Расчет и оптимизация характеристик системы связи
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
? утверждает теорема Шеннона для канала с помехами при таком их соотношении?
Рассчитайте коэффициенты h, b и g, определяющие эффективность системы передачи, считая, что потери информации в канале пренебрежимо малы и скорость передачи равна производительности источника сообщений.
1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ связи
Структурная схема системы связи представлена на рис.1.
Рис. 1 Структурная схема системы связи
Источник сообщений - физический объект, который формирует конкретное сообщение. Источником сообщений может быть как человек, так и какое либо техническое устройство - датчик, снимающий показания физических параметров с какого-либо удаленного объекта. Преобразователь сообщения в электрический сигнал преобразует с помощью электрических или электромеханических устройств неэлектрические сообщения в изменяющиеся во времени напряжение или ток. В результате передаваемое сообщение преобразуется в непрерывный (аналоговый) сигнал.
АЦП - аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования непрерывного сигнала в цифровой.
Кодер корректирующего кода - устройство, осуществляющее кодирование помехоустойчивым кодом (кодом с избыточностью), т.е. в кодовую комбинацию простого кода вводятся проверочные символы, с помощью которых при декодировании обнаруживаются и/или исправляются ошибки, возникшие в процессе передачи по каналу связи.
Применение помехоустойчивого (корректирующего) кодирования является одним из способов повышения качества передачи сообщений по дискретным каналам с помехами, позволяющих обнаружить и исправить ошибки, возникающие в канале.
Модулятор - в нем осуществляется преобразование первичных сигналов b(t) в сигналы, удобные для передачи по линии передачи, а именно, согласованные с ней по диапазону частот. При этом происходит перенос спектра низкочастотного первичного сигнала на более высокую несущую частоту, находящуюся в диапазоне частот используемой линии передачи. Таким образом, при модуляции цифровым сигналом вместо последовательности импульсов низкой частоты получаем высокочастотный сигнал, представляющий собой последовательность радиоимпульсов.
Линия передачи - физическая цепь (металлический или волоконно-оптический кабель) или свободное пространство (в случае радиосвязи) для передачи сигнала на расстояние.
Источник помех - любые мешающие внешние или внутренние воздействия на сигнал, вызывающие случайные изменения передаваемого сигнала. В заданной системе связи в качестве источника помех рассматривается флуктуационный шум, имеющий гауссовское (нормальное) распределение вероятностей его значений и характеризующийся спектральной плотностью мощности N0, которая равна мощности шума в полосе 1 Гц.
Демодулятор - восстанавливает первичный сигнал из суммы модулированного сигнала и помехи. При анализе работы демодулятора рассматривается им помехоустойчивость, которая оценивается вероятностью ошибки бита. Вероятность ошибки бита р при демодуляции цифровых сигналов зависит от отношения сигнал/шум на входе демодулятора и используемых в системе вида модуляции и способа приема.
Декодер корректирующего кода - производит обнаружение или обнаружение и исправление ошибок в кодовых комбинациях, поступающих на его вход с выхода демодулятора. Исправляющая способность кода определяется кратностью исправляемых qи ошибок, которая зависит от кодового расстояния dmin. Чем оно больше, тем больше его корректирующая способность, так как:
qи = (dmin - 1)/2 (dmin нечетное).
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь осуществляет преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Аналоговый электрический сигнал преобразуется в сообщение с помощью специальных устройств, например телефона для речевого сигнала или кинескопа для телевизионного сигнала.
Получатель сообщения является получателем информации, которым может быть как человек, так и всевозможные устройства.
. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АЦП И ВЫХОДНОГО СИГНАЛА АЦП
Исходные данные для расчета:
максимальная частота спектра аналогового сигнала Fmax = 4 кГц;
коэффициент амплитуды КА = 5;
допустимое отношение сигнал/шум квантования rкв доп = 40 дБ
(или после перевода в разы: rкв доп = 100,1rкв доп [дБ] = 104,0 = 10000).
Требуется:
рассчитать минимальное допустимое число уровней квантования Lдоп;
выбрать L как целая степень 2;
рассчитать отношение сигнал/шум квантования rкв при выбранном числе L;
определить длину кода АЦП k;
определить интервал дискретизации Тд;
определить длительность символа Тб;
определить скорость цифрового сигнала R.
Решение
. Минимально допустимое число уровней квантования Lдоп определяется, исходя из формулы (8.11) [1]:
Lдоп = 5 = 290.(1)
Примем число уровней квантования
L = 29 = 512.
- Отношение сигнал/шум квантования rкв при выбранном L:
rкв = 3(L - 1)2/КА2 = 3(512 - 1)2/ 52 = 31330 или (2)
rкв, дБ = 10 lg rкв = 10 lg 31330 = 45 дБ.
3. Длина кода АЦП:
k = log2L = log2 512 = 9 (3)
- Интервал дискретизации рассчитывается, исходя из теоремы Котельникова:
- Любой непрерывный сигнал, с ограниченным спектром может быть точно восстановлен по его отсчетам, взятым через интервал
Тд ,
где Fmax - максимальная частота спектра непрерывного сигнала.
Поскольку кроме положения теоремы Котельникова никаких других требований не п?/p>