Курсач. Метод-КР_ТПС. Розрахунки та оптимізація характеристик систем
 Скачать 345.5 Kb.
|
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ Кафедра телекомунікаційних систем та мереж ЗАТВЕРДЖУЮ Зав. кафедрою ТСМ В.Ф.Заїка «_13__» _вересня________ 2021 Завдання та методичні вказівки для виконання курсової роботи На тему: Розрахунки та оптимізація характеристик систем З навчальної дисципліни: Теорія передачі сигналів в інфокомунікаційних мережах Освітньо-кваліфікаційного рівня: бакалавр Спеціальності: 172 Телекомунікації та радіотехніка Матеріали лекції розглянуті на засіданні кафедри ТСМ Протокол № 2 від 13.09.2021 Завідуючий кафедрою В.Ф. Заїка «_13_»_вересня_________ 2021 Київ 2021 Розрахунок та оптимізація характеристик системи електрозв 'язку /. Структурна схема цифрової системи передачі (ЦСП Зобразити структурну схему ЦСП неперервних повідомлень, яка містить джерело та одержувач повідомлень, АЦП і ЦАП, кодер і декодер завадостійкого коду, модулятор і демодулятор, лінію зв'язку та джерело завад. Зобразити часові діаграми в усіх точках схеми, задавши вільну форму неперервного вихідного сигналу та числом рівнів квантування. Пояснити, з яких міркувань вибираються інтервал дискретизації за часом і крок квантування за рівнем. До часових діаграм дати необхідні пояснення, виходячи з призначення кожного блоку.  2. Розрахунок характеристик аналого-цифрового перетворення та інформаційних характеристик повідомлень на виході АЦП 2.1. По заданій верхній граничній частоті спектру повідомлення, пікфактору сигналу П та допустимому відношенні сигнал/завада квантування Рк визначити: 1)мінімально допустиме число рівнів квантування L (4L вибирають рівним цілому ступеню числа 2);   В формулі повинно враховувати  2)значність кодових комбінацій та тривалість символу на виході АЦП, вважаючи, що тривалість кодової комбінації дорівнює інтервалу дискретизації. Частота дискретизації  значність кодових комбінацій  тривалість символу на виході АЦП  2.2. Знайти ентропію незалежних дискретних повідомлень на виході АЦП та продуктивність джерела повідомлень, якщо імовірність передачі символу Р(1)=0, КП де К і П - передостання та остання цифри номеру студентського квитка. Тоді, Р(0)=1-0, КП Ентропія незалежних дискретних повідомлень:  Продуктівність джерела незалежних дискретних повідомлень:  3. Розрахунок характеристик завадостійкості прийому сигналів у дискретному каналі 3.1. Вважаючи канал зв'язку каналом із постійними параметрами, побудувати залежність імовірності помилки двійкового символу на виході оптимального демодулятора від відношення енергії сигналу Е до спектральної щільності потужності завади N0на вході демодулятора, h2 =E/N0, для чого розрахувати 5..7 значеньРзав, задавши такі значення , при яких Рош зміниться від 0.5 до 10-6: зав=f(h) Формула для розрахунку імовірності помилки обрана з урахуванням методу модуляції та способу прийому. Амплітуда модульованого сигналу а (потужність сигналу Рс =a2/2) та спектральна щільність потужності завади N0 на вході демодулятора задані. Зробіть висновок про необхідність застосування завадостійкого коду. Для виконання п.3 визначаємо: Потужність сигналу Рс =a2/2 Енергія сигналу  Розрахувати імовірність помилки символу на виході демодулятора для заданих виду та способу прийому, вважаючи, що в каналі зв'язку немає завадостійкого кодування.  де  ,  ,    - табульована функція Крампа (інтеграл імовірності)Побудувати залежність імовірності помилки двійкового символу на виході оптимального демодулятора від відношення енергії сигналу Е до спектральної щільності потужності завади N0на вході демодулятора, h2=E/N0 Для цього отримуємо  По значенню по таблиці знаходимо найбільш наближене значення khРезультати розрахунків наводяться в таблиці виду:
Побудувати залежність імовірності помилки двійкового символу на виході оптимального демодулятора від відношення енергії сигналу Е до спектральної щільності потужності завади N0на вході демодулятора.  Приклад таких залежностей наведено на рис. 4. Вибір корегуючого коду та розрахунок характеристик завадостійкого декодування 4.1. Сигнал з виходу АЦП надходить на вхід кодера завадостійкого коду. В дискретному канапі зв'язку використовується завадостійке кодування систематичним кодом (10.6) або (11.7) з мінімальною кодовою відстанню d0 = 3. Для трьох рівнів квантування, заданих у таблиці, записати кодові комбінації на виході завадостійкого кодера. Виробляючі матриці кодів:  Визначити відстані між комбінаціями на вході кодера та між комбінаціями на його виході. Визначте тривалість символу на виході кодера завадостійкого коду. Зробіть висновок про корегуючи можливості коду. 4.2. Розрахуйте