Разработка устройств цифрового формирования и обработки сигналов системы передачи дискретных сообщений по частотно ограниченным каналам связи (удельная скорость передачи – 2,5 бит∙с/Гц, разрядность ЦАП – 4, вид модуляции – АФМ ОБП)

формирования АФМ ОБП – требуется сопряженный сигнал пот Гильберту

t/T	A	1/4	2/4	3/4	1	5/4	6/4	7/4	2	9/4	10/4	11/4	3
g(t)	1	0,882	0,585	0,247	0	-0,09	-0,102	-0,037	0	7,22·10-3	7,9·10-3	5,9·10-3	0
g(t)	-1	-0,882	-0,585	-0,247	0	0,09	0,102	0,037	0	-7,2·10-3	-7,9·10-3	-5,9·10-3	0
g(t)	3	2,646	1,755	0,741	0	-0,27	-0,306	-0,111	0	2,2·10-2	2,4·10-2	1,8·10-2	0
g(t)	-3	-2,646	-1,755	-0,741	0	0,27	0,306	0,111	0	-2,2·10-2	-2,4·10-2	-1,8·10-2	0

Рисунок 2 – Сопряженный сигнал по Гильберту

Рассчитанные элементарные сигналы являются бесконечными во времени, что является не желательным, отбросим часть энергии сигнала, так чтобы она не превышала 10 %: ,

Рассчитаем энергию отбрасываемой части сигнала:

Определим процентное соотношение:

Таким образом энергия отбрасываемой части много меньше 10% полной энергии сигнала, следовательно, можно произвести ограничение сигнала.

5. Алгоритм получения элементарного сигнала:

 

Описание переменных:

a_i, a_i+1– 2а бита передаваемой последовательности;

U – Используется для хранения текущего значения элементарного сигнала;

m₀, m₁, m₂, m₃ – Используется в качестве ПЗУ, для хранения значений амплитуд предыдущих сигналов;

А – Результирующий сигнал на текущем отчете.

6. Расчет отчетов сигнала на длительности между двумя характеристиками восстановления:

Приведем пример расчета отсчетов выходного сигнала:

Возьмем, к примеру, двоичную последовательность 10110100

Количество информации, переносимое элементарным сигналом, определяется выражением:

, где N – число элементарных сигналов

N = 4 следовательно каждый сигнал несет 2 Бит.

Разобьем последовательность на четыре пары: 11 ® 3; 10 ® 1; 01 ® -1; 00 ® -3.

Рисунок 3 - Графический принцип расчета отсчетов сигнала на длительности между двумя характеристическими моментами восстановления.

Численные значения отсчетов:

S₀= 0 + 3 + 0 + 0 = 3

S₁= -0.102 + 2.645 – 0.247 + 0.112 = 2.407

S₂= -0.09 + 1.754 – 0.585 + 0.27 = 1.35

S₃= -0.037 + 0.741 – 0.882 + 0.306 = 0.128

S₄= 0 + 0 –1 + 0 = -1

7. Спектра сигнала на выходе формирователя:

с учетом , что r=0,6, и a=1

Сведем расчет в таблицу:

f(F)	0	0,2F	0,4F	0,6F	0,8F	1F	1,2F	1,4F	1,6F
G(f)									0

Рисунок 4 – Спектр сигнала на выходе формирователя.

8. Расчет мощности шума квантования на выходе формирователя:

Основным недостатком цифровой обработки сигналов является наличие шумов квантования. Поэтому при расчете любой аппаратуры ЦОС необходимо учитывать шум квантования, так как он может приводить к ошибкам при передачи информации.

Шум квантования целиком и полностью определяется выбором уровней квантования, то есть разрядностью ЦАПа.

Шум квантования рассчитывается по формуле:

, где

Величину ошибки можно определить как отношение сигнал/шум:

Из соотношения сигнал/шум видно, что при АЦП с данным уровнем квантования имеет мы имеем небольшую вероятность ошибки, и нет необходимости увеличивать разрядность АЦП.

9. Схема формирователя выходного сигнала:

1. Фильтровые подавления, т.е. подавление одной боковой полосы ПФ.

2.  Преобразование Гильберта, т.е. подавление боковой полосы путем прибавления сигнала, сопряженного преобразованию Гильберта.

Сигнал с генератора G разветвляется на две ветви: первая ветвь создает АФМ сигнал, а вторая создает сигнал, сопряженный по Гильберту, на выходе сумматора получается нижняя боковая паласа. Реализовать на практике такое устройство не возможно, однако с использованием цифровой обработки сигналов это стало возможно, ниже приведена схема реализующая формирование АФМ ОБП.

Структурная схема формирователя АФМ ОБП

Для формирования выходного сигнала используется четырех разрядный  ЦАП (т.е. имеет 4-ре выхода)

Последовательные данные поступают на вход последовательно-параллельного регистра, с выхода которого они поступают на вход ПЗУ, в котором хранятся отчеты. Перебор отчетов осуществляется с помощью счетчика, подающего код номера отчета в старшие адресные разряды ПЗУ. Коды амплитуд отчетов с выхода ПЗУ подаются на ЦАП, где и преобразуются в аналоговую форму.

10. Структурной схемы приемника:

1. Полосовой фильтр (выделяет требуемую полосу частот).
2. Смеситель (преобразователь) перемножение сигнала с сигналом генератора опорного напряжения.
3. Генератор опорного напряжения.
4. Интегрирующее устройство – предназначено для получения огибающей принятого сигнала.
5. РУ – предназначено для преобразования аналогового сигнала в последовательный цифровой код.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы получил навык в практическом расчете системы передачи данных по частотно-ограниченному каналу связи «АФМ  ОБП» модуляции. Был разработан алгоритм получения данного сигнала исходя из исходного задания на курсовую работу. Эта область активно развивается в связи с тем, что цифровые системы передачи информации имеют неоспоримое преимущество перед аналоговыми. Они имеют высокую помехозащищенность, и способны работать в очень сложных условиях. На данный момент существует огромное количество алгоритмов