Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ВСТУП

1. СТРУКТУРНА СХЕМА ЦИФРОВОЇ СИСТЕМИ ПЕРЕДАВАННЯ ИНФОРМАЦИІЇ

1.1 Цифрові системи передачі інформації

1.2 Визначення інформація, повідомлення, сигналу, каналу, лінії передавання

1.3 Структурна схема одноканальної ЦСПІ та призначення структурних елементів схеми

2. РОЗРАХУНОК СТРУКТУРНИХ ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМИ ПЕРЕДАВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ

2.1 Розрахунок джерела повідомлення

2.2 Розрахунок кодера джерела повідомлення

2.3 Розрахунок кодера каналу

2.4 Розрахунок модулятора

2.5 Розрахунок каналу зв'язку

2.6 Розрахунок демодулятора

2.7 Розрахунок декодера

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ



ВСТУП

Сучасний інженер при розробці, проектуванні та експлуатації систем зв'язку різного призначення, що задовольняють конкретні технічні вімиоги, повинен уміти оцінювати, наскільки повно реалізуються в них потенційні можливості вибраних способів передавання інформації, модуляції, кодування, та визначити шляхи поліпшення характеристик систем зв'язку для наближення їх до потенційних.

Курсовий проект - робота, яка має на меті узагальнення вивченого матеріалу, а також його закріплення, що в загальному має на меті поглибити знання в технічних та наукових сферах, навчитися правильно обирати методику рішення задачі, що поставлена при постановці курсової роботи.

Системою передачі інформації (СПІ) називають сукупність пристроїв, що функціонуючи виконують задачу передачі інформації від джерела повідомлень до їх користувачів.

Є багато видів і типів СПІ, серед яких і розглядаєма в курсовій роботі цифрова СПІ, яка на відміну від одноканальної СПІ включає в свій склад кодер та декодер каналу.

Розглянемо загальний принцип передачі інформації, що використовується в цифровій СПІ.

1. СТРУКТУРНА СХЕМА ЦИФРОВОЇ СИСТЕМИ ПЕРЕДАВАННЯ ИНФОРМАЦИІЇ

1.1 Цифрові системи передачі інформації

Системою передавання інформації (СПІ) називають функціонально об'єднану сукупність пристроїв і ланок, за допомогою яких можна передавати повідомлення з одного пункту в інший. Сьогодні найбільш перспективними є цифрові системами передавання інформації (ЦСПІ). До ЦСПІ належать системи передавання інформації, які призначені для передавання цифрових повідомлень. До ЦСПІ будемо відносити також системи передавання аналогових повідомлень, які передбачають їх перетворення в цифрові. В ЦСПІ, на відміну від аналогових систем, задачею приймача є не точне відтворення переданого сигналу s(t), а визначення на основі прийнятого сигналу y(t), який саме сигнал з набору можливих був переданий.

Аналогові повідомлення Також можуть бути передані за допомогою ЦСПІ. Для цього їх за допомогою АЦП перетворюють у кодові послідовності.

Як приклади ЦСПІ можна навести такі системи, як: системи стільникового зв'язку (GSM, CDMA); система цифрового телевізійного мовлення стандарту DVD-T2; система цифрового радіомовлення стандарту DRM (Digital Radio Mondiale). Сьогодні широко використовуються також цифрові радіорелейні системи передавання інформації. Слід відмітити, що супутникові системи передавання інформації з моменту свого виникнення були цифровими.



1.2 Визначення інформація, повідомлення, сигналу, каналу, лінії передавання

Під інформацією в широкому понятті розуміють нові відомості про навколишній світ, які ми одержуємо в результаті взаємодії з ним, пристосування до нього та зміни його у процесі пристосування.

У такому розумінні інформація є найважливішим ресурсом науково-технічного та соціально-економічного розвитку суспільства.

На відміну від матеріального або енергетичного ресурсів, інформаційний ресурс не зменшується при споживанні, він накопичується, порівняно легко та просто за допомогою технічних засобів обробляється, зберігається та може передаватись на значні відстані.

Інформація - це насамперед відомості, які можуть бути використані (відомості про стан природи, про стан в часі та просторі певних об'єктів, про величину контрольованих параметрів і т.п.). Слово “інформація” у перекладі з латині означає роз'яснення, ознайомлення, поінформованість.

