Федеральное агентство связи

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра теории электрической связи

Курсовая работа по дисциплине теория электрической связи

Выполнил:

Студент Ежов П.А.

Группа СС0902

Москва 2011 г.

Исходные данные Вариант №6

Исходные данные для расчетов приведены в таблице, где - мощность (дисперсия) сообщения, β – показатель затухания функции корреляции, L – число уровней квантования, - постоянная энергетического спектра шума НКС, - отношение сигнал-шум (ОСШ) по мощности на входе детектора, ОФМ – относительная фазовая модуляция, СФ - сравнение фаз.

ИС; АЦП; L=8		ПДУ		НКС	ПРУ		Функция корреляции сообщения
,	,	способ передачи	частота, МГц	, Вт·с		способ приема	,
3,5	18	ОФМ	1,5	0,0029	5,2	СП

1. Структурная схема системы электросвязи

Назначение отдельных элементов схемы

Источник сообщения – это некоторый объект или система, информацию о состоянии которой необходимо передать.

ФНЧ – ограничивает спектр сигнала верхней частотой Fв.

Дискретизатор – представляет отклик ФНЧ в виде последовательности отсчетов x_k.

Квантователь – преобразует отсчеты в квантовые уровни , где L – число уравнений квантования.

Кодер – кодирует квантованные уровни двоичным безызбыточным кодом, т.е. формирует последовательность комбинаций ИКМ .

Модулятор – имеет сигнал, амплитуда, частота или фаза которого изменяется в соответствии с сигналом .

Выходное устройство ПДУ – осуществляет фильтрацию и усиление модулированного сигнала для предотвращения внеполосных излучений и обеспечения требуемого соотношения сигнал/шум на входе приемника.

Линия связи – среда или технические сооружения по которым сигнал поступает от передатчика к приемнику. В линии связи на сигнал накладывается помеха.

Входное устройство ПРУ – осуществляет фильтрацию принятой смеси – сигнала и помехи.

Детектор – преобразует принятый сигнал в сигнал ИКМ .

Декодер – преобразует кодовые комбинации в импульсы.

Интерполятор и ФНЧ – восстанавливают непрерывный сигнал из импульсов – отсчетов.

Получатель – некоторый объект или система, которому передается информация.

Временные диаграммы

Исходное сообщение

Сигнал на выходе дискретизатора

Сигнал на выходе квантователя

Сигнал на выходе кодера

Сигнал на выходе модулятора

Выход входного устройства (ПРУ) – вход детектора

В линии связи на сигнал

накладывается помеха

Выход решающего устройства

Выход декодера

Все квантованные уровни сдвигаются на период Т

Спектр сигнала на выходе дискретизатора

2. По заданной функции корреляции исходного сообщения:

1. Рассчитать интервал корреляции, спектр плотности мощности и начальную энергетическую ширину спектра сообщения.

2. Построить в масштабе графики функции корреляции и спектра плотности мощности; отметить на них найденные в пункте 1) параметры

График функции корреляции B_A(τ)

График спектра плотности мощности G_A(ω)

3. Считая, что исходное сообщение воздействует на идеальный фильтр нижних частот (ИФНЧ) с единичным коэффициентом передачи и полосой пропускания, равной начальной энергетической ширине спектра сообщения:

1. Рассчитать среднюю квадратическую погрешность фильтрации (СКПФ) сообщения, среднюю мощность отклика ИФНЧ, частоту и ин­тервал временной дискретизации отклика ИФНЧ;

4. Полагая, что последовательность дискретных отсчетов на вы­ходе дискретизатора далее квантуется по уровню с равномерной шкалой квантования:

1. Рассчитать интервал квантования, пороги и уровни квантования, среднюю квадратическую погрешность квантования (СКПК);

2. Построить в масштабе характеристику квантования.

5. Рассматривая отклик квантователя как случайный дискретный сигнал с независимыми значениями на входе L-ичного дискрет­ного канала связи (ДКС):

1. Рассчитать закон и функцию распределения вероятностей квантованного сигнала, а также энтропию, производительность и избыточность L -ичного дискретного источника;

2. Построить в масштабе графики рассчитанных закона и функ­ции распределения вероятностей

График закона распределения вероятности

График функции распределения вероятности

6. Закодировать значения L-ичного дискретного сигнала двоичным блочным примитивным кодом, выписать все кодовые комби­нации кода и построить таблицу кодовых расстояний кода; кроме того:

Двоичное кодирование состоит в том, что кодовые символы принимают только два значения 0 и 1. Процедура кодирования состоит в следующем. Физические уровни x_n вначале пронумеровываются, то есть заменяются их номерами x_n→ n. Затем эти десятичные цифры представляются в двоичной системе счисления с основанием 2. Для L=8 это представление имеет вид

Тогда получаем

Образуется сигнал импульсно кодовой модуляции

Таблица кодовых расстояний

1. Рассчитать априорные вероятности передачи по двоичному ДКС символов нуля и единицы, начальную ширину спектра сигнала ИКМ;

Так как среднее число нулей и среднее число единиц в сигнале ИКМ одинаково, то и вероятности их появления одинаковы.