імовірності однократних та двократних помилок на вході декодера. Зробіть висновок про те, чи поліпшиться завадостійкість прийому при виправленні декодером однократних помилок. Описати принцип виправлення однократної помилки для випадку передачі комбінації. Для виконання п.4.1: Вихідні дані: рівні квантування згідно з таблицєю, довжина кодової комбінації n (розраховано в п.2), імовірність помилки (розраховано в п.3) Кожний з трьох рівнів квантування представляємо у вигляді кодової комбінації двійкового коду довжиною n. Отримуємо перевірочну матрицю. Наприклад, для коду (10,6) перевірочна матриця має вигляд:  Для кожної з отриманих кодових комбінацій розраховуємо перевірочні символи за принципом:  деj=1,2,3,…r , где r – число перевірочних символів; c1c2…cn.. - кодова комбінація на вході кодера каналу ji – коефіцієнт, приймаючий значення 0 або 1(з перевірочної матриці);  сума по модулю 2.Визначаємо кодову відстань між заданими кодовими комбінаціями на вході кодера і отриманими комбінаціями на виході завадостійкого кодера Тривалість одного елемента кодової комбінації: на виході кодера завадостійкого коду:  Для виконання п.4.2 імовірності однократних та двократних помилок на вході декодера за формулою:  , де  Де q – кратність помилки, m – довжина кодової комбінації на виході завадостійкого кодеру. Наприклад, нехай, задано три рівня квантування – 59, 32 і 17. Якщо за результатами розрахунків п.2, ми отримали довжину кодової комбінації n=6, то для завадостійкого кодування ми обираємо матрицю (10,6) Тобто, на вхід кодера каналу надходять 3 кодових комбінації: 110101, 100000. 010001. За допомогою перевірочної матриці визначаємо перевірочні символи для коду (10,6): Для кодової комбінації 110101 перевірочні символи визначаються як сума по модулю 2 добутку символів кодової комбінації і відповідних значень перевірочної матриці:     Таким чином, якщо на вхід кодеру каналу подається кодова комбінація 110101, то на виході отримуємо 1101011101 Знаходимо відстань між кодовими комбінаціями на вході завадостійкого кодера:  d=3  d=2  d=3Таким же чином знаходимо відстань між кодовими комбінаціями на виході завадостійкого кодера: Знаходимо імовірність однократної та двократної помилки за формулою: , де  де  - число сочетаний q із n/ - імовірність помилки (п.3)q – кратність помилки n - довжина кодової комбінації на виході каналу 5. Розрахунок пропускної спроможності каналу зв 'язку 5.1. Визначити пропускну спроможність дискретного каналу: вхід модулятора - вихід демодулятора С. Значення імовірності помилки символу розраховано раніше в пункті 3. Порівняти пропускну спроможність дискретного каналу з продуктивністю джерела цифрового повідомлення, зробити висновки на підставі теореми Шеннона. 5.2. Визначити пропускну спроможність неперервного каналу, необхідну для передачі цифрових сигналів, при цьому потужність сигналу розраховувалась в п. 3., спектральна потужність завади N0 береться з вхідних даних, а смуга попускання  розраховується, виходячи з спектру сигналу. τk - тривалість символу на вході модулятора Для виконання п.5 використовуємо формули:   Потужність шуму:  6 .Розробка структурної схеми демодулятора Представити структурну схему демодулятора для заданого виду модуляції та способу прийому, записати алгоритм прийому, описати призначення та принцип роботи його вузлів. Алгоритм оптимального прийому за критерієм Котельникова:  Функціональна схема оптимального приймача Котельникова  Алгоритм оптимального прийому для для двійкових сигналів з ЧМ  Функціональна схема оптимального приймача з ЧМ  Алгоритм оптимального прийому для для двійкових сигналів з АМ  Функціональна схема оптимального приймача з АМ  Алгоритм оптимального прийому для для двійкових сигналів з ВФМ  Функціональна схема оптимального приймача з ВФМ  7. Розрахунок ефективності системи передачі Розрахувати коефіцієнти η, β, γ, які визначають ефективність системи зв'язку, вважаючи, що втрати інформації в каналі зневажливо малі і швидкість передачі дорівнює продуктивності джерела повідомлень. Коефіцієнт використання каналу по пропускній здатності каналу (інформаційна ефективність)  Коефіцієнт використання каналу по потужності сигналу (-ефективність)  Коефіцієнт використання каналу по смузі частот каналу (-ефективність)  ., де  – ширина смуги пропускання каналу.8. Висновок Дати оцінку розрахованої системи зв'язку в цілому: - з якою метою було застосовано ЦСП; - які блоки виконані оптимальними та за якими критеріями; - які міри прийняті для поліпшення якості передачі; - чиє запас в розрахованій ЦСП за швидкістю передачі, смузі частот та енергетиці.
Интеграл вероятности 
Значення величин – p log2 p
|
