Структурная схема системы связи

Содержание.

1. Структурная схема системы связи………………………………………………..4

2. Выбор схемы приёмника………………………………………………………….6

3. Расчёт вероятности ошибки на выходе приёмника……………………………..8

4. Сравнение выбранной схемы приёмника с приёмником Котельникова………10

5. Передача аналоговых сигналов методом ИКМ………………………………….20

6. Статистическое (эффективное) кодирование……………………………………23

7. Пропускная способность………………………………………………………….29

8. Помехоустойчивое кодирование…………………………………………………30

9. Заключение………………………………………………………………………...32

10. Список используемой литературы………………………………………………. 33

11. Приложение 1……………………………………………………………………...34

12. Приложение 2……………………………………………………………………...35

Разработка системы связи

1: 1

081 рх - 212

Масштаб

Масса

Сиб ГУТИ

Листов

Лит.

ХИИК ГОУ ВПО СибГУТИ ЗО

Лист

Дата

Подп.

№ докум.

Лист

Изм.

ВЫБОР СХЕМЫ ПРИЁМНИКА.

Амплитудная модуляция – самый первый и простой в техническом исполнении способ переноса полезной информации на большие расстояние с помощью электромагнитных колебаний высокой частоты.

Схема приёмника АМ сигналов НКГ приёма будет иметь вид, изображённый на рис. 3.

 

 

Рисунок 3. Структурная схема приёмника

 

 

Амплитудно-модулированные сигналы наиболее подвержены различным помехам, так как основная часть помех воздействует на амплитуду сигнала и лишь небольшая её часть на частоту и фазу. Поэтому потенциально более помехозащещёными являются системы связи с ЧМ и ФМ. АМ выигрывает в простоте конструкции передатчика и приёмника. На рис. 3 указана схема приёмника амплитудно-модулированных дискретных сигналов методом линейного демодулирования и детектирования. ВЧ сигнал поступает на предварительный высокочастотный усилитель, где соответственно происходит восстановление уровня высокочастотного сигнала, вызванного его затуханием в линии связи. Затем усиленный сигнал поступает на диодный детектор, где происходит восстановление первичного сигнала, отображающего переданное сообщение в виде пакетов кодовых импульсов. Восстановление заключается в выделении кодовых символов из высокочастотной составляющей принятого сигнала. После детектора пакет импульсов попадает на декодирующее устройство, где происходит преобразование кодового сигнала в квантованную последовательность отсчётов. Эта последовательность поступает на сглаживающий фильтр, где происходит сглаживание отсчётов квантователя передатчика для более полного и достоверного восстановления переданного сообщения. Прежде чем попасть к получателю низкочастотный непрерывный сигнал необходимо усилить для наилучшего восприятия полученной информации. Для канала передачи информации фильтр и усилитель НЧ не требуются, так как дальнейшая обработка сигнала происходит в устройстве, принявшем и использующем переданный сигнал.

При дискретной амплитудной модуляции одному из символов сообщения соответствует амплитуда несущего колебания 0,5 U_mc (1-m), а другому 0,5 U_mc (1+m). Наиболее часто, однако, используется сигнал с m=1; именно такой сигнал U_дам. ДАМ является основным видом радиосвязи при слуховом приёме (код Морзе), показан на рис. 4.

Перейдём к рассмотрению спектрального состава сигналов дискретной модуляции. Будем предполагать, что она производится двоичным сообщением, представляющим собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов со скважностью 2.

 

 

 

t

t

U(t)

а(t)

 

Рисунок 4. Двоичное сообщение и сигналы амплитудной модуляции.

 

(2.1)

 

Это двоичное сообщение представляем рядом Фурье:

(2.2)

 

Сигнал ДАМ можно записать в виде:

(2.3)

 

Построенный по этой формуле спектр сигнала ДАМ показан на рис. 5. Его огибающая, показанная пунктиром, представляет смещённый на ω₀ спектр одиночного импульсного сигнала а(t).

