Расчёт оптимальной системы связи (стр. 1 из 4)
Министерство связи и информатики РФ
Сибирский Государственный Университет
Телекоммуникаций и Информатики
Хабаровский филиал
Курсовая работа
По дисциплине: "Теория электрической связи"
По теме: "Расчёт оптимальной системы связи"
Задание
Разработать структурную схему системы связи, предназначенную для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для ЧМ модуляции и НКГ способа приема сигналов. Рассчитать основные параметры системы связи. Указать и обосновать пути совершенствования разработанной системы связи.
Исходные данные:
| Способ модуляции | ЧМ |
| Способ приема | НКГ |
| Мощность сигнала на входе приемника | Рс = 0,6 В2 |
| Длительность элементарной посылки | Т = 2 мкс |
| Помеха - белый шум с Гауссовским законом распределения | |
| Спектральная плотность помехи | No= 1×10-7 |
| Вероятность передачи сигнала "1" | P1 = 0.25 |
| Число уровней квантования | N = 512 |
| Пик фактор аналогового сигнала | П = 3 |
Содержание
Введение
1. Структурная схема системы связи
2. Выбор схемы приемника
3. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника
4. Сравнение выбранной схемы приёмника с оптимальным приёмником
5. Передача аналоговых сигналов методом ИКМ
6 Статистическое (эффективное) кодирование
7. Пропускная способност
8. Помехоустойчивое кодирование
Заключение
Литература
Развитие экономики нашей страны требует непрерывного ускорения научно-технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства, повышения производительности труда, совершенствования методов управления хозяйством, дальнейшего повышения образовательного и культурного уровня. Решение этих задач немыслимо без разветвленных и технически совершенных систем передачи информации (СПИ).
Велика роль СПИ в научных исследованиях, в частности в изучении и освоении космического пространства. Радиотехническая СПИ является одной из основных в любом космическом аппарате. Она служит для передачи команд управления, телеметрической информации, визуальной информации из космоса и т.п.
Сегодня быстро развивается наряду со спутниковой и традиционные виды связи. По-прежнему большое внимание уделяется системам коротковолновой связи, обеспечивающем связь с отдаленными, труднодоступными районами страны, системами связи, работающим в ультракоротковолновом диапазоне волн, отличающимся устойчивостью работы. Развивается связь в оптическом диапазоне.
В стране развивается Единая автоматизированная сеть связи (ЕАСС), представляющая собой комплекс технических средств, предназначенных для приема, передачи и обработки информации, распределения ее по каналам, включения резервных линий при повреждении основных. Характерной чертой ее является универсальность. По ней можно передавать сообщения любого вида: телефонные, телеграфные, телевизионные, радиовещательные программы, телеметрические, факсимильные, команды управления. Составной частью этой системы является Общегосударственная система передачи данных, которая должна обеспечивать связь между вычислительными центрами, между вычислительными центрами и абонентскими пунктами.
В данной курсовой работе рассмотрены вопросы передачи аналоговых и цифровых сигналов по каналу связи. Также рассмотрены вопросы помехоустойчивости и эффективности передачи сигналов электросвязи. Подробно рассмотрен вопрос передачи сигналов методом ЧМ-ИКМ.
1. Структурная схема системы связи
Понятие информации включает определенные свойства материи, воспринимаемые наблюдателем из окружающего материального мира. При этом в качестве наблюдателя могут выступать человек, живой организм или техническое устройство. Информацию, представленную в определенной форме, называется сообщением.
Общая задача системы связи состоит в передаче сообщений от человека или технического устройства, другому человеку или устройству, не имеющему возможности получить нужные сведения из непосредственных наблюдений. Наблюдаемая материальная система вместе с наблюдателем представляет собой источник информации, а человек или устройство, которому передаются результаты наблюдения, получатель (потребитель) информации.
Совокупность технических средств, служащих для передачи сообщений от источника к потребителю, называется системой связи. Этими средствами являются передающее устройство, линия связи и приемной устройство.
Структурная схема системы связи показана на рисунке 1.
Поясним назначение основных блоков схемы.
ФНЧ (Фильтр Низких Частот) – на входе, ограничивает спектр сигнала, это упрощает его дискретизацию.
Х – Умножитель производит умножение сигнала на тактовые импульсы, поступающие с генератора тактовых импульсов, таким образом происходит дискретизация.