Існують і інші визначення поняття “інформація”, найбільш загальне філософське: інформація є одним з видів взаємозв'язку об'єктів, явищ, процесів мислення, що мають у своїй основі відображення як об'єктивну властивість всієї матерії; і найбільш вузьке: інформація - відомості, які є об'єктом добування, накопичення або зберігання, оброблення та передавання.

Свого часу комітет науково-технічної термінології Академії наук СРСР рекомендував таке визначення інформації: інформація - це відомості, що с об'єктом зберігання, передавання.

Математичним описом та оцінкою методів передавання інформації займається теорія передавання інформації (теорія зв'язку, теорія електрозв'язку), яка тісно пов'язана з теорією інформації.

У спою чергу теорія інформації являє собою єдину наукову дисципліну, основу якої становлять кількісна оцінка інформації, методи підвищення швидкості передавання інформації та її перешкодостійкості.

Зовнішній світ, що оточує людину, впливає на неї через органи чуття з підсилювачами або без підсилювачів чутливості. Органи чуття дають людині можливість сприйняти інформацію про навколишню дійсність. Одержувана інформація перетворюється нервовою системою та мозком, на допомогу якому може приходити ЕОМ або найпростіші вимірювальні пристрої, а потім, після відповідного відбору, оброблення та накопичення, використовується людиною для відповідних дій.

У ролі підсилювачів чутливості можуть виступати прості та складні вимірювальні системи (електронний мікроскоп, радіотелескоп, космічні та астрономічні системи). Можливості рухової системи людини (виконавчих органів) можуть підсилити знаряддя праці (виробництва).

У процесі обігу інформації виділяють такі фази: сприйняття, передавання, оброблення та відображення .

Одержання інформації відбувається шляхом часткового або повного зняття невизначеності стану або положення об'єкта у просторі та часі у процесі його пізнання.

У фазі сприйняття формуються образ об'єкта, його впізнання та оцінка. При цьому корисна інформація відділяється від шумів. У результаті сприйняття отримується сигнал у формі, яка є зручною для передавання та оброблення.

У фазі передавання інформація передається на відстань за допомогою сигналів різної фізичної природи відповідно по сейсмічних, акустичних, оптичних, електричних або радіоканалах.

Оброблення інформації здійснюється мозком людини, за допомогою ЕОМ або інших пристроїв. Застосування ЕОМ дозволяє розширити можливості мозку для оцінки ситуацій і прийняття рішень у процесах виміру, контролю та управління.

Проміжним етапом оброблення може бути запам'ятовування інформації у постійній, Довгостроковій або оперативній пам'яті.

Фаза відображення інформації полягає у відображенні на пристроях, здатних впливати на органи чуття людини, якісних і кількісних характеристик вихідної інформації. Вплив полягає в тому, що внаслідок сигналів, що несуть інформацію, виробляються регулюючі або інші дії, що змінюють стан або положення об'єкта.

На практиці зустрічаються інформаційні системи, у яких інформацією можуть обмінюватися людина - людина, людина - машина, машина - машина, група машин - людей, група операторів - машина.

Потрібно розрізняти поняття «інформація» і «повідомлення». Повідомлення - форма представлення інформації. Наприклад, у разі використання служби передавання коротких текстових повідомлень (SMS) повідомленням є деякий текст, що становить собою набір відповідних символів. Під час розмови повідомлення являє собою механічні коливання голосових зв'язок людини з різною частотою та інтенсивністю. В телевізійних чорно-білих системах повідомлення являє собою зміну в часі яскравості елементів зображення. При кольорових телевізійних передачах повідомлення представляється також зміною й кольору елементів зображення.

Повідомлення, призначені для оброблення в комп'ютерних інформаційних системах, прийнято називати даними.

У процесі передавання повідомлення різної фізичної природи, як правило, представляються у вигляді електричних сигналів. Прикладом може бути сигнал на виході мікрофона, який забезпечує перетворення акустичних коливань в електричну напругу. Такого роду сигнал прийнято називати первинним електричним сигналом, або просто первинним сигналом. Надалі будемо позначати його x(t). Як правило, первинний сигнал є низькочастотним сигналом.

Всі повідомлення (первинні електричні сигнали) за характером зміни в часі поділяють на неперервні та дискретні.

Неперервні за часом повідомлення описуються неперервною функцією. Дискретні за часом повідомлення характеризуються тим, що надходять у певні моменти часу та описуються дискретною функцією часу. Оскільки повідомлення носять випадковий характер, то неперервні повідомлення описуються випадковим процесом, а дискретні -- як послідовність випадкових подій.

