Определение основных параметров цифровой системы передачи данных с модуляцией

 

ЗАДАНИЕ №____30___

 

на курсовой проект по дисциплине

 

«Теория электрической связи»

 

студенту гр. ТКР-06

____________________________________________________________________

 

Тема курсового проекта________________________________________________

 

____________________________________________________________________

 

____________________________________________________________________

 

________________________________________________________________________________

 

1. Исходные данные:

Параметр	Обозначение	Значение
Нижняя граница интервала  значений сигнала a(t)	amin, В	0,1
Верхняя граница интервала  значений сигнала a(t)	Amax, В	8,5
Частота ограничения  спектра сигнала a(t)	FB, Гц	530*103
Шаг квантования дискретизатора	Δa, В	0,2
Номер квантования	J	28
Спектральная плотность средней мощности шума	N0, В2/Гц	5,5*10-7
Вид модуляции	ФИМ
Тип модулятора
Тип демодулятора

 

 

Дата выдачи задания «____»____________________200 г.

 

Студент ________________________________

                                                     подпись

 

Дата представления  работы руководителю  «_____»_________________200 г.

      

 Преподаватель  ___________________

                                                   подпись

 

УТВЕРЖДАЮ

руководитель  курсовой работы 
___________________________

ГРАФИК

    выполнения  курсовой проекта по дисциплине

«Теория электрической связи »

№ п/п	Объем выполняемых работ	недели
		I	2	3	4	5	6	7	8	9	10    11	11	12	13	14	15 \1б	16	17	18
1	Оформление  задания	+
2			+
3			+	+
4				+	+	+	+
5						+	+	+	+
6
								+	+	+	+	+
											+	+	+	+	+
7	Оформление															+	+
8	Защита работы																	+	+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине

«Теория электрической связи»

На тему

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Проектировал студент группы ТКР-06

___________________________________________________________________

Руководитель курсовой работы

___________________________________________________________________

 

 

 

Содержание

           Введение

1. Задание 1. Составить структурную схему системы и обьяснить назначение ее отдельных элементов
2. Задание 2. Источник сообщений
3. Задание 3. Дискретизатор
4. Задание 4. Кодер
5. Задание 5. Модулятор
6. Задание 6. Канал связи
7. Задание 7. Демодулятор
8. Задание 8. Декодер
9. Задание 9. Фильтр-восстановитель
10. Задание 10. Привести принципиальную схему модулятора и пояснить принцип действия
11. Задание 11. Привести принципиальную схему демодулятора и пояснить принцип действия
12. Задание 12

Заключение

Список использованной литературы

 

 

 

Введение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Структурная схема системы связи и назначение ее элементов

 

     Данная курсовая работа посвящена расчету основных характеристик Системы Передачи Сообщений - совокупности технических средств, обеспечивающих формирование канала передачи, и является важным практическим шагом на пути освоения курса Теории Электрической Связи, а значит и на пути формирования технического образования студентов.

     Каналом передачи называют совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу электрических сигналов с ограниченной мощностью и в ограниченной полосе частот (т.е. с ограниченной скоростью), электрическим сигналом в общем смысле называется изменяющееся во времени и пространстве параметры электромагнитного поля. Под модуляцией понимается процесс изменения тех или иных параметров одного сигнала под воздействием каких-либо параметров другого. В случае если в качестве передаваемого сигнала используется синусоидально изменяющееся напряжение или ток, его параметрами можно считать амплитуду и полную фазу, содержащую в себе частоту и начальную фазу.

 

Рис. 1.1 Графическое представление дискретных и непрерывных сигналов

 

     Аналитически сигналы есть функции от времени и бывают дискретными и непрерывными или аналоговыми. Если сигнал как функция u(t) принимает только определенные дискретные значения (например, 0 и 1), то он называется, дискретным по состояниям. Если же сигнал может принимать любые значения в некотором интервале, то он называется аналоговым или непрерывным по состояниям. Под дискретным по времени сигналом необходимо понимать сигнал, заданный не на всей области значений времени, а только в определенные моменты t_u. Рисунок поясняет эти отличия. Здесь а - сигнал непрерывный по времени и по состояниям, б - дискретный по состояниям и по времени сигнал, в - непрерывный по состояниям и дискретный по времени сигнал, г - сигнал дискретный и по состояниям, и по времени.

     Поскольку заранее известный (детерминированный) сигнал не может нести никакой информации, то все сигналы, рассматриваемые нами в курсе ТЭС и работе, являются случайными процессами.

     Длительностью сигнала Т_с будем считать интервал времени в пределах которого он существует, его динамическим диапазоном D_c - отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи. За ширину спектра сигнала F_c примем диапазон частот, в пределах которого сосредоточена основная его энергия. В технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают, т.к. аппаратура и линии связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение спектра осуществляется исходя из допустимых норм искажений сигнала. Так, например, в качестве частотного диапазона речевого сигнала в связи полагаем полосу от 300 Гц до 3.4 кГц.

