Разработка устройств цифрового формирования и обработки сигналов системы передачи дискретных сообщений по частотно ограниченным каналам связи (удельная скорость передачи – 1,5 бит∙с/Гц, разрядность ЦАП – 5, вид модуляции – ФМ на поднесущих)

реальные каналы связи имеют лишь конечную полосу пропускания, то необходимо согласовывать передаваемые сигналы с каналом связи путем кодирования и формирования специальных импульсов, а если полоса частот пропускания простирается лишь от некоторой нижней граничной частоты до какой-либо верхней граничной частоты, то и посредством модуляции несущего колебания.

Основное техническое преимущество цифровых систем передачи перед непрерывными системами состоит в их высокой помехоустойчивости. Это преимущество наиболее сильно проявляется в системах передачи с многократной ретрансляцией сигналов.

В аналоговых системах помехи и искажения, возникающие в отдельных звеньях, как правило, накапливаются. В цифровых системах передачи для ослабления эффекта накопления помех при передаче с ретрансляцией, наряду с усилением применяют регенерацию импульсов, т. е. демодуляцию с применением восстановления переданных символов и повторную модуляцию их на приемном пункте.

Кроме того, можно повысить помехоустойчивость системы связи путем применения помехоустойчивого кодирования. Высокая помехоустойчивость цифровых систем передачи позволяет осуществить практически неорганическую дальность связи при использовании каналов относительно невысокого качества, а также без ухудшения качества и потери информации.

6

Исходные данные

1.1  Номер варианта – 19

1.2  Удельная скорость передачи – 1,5 бит∙с/Гц

1.3  Разрядность ЦАП – 5

1.4  Вид модуляции – ФМ на поднесущих

2.1 Описание основных информационных характеристик систем передачи дискретных сообщений

Скорость передачи сигналов (модуляции) определяется как:

                                              , Бод.                                                   (2.1.1)

Один Бод – это передача одного элементарного двоичного элемента сигнала в секунду.

Пропускной способностью канала связи(канала передачи информации) C называется максимально возможная скорость передачи информации по каналу.

, бит/с                                                (2.1.2)

Пропускная способность непрерывного канала связи определяется по формуле Шеннона:

, бит/с                                      (2.1.3)

где  Df_пр - полоса пропускания канала связи, h² – отношение сигнал/шум по мощности в канале связи.

Количество информации , переносимое элементарным сигналом, определяется следующим выражением

                                , бит/элемент,                                        (2.1.4)

где N – количество элементарных сигналов, используемых при передаче (объём алфавита); бит – это одна двоичная единица информации.

Скорость передачи информации определяется количеством информации , переносимым элементарным сигналом, и интервалом  между характеристическими моментами восстановления сигнала.

                                                      , бит/с                                                 (2.1.5)

Формулу (2.1.5) можно записать используя (2.1.4) и (2.1.1)

                                             , бит/с.                                            (2.1.6)

2.2 Выбор длительности  и  количества элементарных сигналов,  используемых для формирования выходного сигнала

Идея работы на поднесущих частотах состоит в том, что они являются ортогональными друг другу и поэтому не влияют на работу друг друга (если нет помех и искажений). В данном случае ограниченность канала по полосе частот понимается в смысле ограничения на скорость модуляции . Это явление имеет место в каналах с многолучевостью. Многолучевость принятого сигнала – это прием сигнала в точке приема прошедшего несколько разных путей, например, при отражении от каких-либо объектов. Она приводит к задержке одного и того же момента сигнала, в результате чего сигнал "растягивается" во времени, т.е. . В результате имеет место межсимвольная интерференция, т.е. наложение соседних элементов во времени – предыдущий элемент еще не окончился, а новый уже поступил. В конечном итоге длительность используемого элемента сигнала ограничивает скорость модуляции , т.к. запаздывание должно быть незначительно по сравнению с . Для борьбы с этим явлением заданную полосу частот канала связи  разбивают на  частей величиной .

Удельная скорость передачи информации в канале связи равна:

                                      ,                                                     (2.2.1)

Учитывая, что скорость передачи информации по каналу равняется:

                                    ,                                              (2.2.2)

где  - количество элементарных сигналов (объем алфавита),

 - полоса пропускания канала связи по частоте.

Так как полоса канала делится на  частей со скоростью передачи  на каждой поднесущей, то формулу (2.2.2) можно записать:

                                           .                                             (2.2.3)

Учтем, что время переходных процессов  по фронту и спаду должно быть меньше, либо равно , тогда суммарное время переходных процессов можно записать так:

                                             .                                                   (2.2.4)

Учитывая, что , получаем:

                                .                                           (2.2.5)

Выразим из (2.2.5) и подставив в (2.2.1), получим

              .             (2.2.6)

Так как по заданию известна удельная скорость передачи , то количество элементарных сигналов  найдем, задавшись числом поднесущих  и преобразовав (2.2.6) к следующему виду

                                         .                                                           (2.2.7)

Подставив в (2.2.7) исходные данные –  и взяв , получим.

Таким образом, получили, что используя ФМ на четырех поднесуших