Повідомлення можна також розділити на неперервні та дискретні за множиною.

Неперервні за множиною повідомлення характеризуються тим, що функція, яка їх описує, може набувати неперервної множини значень (континуум значень) у деякому інтервали.

Дискретні за множиною повідомлення -- це повідомлення, які можуть бути описані за допомогою кінцевого набору чисел або дискретних значень деякої функції.

Дискретні за множиною та часом повідомлення не пов'язані один з одним. Таким чином можливі такі види повідомлень:

неперервні за множиною і часом, або просто неперервні (аналогові) (рис. 1.1);

неперервні за множиною і дискретні за часом (рис. 1.2);

дискретні за множиною і неперервні за часом (рис. 1.3);

дискретні за множиною і часом, або просто дискретні (рис. 1.4). ;

Дискретні повідомлення, за цифрового передавання, як правило, представляються у вигляді двійкових кодових послідовностей. Такі повідомлення будемо називати цифровими.. Цифрові повідомлення формуються також у результаті перетворення неперервних повідомлень за допомогою аналого-цифрових перетворювачів (АЦП).

Якби повідомлення було б детермінованим, тобто заздалегідь відомим (достовірним), то його передавання не мало б сенсу.



Детерміноване повідомлення не містить інформації. Тому повідомлення слід розглядати як випадкові події (або випадкові величини, випадкові функції). Інакше кажучи, повинна існувати деяка множина повідомлень (наприклад, безліч різних значень температури, що видаються датчиком), з яких у заданий момент часу формується одне з них.

Випадковий характер повідомлень, сигналів, а також перешкод обумовив найважливіше значення теорії ймовірностей для теорії передавання інформації . Як буде показано далі, використовуючи ймовірнісні властивості повідомлень, можна визначити кількість переданої інформації і її втрати в разі наявності перешкод.

Передавання повідомлень (а отже, й інформації) на відстань здійснюється за допомогою якого-небудь матеріального носія (паперу, магнітної стрічки і т.д.) або фізичного процесу (акустичних або електромагнітних хвиль, струму тощо). Повідомлення у вигляді первинного сигналу необхідно попередньо перетворити у вторинний сигнал (відеосигнал, радіосигнал, звуковий сигнал, оптичний сигнал). Під вторинним сигналом (надалі сигналом) розуміється фізична величина, що змінюється відповідно до закону зміни повідомлення і, таким чином, його відображає. Сигнал -- це матеріальний носій повідомлення.

Як сигнал можна використовувати будь-який фізичний процес, що змінюється відповідно до повідомлення. У сучасних СПІ найчастіше використовують електричні або радіосигнали. Фізичною величиною, що визначає такий сигнал, є струм або напруга. Сигнали формуються шляхом зміни тих або інших параметрів (амплітуди, фази, частоти, тривалості) фізичного носія відповідно до переданого повідомлення. Такий процес (зміну параметрів носія за законом повідомлення) прийнято називати модуляцією.

Сигнал є об'єктом транспортування, а техніка зв'язку по суті технікою транспортування (передавання) сигналів по каналах зв'язку. Тому доцільно визначити параметри сигналу, які є основними з погляду його передавання. Такими параметрами є тривалість сигналу, динамічний діапазон та ширина спектра.

Лінія зв'язку - це фізичне середовище, у якому поширюються сигнали. В радіолініях середовищем поширення сигналів є частина простору, в якому поширюються електромагнітні хвилі від передавача до приймача.

1.3 Структурна схема одноканальної ЦСПІ та призначення структурних елементів схеми

Джерелом повідомлень є фізичний об'єкт, система або явище, що формує повідомлення. Кодування повідомлень (у широкому змісті) - перетворення повідомлень у сигнал. У вузькому змісті кодування - відображення повідомлення в новому алфавіті деяким чином обраних кодових символів. Задачі кодера джерела:

примітивне кодування (аналого-цифрове перетворення, форматування даних);



Рисунок 1.5 - Структурна схема одноканальної ЦСПІ

ефективне кодування - перетворення повідомлень, яке забезпечує скорочення обсягу (стиск) даних (усунення надмірності) з метою підвищення швидкості їх передавання або зменшення смуги частот каналу ЦСПІ.

