Структурні елементи цифрової системи передачі інформації (стр. 1 из 3)

Зміст

Вступ

1 Структурна схема цифрової системи передачі інформації

2 Розрахунок структурних елементів цифрової системи передачі інформації

2.1 Джерело повідомлень

2.2 Кодер джерела

2.3 Кодер каналу

2.4 Модулятор

2.5 Канал зв’язку

2.6 Демодулятор

2.7 Декодер

3 Аналіз отриманих результатів розрахунку

Висновки за результатами аналізу

Закінчення

Список використаної літератури

Вступ

Передача інформації в широкому розумінні являє собою передачу різного роду повідомлень із одного чи декількох пунктів в інший чи в ряд пунктів. Повідомлення містять деякі відомості, які для різних одержувачів можуть становити різноманітну цінність залежно від їх смислового змісту. В теорії і техніці передачі інформації семантична (смислова) особливість повідомлень не враховується, і задачею системи передачі інформації є лише транспортування повідомлень у визначене місце, тому що оцінка смислового змісту отриманих повідомлень – справа самого одержувача.

Теорія і техніка передачі інформації складалися протягом багатьох років і в теперішній час продовжують швидко розвиватися. Особливе місце системи передачі інформації займають в автоматизованих системах управління, в яких необхідно забезпечувати передачу досить великих потоків інформації з високою швидкістю, достовірністю та надійністю.

1 Структурна схема цифрової системи передачі інформації

Системою передачі інформації називають функціонально об’єднану сукупність пристроїв і ланок, за допомогою яких можна передавати повідомлення з одного пункту в інший.

Безпосередня передача повідомлень в лінію зв’язку можлива лише в деяких випадках. У більшості випадків повідомлення, що передаються, необхідно перетворювати в сигнали, які відіграють роль передавача інформації по фізичних каналах зв’язку. Таке перетворення виконується в передавальному пристрої і в загальному випадку складається з двох процедур: кодування і модуляції.

Структурна схема симплексної одно канальної системи передачі дискретних повідомлень зображена на рис.1.1.

Рисунок 1.1 - Структурна схема симплексної одно канальної системи передачі дискретних повідомлень

Джерело повідомлень – це пристрій, що здійснює вибір повідомлень з ансамблю повідомлень. Таким пристроєм може бути будь-який датчик, ПЕОМ і т. ін. Залежно від типу повідомлень розрізняють дискретні та неперервні джерела. Оскільки первинні сигнали часто ототожнюють з повідомленням, що передаються, то джерелом повідомлень будемо називати джерело первинних повідомлень різної природи та перетворювач неелектричної величини в електричну.

Операція кодування – це перетворення дискретного повідомлення в послідовність кодових символів, яке виконують за визначеним правилом. Безліч кодових послідовностей, що можливі при такому правилі кодування, утворюють код. Сукупність символів, з яких складають кодові послідовності називають кодовим алфавітом, а їх кількість – основою коду. Кількість символів у кодовій комбінації рівномірного коду називають довжиною коду.

Кодування дозволяє підвищувати достовірність передачі інформації. Всі коди поділяються на прості та перешкодостійкі.

Залежно від поставлених задач розрізняють кодер для джерела та кодер для каналу. Задачею першого є економне (в розумінні мінімуму середньої кількості символів) подання повідомлення. Як кодер джерела повідомлень може виступати АЦП, який перетворює неперервний сигнал повідомлення в рівномірний простий код. Задачею другого є забезпечення необхідної достовірності передачі повідомлень застосуванням, наприклад, перешкодостійкого кодування.

Первинні сигнали, як правило, низькочастотні. Їх можливо передавати тільки по провідним лініях зв’язку. Для передачі повідомлень по радіолініях використовують спеціальні коливання, які називають носіями повідомлень. Вони повинні добре у лінії зв’язку.

