Цифровая система передачи сообщений
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
.Источник сообщений
.АЦП и ЦАП
.Кодер и декодер
.Модулятор и демодулятор
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В виду того, что системы и сети связи вошли в нашу жизнь на столько, что нам немыслимо существование без них, поэтому вопрос актуальности данной работы не поднимается.
Объектом раiета данной курсовой работы является цифровая система передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией (ЦСП с ИКМ) по каналу с шумом. Структурная схема системы приведена на рисунке 1 и включает в себя источник сообщений (ИС), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кодер помехоустойчивого кода (Код), модулятор (Мод), линию связи (ЛС), демодулятор (Дем), декодер помехоустойчивого кода (Дек) цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), фильтр-восстановитель (ФВ) и получатель сообщения.
1. Источник сообщений
№ вар, В, В, ГцКодТип
кодера1Модуля-
ция2Тип АЦП321710+3,24тАв10315185313
Непрерывное сообщение, поступающее от источника сообщений ИС и представленное первичным электрическим сигналом в форме напряжения u(t), является стационарным случайным процессом, мгновенные значения которого распределены равномерно в интервале (от = 0 до = +3,2).
Запишем аналитическое выражение и построим график одномерной плотности вероятности мгновенных значений сообщения u(t). Случайная величина называется равномерно распределенной на , если ее плотность вероятности на постоянна, а в не равна 0. Так как
, то = 0,31
Графически это можно представить следующим образом:
Найдем соответствующую интегральную функцию распределения сообщения и построим ее график. Функцию распределения получаем интегрированием функции плотности распределения:
= 0,31x
График функции распределения будет выглядеть следующим образом:
Расiитаем значения математического ожидания, среднеквадратического отклонения и дисперсии
Среднее значение, или математическое ожидание вычисляется по формуле:
= 5,07
Среднеквадратичное значение (мощность сигнала) определяется по формуле:
= 10,83
Дисперсия и среднеквадратическое значение связаны формулой: , отсюда -14,87
2. АЦП и ЦАП
АЦП параллельного типа.
Дискретизатор преобразует сообщение в последовательность отiетов, взятых с интервалом по времени . Затем каждый отiет квантуется по уровню (напряжению) с равномерным шагом .
Найдем максимально допустимый интервал дискретизации по времени .
Любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой полностью определяется последовательностью своих дискретных отiетов, взятых через промежуток времени , называемый периодом дискретизации, следовательно = 125 мкс
Найдем число уровней квантования L.
Величина одного шага квантования связана с количеством разрядов двоичного кода формулой:
.
Отсюда число уровней квантования равно = 32.
Найдем среднюю мощность шума квантования.
При квантовании возникает так называемый шум квантования, мощность которого определяется выражением и мкВт.
Найдем отношение средних мощностей сигнала и шума квантования в децибелах.
Защищенность от шумов квантования определяется как , где РBсB-мощность сигнала, имеем = 41,15 дБ
Произведем раiет ФНЧ на выходе ЦАП.
В качестве ФНЧ используем фильтр Чебышева, который показан на рисунке 2. Фильтр реализован на источнике напряжения управляемом напряжением (ИНУН). Подбором параметров элементов реализован 4 полюсный фильтр Чебышева с неравномерностью 2 дб.
Рисунок 2 - структурная схема ФНЧ.
Количество каскадов ИНУН выбирается из соотношения n/2, где n количество полюсов фильтра. В нашем случае количество полюсов равно 4, следовательно количество каскадов равно 2.
R1=R2=R и выбирается из диапазона от 10 кОм до 100 кОм (в моделируемом фильтре принято значение R=10 кОм).
С1=С2=С, расiитывается из соотношения:
,
где - частота среза ФНЧ;
- нормирующий коэффициент, для четырехполюсного фильтра коэффициенты равны 0,471 и 0,964 для первого и второго каскадов на ИНУН соответственно.
Значения резисторов находятся в соотношении . Значение коэффициента K устанавливается 1,924 и 2,782 для первого и второго каскадов соответственно.
Для первого каскада имеем:
С = 8,44 пФ;
R = 924 Ом.
Для второго каскада:
С = 4,12 пФ;
R = 1782 Ом.
Теперь построим структурную схему АЦП она представлена на рисунке № 3.
Рисунок 3 - структурная схема АЦП.
Где UBвхB - входной аналоговый сигнал;
UB0B - опорное напряжение;
КBjB - компаратор (сравнение);
Тр - триггер;
К - преобразователь в двоичный код;
fBтB - тактовая частота, задающая частоту дискретизации.
Входной аналоговый сигнал UBвхB поступает на все компараторы КB1B, КB2B, тАж, К31 и сравнивается с опорным напряжением UB0B, которое делителем на базе резисторов R делится на 2PnP уровней квантования. Каждый i-й компаратор выдает сигнал "0" если входной сигнал UBвхB < UB0iB опорного напряжения на этом компараторе и сигнал "1", если входной сигнал достигает UB0iB. Например, опорные напряжения имеют значения для КB1B UB01B=1, для КB2B UB02B=2, тАж, для КB31B UB031B=31. На вход подается UBвхB=12, значит компараторы КB1B, тАж, КB12B перейдут в состояние "1", а КB13B=КB14B=тАж.=КB31B=0. Этот двоичный код записывается в триггер