: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Теория передачи сигналов» / Н.Н. Баженов. Омск. Омский государственный университет путей сообщения. 2002. 48 с.

Размещено на Allbest.ru

...