Якщо стиснення даних забезпечує абсолютно точне відновлення первинної інформації, то кодування називається неруйнуючим.

Задачі кодера каналу - перетворення повідомлень, яке передбачає введення надлишковості у повідомлення, що забезпечує зменшення кількості помилок (підвищення достовірності та перешкодостійкості ЦСПІ), які виникають внаслідок дії перешкод

Канал зв'язку (канал передавання) - сукупність пристроїв, що забезпечують незалежну передачу сигналів по одній лінії зв'язку (лінії передавання)

Призначення приймача (демодулятора) ЦСПІ - з максимально можливою достовірністю по прийнятому сигналу y(t) відтворити передане повідомлення.

Демодуляція повинна виконуватися таким чином, щоб прийнята кодова послідовність у мінімальному ступені відрізнялася від переданої.

Завдання декодера каналу - виявлення та усунення помилок у прийнятій послідовності кодових символів.

Завдання декодера джерела - перетворення прийнятого повідомлення до первинного виду, що є зручним для сприйняття одержувачем.



2. РОЗРАХУНОК СТРУКТУРНИХ ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМИ ПЕРЕДАВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ

Варіант 1

Вихідні дані:

1.Миттєві значення безперервного стаціонарного процесу

[xmin=0 B; xmax=5 B];

2.Смуга частот від Fс1=4.7 кГц;

3.Кількість рівнів квантування L=16;

4.Вид модуляції ФМ-2;

5.Потужність сигналу =2.1·10-13 (Вт);

6.Спектральна щільність потужності шуму N0=1.3·10-18 Вт/Гц;

7.Рівень повідомлення j=2;

8.Номер розряду помилки i=1.

9.Завадостійкий код: Циклічний

2.1 Розрахунок джерела повідомлення

В якості сигналу джерела повідомлень використовується стаціонарний випадковий процес з рівномірним розподілом ймовірності значень сигналу у інтервалі.

Запишемо вираз для щільності розподілу ймовірності:

або після підстановки вихідних даних:



.

Для розрахунку статистичних характеристик вихідного сигналу джерела будемо використовувати наступні вирази:

1. Математичне очікування:

2. Дисперсія:

3. Середньоквадратичне відхилення:

Проводимо розрахунки:

,

(В).

Графік одномірної функції щільності розподілу ймовірності миттєвих значень джерела повідомлень та графік реалізації випадкового процесу на виході джерела повідомлень 2.1 та 2.2.

Рисунок 2.1 - Графік одномірної функції щільності розподілу ймовірності миттєвих значень джерела повідомлень

Рисунок 2.2 - Графік реалізації випадкового процесу на виході джерела повідомлень

2.2 Розрахунок кодера джерела повідомлення

Стрімкий розвиток цифрової техніки дозволяє реалізовувати дискретні способи передавання інформації. Це вимагає перетворення безперервних сигналів та процесів у дискретну (числову) форму .

Перетворення сигналу у цифрову форму означає заміну первинного сигналу , який являє собою безперервну функцію від часу, певною послідовністю кодових символів інформаційних повідомлень . При цьому здійснюється виділення значень сигналу лише у певні моменти часу (дискретизація) та квантування даних значень за кінцевою кількістю рівнів.

Для можливості повного відновлення сигналу на приймальній стороні, до часу дискретизації висувається певна вимога, а саме:

де -- період дискретизації;

-- максимальна частота спектру сигналу (відповідно до завдання на роботу становить 4.7 кГц).

Вираз (2.5) являє собою аналітичний запис теореми Котельникова. Проводимо розрахунок:

,

Відповідно до завдання на роботу, кодер джерела забезпечує 16 рівнів квантування напруги. Це дає змогу розрахувати крок квантування та розрядність кодера:

Проводимо розрахунок:

,

,

Під шумом квантування розуміють різницю між реальним значенням сигналу та значенням рівня квантування, який йому відповідає

у2

у2

Запишемо рівні квантування та кодові комбінації, які їм відповідають у вигляді таблиці 1.