Оскільки носії інформації не містять інформації, то її необхідно в них закласти. Для цього виконують операцію модуляції – зміни одного або декількох параметрів носія інформації відповідно до повідомлення, що передається. Залежно від параметра, який змінюється, розрізняють: однополярну та двополярну модуляцію, АМ, ЧМ, ФМ, АІМ, ШІМ, ЧІМ, ФІМ та КІМ у цифрових системах передачі інформації. Пристрій, що виконує операцію модуляції називають модулятором. На вхід модулятора надходить повідомлення, як правило, у вигляді низькочастотного сигналу, а на виході модулятора формується високочастотний сигнал, параметри якого змінені відповідно до повідомлення. Після модулятора сигнал надходить у лінію зв’язку.

Лінія зв’язку – це фізичне середовище, у якому поширюються сигнали. В радіолініях середовищем є частина простору, в якому поширюються електромагнітні хвилі від передавача до приймача.

Основною задачею приймального пристрою є виділення повідомлення з прийнятого сигналу. В загальному випадку це досягається виконанням над прийнятим сигналом операцій демодуляції та декодування.

Операцію демодуляції виконує демодулятор. Дана операція полягає у перетворенні прийнятого сигналу в сигнал, який описує модулюючу функцію.

У системах передачі інформації можливо два способи відтворення повідомлень: по елементний прийом та прийом в цілому. В першому випадку аналізуються лементи прийнятого сигналу, що відповідають кодовим символам. При цьому на виході демодулятора з’являється послідовність кодових символів, що підлягають декодуванню. В другому випадку аналізують цілком відрізок сигналу, що відповідає кодовій комбінації залежно від використаного критерію ототожнення з дискретним повідомленням. У таких системах операції демодуляції та декодування виконуються одним пристроєм.

Споживач повідомлень – це пристрій (магнітофон, ПЕОМ, автомат і т. ін.), для якого призначене повідомлення.

2. Розрахунок структурних елементів цифрової системи передачі інформації

Вихідні дані:

миттєві значення безперервного стаціонарного процесу

[x_min=-0,8 B; x_max=5,0 B];

смуга частот від 0 до F_с=2 кГц;

кількість рівнів квантування L=16;

вид модуляції ЧМ;

спектральна щільність потужності шуму N₀=2,0·10^-7 В²/Гц;

рівень повідомлення j=12;

номер розряду помилки i=4.

2.1 Джерело повідомлень

1) Аналітичний вираз одномірної щільності ймовірності миттєвих значень

Графік одномірної щільності ймовірності має наступний вигляд (рис.2.1)

Рисунок 2.1 - Графік одномірної щільності ймовірності

2) Математичне очікування повідомлення

m =

Дисперсія повідомлення

D =

= 0.483

Середньоквадратичне відхилення повідомлення

=

3) Графік випадкового процесу зображено на рис 2.2. Штриховою лінією показано математичне очікування. Штрихпунктиром показано середньоквадратичне відхилення. Точками показано максимальне та мінімальне значення сигналу.

Рисунок 2.2 - Графік випадкового процесу

2.2 Кодер джерела

1) Частоту дискретизації сигналу оберемо виходячи з частотного критерію Котельникова. Функція, що описує заданий сигнал задовольняє умовам Діріхле, а її частотний спектр обмежений частотою F_с=3,9 кГц. Тоді вона цілком визначається послідовністю своїх значень у точках, що стоять на інтервалі

= 0.25 (с)

2) Для двійкового кодування L=16 рівнів квантованого повідомлення необхідно

розряди вихідної кодової комбінації АЦП.

4) Крок квантування визначається як

= 0,3625

Середня потужність шуму квантування

Відношення середньої потужності шуму квантування до середньої потужності сигналу

4) Двійкові комбінації, що відповідають L=16 рівням квантування представлені в таблиці 1

Таблиця 1 - Двійкові комбінації

Десяткове число	Двійкове число	Десяткове число	Двійкове число	Десяткове число	Двійкове число	Десяткове число	Двійкове число
0	0000	4	0100	8	1000	12	1100
1	0001	5	0101	9	1001	13	1101
2	0010	6	0110	10	1010	14	1110
3	0011	7	0111	11	1011	15	1111

5) Визначимо ентропію джерела дискретних повідомлень. Оскільки повідомлення рівно ймовірні, то їх ймовірності є рівними і становлять

то середня ентропія джерела є максимальною і дорівнює