	0.5Umc

0.5Umc

ω0+Ώ

ω0+3Ώ

ω0+5Ώ

ω0Ώ

ω0-Ώ

ω0-3Ώ

ω0-5Ώ

0.5Umc

0.5Umc

ω0-5Ώ

 

	ω0-5Ώ

Рисунок 5. Спектр сигнала дискретной амплитудной модуляции.

 

 

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ.

Характеристики системы связи в значительной мере зависят от параметров канала связи, который используется для передачи сообщений. Исследуя пропускную способность канала мы предполагали, что их параметры сохраняются постоянными. Однако большинство реальных каналов обладают переменными параметрами. Параметры канала, как правило изменяются во времени случайным образом. Случайные изменения коэффициента передачи канала m вызывают замирания сигнала, что эквивалентно воздействию мультипликативной помехи.

Однородный симметричный канал связи полностью определяется алфавитом передаваемого сообщения, скоростью передачи элементов сообщения u и вероятностью ошибочного приема элемента сообщения р (вероятностью ошибки).

Пропускная способность канала будет вычисляться по формуле:

 

(7.1)

 

в частном случае для двоичного канала (m=2) получим формулу:

 

, где р =0.065014, Т=3,4*10^-6 (7.2)

 

Сравнивая пропускную способность канала связи и производительность источника (после оптимального кодирования) можем сделать вывод, что условие К.Шеннона не выполняется, т.е. производительность источника выше пропускной способности канала, что не позволит нам передавать информацию по данному каналу связи. Для некодированного источника это условие выполняется, т.к. производительность некодированного источника меньше производительности оптимально закодированного источника, а следовательно меньше пропускной способности канала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Так как в нашем случае производительность закодированного источника выше пропускной способности канала связи,то передача по данному каналу связи информации невозможна. Для повышения пропускной способности канала необходимо уменьшать вероятность ошибки.

Чтобы добиться более высокой помехоустойчивости нужно применять когерентный прием с использованием оптимальной фильтрации. Это объясняется тем, что при некогерентном приеме флюктуационная помеха полностью влияет на помехоустойчивость приема. При когерентном приеме на вероятность ошибки влияет только синфазная составляющая помехи, квадратурная же составляющая подавляется синхронным детектором. В результате этого, когерентный прем обеспечивает практически двукратный энергетический выигрыш по сравнению с некогерентным приемом, так как мощность огибающей помехи в два раза выше мощности ее квадратурных составляющих.

При переходе от ДАМ к ДЧМ имеется энергетический выигрыш по максимальной мощности, но произойдёт потеря в энергозатратах передатчика, так как ДЧМ относится к системам с активной паузой.

Воздействие шума квантования на принимаемые сообщения можно заметно уменьшить применяя неравномерное квантование, при котором большие уровни сообщения квантуются с большим шагом, низкие уровни с меньшим шагом. Повысить помехоустойчивость можно за счет добавления двоичных символов в кодовые комбинации. Но с другой стороны, увеличение разрядности требует повышения быстродействия многоразрядных кодирующих устройств, а также соответствующего расширения полосы частот канала передачи. Для более эффективного использования канала связи нужно использовать более совершенные алгоритмы кодирования сообщений.

Система передачи сигналов методом ИКМ позволяет производить временное уплотнение дискретных сигналов, тем самым повышая производительность системы.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов. М.: Связь, 1980. – 288 с., ил.

2. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов. М., связь, 1973. – 376 с., ил., табл.

3. Назаров М.В., Кувшинов Б.И., Попов О.В. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов. М.: Связь, 1970. – 367 с., ил., таб., библ.

4. Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П., Банкет В.Л., Иващенко П.В.; под ред. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М.: Радио и связь, 1985. – 272 с., ил.

5. Назаров М.В., Прохоров Ю.Н. методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов. М.: Радио и связь, 1985. – 176 с., ил.

6. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам., изд. 2-е перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1982. – 304 с., ил.

7. Кудашов В.Н. Задание на курсовую работу и методические указания по дисциплине «Теория электрической связи». Методическое пособие. ХФСибГУТИ. 2003. – 12 с., ил., таб.