Таблиця 2.1

Десяткове число N з/п	x(tk), В	Двійкове число
0	0	0000
1	0.33	0001
2	0.66	0010
3	0.99	0011
4	1.32	0100
5	1.65	0101
6	1.98	0110
7	2.31	0111
8	2.64	1000
9	2.97	1001
10	3.3	1010
11	3.63	1011
12	3.96	1100
13	4.29	1101
14	4.67	1110
15	5	1111

Визначимо ентропію джерела дискретних повідомлень. Оскільки повідомлення рівноймовірні, то їх ймовірності є рівними і становлять

,

то середня ентропія джерела є максимальною і дорівнює

,

Кількість двійкових символів, що видає АЦП в одиницю часу (продуктивність кодера) становить:



,

Тривалість символів двійкового коду Т квантованого повідомлення:

,

,

2.3 Розрахунок кодера каналу

Відповідно до завдання на роботу для забезпечення перешкодостійкості інформації, яка передається каналом зв'язку використовується його перешкодостійке кодування циклічним кодом, який забезпечує виявлення двократних та виправлення однократних помилок. Відомо, що перешкодостійкість досягається шляхом введення до повідомлень деякої надмірності.

Циклічні коди одержали досить широке застосування завдяки їх високій ефективності при виявленні і виправленні помилок і достатньо простої реалізації пристроїв кодування і декодування. Циклічні коди можуть виявляти і виправляти помилки різної кратності, однак принципи їхньої побудови однакові. Також операції кодування та обчислення синдрому для них виконуються дуже просто з використанням регістрів зсуву; циклічним кодам властива алгебраїчна структура, і можна знайти більш прості та ефективні способи їх декодування.

Циклічні коди отримали свою назву завдяки їх властивості, яка полягає в тому, що будь-яке кодове слово циклічного коду можна отримати шляхом циклічного зсуву символів комбінації, що належить цьому коду. Дані коди є блоковими, роздільними, систематичними, рівномірними та лінійними.

Лінійний (n, m) - код називається циклічним, якщо результат циклічного зсуву кодового слова дає інше кодове слово даного коду. Інакше кажучи, якщо кодова комбінація Z1 = (zn-1, zn-2, zn-3, …, z1, z0) є кодовим словом, то і кодова комбінація Z2 = (zn-2, zn-3, …, z1, z0, zn-1), отримана циклічним зсувом, також є кодовим словом даного коду.

Циклічні коди зручно розглядати, представляючи комбінацію двійкового коду не у вигляді послідовності нулів і одиниць, а у вигляді полінома від фіктивної змінної х.

Циклічний код може бути отриманий двома способами.

1. Перший спосіб:Циклічний (n, m) - код може бути отриманий шляхом перемноження простого m - значного коду, представленого у вигляді поліному ступеню (m - 1), на деякий утворюючий поліном Р(х) ступеню (n - m).

2. Другий спосіб: поліном m - значної інформаційної кодової комбінації Z(х) множиться на одночлен хn-m, а потім ділиться на утворюючий поліном Р(х) ступеню (n - m). У результаті множення Z(х) на хn-m ступінь кожного одночлена, що входить в Z(х), підвищиться на (n - m). При діленні добутку хn-m Z(х) на утворюючий поліном Р(х) буде отримана частка Q(х) такого ж ступеню, як і кодова комбінація Z(х) та залишок R(x).

При першому способі в отриманій кодовій комбінації інформаційні символи не завжди збігаються із символами первинної комбінації. Такий спосіб може бути легко реалізований, але внаслідок того, що в отриманих кодових комбінаціях інформаційні символи присутні не в явному виді, ускладнюється процес декодування.

При другому способі кодування перші m символів отриманої кодової комбінації збігаються з відповідними символами первинної простої кодової комбінації.

У зв'язку з вище викладеним, на практиці частіше використається другий спосіб одержання циклічного коду.

Кількість символів n в закодованому повідомленні знаходиться виходячи з співвідношення:



де: m - довжина інформаційної послідовності;

n - кількість символів в закодованому повідомленні.

Розрахунок показав, що згідно виразу (3.1), при кількості інформаційних символів (як було розраховано вище) значність коду n повинна становити не менше 7. В такому разі можна знайти кількість перевірочних кодів. Вона становить:

де: k -кількість перевірочних символів.

Переводимо задану кодову послідовність Z=0010 в поліном - Z(x)=

1.2) Користуючись таблицею поліномів вибираємо в якості утворюючого поліном степінь якого дорівнює кількості перевірочних символів k:

1.3) Кодування здійснюємо першим способом. Для цього поліном вихідної кодової комбінації множимо на хn-m= х3:

Z(x)*xk=* x3=.

