Экзаменационный билет(Мокан)

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Оптимальный прием дискретных сигналов

 

Сущность оптимального приема состоит в том, что в приемнике необходимо применить такую обработку смеси сигнала с помехой, чтобы обеспечить выполнение заданного критерия. Эта совокупность правил обработки называется алгоритмом оптимального приема заданного сигнала на фоне помех. Алгоритм находят статистическими методами, зная параметры передаваемых сигналов и вероятностные характеристики помех.

       Для передачи двоичных первичных сигналов  и  длительностью  сигналами  и , сформированными методами амплитудной, частотной и фазовой манипуляций в канале с аддитивным гауссовским шумом, алгоритмы оптимального приема приведены в таблице 1.

Таблица 1

Вид манипуляции	Алгоритм
АМ	больше или меньше где энергия сигнала
ЧМ	больше или меньше
ФМ	больше или меньше 0

 

       Все алгоритмы представляют собой неравенства, указывающие последовательность операций, которые необходимо провести с принятой суммой сигнала и помехи z (t) и правило определения переданного первичного сигнала Например, для сигналов с ЧМ принятый сигнал с помехой z (t) следует отдельно умножить на копии передаваемых сигналов  и , произведения проинтегрировать на интервале длительности сигнала  и далее сравнить результаты интегрирования. По большему из них и выносится решение, какой первичный сигнал передавался. Если

 

то передавался сигнал  которому соответствует первичный сигнал  При обратном знаке неравенства - сигнал

 

2. ИКМ модуляция

Принципы аналого-цифрового преобразования на основе ИКМ были предложены в 1940 году французским инженером А.Ривсом. Аналогово-цифровое преобразование состоит из трех этапов: дискретизации, при которой производится выборка значений аналогового сигнала с интервалом  квантования, при котором выборочное значение аналогового сигнала заменяется ближайшим значением уровня квантования (заранее установленным); кодирования, при котором значение уровня квантования преобразуется в двоичное число.

При дискретизации (sampling process) коммутирующе-запоминающий механизм формирует из поступающего непрерывного сигнала последовательность выборок (sample). Результатом этого процесса является амплитудно-импульсно модулированный сигнал (модуляция АИМ или РАМ - pulse-amplitude modulation). Дискретизация непрерывного сигнала выполняется согласно теореме Котельникова - Найквиста: «сигнал с ограниченной полосой однозначно определяется значениями, выбранными через равные промежутки времени:  где - верхняя частота сигнала».

Верхний предел  можно выразить через частоту дискретизациии (sampling rate) - частоту Найквиста:  Этот критерий Найквиста теоретически достаточное условие, которое делает возможным полное восстановление аналогового сигнала из последовательности равномерно распределенных дискретных выборок. На приеме аналоговый сигнал полностью восстанавливается из выборок путем фильтрации. При выполнении условия  операция фильтрации облегчается.

 

 

Задача

Задана вольт-амперная характеристика биполярного транзистора амплитудного модулятора аппроксимированного выражением

i _к = S(Uσ – Uo) при Uσ ≥ Uo

       0            при Uσ < Uo

 

где, i _к - ток коллектора транзистора;

Uσ - напряжение на базе транзистора;

S - крутизна характеристики

Uo - напряжение отсечки

Таблица 4.6.

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
S, mA/B	100	95	110	85	120	75	115	90	105	80
Uo, B	0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80
Um, B	0,40	0,50	0,45	0,60	0,80	0,45	0,35	0,50	0,55	0,65

 

Объяснить назначение и виды модуляции.

Изобразить схему транзисторного амплитудного модулятора, пояснить принцип ее работы.

Дать понятие статистической модуляционной характеристики (СМХ). Рассчитать и построить (СМХ) при заданных S, Uo и значения амплитуды высокочастотного напряжения Um.

С помощью СМХ определить оптимальное смещение Eo и допустимую величины амплитуды U_Ω модулирующего напряжения U_Ω cosΩt, соответствующие неискаженной модуляции.

Рассчитать коэффициент модуляции m_am для выбранного режима. Построить спектр и временную диаграмму am сигнала.

Зав кафедрой                         

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Теорема Котельникова-Найквиста

Теоре́ма Коте́льникова (в англоязычной литературе — теорема Найквиста — Шеннона или теорема отсчётов) гласит, что, если аналоговый сигнал Х(t) имеет финитный (ограниченный по ширине) спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой, строго большей удвоенной верхней частоты :Fc

Где f больше 2Fc

 максимальная скорость передачи H - ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, М - количество уровней сигнала, которые используются при передаче. Например, из этой формулы видно, что канал с полосой 3 кГц не может передавать двухуровневые сигналы быстрее 6000 бит/сек.

 

 Эта теорема также показывает, что, например, бессмысленно сканировать линию чаще, чем удвоена ширина полосы пропускания. Действительно, все частоты выше этой отсутствуют в сигнале, а потому вся информация, необходимая для возобновления сигнала будет собрана при таком сканировании.