ГТИ – Генератор Тактовых Импульсов.
КВ – квантователь, квантует сигнал по уровням.
АЦП – производит преобразование ИКМ сигнала в бинарный код, который в последствии модулируется в ЧМ
ГВЧ – Генератор Высокой Частоты
ПК – Преобразователь Кода, кодирует сигнал для повышения помехоустойчивости.
Потом промодулированный сигнал поступает на усилитель, который его усиливает, в линии связи на этот сигнал накладываются различные помехи.
На приемном конце происходит демодуляция полученного сигнала частотным детектором (ЧМ), декодирование (ПК), с помощью ЦАП сигнал преобразуется в ИКМ сигнал, из которого в последствии с помощью ФНЧ получают аналоговый сигнал. На данной схеме предусмотренный вход и выход для передачи не только аналоговых сигналов, но и данных.
Устройство, преобразующее сообщение и сигнал, называется передающим устройством, а устройство, преобразующее принятый сигнал обратно в сообщение, - приемным устройством. Передающее устройство включает в себя преобразователь сообщения в первичный сигнал и передатчик. Соответственно приемное устройство состоит из приемника и преобразователя сигнала в сообщение.
С помощью преобразователя и передающем устройстве сообщение а, которое может иметь любую физическую природу преобразуется в первичный электрический сигнал b(t).В канале передачи данных производится помехоустойчивое или оптимальное (статистическое) кодирование в кодопреобразователе. В передатчике первичный сигнал b(t) (обычно низкочастотный) преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал u(t), пригодный для передачи по используемому каналу. Такое преобразование осуществляется посредством модуляции.
Преобразование сообщения в сигнал должно быть обратимым. В этом случае по выходному сигналу можно, в принципе, восстановить входной первичный сигнал, т.е. получить всю информацию, содержащуюся и переданном сообщении. Если же преобразование необратимо, то часть информации будет потеряна при передаче, даже в тех случаях, когда сигнал доходит до приемного устройства без искажений.
Линией связи называется среда, используемая для передач сигнала от передатчика к приемнику. При передаче сигнал может искажаться и на него могут накладываться помехи n(t).
Приемное устройство обрабатывает принятое колебание z(t)=s(t)+n(t) и восстанавливает по нему переданное сообщение а’. Другими словами, приемник должен на основе анализа суммарного колебания пришедшего искаженного сигнала s(t), также помехи n(t) определить, какое сообщение a передавалось. Поэтому приемное устройство является одним из наиболее ответственных и сложных элементов системы связи.
Каналом связи называется совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до другой точки В. Точки А и В могут быть выбраны произвольно, лишь бы между ними проходил сигнал. Вся часть системы связи , расположенная до точки А, является источником сигнала для этого канала. На первом этапе происходит преобразование сообщения в код, а на последнем обратная операция (код в сообщение). При передаче аналогового сигнала не происходит кодирование непрерывного сигнала и он сразу, минуя кодек идет на модем, а далее все также как и для дискретного сообщения.
Рисунок 1. - Структурная схема системы связи.
2. Выбор схемы приемника
Сигнал на входе приемника представляет собой сложное колебание, в котором для передачи информации используется изменение значения частоты сигнала. При некогерентной обработке высокочастотных сигналов (обработке по огибающей) снижаются требования к точности установления границ посылок элементарных канальных сигналов длительностью Т. Все же для реализации оптимальной схемы средняя частота заполнения сигналов должна быть известна с высокой точностью. При приеме сигналов двоичной ЧМ распространена схема, изображенная на рисунке 2.1.
S1(t)=A cos w1t и S0(t)= A cos w0t
Правило решения для такого приемника
S1(t) - S0(t)>0 то S1
Рисунок 2.1 Схема неоптимального некогерентного приемника ЧМ сигналов
Здесь ПФ – разделительные полосовые фильтры, пропускающие без существенных искажений соответственно сигналы S1(t), S0(t). ЧД – частотный детектор. Разностный сигнал двух детекторов подвергается фильтрации в ФНЧ, а результат для выбора сравнивается с нулевым порогом.
Вид сигнала при ЧМ показан на рисунке 2.2.
Спектр сигнала при ЧМ изображен на рисунке 2.3
Рисунок 2.2 Вид сигнала при ЧМ