     Под термином сообщение мы будем понимать совокупность знаков (символов), содержащих ту или иную информацию, подлежащую передачи на расстояние

     Рассмотрим структурную схему Системы Электросвязи и ее основные элементы (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Структурная схема системы передачи непрерывного сообщения

 

     На рис. 1.2 приведена структурная схема системы передачи непрерывного сообщения методом импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Она позволяет решить проблему передачи непрерывного сообщения по дискретному каналу связи (ДКС). Данная схема состоит из источника сообщений (ИС), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), двоичного дискретного канала связи (ДКС), в состав которого входит непрерывный канал связи (НКС), цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и получателя сообщений (ПС).

     Источник сообщений - это некий объект или система (подразумевается либо человек, либо ЭВМ, либо автоматическое устройство или что-либо другое), информацию о состоянии или поведении которого следует передать на определенное расстояние. Информация, передаваемая от ИС, является непредвиденной для получателя. Поэтому количественную меру передаваемой по системе связи (СС) информации в теории электрической связи выражают через вероятностные характеристики сигналов (сообщений). Сообщение - это форма представления информации. Например, информация может быть представлена в изменении тока или напряжения на выходе какого-либо устройства под действием порождающих факторов.

     В ФНЧ (фильтре нижних частот) сообщение (сигнал) вначале фильтруется с целью ограничения его спектра некоторой верхней частотой . Полученный таким образом сигнал в дальнейшем необходим для представления его в виде последовательности отсчетов , k=0,1,2…, наблюдаемых на выходе дискретизатора. Далее отсчеты сообщения квантуются по уровню в АЦП. Уровень квантования зависит от разрядности АЦП. Чем больше разрядность АЦП, тем с большей достоверностью преобразуется исходный аналоговый сигнал, действующий на вход АЦП. Например, на практике используют не более 16-ти разрядные АЦП, т.к. с увеличением разрядности увеличивается и время преобразования в кодовую комбинацию на выходе АЦП. Квантовые уровни затем кодируются двоичным безызбыточным кодом.

     Образовавшаяся последовательность кодовых комбинаций образует сигнал ИКМ, который подводится к фазовому модулятору – устройству, предназначенному для согласования ИС с используемой линией связи. В фазовом модуляторе формируется сигнал , способный распространятся по линии связи в виде электрического или электромагнитного колебания.

     Для необходимого отношения мощностей сигнала и помехи (шума) на входе приемника сигнал, прошедший по каналу связи с источником помех, фильтруется и усиливается в выходных каскадах ПДУ (передающего устройства).

     Помехой называется любое случайное воздействие на сигнал, которое ухудшает верность воспроизведения передаваемых сообщений. В проводных каналах связи основным видом помех являются импульсные шумы и прерывания связи. Появление импульсных помех часто связано с автоматической коммутацией и перекрестными наводками. Прерывание связи есть явление в канале, когда передаваемый сигнал резко затухает или исчезает.

Сигнал с выхода ПДУ  поступает в линию связи, где  на него накладывается помеха и на вход ПРУ (приемного устройства) воздействует смесь переданного сигнала и помехи . В нем принятый сигнал фильтруется и подается на детектор.

     В результате демодуляции, из принятого сигнала выделяется закон изменения информационного параметра, который в нашем случае пропорционален сигналу ИКМ. Для регистрации переданных двоичных символов к выходу фазового оптимального когерентного демодулятора подключено решающее устройство (РУ). В условиях действия помех в НКС  РУ принимает решения неоднозначно, что в свою очередь может привести к двум возможным ошибкам (при передаче двоичных сигналов или 1).

    При определенном значении - порога срабатывания РУ не смотря на то, что сигнал отсутствует, шум может превысить установленное значение порога и примется ошибочное решение о наличие сигнала. Так происходит при наличии помехи положительной полярности, т.е. помехи, которая складывается с сигналом. Это, так называемая, ошибка первого рода.

     При определенном значении - порога срабатывания РУ несмотря на то, что сигнал и присутствует, но установленное значение порога решающего устройства не будет превышено и примется решение об отсутствии сигнала. Так происходит при наличии помехи отрицательной полярности, т.е. помехи которая вычитается из сигнала.  Это ошибка второго рода.

     Все эти ошибки вызывают несоответствия переданных и принятых кодовых комбинаций.

     Наконец, для восстановления переданного непрерывного сообщения принятые кодовые комбинации подвергаются декодированию, интерполяции и низкочастотной фильтрации. При этом в декодере по двоичным кодовым комбинациям восстанавливаются ичные уровни , ,

 

     2. Источник сообщений

 

     Источник выдает сообщение a(t), представляющее собой непрерывный стационарный процесс, мгновенные значения которого в интервале от до равновероятны, а основная доля мощности сосредоточена в полосе частот от 0 до .

 

Требуется:

1) Записать аналитическое выражение и построить график одномерного закона распределения плотности вероятности мгновенных значений случайного процесса а(t).

2) Найти математическое ожидание и дисперсию D процесса а(t).

 

     1. Для нахождения одномерной плотности вероятности мгновенных значений случайного процесса а(t) учтем, что все его мгновенные значения в заданном интервале равновероятны, и, следовательно, плотность вероятности будет постоянна в этом интервале и равна нулю вне этого интервала.

     Значение плотности вероятности внутри интервала от до определим из условия нормировки:

;        ;    ;