Цифровая система передачи сообщений

Скачать

Разработка цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет значения математического ожидания, среднеквадратического отклонения и дисперсии. Составление структурной схемы модулятора и демодулятора.

Размер: 1,1 M
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Цифровая система передачи непрерывных сообщений
Расчет основных характеристик системы передачи сообщений, состоящей из источника сообщений, дискретизатора, кодирующего устройства, модулятора, линии...

Цифровая система передачи непрерывных сообщений
Структурная схема и информационные характеристики цифровой системы передачи непрерывных сообщений, устройства для их преобразования. Определение помех...

Цифровая многоканальная система передачи для передачи аналоговых сигналов
Спектр передаваемых сигналов. Дискретизация сообщений по времени. Квантование отсчётов по уровню и их кодирование, расчет его погрешностей. Формирован...

Система передачи сообщений
Расчет основных характеристик системы передачи сообщений, включающей в себя источник сообщений, дискретизатор, кодирующее устройство, модулятор, линию...

Цифровая система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией
Исследование основных принципов цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет источника соо...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Источник сообщений

2. АЦП и ЦАП

3. Кодер и декодер

4. Модулятор и демодулятор

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В виду того, что системы и сети связи вошли в нашу жизнь на столько, что нам немыслимо существование без них, поэтому вопрос актуальности данной работы не поднимается.

Объектом расчета данной курсовой работы является цифровая система передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией (ЦСП с ИКМ) по каналу с шумом. Структурная схема системы приведена на рисунке 1 и включает в себя источник сообщений (ИС), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кодер помехоустойчивого кода (Код), модулятор (Мод), линию связи (ЛС), демодулятор (Дем), декодер помехоустойчивого кода (Дек) цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), фильтр-восстановитель (ФВ) и получатель сообщения.

1. Источник сообщений

№ вар

, В

, В

, Гц

Код

Тип

кодера1

Модуля-

ция2

Тип АЦП3

21

71

0

+3,2

4•103

15

185

3

1

3

Непрерывное сообщение, поступающее от источника сообщений ИС и представленное первичным электрическим сигналом в форме напряжения u(t), является стационарным случайным процессом, мгновенные значения которого распределены равномерно в интервале (от = 0 до = +3,2).

Запишем аналитическое выражение и построим график одномерной плотности вероятности мгновенных значений сообщения u(t). Случайная величина называется равномерно распределенной на , если ее плотность вероятности на постоянна, а в не равна 0. Так как

, то = 0,31

Графически это можно представить следующим образом:

Найдем соответствующую интегральную функцию распределения сообщения и построим ее график. Функцию распределения получаем интегрированием функции плотности распределения:

= 0,31x

График функции распределения будет выглядеть следующим образом:

Рассчитаем значения математического ожидания, среднеквадратического отклонения и дисперсии

Среднее значение, или математическое ожидание вычисляется по формуле:

= 5,07

Среднеквадратичное значение (мощность сигнала) определяется по формуле:

= 10,83

Дисперсия и среднеквадратическое значение связаны формулой: , отсюда -14,87

2. АЦП и ЦАП

АЦП параллельного типа.

Дискретизатор преобразует сообщение в последовательность отсчетов, взятых с интервалом по времени . Затем каждый отсчет квантуется по уровню (напряжению) с равномерным шагом .

Найдем максимально допустимый интервал дискретизации по времени .

Любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени , называемый периодом дискретизации, следовательно = 125 мкс

Найдем число уровней квантования L.

Величина одного шага квантования связана с количеством разрядов двоичного кода формулой:

.

Отсюда число уровней квантования равно = 32.

Найдем среднюю мощность шума квантования.

При квантовании возникает так называемый шум квантования, мощность которого определяется выражением и мкВт.

Найдем отношение средних мощностей сигнала и шума квантования в децибелах.

Защищенность от шумов квантования определяется как , где РBсB-мощность сигнала, имеем = 41,15 дБ

Произведем расчет ФНЧ на выходе ЦАП.

В качестве ФНЧ используем фильтр Чебышева, который показан на рисунке 2. Фильтр реализован на источнике напряжения управляемом напряжением (ИНУН). Подбором параметров элементов реализован 4 полюсный фильтр Чебышева с неравномерностью 2 дб.

