Теория связи_Курсовая. Курсовая работа "Разработка системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами"
![]()
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Межрегиональный центр переподготовки специалистов Курсовая работа"Разработка системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами" По дисциплине: Теория электрической связиВыполнил: Группа: Вариант: 02 Проверил: ___________________ Новосибирск, 2012 г Введение: Задачей данной курсовой работы является разработка системы связи для передач непрерывного сообщения дискретными сигналами. Теория электрической связи является неотъемлемой частью общей теории связи и представляет собой единую научную дисциплину, основу которой составляют: теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория информации. Принципы и методы курса ТЭС являются теоретической основой для развития инженерных методов расчёта и проектирования аналоговых и цифровых систем связи. Правильная эксплуатация систем связи также требует знания основ теории передачи сигналов, выбора оптимального режима работы, критериев оценки достоверности передачи сообщений, причин искажения сигналов и т.д. Главными задачами данной курсовой работы являются: - изучение фундаментальных закономерностей, связанных с получением сигналов, их передачей по каналам связи, обработкой и преобразованием их в радиотехнических устройствах; - закрепление навыков и формирование умений по математическому описанию сигналов, определению их вероятностных и числовых характеристик; - выбор математического аппарата для решения конкретных научных и технических задач в области связи; видение тесной связи математического описания с физической стороной рассматриваемого явления. Задание на курсовую работу: Разработать обобщенную структурную схему системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, разработать структурную схему приемника и структурную схему оптимального фильтра, рассчитать основные характеристики разработанной системы связи и сделать обобщающие выводы по результатам расчетов. Исходные данные Номер варианта ![]() Вид сигнала в канале связи ![]() Скорость передачи сигналов ![]() Амплитуда канальных сигналов ![]() Дисперсия шума ![]() Априорная вероятность передачи символов "1" ![]() Способ приема сигнала ![]() Полоса пропускания реального приемника: ![]() Значение отсчета принятой смеси сигнала и помехи на входе решающей схемы приёмника при однократном отсчете ![]() Значения отсчетов принятой смеси сигнала и помехи при приеме по совокупности трех независимых (некоррелированных) отсчетов ![]() ![]() ![]() Максимальная амплитуда аналогового сигнала на входе АЦП ![]() Пик-фактор входного сигнала ![]() Число разрядов двоичного кода (при передаче сигналов методом ИКМ) ![]() Вид дискретной последовательности сложного сигнала. ![]() ![]() Структурная схема связи. Система связи – это совокупность технических средств и среды распространения сигналов, обеспечивающих передачу сообщений от источника к потребителю. На рисунке 1 изображена структурная схема системы связи с двумя входами и двумя выходами соответственно для передачи аналоговых сигналов методом ИКМ и для передачи данных. При этом предполагается поочередная подача этих сигналов. Предусмотрено наличие кодопреобразователей для помехоустойчивого кодирования. ![]() Рис.1 Структурная схема системы связи Рассмотрим систему связи для передачи аналоговых сигналов методом ИКМ. Источник непрерывных сообщений – это устройство, на выходе которого имеется непрерывный электрический сигнал. Источником сообщений и получателем может быть человек, автомат, вычислительная машина и т.п. Сообщение от источника непрерывных сообщений поступает на преобразователь сигнала, который преобразует исходное сообщение в первичный электрический сигнал. Спектр электрического сигнала перед дискретизацией подвергается ограничению до частоты ![]() Аналого-цифровой преобразование производится в три этапа: В дискретизаторе непрерывный сигнал представляется дискретными отсчетами через равные временные интервалы равные ![]() ![]() В квантователе полученные дискретные отсчеты подвергаются квантованию по уровню. Вместо значений АИМ-сигнала передаются ближайшие значения квантованных уровней, т.е. приближенно округленные значения. В кодере полученные квантованные значения представляются в виде последовательности - значных кодовых комбинаций посредством импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). На практике уровни квантования обычно представляются в двоичной системе счисления. После аналого-цифрового преобразования цифровой сигнал поступает на корректирующий кодер, в котором последовательность кодовых символов дополнительно преобразуется, т.