Ширина спектра сигнала ИКМ равна

7. Полагая, что для передачи ИКМ сигнала по непрерывному ка­налу связи (ИКС) используется гармонический переносчик:

1. Рассчитать нормированный к амплитуде переносчика спектр модулированного сигнала и его начальную ширину спектра;

Сигнал ДОФМ представляется в виде

Разложение сигнала по гармоническим составляющим имеет следующий вид

Ширина спектра сигнала ДОФМ равна

2. Построить в масштабе график нормированного спектра сигнала дискретной модуляции и отметить на нем найденную ширину спектра.

График нормированного спектра сигнала дискретной модуляции

8. Рассматривая НКС как аддитивный гауссовский канал с огра­ниченной полосой частот, равной ширине спектра сигнала дискрет­ной модуляции, и заданными спектральной плотностью мощности помехи и отношением сигнал-шум:

1. Рассчитать приходящиеся в среднем на один двоичный символ мощность и амплитуду модулированного сигнала, дисперсию (мощность) аддитивной помехи в полосе частот сигнала, пропуск­ную способность ИКС;

Рассчитаем приходящиеся в среднем на один двоичный символ мощность и амплитуду модулированного сигнала

Пропускная способность НКС характеризует максимально возможную скорость передачи информации по данному каналу. Она определяется следующим образом

2. Построить в масштабе четыре графика функций плотности вероятностей (ФПВ) мгновенных значений и огибающих узкополос­ной гауссовской помехи (УГП) и суммы гармонического сигнала с УГП.

ФПВ мгновенных значений УГП и суммы гармонического сигнала с УГП

Огибающая гауссовской помехи и огибающая принимаемой суммы гармонического сигнала и УГП

9. С учетом заданного вида приема (детектирования) сигнала дискретной модуляции:

1. Рассчитать среднюю вероятность ошибки в двоичном ДКС, скорость передачи информации по двоичному симметричному ДКС, показатель эффективности передачи сигнала дискретной модуляции по ИКС;

Рассчитаем среднюю вероятность ошибки

При равенствах априорных вероятностей р(0)=р(1)=0,5, а также условных вероятностей (условие симметричности двоичного ДКС), средняя на бит вероятность ошибки равна

Рассчитаем скорость передачи информации по двоичному симметричному ДКС

Рассчитаем показатель эффективности передачи сигнала дискретной модуляции по НКС

2. Изобразить схему приемника сигналов дискретной модуляции и коротко описать принцип его работы, пояснить случаи, когда он выносит ошибочные решения.

ФОН

РУ

сравнен

полярн (x)

ЛЗ

U_г(t)

b_k

b_k-1

Детектирование сигнала ДОФМ производится двумя методами: методом сравнения фаз (СФ) и методом сравнения полярностей (СП). В методе сравнения полярностей производится сравнение продетектированных текущей и задержанной на τ_и посылок, принимающих значения +1,-1. Для сравнения полярностей посылок используются цепь задержки и сравнивающее устройство СУ, на выходе которого образуется положительное напряжение, если предыдущая и настоящая посылки имеют одинаковую полярность и отрицательное напряжение, когда полярности соседних посылок различные. Ошибочный прием имеет место либо когда данный символ принят правильно, а предыдущий ошибочно, либо когда данный элемент принят ошибочно, а предыдущий правильно

10. Рассматривая отклик декодера ПРУ как случайный дискретный сигнал на выходе L-ичного ДКС:

1. Рассчитать распределение вероятностей дискретного сигна­ла на выходе декодера, скорость передачи информации по L-ичному ДКС, относительные потери в скорости передачи информации по L-ичному ДКС;

Рассчитаем скорость передачи информации по L-ичному ДКС

- энтропия восстановленного L-ичного сообщения

– энтропия ошибочных решений

- скорость передачи информации по L-ичному ДКС

- величина относительных потерь в скорости

2. Построить в масштабе график закона распределения вероятнос­тей отклика декодера и сравнить его с законом распределения веро­ятностей отклика квантователя.

Закон распределения вероятностей отклика декодера

11. Полагая ФНЧ на выходе ПАП приемника идеальным с полосой пропускания, равной начальной энергетической ширине спектра ис­ходного сообщения:

1. Рассчитать дисперсию случайных импульсов шума передачи на выходе интерполятора ЦАП, среднюю квадратическую погрешность шу­ма передачи (СКПП), суммарную начальную СКП восстановления неп­рерывного сообщения (ССКП), относительную СКП (ОСКП);

Рассчитаем дисперсию случайных импульсов шума передачи на выходе интерполятора ЦАП

Найдем СКПП

Найдем ССКП

Найдем ОСКП

12. В виду того, что выбор начальной энергетической ширины спектра исходного сообщения не приводит к минимуму ОСКП, решить оптимизационную задачу: с помощью ЭВМ определить оптимальную энергетическую ширину спектра сообщения, доставляющую минимум относительной суммарной СКП его восстановления.

Суммарная величина относительной СКП имеет минимум при оптимально выбранной энергетической ширине спектра исходного сообщения

Список использованной литературы

1. В.Г. Санников - Методические рекомендации по выполнению курсовой работы- М.1996

2. А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский. ТЭС :Учебник для вузов - М.Радио и связь,1998

3. Конспект лекций