Теорема Котельникова Найквиста не учитывает шум в канале, который измеряется как отношение мощности полезного сигнала к мощности шума: S/N. Эта величина измеряется в децибелах: 10log10(S/N) dB. Например, если отношение S/N равняется 10, то говорят о шуме в 10 dB если отношение равняется 100, то - 20 dB.

 

 На случай канала с шумом есть теорема Шеннона, по которой максимальная скорость передачи данных по каналу с шумом равняется:

H log2 (1+S/N) бит/сек, где S/N - соотношение сигнал-шум в канале.

 

Здесь уже не важно количество уровней в сигнале. Эта формула устанавливает теоретический предел, который редко достигается на практике. Например, по каналу с полосой пропускания в 3000 Гц и уровнем шума 30 dB (это характеристики телефонной линии) нельзя передать данные быстрее, чем со скоростью 30 000 бит/сек.

2. Квантование амплитуды

Задача

Задана вольт-амперная характеристика биполярного транзистора амплитудного модулятора аппроксимированного выражением

i _к = S(Uσ – Uo) при Uσ ≥ Uo

       0            при Uσ < Uo

 

где, i _к - ток коллектора транзистора;

Uσ - напряжение на базе транзистора;

S - крутизна характеристики

Uo - напряжение отсечки

Таблица 4.6.

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
S, mA/B	100	95	110	85	120	75	115	90	105	80
Uo, B	0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80
Um, B	0,40	0,50	0,45	0,60	0,80	0,45	0,35	0,50	0,55	0,65

 

Объяснить назначение и виды модуляции.

Изобразить схему транзисторного амплитудного модулятора, пояснить принцип ее работы.

Дать понятие статистической модуляционной характеристики (СМХ). Рассчитать и построить (СМХ) при заданных S, Uo и значения амплитуды высокочастотного напряжения Um.

С помощью СМХ определить оптимальное смещение Eo и допустимую величины амплитуды U_Ω модулирующего напряжения U_Ω cosΩt, соответствующие неискаженной модуляции.

Рассчитать коэффициент модуляции m_am для выбранного режима. Построить спектр и временную диаграмму am сигнала.

 

Зав кафедрой                                       

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Кодирование с предсказанием

При передаче речи, телевизионных изображений, данных телеметрии между отсчетами передаваемых сообщений имеются статические (корреляционные) связи. Корреляция характеризует степень взаимосвязи между двумя значениями случайного процесса в различные моменты времени (функция двух моментов времени t₁ и t₂). Наличие таких взаимосвязей позволяет повысить эффективность систем передачи информации.

Такой системой передачи является система, где используется способ передачи с предсказанием. Последовательность корреляционных отсчетов b( kΔt ) = b( k ) исходного сигнала подается на один из входов вычитающего устройства, на другой вход этого устройства подается сигнал предсказания , сформированный из предыдущих отсчетов. Полученный таким образом сигнал ошибки предсказания ε( k ) поступает в тракт передачи .

 

В сигнале ошибки содержатся сведения, представляющие разность между истинным и предсказанным значениями, поэтому этот способ передачи назывется передачей с предсказанием. На приемной стороне имеется такой же предсказатель, как и на передающей стороне.

Чем сильнее корреляционные связи, тем точнее можно сформировать сигнал предсказания и тем меньшая энергия потребуется для передачи сигнала ошибки по сравнению с передачей исходного сигнала. В системах передачи с предсказанием отсчеты сигнала ошибки подвергают обычным операциям квантования и кодирования. Результатом такого преобразования на передающей стороне являетсядифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ).

 

2. Понятия о корректирующих кодах

При преобразовании аналогового сигнала в цифровой в АЦП ДМ применяется одноразрядный код, символ которого определяет только знак (полярность) производной аналогового сигнала через интервал дискретизации. Принцип формирования сигнала дельта-модуляции показан на рисунке

Отсчеты b( k ) передаваемого сообщения сравниваются с квантованным отсчетом , полученным в результате суммирования всех предыдущих квантованных сигналов ошибки:

Задача

Задана вольт-амперная характеристика биполярного транзистора амплитудного модулятора аппроксимированного выражением

i _к = S(Uσ – Uo) при Uσ ≥ Uo

       0            при Uσ < Uo

 

где, i _к - ток коллектора транзистора;

Uσ - напряжение на базе транзистора;

S - крутизна характеристики

Uo - напряжение отсечки

Таблица 4.6.

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
S, mA/B	100	95	110	85	120	75	115	90	105	80
Uo, B	0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80
Um, B	0,40	0,50	0,45	0,60	0,80	0,45	0,35	0,50	0,55	0,65

 

Объяснить назначение и виды модуляции.

Изобразить схему транзисторного амплитудного модулятора, пояснить принцип ее работы.

Дать понятие статистической модуляционной характеристики (СМХ). Рассчитать и построить (СМХ) при заданных S, Uo и значения амплитуды высокочастотного напряжения Um.

С помощью СМХ определить оптимальное смещение Eo и допустимую величины амплитуды U_Ω модулирующего напряжения U_Ω cosΩt, соответствующие неискаженной модуляции.

Рассчитать коэффициент модуляции m_am для выбранного режима. Построить спектр и временную диаграмму am сигнала.

 

Зав кафедрой