РАБОТА № 9

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ДИСКРЕТНЫХ ВИДОВ МОДУЛЯЦИИ

1 Цель работы

Изучение и экспериментальное исследование влияния вида модуляции (AM, ЧМ, ФМ) на помехоустойчивость системы передачи дискретных сообщений, изучение методики измерения вероятности ошибки.

2 Литература

[1]

2.Конспект лекций по курсу ТПС.

3.Приложение н данной лабораторной работе.

3 Предварительная подготовка к работе

1. Ознакомиться с описанием работы и изучить по указанной выше литературе разделы:

а) прием сигналов на фоне помех как статистическая задача;

б) критерии качества приема дискретных сигналов;

в) оптимальный прием дискретных сигналов в канале с флюктуационной помехой (шумом);

г) потенциальная помехоустойчивость приема дискретных сигналов при различных видах модуляции (АМ, ЧМ, ФМ, ОФМ, КАМ).

2. Ответить (устно) на вопросы раздела 4 данной работы.

3. Продумать порядок выполнения работы в лаборатории по структурной схеме, рисунок 9.1.

4. Рассчитать и построить графики зависимости средней вероятности ошибки для AM, ЧМ, ФН от отношения сигнал/шум при когерентном приеме и оптимальной фильтрации в условиях флюктуационных помех ().

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Дайте определение дискретного н непрерывного сигналов.

2. Запишите аналитические выражения дискретных сигналов с AM, ЧМ, ФМ.

3. Что такое флюктуационная помеха, ее закон распределения, спектр?

4. Как определить мощность флюктуационной помехи в канале связи?

5. Что такое критерий идеального наблюдателя, максимума правдоподобия, минимального среднего риска, Неймана-Пирсона? Что минимизируется этими критериями?

6. Что такое отношение правдоподобия? Как оно используется решающим устройством приемника?

7. Что такое потенциальная помехоустойчивость? Какой приемник называется оптимальным (идеальным)?

8. Нарисуйте структурную схему идеального приемника двоичных сигналов.

9. Запишите математическое выражение алгоритма идеального приемника при флюктуационной помехе.

10. Запишите выражение для вероятности ошибки в идеальном приемнике двоичных сигналов с AM, ЧМ, ФМ, ОФМ.

11. Чему равно оптимальное значение порогового уровня решающего устройства в идеальном приемнике AM, ЧМ, ФМ сигналов.

5 Описание лабораторной установки

Краткое описание лабораторной установки приведено на стр. 5-10. Для выполнения данной лабораторной работы в установке используются макет системы связи, осциллограф К1-72, генератор шума, прибор счетный (счетчик импульсов) ПСО 2-08, квадратичный милливольтметр. Структурная схема соединения блоков макета системы связи показана на рисунок 9.1. (с учетом обозначений на передней панели макета системы связи, рисунок 0.2).

рисунок 9.1 Структурная схема лабораторной установки.

6 Лабораторное задание

1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

2. Исследовать зависимость вероятности перехода , вероятности перехода и средней вероятности ошибки при AM, ЧМ и ФМ от порогового уровня решающего устройства при когерентном приеме и оптимальной фильтрации в условиях флюктуационных помех.

3. Определить оптимальные значения порогового уровня для каждого ив видов модуляции.

4. Исследовать зависимость средней вероятности ошибки при АМ, ЧМ, ФМ от отношения сигнал/шум при оптимальном пороговом уровне.

7 Порядок выполнения работы

1 Включить лабораторную установку и приборы.

2 Соединить блоки макета системы связи согласно структурной схемы рис. 9.1, установив переключатели на передней панели в необходимое положение.

Для получения дискретного сигнала вида 010101...(вида точек) на входе модулятора (гнездо ГЗ) необходимо установить переключатели блока "дискретное сообщение" в положение "включено" (вправо), переключатель блока "КОДЕР" в положение "КОД 3", переключатели блока "дискретный шум" I, 3, 5, 7 - в верхнее положение, 2, 4, 6 - в нижнее положение. С помощью осциллографа проверить вид сигнала на входе модулятора.

Регулятор блока "непрерывный шум" рекомендуется установить в среднее положение и с помощью осциллографа убедиться в наличии флюктуационной помехи (шума) на выходе блока (гнездо Г5).

3 Определить зависимость вероятностей перехода p(0/1), p(l/0), а также средней вероятности ошибки от порогового уровня

при амплитудной модуляции (AM). Для этого:

а) включить амплитудный модулятор и осциллографом убедиться в появлении сигнала AM на его выходе (гнездо Г4);

б) регулятор "непрерывный шум" установить вправо, примерно, блока "анализатор ошибок" устанавливается в положение "");

- вероятность перехода р(1/0) (переключатель блока "анализатор ошибок" устанавливается в положение );

- среднюю вероятность ошибок (переключатель на (45)-е деление шкалы (при этом в канале связи устанавливается достаточный уровень помехи);

в) для различных положений регулятора "" определить:

- вероятность перехода р(0/1) (переключатель блока "анализатор ошибок" устанавливается в положение "").

Число ошибок указывается счетчиком ПСО 2-08, подключенного к гнезду "СЧЕТ". Кнопка "ПУСК" счетчика включается одновременно с секундомером (рекомендуемый интервал времени на отсчет (0.51) мин.

Вероятность ошибки определяется по приближенному соотношению

где - показание счетчика;

- скорость передачи сигналов в бодах (в данном случае 1200 Бод);

- интервал наблюдения в секундах:

Методика измерений:

1. Установить режим блока "анализатор ошибок" в по­ложение"".

2. Вращая ручку порогового уровня добиться минималь­ной вероятности ошибок (счетчик считает редкие ошибки).

3. Если имеется зона без ошибок, то следует добавить уровень шума и поочередным вращением ручек "пороговый уровень" и "уровень шума" довиться предельно малой вероятности ошибок.

4. Вращая ручку "пороговый уровень" найти справа и слева точки, где счетчик ведет регулярный счет. Это является областью анализа. Разбить ее на 8-10 зон и начав с 1 зоны снять поочередно вероятность перехода , и . Затем перейти на 2 зону и так до конца.

По полученным данным построить графики:

, , и определить оптимальный пороговый уровень, соответствующий минимальному значению средней вероятности ошибки.

4 Определить зависимость средней вероятности ошибки от отношения сигналшум () в канале связи при оптимальном пороговом уровне в диапазоне . Оптимальный пороговый уровень необходимо устанавливать заново при смене вида модуляции. Вероятность ошибки определяется по показаниям счетчика импульсов, как в пункте 3, для различных видов модуляции (переключатель блика "модулятор" устанавливается поочередно в положение АМ, ЧМ, ФМ).

По полученным данным построить графики зависимости для различных видов модуляции.

Для измерения отношения необходимо включить вольтметр в гнездо Г6 или Г7. Измерение уровня сигнала производится при нулевом уровне шума и включенном модуляторе ЧМ или ФМ. Градуировка уровня шума производится при включении АИМ путем изменения ручки "непрерывный шум". Градуировку можно приводить как до, так и после измерений средней вероятности ошибок.