Разработка устройств цифрового формирования и обработки сигналов системы передачи дискретных сообщений по частотно ограниченным каналам связи (стр. 1 из 2)

Министерство информационных технологий и связи РФ

Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики

Кафедра РТС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу МО ЦОС

"Разработка устройств цифрового формирования и обработки сигналов системы передачи дискретных сообщений по частотно ограниченным каналам связи"

Выполнил: ст. гр. Р-42

Паничев П.А.

Проверил: Горсков Г.Х.

Новосибирск, 2007

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Основные информационные характеристики системы передачи дискретных сообщений

3. Выбор длительности и количества элементарных сигналов, используемых для формирования выходного сигнала

4. Расчет вида элементарного сигнала

5. Разработка алгоритма определения отсчетов выходного сигнала

6. Расчет отсчетов сигнала на длительности между характеристическими моментами восстановления

7. Расчет спектра сигнала на выходе цифрового формирователя

8. Расчет мощности шума квантования на выходе формирователя

9. Разработка функциональной схемы устройства цифрового формирователя сигнала

10. Разработка структурной схемы приемника

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В последние годы методы цифровой обработки сигналов в радиотехнике, системах связи, управления и контроля приобрели большую важность и в значительной мере заменяют классические аналоговые методы. Основное техническое преимущество цифровых систем передачи перед непрерывными системами состоит в их высокой помехоустойчивости. Это преимущество сильно проявляется в системах передачи с многократной ретрансляцией сигналов.

В аналоговых системах помехи и искажения возникающие в отдельных звеньях, как правило, накапливаются. В цифровых системах передачи для ослабления эффекта накопления помех при переходе с ретрансляции, наряду с усилением применяют регенерацию импульсов, т.е. демодуляцию с применением восстанавливающей передаче символов и повторную их модуляцию на приемном пункте. Кроме этого, можно увеличить помехоустойчивость применением помехоустойчивого кодирования. Высокая помехоустойчивость цифровой системы передачи позволяет осуществлять практически неограниченную реальность связи, при использовании канала сравнительно невысокого качества. Кроме повышения помехоустойчивости активно разрабатываются методы увеличения скорости передачи информации.

В настоящее время разработана КАМ-256 обеспечивающая удельную скорость передачи информации 16 бит/с на 1Гц полосы пропускания канала связи, это показывает всю прогрессивность развития цифровой обработки сигналов.

1. Исходные данные

Номер варианта - 15

Удельная скорость передачи − 3,0

Разрядность ЦАП − 4.

Вид модуляции - ФМ.

2. Основные информационные характеристики системы передачи дискретных сообщений

Скорость передачи сигналов (модуляции) определяется как V=1/Tc и измеряется в Бодах. Один бод-это передача одного элементарного двоичного элемента сигнала в секунду.

Пропускная способность канала связи называется максимально возможная скорость передачи информации по каналу. Пропускная способность непрерывного канала связи с заданной полосой пропускания определяется формулой Шеннона

С=

*log2 (h²+1) (бит/с),

где

-полоса пропускания канала связи (Гц), h²-отношение сигнал/шум по мощности в канале связи.

Скорость передачи информации определяется количеством информации I, переносимым элементарным сигналом, и интервалом Тс между характеристическими моментами восстановления сигнала, т.е. R= I/Tc (бит/c). Количество информации, переносимое элементарным сигналом, определяется следующим выражением

I=log2 (N) (бит/элемент).

Где N-количество элементарных сигналов

Удельная скорость передачи информации определяется как γ =R/F1 (бит в секунду на один Гц полосы пропускания)

Если сообщения передаются двоичными символами, то скорость передачи данных не может превышать значения 2DF_K бит/с или 2 бит/с на 1 Гц полосы пропускания канала связи DF_K. Предел удельной скорости передачи данных с помощью двоичных символов, равный 2 (бит/с) /Гц, называется также "барьером Найквиста". Теоретически "барьер Найквиста" может быть преодолен за счет повышения отношения сигнал-шум в канале связи до очень большого значения, что практически не возможно. Поэтому для повышения удельной скорости передачи данных необходимо перейти к многопозиционной (комбинированной) модуляции, при которой каждая электрическая посылка несет более 1 бита информации.

К способам многопозиционной модуляции, используемым в системах цифровой передаче сообщений, относятся: квадратурная амплитудная модуляция (КАМ), фазовая модуляция (ФМ), частотное уплотнение с ортогональными несущими и амплитудно-фазовая модуляция с одной боковой полосой (АФМ-ОБП).

3. Выбор длительности и количества элементарных сигналов, используемых для формирования выходного сигнала

В реальных каналах связи для передачи сигналов по частотно ограниченному каналу используется сигнал вида

но он бесконечен во времени, поэтому его сглаживают по косинусоидальному закону.

где

- коэффициент сглаживания,

N - количество элементарных сигналов (количество возможных состояний сигнала на длительности Т).

g - удельная скорость передачи информации, т.к. 0 < r

1, тогда для обеспечения заданной удельной скорости передачи

g=3

можно взять N = 4

Определим r:

Рассчитаем полосу пропускания канала связи по формуле:

F₁=r*F+F=0,33*F+F=1,33F,

где F - частота сигнала, а F₁ - граничная частота полосы пропускания канала.

Зная заданные и полученные значения можно рассчитать длительность элементарного сигнала по формуле:

Для расчета вида элементарного сигнала необходимо рассчитать интервал дискретизации:

где f_д - частота дискретизации.

Частота дискретизации выбирается с учетом того, что в спектре должна оставаться полоса расфильтровки ∆f она определяется как:

∆f = f_д - 2 F (1+r), причем Df > 0.

Выберем частоту дискретизации

f_д >2F (1+r) = 2,66F,

возьмем f_д =8F

Количество отчетов на одном интервале T_Δ определяется формулой:

, где

Dt=Т_Δ/4

4. Расчет вида элементарного сигнала

Расчет отчетов элементарного сигнала производится по формуле:

С учетом дискретности отсчетов время t изменяем дискретно t = nDt, где n = 0,1,2…

Количество элементарных сигналов равно 4. Пусть они будут иметь максимумы +3, +1 и -1, -3.

Данный сигнал симметричен относительно 0, следовательно рассчитаем отсчеты справа от 0. Расчет сведем в таблицу 1:

Таблица 1

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
t = nDt	0	1Dt	2Dt	2Dt	Т_Δ	5Dt	6Dt	7Dt	Т_Δ	9Dt	10Dt	11Dt	Т_Δ
U1 (nDt)	1	0.894	0.62	0.283	0	-0,153	-0.167	-0.092	0	0.057	0.062	0.033	0
U3 (nDt)	3	2.542	1.528	0.576	0	-0.211	-0.196	-0.095	0	0.05	0.053	0.029	0

Рисунок 1 - Отсчеты элементарного сигнала с амплитудой 1

Рисунок 2 - Отсчеты элементарного сигнала с амплитудой 3

Сигналы с амплитудами - 1 и - 3 будут иметь аналогичный вид, но с противоположной фазой.

Рассчитанные элементарные сигналы являются бесконечными во времени, что является неприемлемым. Но они быстро затухают по амплитуде, поэтому при передаче можно отбросить некоторую часть сигнала. Энергия отбрасываемой части не должна превышать 10% энергии всего сигнала.

Как видно из расчетов сигналов: 9, 10, 11, 12 - й отсчеты имеют малые значения.

Найдем энергию отбрасываемой части в процентах. Для этого рассчитаем энергию всего сигнала и отбрасываемой части для сигнала с амплитудой 1.