Разработка лабораторного макета, при помощи которого можно исследовать помехоустойчивость и оценить верность передачи информации

2.Введение.

В настоящее время жизнь общества невозможна без передачи информации из одного пункта в другой. Задача передачи информации является основной в теории и технике связи. Современные системы передачи, без которых невозможно нормальное функционирование промышленности, транспорта, сельского хозяйства, широко распространены в народном хозяйстве и находятся в постоянном развитии.

В настоящее время необходимо широкое внедрение автоматизированных систем управления, важнейшей частью которых являются линии связи для обмена информации, потому что развитие народного хозяйства требует большие скорости и объемы передаваемой и принимаемой информации.

Сигналы, использующиеся в  системах дискретной радиосвязи, мало чем отличаются от узкополосного шума. Это связано в первую очередь с развитием дискретных радиосигналов, а также с тем, что эти сигналы   имеют значительные случайные изменения частоты, фазы и амплитуды.

Техника передачи дискретной информации развивалась в нескольких направлениях. С одной стороны совершенствовались методы передачи дискретных сообщений, осваивались известные методы модуляции, а также разрабатывались и внедрялись новые методы. Происходило увеличение скорости и дальности передачи, а также повышалась верность передаваемой информации. С другой стороны происходило усовершенствование элементной базы, разрабатывались и внедрялись новые методы преобразования информации, росло число применяемых кодов, а также происходило повышение точности синхронизации. Таким образом, происходило развитие техники связи с учетом возрастающих потребностей человека и общества.

Целью данного дипломного проекта является разработка  лабораторного макета, при помощи которого можно исследовать помехоустойчивость и оценить верность передачи информации, как непрерывной, так и дискретной формы каналов радиорелейной станции Р-405М.

Лабораторный макет основывается на радиорелейной станции Р-405М, предназначенной для обеспечения связи между объектами. В станции имеется два приемопередающих канала, телефонный и телеграфный, один из которых используется для работы с дискретными сообщениями, а другой для работы с непрерывной информацией.

С помощью лабораторного макета студентам представится возможность сравнить теоретические сведения о помехоустойчивости с практическими результатами, что, несомненно, поможет в подготовке инженеров по курсу Основы теории радиотехнических систем.

3.Технико-экономическое обоснование темы.

В настоящее время высокими темпами развиваются многоканальные системы передачи информации. Эти системы получили широкое распространение в радиотелеметрии, радиоуправлении, в кабельных линиях связи. Сейчас все больше и больше появляется радиостанций, работающих в эфире, поэтому проблема «загруженности» эфира становится очень актуальной. Следствием увеличения числа работающих радиостанций, разделенных по частоте, является наличие сильных помех, особенно сильно мешают друг другу соседние станции. Под воздействием помех передаваемая информация искажается и перед ее получателем встает вопрос, верную информацию он получил или нет. Такая  проблема лежит в основе предлагаемой лабораторной работы, которая легко решается путем сравнения переданного и принятого сигналов, а в реальных условиях это невозможно, так как невозможно получить исходный передаваемый сигнал на приемной стороне. Для решения этого вопроса в процессе лабораторной работы необходимо иметь устройство, способное оценить верность принятой информации, или, проще говоря, соответствие между переданным и принятым сообщением. Это устройство необходимо и для телефонных и для телеграфных сообщений. Целью данного дипломного проекта и является разработка такого устройства, при помощи которого будет возможным оценить помехоустойчивость использовавшегося вида модуляции и верность принятого сообщения.

Лабораторная установка позволит подтвердить теоретические сведения о помехоустойчивости различных видов кодирования информации, что очень важно для подготовки квалифицированных инженеров.

С точки зрения экономики, выбранный способ построения лабораторной установки должен удовлетворять всем техническим условиям и требованиям, быть простым и надежным в эксплуатации, ремонтопригодным. Простота в реализации достигается разработкой лабораторного макета на основе современной элементной базы с использованием стандартных элементов и микросхем, широко распространенных деталей.  

Исходя из изложенного выше можно сделать вывод, что разработка лабораторного макета технически актуальна и экономически оправдана, а также возможна с минимальными затратами времени и средств, что очень важно именно в наше время, когда средства ограничены а комплектующие дорогие.

4.Теоретическая часть

4.1.Оценка верности передачи непрерывных сообщений.

Количественной мерой помехоустойчивости является степень соответствия принятого сообщения переданному, т.е. точность воспроизведения сообщений в месте приема.

Если совокупность переданных сообщений есть u(t), а воспроизведенных сообщений в месте приема v(y), то функция плотности вероятности p(u,v) полностью определяет свойства системы в отношении верности передачи.

Любая оценка верности передачи, очевидно должна быть функцией от p(u,v). При общих допущениях она может быть представлена как среднее значение некоторой функции p(u,v) между u(t) и v(t), взятое по множеству u и v и взвешенное в соответствии с вероятностью p(u,v):

         Функция                определяет относительную значимость ошибки (расхождение между переданным u и принятым v сообщением). Обычно эта функция выбирается так, что она возрастает по мере увеличения расхождения между u и v. В этом случае b называют функцией потерь, а величину r , средним риском. В системах связи наибольшее распространение получил критерий помехоустойчивости, основанный на использовании простой функции потерь. Эта функция определяется как функция, которая принимает значение «0» для всех правильных решений и «1» для всех неправильных решений:

r (u,v) = 1 - d (v – u). 

Простая функция потерь приемлема для тех систем, для которых любые ошибки одинаково нежелательны. Однако во многих случаях степень нежелательности ошибки возрастает по мере увеличения этой ошибки. В этом случае величина потерь, определяемая функцией r, также должна возрастать с увеличением ошибки. Можно предложить много различных функций потерь.