е. в код вводится избыточность для улучшения помехоустойчивости. Далее сигнал поступает на устройство преобразования сигнала – модулятор. Он преобразует цифровой сигнал в аналоговый, и передатчик передает модулированный сигнал в линию связи. В линии связи сигнал по прохождению ослабляется, и на него накладываются помехи. В конце в демодуляторе (приемнике) происходит регенерация сигнала и обратные преобразования, в результате чего из принятого сигнал восстанавливается -значную кодовую последовательность двоичных импульсов, равная квантованным уровням. Затем производится декодирование с обнаружением или исправлением ошибок. Полученная кодовая последовательность подвергается цифро-аналоговому преобразованию (ЦАП), т.е. восстанавливается непрерывное сообщение в соответствии с принятыми последовательностями кодовых комбинаций. Цифро-аналоговое преобразование производится в два этапа: В декодере кодовые комбинации преобразуются в квантованную последовательность отсчетов. Сглаживающий ФНЧ восстанавливает непрерывный сигнал. Далее восстановленный первичный электрический сигнал преобразуется в исходное сообщение, которое доставляется получателю непрерывного сообщения. В канале передачи данных производится помехоустойчивое или оптимальное кодирование и передача данных по каналу связи состоящего из модулятора, линии связи с помехами и демодулятора. 2. Структурная схема приемника Приемник для ДЧМ при когерентном способе приема При рассмотрении вопросов передачи и приёма двоичных последовательностей полагают, что источник дискретных сообщений вырабатывает на своём выходе последовательность двух элементов (символов) – единицы и нуля с соответствующими вероятностями их появления ![]() ![]() Для их передачи используют два различных сигнала ![]() ![]() ![]() В соответствии с исходными данными варианта в качестве приемника применяется приемник когерентного приема ДЧМ (FSK– Frequency Shift Keying). При ДЧМ: при передачи “1” передается колебание с одной частотой, а при “0” с другой. В приёмнике сигналы разделяются с помощью канальных полосовых фильтров, настроенных на частоты ![]() ![]() Сигналы ![]() ![]() Изобразим схему данного приемника: ![]() На вход приемника поступает сигнал ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Помехи представим суммой квадратурных составляющих: ![]() ![]() Синхронные детекторы ![]() ![]() ![]() ![]() В вычитающем устройстве из верхней посылки вычитаем нижнюю и затем данную разность отправляем в решающее устройство. Если амплитуда сигнала больше суммарной помехи, то на выходе будет сигнал ![]() Сигналы и их спектры при ДЧМ При ДЧМ в канал передаются две несущие частоты f1 и f2. Изобразим спектр сигнала для случая модуляции прямоугольными импульсами со скважностью 2 как сумму двух спектром ДАМ (рис 2 а-г). ![]() Рис. 2 – Спектр сигналов при ДЧМ На рисунке 3 изображены временные диаграммы для данного вида модуляции. Рассматриваемый приемник не является оптимальным и эффективная полоса пропускания канальных фильтров ![]() ![]() Рисунок 3 – Временные диаграммы частотного демодулятора 3. ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ ПРИЕМНИКОМ ПО ОДНОМУ ОТСЧЕТУ. Сообщения передаются последовательностью двоичных символов ![]() ![]() ![]() ![]() В канале связи на передаваемые сигналы воздействует гауссовский стационарный шум с дисперсией ![]() ![]() ![]() Отношением правдоподобия называется величина, определяемая выражением: ![]() Где ![]() ![]() ![]() Таким образом, отношение правдоподобия есть величина, равная отношению плотности вероятности того, что принятый сигнал ![]() ![]() ![]() Свою очередь, выражение, стоящее справа называется пороговым отношением правдоподобия: ![]() Где ![]() ![]() ![]() ![]() Приемник, использующий отношение правдоподобия, работает следующим образом. 1. Анализируя поступающий на его вход сигнал, вычисляет отношение правдоподобия ![]() 2. По известным значениям ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 3. Величина ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Согласно критерию идеального наблюдателя, весовые коэффициенты ![]() ![]() Критерий идеального наблюдателя широко применяется в системах связи, когда искажения любого сигнала одинаково нежелательны. Плотности вероятностей найдём по формулам: ![]() ![]() Для вычисления плотности распределения помехи применим формулу: ![]() Отношение правдоподобия: ![]() Пороговое отношение правдоподобия: ![]() Т.к. ![]() ![]() ![]() Т.к. передача символа ![]() ![]() ![]() ![]() Рассчитаем и построим функции распределения плотности вероятности для ![]() ![]() ![]() Таблица 1.
![]() Рис. 3.1. Графики распределения плотности вероятностей W(Z/0), W(Z/1) Таблица 2.
![]() |