8. Кудашов В.Н. Конспект лекций по теме: «Аналитическое описание и спектры сигналов модулированных дискретными сообщениями». ХФСибГУТИ, 2000. – 8 с., ил.

9. Кудашов В.Н. Основы теории помехоустойчивости систем электросвязи. Конспект лекций. ХФСибГУТИ., 2000. – 43 с., ил.

10. Кудашов В.Н., Майданов Ю.С. Компьютерный расчёт вероятности ошибки приёма дискретномодулированных радиосигналов. Методическое письмо для курсового проектирования для студентов заочного отделения по дисциплине «Теория электрической связи». ХФСибГУТИ., 2000. – 7 с. ил.

11. Кудашов В.Н., Майданов Ю.С. Оптимальное (эффективное) статистическое кодирование с применением ЭВМ. Методические указания для курсового проектирования по дисциплине «Теория электрической связи». ХФСибГУТИ. 2000. – 14 с., ил., табл.

Содержание.

1. Структурная схема системы связи………………………………………………..4

2. Выбор схемы приёмника………………………………………………………….6

3. Расчёт вероятности ошибки на выходе приёмника……………………………..8

4. Сравнение выбранной схемы приёмника с приёмником Котельникова………10

5. Передача аналоговых сигналов методом ИКМ………………………………….20

6. Статистическое (эффективное) кодирование……………………………………23

7. Пропускная способность………………………………………………………….29

8. Помехоустойчивое кодирование…………………………………………………30

9. Заключение………………………………………………………………………...32

10. Список используемой литературы………………………………………………. 33

11. Приложение 1……………………………………………………………………...34

12. Приложение 2……………………………………………………………………...35

Разработка системы связи

1: 1

081 рх - 212

Масштаб

Масса

Сиб ГУТИ

Листов

Лит.

ХИИК ГОУ ВПО СибГУТИ ЗО

Лист

Дата

Подп.

№ докум.

Лист

Изм.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ

 

Современные системы связи представляют собой сложные комплексы, состоящие из различных функционально взаимосвязанных элементов. Эти системы характеризуются не только большим количеством элементов, но иерархичностью структуры, избыточностью, наличием между элементами прямых, обратных и перекрёстных связей.

В теории информации используют обобщённую модель системы связи (рис. 1).

 

 

 

 

Рисунок 1. Обобщённая модель системы связи.

 

Система связи в упрощённом виде состоит из источника сообщения, передающего устройства, канала (среды) связи между пунктами связи, приемного устройства и получателя сообщения. Сообщение – это форма представления информации. Источником и приёмником сообщений может быть человек или различные приборы, передающие, регистрирующие, хранящие и использующие информацию.

 

Согласно заданию на курсовую работу структурная схема будет иметь вид, изображённый на рис. 2.

 

 

 

 

Рисунок 2. Структурная схема системы связи с поочерёдной передачей либо аналоговых

сигналов, либо данных.

 

 

Аналоговый источник и приёмник вырабатывают и получают сообщение в непрерывной форме (аналоговый сигнал), а источник и приёмник данных – в виде сообщения, кодированного двоичными кодами для удобства работы вычислительной техники, систем измерения и телеметрии.

В передатчике первичный сигнал (обычно низкочастотный) преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал, пригодный для передачи по используемому каналу. Такое преобразование производится посредством модуляции.

 

 

Основные блоки:

АЦП - служит для преобразования аналогового сигнала в цифровой. АЦП состоит из дискретизатора, квантователя и кодера.

Дискретизатор - служит для представления входного сигнала в виде отдельных импульсов различной амплитуды (дискретизации по времени).

Квантователь - служит для представления значения импульсов напряжения в виде двоичного числа.

Кодер - служит для осуществления статического (эффективного) и помехоустойчивого кодирования цифрового сигнала.

Передатчик (модулятор) - устройство преобразующее сообщения источника в сигналы, наиболее соответствующие характеристикам канала связи. Операции передатчика, выполняемые им, могут включать в себя формирование первичного сигнала, модуляцию, кодирование, сжатие данных и т. д.