1.4)Визначимо залишок R(х) від ділення x3Z(х) на утворюючий поліном Р(х):



Отримали: U(x)=Z(x)*xk+R(x)=, можемо записати U=0010110, де чотири старших розряди є інформаційними, а три молодших - перевірочними.

Надмірність коду становить:

,

В багатьох випадках кодери та декодери циклічних кодів будують на основі регістрів зсуву зі зворотними зв'язками. Такі регістри називають також лінійними кодовими фільтрами Хаффмена. Вони складаються із чарунок пам'яті, суматорів за модулем два та пристроїв множення на коефіцієнти багаточленів множника або дільника. У випадку двійкових кодів для множення на коефіцієнт, який дорівнює 1, необхідна тільки наявність відповідного зворотного зв'язку в пристрої. Якщо коефіцієнт дорівнює 0, то зв'язок відсутній. Робота регістру зсуву відбувається під управлінням тактових імпульсів, що на схемі, як правило, не вказується.

Алгоритм кодування, заснований на діленні поліномів, можна реалізувати, використовуючи регістр зсуву зі зворотним зв'язком, у якому лінії зворотного зв'язку замкнені у відповідності c коефіцієнтами утворюючого полінома P(x) [6].

Функціональна схема кодера завадостійкого коду представлена на рис.3.1.



Рис. 3.1 - функціональна схема кодера завадостійкого коду

Двійкові кодові комбінації завадостійкого циклічного коду представлені в таблиці 2. цифровий інформація шум модулятор

Таблиця 2.2

L	Uk	L	Uk
0	0000000	8	1000101
1	0001011	9	1001110
2	0010110	10	1010011
3	0011101	11	1110000
4	0100111	12	1100010
5	0101100	13	1101001
6	0110001	14	1110100
7	0111010	15	1111111

Таким чином, в даному пункті наведено варіант побудови кодера каналу, який забезпечує формування 7-розрядного перешкодостійкого циклічного коду із виявленням двократних та виправленням однократних помилок.

2.4 Розрахунок модулятора

Для передавання сигналу використовується фазова модуляція при цьому несуча частота становить:



Гц

а, амплітуда сигналу становить 1 В.

Схема формувача сигналу представлена на рисунку 2.4

Рис. 2.4-Схема формувача сигналу

Структурна схема формувача сигналу ФМ-2 показана на рис. 2.4. Вона включає формувач модулюючого сигналу (ФМС) s(t), фільтр нижніх частот (ФНЧ), фазовий модулятор (балансний) і вихідний смуговий фільтр (СФ). Частота сформованого сигналу визначається частотою генератора (Г).

Принцип формування сигналу ФМ-2 полягає в зміні знаку синусоїдального коливання генератора на виході модулятора у залежності від знаку модулюючого сигналу s(t) .

Аналітичний запис сигналу має вигляд:

Таким чином, кодовий символ «0» (x(k) = 1) представляється сигналом:



а кодовий символ «1» (x(k) = - 1) - сигналом:

Для зменшення ширини спектра сигналу ФМ-2 двохполярний модулюючий сигнал s(t) може піддаватись фільтрації фільтром нижніх частот, що приводить до згладжування його огинаючої.

Будемо вважати, що передається посилка 0010110. Результати моделювання наведено на рисунку 2.5.

Рисунок 2.5 - Часова функція вхідної послідовності

Рисунок 2.6 - Часова функція перетвореної послідовності

Рисунок 2.7 - Часова функція після NRZ перетворювача

Рисунок 2.8 - Часова функція коливального процесу на частоті f0 (в 20 раз зменшена носійна для наглядності коливального процесу)

В якості модулюючого сигналу використовується послідовність відео

імпульсів з тривалістю дискет .

Спектральна щільність потужності модулюючого сигналу може бути визначена за виразом:

Проводимо визначення:

Графік спектральної щільності модулюючого сигналу наведено на рисунку 2.9:



Рисунок 2.9 - АЧС модулюючого сигналу

Якщо поглянути на графік АЧС сигналу, то можна побачити, що основна енергія сигналу знаходиться у першій пелюстці. Саме тому за практичну ширину спектру обрано ширину першої пелюстки, яка може бути визначена за виразом:

.

Вираз для АЧС модульованого сигналу має вигляд:

Ширина спектру модульованого сигналу може бути визначена за виразом:

(Гц).



