Розрахунок елементів цифрової системи передачі інформації (стр. 1 из 3)

Вступ

Інформація – це відомості, які є об’єктом добування, зберігання, обробки і передачі. Поняття інформації нерозривно пов’язано з поняттям системи і є умовою системного дослідження. Під системою розуміють сукупність взаємопов’язаних різнорідних пристроїв (частин і підсистем) в умовах взаємодії з зовнішнім середовищем. Системи, які забезпечують добування, зберігання, обробку і передачу інформації, називаються інформаційними системами. Інформаційні системи, які забезпечують передачу і прийом інформації, називаються системами передачі інформації (СПІ). Отже, СПІ служать для передачі інформації в просторі.

Повідомлення – це форма представлення інформації. Передача повідомлень в СПІ від відправника до користувача (утримувача інформації або повідомлень) відбувається за допомогою сигналів. Як сигнал може використовуватись будь-який фізичний процес, що однозначно відображає повідомлення, яке передається. Отже, сигнал є матеріальним переносником інформації. Повідомлення, що передається, є випадковою величиною або випадковою функцією. Детерміновані повідомлення інформації не несуть і немає сенсу їх передавати. Відповідно сигнали теж слід розглядати як випадковий процес.

Системою передачі інформації називається сукупність функціонально об’єднаних пристроїв, призначених для передачі повідомлень із одного пункту в інший.

Переваги цифрових систем передачі інформації:

- висока завадостійкість, що дозволяє досягти більш повного використання пропускної здатності каналу при високих якісних показниках передачі інформації;

- висока універсальність ЦСПІ щодо характеру джерел й користувачів повідомлень, також об’єднання різних потоків у єдиній цифровій лінії зв’язку;

- менша схильність до впливу апаратурних нестабільностей, відносна простота сполучення ЦСПІ різних типів;

- можливість виявлення та усунення помилок інформаційних повідомлень у процесі обробки сигналів за рахунок кодування;

- менші габарити та більша надійність апаратури формування та приймання цифрових сигналів за рахунок широкого застосування сучасної елементної бази (DSP, однокристальних мікроЕОМ, програмувальних логічних інтегральних схем (ПЛІС)).

Недоліки ЦСПІ:

- високі вимоги до обчислювальних засобів обробки сигналів;

- складність синхронізації передавальної та приймальної апаратури;

- погіршення якості носить пороговий характер.

Джерело повідомлень – це пристрій, що здійснює вибір повідомлень з ансамблю повідомлень (тобто, це фізичний об’єкт або система, що формує повідомлення). Ансамблем повідомлень (сигналів) називають безліч можливих повідомлень (сигналів) з заданими розподілами ймовірностей. Таким пристроєм може бути будь-який датчик, ПЕОМ і т. ін. Залежно від типу повідомлень розрізняють дискретні та неперервні джерела.

Кодер джерела – пристрій, задачею якого є економне (в розумінні мінімуму середньої кількості символів) подання повідомлення з метою підвищення швидкості його передачі або зменшення смуги частот СПІ. Як кодер джерела повідомлень може виступати аналогово-цифровий перетворювач, який перетворює неперервний сигнал повідомлення u(t) в рівномірний простий код u(nT).

Кодер каналу забезпечує необхідну достовірність передачі повідомлень застосуванням, наприклад, перешкодостійкого кодування. Кодер каналу зменшує кількість помилок, що виникають в процесі передачі по каналу з завадами. На виході кодеру каналу формується послідовність кодових символів, яка називається кодовою послідовністю.

Модулятор виконує операцію модуляції, тобто зміну одного або декількох параметрів носія інформації відповідно до повідомлення, що передається. На вхід модулятора надходить повідомлення, як правило, у вигляді низькочастотного сигналу, а на виході формується високочастотний сигнал, параметри якого змінені відповідно до повідомлення. Після модулятора сигнал підсилюється за потужністю і надходить в лінію зв’язку.

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

Демодулятор перетворює прийнятий промодульований сигнал, викривлений перешкодами, в сигнал, який описує модулюючу функцію.

Декодер каналу – декодує прийняту послідовність відповідно типу кодуванню, яке було застосовано кодером повідомлення. Тобто виконує операцію, обернену кодуванню.

Користувач повідомлень – це пристрій (магнітофон, ПЕОМ і т.ін.).

Сукупність кодуючого та декодуючого пристрою називають кодеком, а сукупність модулятора та демодулятора – модемом. Сукупність модулятора, демодулятора і лінії зв’язку утворюють канал зв’язку.

1. Джерело повідомлень

Щільність розподілу ймовірності за рівномірним законом описується виразом:

(1.1)

І має наступний вигляд:

Рисунок 1.1 – Щільність ймовірності миттєвих значень повідомлення

Даний графік був побудований за допомогою функції runif в програмі MathCad.

Математичне сподівання визначається

(1.2)

Дисперсія визначається

(1.3)

Середня квадратична похибка:

(1.4)

З отриманого виразу одномірної щільності ймовірності миттєвих значень повідомлення х(t) будуємо випадковий процес (рисунок 1.2). У даному випадку побудовано графік із 10 випадкових точок: