Разработка структурной схемы системы связи для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ (мощность сигнала на входе демодулятора приемника – 4,0 мВт, длительность элементарной посылки – 3,4 мкс)

Государственный комитет РФ по связи и информатизации

Сибирский Государственный Университет телекоммуникаций и информатики

Факультет заочного обучения

Курсовая работа по курсу

Теория электрической связи

Выполнил

студент 4 курса

Студ.билет № –

Проверил:

Новосибирск, 2002 г.

Задание на курсовую работу:

Разработать структурную схему системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов. Рассчитать основные параметры системы связи. Указать и обосновать пути совершенствования разработанной системы связи.

Исходные данные к курсовой работе:

Вариант № 40

Способ модуляции – ДЧМ

Способ приема – КГ

Мощность сигнала на входе демодулятора приемника P_c = 4,0 мВт.

Длительность элементарной посылки Т = 3,4 мкс.

Помеха – белый шум с гауссовским законом распределения.

Спектральная плотность мощности помехи N₀ = 0,001мкВт/Гц.

Вероятность передачи сигнала «1»    p(1) = 0,1.

Число уровней квантования N = 128.

Пик-фактор аналогового сигнала П = 3.

Содержание:   

1.Структурная схема системы связи.

2.Выбор схемы приёмника (демодулятора).

3.Расчёт вероятности ошибки на выходе приёмника.

4.Сравнение выбранной схемы приёмника с оптимальным приёмником.

5.Передача аналоговых сигналов методом ИКМ.

6.Помехоустойчивое кодирование.

7.Статистическое кодирование.

8.Пропускная способность двоичного канала связи.

Заключение

Литература

1.Структурная схема системы связи.

Совокупность технических средств для передачи сообщений от источника к потребителю называется системой связи (рис.1.1).

Непрерывное сообщение от источника поступает на АЦП – аналого-цифровой преобразователь. Преобразование происходит в результате следующих операций: сначала непрерывное сообщение дискретизируется по времени через интервалы времени Dt, полученные отсчеты мгновенных значений квантуются, получившаяся последовательность квантованных значений передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательных m – ичных кодовых комбинаций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией. Далее полученный с выхода АЦП сигнал поступает на вход помехоустойчивого кодера. Помехоустойчивый кодер вводит избыточность таким образом, чтобы исправлять ошибки, возникающие в канале связи. После помехозащитного кодера преобразованный сигнал поступает на модулятор, который преобразует сигналы таким образом, чтобы согласовать их характеристики с характеристиками канала связи. Полученные импульсы поступают в линию связи.

На приемной стороне системы связи последовательность импульсов поступает на демодулятор, где происходит демодуляция и регенерация, далее сигнал поступает на помехозащитный декодер, который находит и исправляет ошибку, которую допустил демодулятор. После этого сигнал подается на ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь,где происходит обратное преобразование- восстановление аналогового сигнала из принятых импульсов – кодовых комбинаций. В состав ЦАП входит детектирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям и восстановленное непрерывное сообщение поступает потребителю.

2.Выбор схемы приемника (демодулятора)

 

В разрабатываемой системе связи задан дискретно-частотный способ модуляции и когерентный способ приема. Метод приёма называют когерентным, если полностью известны все фазы приходящих сигналов на интервале 0-2.Постановка задачи следующая:1.Передаётся двоичный сигнал; в случае ДЧМ:

t , ,

, ,                                                                                        (1)

2.В канале действует флуктуационноя помеха – «гауссовский « белый шум n(t), суммирующийся с полезным сигналом:,                                                   (2)

с распределением белого шума:,                                     (3)

где - среднеквадратический шум в полосе частот приёмника.                  

Структурная схема неоптимального приёма ЧМ сигналов с разделительными полосовыми фильтрами имеет вид (рис.2.1.):

СД1

ПФ1

                                                                                                  

РУ

ФНЧ

_

z(t)                                                                                                      r(t)               декодеру

 

СД0

ПФ0

                    

                                                                                              

                                                                                                                     

 

Рис. 2.1 – Структурная схема приемника (демодулятора)

При приёме сигналов двоичной ЧМ схема содержит:

ПФ 1; ПФ 0 – полосовые фильтры, пропускающие без искажений сигналы  S1(t) и S0 (t). СД 1;СД 0 – синхронные детекторы. ФНЧ – фильтр нижних частот. Разностный сигнал двух синхронных детекторов подвергается фильтрации в ФНЧ, а результат выбора решения сравнивается с нулевым порогом. РУ – решающее устройство. При выполнении равенства:                                  r >,                                                              (4)

Регистрируется символ 1, в противном случае – 0.

Спектр ЧМ сигнала состоит из суммы двух спектров АМ колебаний на частотах  w и  w в силу линейности преобразования Фурье и определяется по формуле:

,                                                         (5)

где   и k- коэффициенты. После ИКМ-преобразования сигнал представляет последовательность прямоугольных импульсов (кодовые комбинации), на рис.2.2 представлена форма сигнала после АЦП рис. 2.2(а), и после модулятора рис.2.2(б). На рис.2.3 изображен спектр сигнала ДЧМ.

 

                                Рис. 2.2

S

 

                                                                                                                                    w

    w w  w   w  w  w   w  w w w

Рис. 2.3

3.Расчет вероятности ошибки на выходе приемника.

Для заданного вида модуляции - ДЧМ и заданного способа приема – КГ, вероятность ошибки определяется по формуле:

,                                                                                                     (6)

где Ф – интеграл вероятности, берём из таблицы в методических указаниях, h – отношение энергии элемента сигнала к спектральной плотности мощности помехи.

Эффективная полоса пропускания канала связи для импульсов постоянного тока прямоугольной формы: , где Т – длительность импульса.                             (7)

             

Дисперсия помехи рассчитывается по формуле:                             (8)

                

Рассчитываю h по формуле, где Р- средняя мощность сигнала:

                                                              (9)

Полученное значение h подставляю в формулу 6 и определяю вероятность ошибки:        

Для того, чтобы построить график зависимости , рассчитаем несколько точек , меняя мощность сигнала , результаты занесем в таблицу 3.1:

Таблица 3.1

Pc, мВт	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	0	1,3	1,84	2,26	2,6	2,   92	3,19	3,45	3,69
р	0,5	0,097	0,033	0,012	0,0045	0,0018	0,00071	0,00028	0,00011

По данным таблицы 3.1 построим график зависимости  -    (рис 3.1)

0        1,0         2,0          3,0        4,0        5,0        6,0        7,0        8,0               Рс, мВт                                                     

 

0,1

0,01

 

0,001

 

0,0001

Рош

Рис.3.1.График зависимости вероятности ошибки Рош на выходе приёмника