КУРСАЧ СОСЕДА. Расчёт основных характеристик цифровой системы связи с использованием квадратурной модуляции
 Скачать 2.37 Mb.
|
|
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича» __________________________________________________________ Факультет фундаментальной подготовки Кафедра теоретических основ телекоммуникаций КУРСОВАЯ РАБОТА учебная дисциплина «Теория информации» Тема: «Расчёт основных характеристик цифровой системы связи с использованием квадратурной модуляции» Выполнил студент II курса группы ИБС-03 Шахов С.К., номер зачётной книжки № 2005478; номер выполненного варианта 18; Проверил Оценка __________(подпись) Цель курсовой работы (КР) – изучить принципы работы системы цифровой передачи аналоговых сообщений и рассчитать основные характеристики входящих в неё функциональных узлов. 1. Структурная схема системы цифровой связи Система связи предназначена для передачи аналоговых сообщений по цифровому каналу связи. Структурная схема дляКАМ-16 и КФМ-4 представлена на рис. 1.1.   Рис. 1.1. Структурная схема системы цифровой связи. Входящие в систему цифровой связи функциональные узлы имеют следующие назначения: источник сообщений (ИС) создаёт реализацииa(t) случайного процесса A(t); аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует аналоговый сигнал от источника сообщения в последовательность его двоичных цифровых отсчётов; кодер (К) включает в цифровой поток от АЦП дополнительные символы, предназначенные для повышения помехоустойчивости системы связи; формирователь модулирующих сигналов (ФМС) служит для получения модулирующих сигналов I(t) и Q(t), соответствующих заданному виду модуляции; перемножители (ПМ1, ПМ2) модулятора – для получения БМ сигналов: синфазного I(t)cosωСtи квадратурного Q(t)sinωСt. Фазовращатель на угол  модулятора – для получения второго несущего колебания, ортогонального по отношению к первому; генератор гармонических  колебаний – для получения несущего колебания; сумматор модулятора – для объединения синфазного и квадратурного сигналов в единый сигнал с квадратурной модуляцией SКАМ(t) = I(t)cosωСt + Q(t)sinωСt; непрерывный канал – среда распространения сигнала SКАМ(t); демодулятор – для анализа приходящего сигнала, искажённого помехами, и принятия решения о переданном сообщении; преобразователь параллельного кода в последовательный код – для преобразования сигнала с выхода демодулятора в последовательный формат кодовых комбинаций; Декодер (ДК) – для исправления части ошибок, возникших при приёме сообщений вследствие влияния помех; цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – для восстановления аналоговой формы сигнала по принятым его цифровым отсчетам; получатель сообщений (ПС). 2. Исходные данные для расчета системы цифровой связи Исходные данные (по варианту 18) указаны в табл. 1 Таблица 1
3. Расчет системы цифровой связи 3.1. Источник сообщения Источник сообщения (ИС) вырабатывает реализации  стационарного случайного процесса  типа квазибелого шума с параметрами  , и  . Мгновенные значения сообщения равновероятны в интервале от значения до значения .Требуется: Написать аналитические выражения для плотности вероятности w(a) мгновенных значений сообщения, функции распределения  и построить их графики. Плотность вероятности мгновенных сообщений (рис. 3.1.1.1):       Рисунок 3.1.1.1 График распределения и плотности вероятности A(t) для w(a)  Функция распределения мгновенных значений сообщения (рис. 3.1.1.2):   Рисунок 3.1.1.2 График распределения и плотности вероятности A(t) для F(a) Рассчитать математическое ожидание M[A(t)] и дисперсию D[A(t)] сообщения A(t).   Написать аналитическое выражение для спектральной плотности мощности  сообщения и построить график.    GA(f) на интервале от –fв до fв обозначим через G0 , одностороння спектральная плотность G0(f)=2GA(f) на частотном интервале 0 ≤ f ≤ fв и равна 0 на интервале fв <f ≤ ∞.  Графики GA(f) и 2G0(f) приведены на рисунке 3.1.3.  Рисунок 3.1.3 График аналитического выражение для спектральной плотности мощности и односторонней спектральной плотности сообщения А(t) 4. Найти аналитическое выражение для корреляционной функции  сообщения и построить график. По форме графика определить, является ли сообщение эргодическим случайным процессом или не является таковым. Корреляционную функцию случайного процесса можно определить через его энергетический спектр по теореме Винера-Хинчина [1, стр.117 – 119].В соответствии с теоремой Винера-Хинчина корреляционная функция BA(τ)стационарного случайного процесса A(t)определяется по формуле:    График корреляционной функции сообщения A(t) изображен на рисунке 3.1.4. Рисунок 3.1.4. График корреляционной функции сообщения Так как выполняется необходимое и достаточное условие  , то сообщение A(t) можно считать эргодическим случайным процессом.3.2. Аналого-цифровой преобразователь Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует реализации аналогового (непрерывного) сообщения в цифровую форму– поток двоичных символов нулей и единиц, т. е. в последовательность прямоугольных импульсов, где «0» имеет нулевое напряжение, а «1» прямоугольный импульс положительной полярности. Амплитуда импульсов  равна  .Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму осуществляется в три этапа. На первом этапе производится дискретизация реализации сообщения по времени. В моменты времени  берутся непрерывные по уровню отсчёты  мгновенных значений реализации . Расстояние между отсчётами равно интервалу  , величина которого определяется в соответствии с теоремой Котельникова. На втором этапе выполняется квантование точных отсчётов по уровню. Для этого интервал  a равный разности ∆a= - разбивается на уровни квантования с постоянным шагом ∆=14,8 мВ. Уровни квантования нумеруются целыми числами  . Нумерация уровней начинается с уровня, которому соответствует значение , и заканчивается на уровне, которому соответствует значение . Обычно величина шага квантования ∆ выбирается так, чтобы число уровней квантования  можно представить в виде  , где  целое число. Каждый аналоговый отсчёт заменяется значением ближайшего к нему уровня квантования  в виде целого числа, удовлетворяющего неравенству  . Получаем квантованный отсчёт  в виде целого числа в десятичной форме счисления. На третьем этапе число в десятичной форме переводится в двоичную форму счисления  в виде последовательности двоичных символов и на выходе АЦП появляется сигнал в виде двоичной цифровой последовательности информационных символов. Требуется: 1. Рассчитать интервал дискретизации ∆t для получения отсчётов реализации ,  ,  Согласно с теоремой Котельникова  , тогда максимальный шаг дискретизации  . 2. Рассчитать частоту дискретизации Fд.  3. Определить число уровней квантования L.  4. Рассчитать мощность шума квантования  и сравнить ее с мощностью непрерывного сообщения   5. Записать k разрядное двоичное число, соответствующее заданному уровню квантования j.   6. Начертить временную диаграмму отклика АЦП  на заданный уровень квантования в виде последовательности импульсов, сопоставляя единичным символам прямоугольные импульсы положительной полярности, а нулевым – нулевые напряжения. Над импульсами надписать значения соответствующих двоичных информационных символов (рис.3.2.1). Длительность отклика АЦП на каждый отсчёт не должна превышать интервала дискретизации .      Рисунок 3.2.1. Осциллограмма сигнала на выходе АЦП | |||||||||||||||||||||||