Канал связи - это в обобщённом виде совокупность средств, которая используется для передачи модулированного сигнала от передатчика к приёмнику.

Приёмник (демодулятор) - устройство, производящее обработку сигналов на выходе канала с целью наилучшего воспроизведения (восстановления) переданных сообщений на принимающем конце.

ЦАП - служит для преобразования цифрового сигнала в аналоговый. Он состоит из декодера и фильтра низких частот.

Декодер - превращает кодовые комбинации в значения напряжения и выдает в виде отдельных импульсов.

Фильтр - сглаживает эти импульсы и получается выходной сигнал.

Источник помехи производит вредное влияние на передаваемое сообщение. Вредное влияние называется шум. Он может быть непрерывным, дискретным или обоих видов.

 

 

ВЫБОР СХЕМЫ ПРИЁМНИКА.

Амплитудная модуляция – самый первый и простой в техническом исполнении способ переноса полезной информации на большие расстояние с помощью электромагнитных колебаний высокой частоты.

Схема приёмника АМ сигналов НКГ приёма будет иметь вид, изображённый на рис. 3.

 

 

Рисунок 3. Структурная схема приёмника

 

 

Амплитудно-модулированные сигналы наиболее подвержены различным помехам, так как основная часть помех воздействует на амплитуду сигнала и лишь небольшая её часть на частоту и фазу. Поэтому потенциально более помехозащещёными являются системы связи с ЧМ и ФМ. АМ выигрывает в простоте конструкции передатчика и приёмника. На рис. 3 указана схема приёмника амплитудно-модулированных дискретных сигналов методом линейного демодулирования и детектирования. ВЧ сигнал поступает на предварительный высокочастотный усилитель, где соответственно происходит восстановление уровня высокочастотного сигнала, вызванного его затуханием в линии связи. Затем усиленный сигнал поступает на диодный детектор, где происходит восстановление первичного сигнала, отображающего переданное сообщение в виде пакетов кодовых импульсов. Восстановление заключается в выделении кодовых символов из высокочастотной составляющей принятого сигнала. После детектора пакет импульсов попадает на декодирующее устройство, где происходит преобразование кодового сигнала в квантованную последовательность отсчётов. Эта последовательность поступает на сглаживающий фильтр, где происходит сглаживание отсчётов квантователя передатчика для более полного и достоверного восстановления переданного сообщения. Прежде чем попасть к получателю низкочастотный непрерывный сигнал необходимо усилить для наилучшего восприятия полученной информации. Для канала передачи информации фильтр и усилитель НЧ не требуются, так как дальнейшая обработка сигнала происходит в устройстве, принявшем и использующем переданный сигнал.

При дискретной амплитудной модуляции одному из символов сообщения соответствует амплитуда несущего колебания 0,5 U_mc (1-m), а другому 0,5 U_mc (1+m). Наиболее часто, однако, используется сигнал с m=1; именно такой сигнал U_дам. ДАМ является основным видом радиосвязи при слуховом приёме (код Морзе), показан на рис. 4.

Перейдём к рассмотрению спектрального состава сигналов дискретной модуляции. Будем предполагать, что она производится двоичным сообщением, представляющим собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов со скважностью 2.

 

 

 

t

t

U(t)

а(t)

 

Рисунок 4. Двоичное сообщение и сигналы амплитудной модуляции.

 

(2.1)

 

Это двоичное сообщение представляем рядом Фурье:

(2.2)

 

Сигнал ДАМ можно записать в виде:

(2.3)

 

Построенный по этой формуле спектр сигнала ДАМ показан на рис. 5. Его огибающая, показанная пунктиром, представляет смещённый на ω₀ спектр одиночного импульсного сигнала а(t).

	0.5Umc

0.5Umc

ω0+Ώ

ω0+3Ώ

ω0+5Ώ

ω0Ώ

ω0-Ώ

ω0-3Ώ

ω0-5Ώ

0.5Umc

0.5Umc

ω0-5Ώ

 

	ω0-5Ώ

Рисунок 5. Спектр сигнала дискретной амплитудной модуляции.