Рисунок 2 - структурная схема ФНЧ.

Количество каскадов ИНУН выбирается из соотношения n/2, где n количество полюсов фильтра. В нашем случае количество полюсов равно 4, следовательно количество каскадов равно 2.

R1=R2=R и выбирается из диапазона от 10 кОм до 100 кОм (в моделируемом фильтре принято значение R=10 кОм).

С1=С2=С, рассчитывается из соотношения:

,

где -- частота среза ФНЧ;

-- нормирующий коэффициент, для четырехполюсного фильтра коэффициенты равны 0,471 и 0,964 для первого и второго каскадов на ИНУН соответственно.

Значения резисторов находятся в соотношении . Значение коэффициента K устанавливается 1,924 и 2,782 для первого и второго каскадов соответственно.

Для первого каскада имеем:

С = 8,44 пФ;

R = 924 Ом.

Для второго каскада:

С = 4,12 пФ;

R = 1782 Ом.

Теперь построим структурную схему АЦП она представлена на рисунке № 3.

Рисунок 3 - структурная схема АЦП.

Где UBвхB - входной аналоговый сигнал;

UB0B - опорное напряжение;

КBjB - компаратор (сравнение);

Тр - триггер;

К - преобразователь в двоичный код;

fBтB - тактовая частота, задающая частоту дискретизации.

Входной аналоговый сигнал UBвхB поступает на все компараторы КB1B, КB2B, …, К31 и сравнивается с опорным напряжением UB0B, которое делителем на базе резисторов R делится на 2PnP уровней квантования. Каждый i-й компаратор выдает сигнал "0" если входной сигнал UBвхB < UB0iB опорного напряжения на этом компараторе и сигнал "1", если входной сигнал достигает UB0iB. Например, опорные напряжения имеют значения для КB1B UB01B=1, для КB2B UB02B=2, …, для КB31B UB031B=31. На вход подается UBвхB=12, значит компараторы КB1B, …, КB12B перейдут в состояние "1", а КB13B=КB14B=….=КB31B=0. Этот двоичный код записывается в триггеры и затем преобразуется в преобразователе К в код из 5-и разрядов. (Для 32 уровней квантования достаточно 5-и разрядного двоичного кода, т.к. 2P5P=32).

3. Кодер и декодер

Дана образующая матрица кода Хэмминга:

Построим проверочную матрицу по образующей:

Построим функциональную схему кодера и декодера кода, она представлена ниже на рисунке № 4

Рисунок 4 - функциональная схема кодера и декодера

В данной схеме переключатели S0-S3 устанавливают входную кодовую комбинацию. Сумматоры по модулю 2 U1-U3 формируют проверочные биты. Инверторы U4-U10 и переключатели S4-S10 предназначены для моделирования ошибки в определенном разряде кода. Сумматоры по модулю 2 U20-U22 формируют синдром ошибки. Согласно заданию закодируем число 1510 = 11112. Аналитически определим кодовую комбинацию:

* (1111) = 1111111

Таким образом, проверочные биты равны 111.

Смоделируем ошибку в Nразр=21mod7 = 0 разряде. Таким образом, получим следующую принятую кодовую комбинацию 0111111.

Аналитически вычислим синдром ошибки:

* (0111) = 0111001

111+ 001 = 110.

Таким образом, синдром ошибки равен 110 и по проверочной матрице определим, что ошибка произошла в нулевом разряде, таким образом, ошибку можно устранить.

Теперь закодируем второе число 18510 = 101110012

Разобьем число 101110012 на две части 1011 и 1001

* (1011) = 1011010

Смоделируем ошибку в нулевом разряде

* (0011) = 0011100

100 + 010 = 110 по проверочной матрице определим, что ошибка произошла в нулевом разряде

* (1001) = 1001001

Смоделируем ошибку в нулевом разряде

* (0001) = 0001111

111 + 001 = 110 по проверочной матрице определим, что ошибка произошла в нулевом разряде.

4. Модулятор и демодулятор

Квадратурная фазовая манипуляция (КФМн-4)

Соберем схему, моделирующую квадрат...