Рис. 2.10 - АЧС модульованого сигналу

2.5 Розрахунок каналу зв'язку

Передавання сигналу здійснюється по каналу з постійними параметрами та адитивним гаусівським шумом, який має рівномірний енергетичний спектр, спектральна щільність якого становить 1.3*10-18 Вт/Гц.

Визначаємо потужність шуму на виході каналу зв'язку:

Підставивши відповідні значення отримаємо:

; (2.24)

,



Відношення сигнал/шум розраховуємо за виразом:

При цьому потужність сигналу , відповідно:

;

Ck=.

Визначаємо ефективність використання пропускної здатності каналу:

підставивши відповідні значення, отримаємо:

,

2.6 Розрахунок демодулятора

1) Алгоритм оптимального когерентного прийому за критерієм максимуму функції правдоподібності при рівноймовірних символах для каналу з білим гаусівським шумом та спектральною щільністю потужності можна записати у наступному вигляді:

прийнятий сигнал S1(t); (2.27)

прийнятий сигнал S0(t) ; (2.28)

y(t) - прийнятий сигнал, s(t) - очікуваний сигнал.

2) Структурна схема оптимального когерентного демодулятора ФМ-2 приведена на рис 2.11. Особливістю схеми є застосування одного корелятора (роль інтегратора виконує фільтр низьких частот (ФНЧ)), підсилювач проміжної частоти (ППЧ) свідчить про те, що демодуляція сигналів проводиться на проміжній частоті. Таким чином, рішення про приймання того чи іншого сигналу має прийматися залежно від знака напруги на виході ФНЧ. Рішення має прийматися на момент закінчення сигнальної посилки. Фіксація таких моментів часу забезпечується генератором символьних синхроімпульсів (ГССІ) системи синхронізації демодулятора. Регенератор (Рг) демодулятора залежно від знака напруги на вході щодо кожного символьного синхроімпульсу формує послідовність символів Uк стандартної прямокутної форми.

Рисунок 2.11. - Cтруктурна схема оптимального когерентного демодулятора ФМ-2 сигналу

Оптимальне розрізнення посилки 0010110:

Рисунок 2.12 - Діаграми сигналу на вході демодулятора ФМ-2сигналу



Рисунок 2.13 - Діаграми роботи когерентного демодулятора ФМ-2сигналу(a-після смугового фільтра,б - бітові послідовності після демодуляції )

Найменша імовірність помилки при оптимальному когерентному прийомі досягається при застосуванні для передавання інформації фазоманіпульованих сигналів при зміні фази на .

3) Ймовірність помилки прийнятого сигналу становить:

,

(2.29)

.

4) Розрахуємо енергію сигналу, при заданому способі прийому, так щоб ймовірність помилки зменшилась на один порядок:

;



;

Так як для відношення с/ш становить , а для відношення с/ш , отже для зменшення ймовірності помилки на один порядок енергію сигналу потрібно збільшити.

Двофазна маніпуляція має найвищу завадостійкість по відношенню до гаусового білого шуму. Однак, незважаючи на високу завадостійкість фазової маніпуляції безпосереднє її застосування в радіоканалах передавання інформації пов'язане з значним недоліком: після помилкового прийняття одного символу, всі наступні також будуть прийняті помилково. Тому на практиці від застосування фазової модуляції часто переходять до застосування відносної фазової маніпуляції.

2.7 Розрахунок декодера

Для виправлення помилок в процесі прийому повідомлень, які закодовані перешкодостійким циклічним кодом використовується їх властивість, що кожну дозволену комбінацію коду можливо утворити шляхом циклічного зсуву іншої дозволеної комбінації .

Алгоритм виявлення та усунення помилок при застосуванні циклічного коду:

- виявити помилку можна за допомогою залишку від ділення прийнятої кодової комбінації на перевірочний многочлен;

- якщо залишок від ділення (синдром) дорівнює нулю, то приймається рішення, що повідомлення прийнято безпомилково;

- використовуючи таблицю синдромів (таблиця 7.1), можна визначити, в якому саме розряді відбулася помилка.

1) Згідно варіанту завдання неспотворена кодова комбінація повідомлення 0010110. Якщо помилка виникає в і=1 розряді, то прийнята кодова комбінація матиме наступний вигляд 0010111, F(x)= x4 + x2 + x +1

x4 + x2 + x +1
х4+ x2+х	х

1-залишок(Код синдрому 001, помилка виникає в і=1 розряді)

Залишок свідчить про наявність помилки в повідомлення. Цей залишок показує в якому розряді в нас була зроблена помилка.

