Разработка устройств цифрового формирования и обработки сигналов системы передачи дискретных сообщений по частотно ограниченным каналам связи (стр. 2 из 2)
Энергия отбрасываемой части:
, 
.Оценим соотношение энергий элементарного сигнала и отбрасываемой части.
Рассчитаем энергию всего сигнала и отбрасываемой части для сигнала с амплитудой 3.
.При этом энергия отбрасываемой части:
, 
.Найдем процентное соотношение энергий элементарного сигнала и отбрасываемой части.
Итак, энергия отбрасываемых частей обоих сигналов много меньше 10% от полной энергии сигнала.
5. Разработка алгоритма определения отсчетов выходного сигнала
Алгоритм определения отсчетов выходного сигнала представляет собой последовательность операций:
Расчет отсчетов элементарного сигнала;
Ввод первого бита информационных символов b1;
Разбиение последовательности на части по 2 бита и присвоение этим комбинациям определенных коэффициентов в соответствии с кодом Грея, что обеспечивает большую помехоустойчивость: 00 будет передаваться сигналом с амплитудой 3, 01 - 1, 11 - - 1, 10 - - 3. Занесение значений амплитуд в массив ai;
Вычисление и вывод значений отсчетов выходного сигнала Un;
Сдвиг всей комбинации битов на 1 бит и ввод следующего бита.
Рисунок 3 - Алгоритм определения отсчетов выходного сигнала.
6. Расчет отсчетов сигнала на длительности между характеристическими моментами восстановления
Расчет отсчетов выходного сигнала.
Исходя из нашего варианта требуется передать двоичную последовательность 00010010. Количество информации, переносимое элементарным сигналом, определяется выражением:
, где N - число элементарных сигналовN = 4 следовательно каждый сигнал несет 2 Бит.
Разобьем данную последовательность на 4 пары: 00, 01, 00,10.
Пусть последовательность 00 будет передаваться сигналом с амплитудой 3, 01 - 1, 11 - - 1, 10 - - 3.
Графически формирование выходного сигнала изображено на рисунках 4,5,6,7,8,9.
Рисунок 4 - Исходная последовательность, подлежащая передаче
 |
Рисунок 5 - Вид элементарного сигнала соответствующий комбинации первых двух битов 00.
 |
Рисунок 6 - Вид элементарного сигнала соответствующий комбинации третьего и четвертого битов 01.
 |
Рисунок 7 - Вид элементарного сигнала соответствующий комбинации пятого и шестого битов 00
Рисунок 8 - Вид элементарного сигнала соответствующий комбинации седьмого и восьмого битов 10.
 |
Рисунок 9 - Отсчеты сигнала на длительности между характеристическими моментами восстановления
Учитывая, что сигнал на выходе цифрового формирователя определяется суммированием только четырех отсчетов на каждом элементе и на том элементе, где присутствуют одновременно все четыре сигнала, то выдаваться будут только отсчеты 4,5,6,7 из суммы отсчетов. Причем эти отсчеты будут квантованными (в соответствии с разрядностью ЦАП). Диапазон напряжений отсчетов: от +7 до - 7, этот диапазон будет равномерно перекрываться 16-ю уровнями квантования.
7. Расчет спектра сигнала на выходе цифрового формирователя
Спектр сигнала рассчитывается по формуле:
С учетом того, что r = 0,33 и примем a=1, получаем
Спектр на выходе формирователя, и полосового фильтра представлен на рисунке 10.
 |
 |
Рисунок 10 - Спектр сигнала на выходе формирователя
8. Расчет мощности шума квантования на выходе формирователя
Основным недостатком цифровой обработки сигналов является наличие шумов квантования. Поэтому при расчете любой аппаратуры ЦОС необходимо учитывать шум квантования, так как он может приводить к ошибкам при передачи информации.
Шум квантования полностью определяется выбором уровней квантования, то есть разрядностью ЦАП.
Шум квантования и мощность сигнала рассчитывается по формулам:
, где 
В, 
=1.81*10-2Вт, 
.
Значение отношения "сигнал/шум"
или 31,3 дБ. 9. Разработка функциональной схемы устройства цифрового формирователя сигнала
Рисунок 11 - Функциональная схема устройства цифрового формирователя сигнала
DD1 - Регистр преобразуется последовательный код в параллельный (отвечает за выбор комбинации на основании поступающих данных)
DD2 - синхронизирует работу всех устройств цифрового формирователя
DD3 - ПЗУ предназначено для хранения всех возможных комбинаций генерируемых сигналов
ЦАП - преобразует цифровой сигнал с выхода ПЗУ в аналоговую форму
ПФ - выделяет необходимую полосу частот.
Код поступает на последовательно-параллельный регистр DD1, где он преобразовывается в параллельную комбинацию. Эта комбинация поступает на вход ПЗУ, где в ячейках памяти хранятся отсчеты сигналов всех возможных комбинаций генерируемых сигналов. Счетчик ИЕ синхронизирует работу схемы. С выхода ЦАП сигнал поступает на перемножитель, где осуществляется перенос спектра сигнала в более высокую область частот.
10. Разработка структурной схемы приемника
Рисунок 12 - Структурная схема приемника
Входной сигнал поступает на полосовой фильтр, где выделяется необходимая полоса частот. Далее сигнал поступает на перемножитель, на выходе которого получается набор частот. ФНЧ выделяет низкочастотный спектр. Этот сигнал подается на корреляторы, которые определяют степень схожести принятого сигнала с периодическим сигналом опорного генератора. Сигнал генератора имеет вид приподнятого синуса. Сам генератор имеет аналогичный разработанному вид. Причем каждый следующий коррелятор работает с опорным сигналом задержанным на интервал Тс. Далее сигналы с корреляторов подаются на решающие устройства, где принимаются решения о том, какой сигнал был передан (какая амплитуда у данного сигнала). Затем сигналы поступают на входы АЦП, где в соответствии с кодом Грея выдается два бита информации. Синхронность работы схемы обеспечивается системой синхронизации (СС).
Заключение
В курсовой работе отраженны лишь простейшие принципы создания цифровой передачи. В настоящее время речь идет о создании систем, в которых наблюдаются показатели эффективности близкие к предельным. Одновременно требование высоких скоростей и верности передачи приводит к необходимости применения систем, в которых используются многопозиционные сигналы и мощные корректирующие коды. При этом два модема должны быть хорошо согласованны, чтобы обеспечить наибольшую эффективность систем связи в целом.
Список используемой литературы
1. Конспект лекций.
2. Цифровая обработка сигналов / А.Б. Сергиенко - СПб.: Питер, 2002. - 608 с.
3. Теория передачи сигналов: учебник для ВУЗов \ А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Л.М. Финкю - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1996. - 304с. ил.
4. Применение микросхем памяти в электронных устройствах; справ. Пособие. - М.: Радио и связь, 1994. - 216с.