Таблиця 7.1

Вектор помилки, Е	Код синдрому, S
0000001	001
0000010	010
0000100	100
0001000	011
0010000	110
0100000	111
1000000	101

2) Для побудови декодувального пристрою, що виправляє одноразову помилку, в схему необхідно включити детектор помилки. Детектор помилки настроєний на визначене значення остачі від ділення і у випадку її появи формує сигнал корекції спотвореного розряду.

Структурна схема декодера завадостійкого циклічного коду представлена на рис.7.2. Включивши в дану схему детектори помилок і коригувальні пристрої для інших інформаційних символів, можна одержати декодувальний пристрій для виявлення і виправлення будь-яких одноразових помилок у прийнятій кодовій комбінації.

3) Визначимо ймовірність невиявленої помилки за формулою:



. (7.2)

Рисунок 2.14 - Структурна схема декодера завадостійкого циклічного коду

Розрахуємо ймовірність невиявленої помилки за формулою:

4) З даним обрахунків можемо стверджувати ймовірність невиявленої помилки є досить мале значення. Згодом обрахуємо ймовірність помилкового прийому повідомлення:

Pк=1-(1-Pпом)m =4*10-4.

5) Для оцінки ефективності завадостійкого кодування знайдемо відношення:



ВИСНОВКИ

Отже, у даній курсовій роботі було розраховано систему передавання інформації, яка забезпечує отримання повідомлення від аналогового джерела, його квантування за рівнем, з використанням 4-розрядного АЦП. З метою зменшення ймовірності помилки при прийомі сигналу використовується перешкодостійке кодування з використанням циклічного коду. В роботі запропоновано використовувати код з можливістю виявлення 2-кратних та виправлення 1-кратних помилок. Використання перешкодостійкого кодування вимагає певної надмірності коду, яка становить 0.428 та більшої пропускної здатності каналу зв'язку, але при цьому спостерігається зменшення ймовірності помилки на вході користувача повідомлень.

При передаванні інформації використовується фазова модуляція, яка забезпечує досить малу ймовірність помилки прийому символу повідомлення. При цьому доведено, що вказана ймовірність залежить від відношення сигнал/шум.



СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.Андрощук Р.А. Основи теорії передавання інформації.Ч2.-Житомир.ЖВІРЕ, 2006.-168 с.

2.СіденкоВ.П. Основи теорії передавання інформації. Ч1-Житомир. ЖВІРЕ, 2002.-316 с.

3.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е издание: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс».2003. - 1104 с.

4. Шульгин В.И. Основы теории связи. Часть 1. Теория и практика кодирования / Учебное пособие. - Харьков: Нац. аэрокосм. Ун-т «Харьк.авиац. ин-т», 2005.

5. Шульгин В.И. Основы теории передачи информации. Ч. 2. Помехоустойчивое кодирование /Учебное пособие. - Харьков: Нац. аэрокосм. Ун-т «Харьк.авиац.ин-т», 2003. - 88 с.

6.Введение в Multisim. Трехчасовой курс. (Техническая поддержка / Технические описания и руководства пользователя).

7.Петрівний О.І., Леонтьєв О.Є. Теорія інформації: Навчальний посібник. - Житомир, ЖВІРЕ, 2002.

8.Кузьмин И.В., Кедрус В.А. - 2-е изд., перер. И доп. - К.: Вища школа. Головное изд-во, 1986. - 238 с.

9.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е издание. Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс»



ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

СПІ	-	система передачі інформації;
ОТПІ	-	«Основи теорії передавання інформації»;
ПЕОМ	-	персональна електронно-обчислювальна машина;
ЛЗ	-	лінія зв'язку;
ІКМ	-	імпульсно-кодова модуляція;
АЦП	-	аналогово-цифровий перетворювач;
ЦАП	-	цифро-аналоговий перетворювач;
ЧМн	-	частотна маніпуляція;
ФМн	-	фазова маніпуляція;
ЦК	-	циклічний код;
СК	-	схема керування;
ПК	-	перетворювач коду;
ППЧ	-	підсилювач проміжної частоти;
ФД	-	фазовий детектор;
СФ	-	смуговий фільтр;

Размещено на Allbest.ru

...