Разработка системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами

Сигнал на выходе фильтра при передаче на вход фильтра (в паузе)  непрерывной последовательности знакопеременных символов ...101010...:

y(t_i) = (0,1,-2,3,-4,5,-6,7,-8,9,-10,11,-10,9,-8,7,-6,5,-4,3,-2,1,0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптимальные пороги решающего устройства при синхронном и асинхронном  способах принятия решения при приеме сложных сигналов согласованным фильтром.

 

Изобразим на одном чертеже выходные сигналы  согласованного фильтра при поступлении  на его вход сигналов, соответствующих  передаваемым символам "1" и "0":

Y₁(t_i) = (0,1,-2,1,0,-1,0,3,-2,-3,-2,11,-2,-3,-2,3,0,-1,0,1,-2,1,0);

Y₀(t_i) = (0,-1,2,-1,0,1,0,-3,2,3,2,-11,2,3,2,-3,0,1,0,-1,2,-1,0);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная схема синхронного приемника.

 

При синхронном способе  приема (т. е. принятие решения происходит в момент окончания сигнала на входе) наиболее оптимальным порогом является .

                                                                         S₁

Z(t)            y(t)

                                                                         S₂

 

СФ – согласованный фильтр.

РУ – решающее устройство.

y(t) – сигнал на выходе СФ.

 

Решающее устройство в момент окончания сигнала на входе СФ проверяет фазу полученного  после СФ сигнала и соответственно выносит решение в пользу S₁ или S₂.

 

 

Структурная схема асинхронного приемника.

 

При приеме асинхронным методом (принятие решения происходит в любой момент времени, используются два порога: один для приема символа 1 и второй для  приема символа 0).

 

 

S₁

Z(t)             Y(t)

 

S₂

 

 

   U_п1  U_п2

 

 

=(11+3)/2=7;

= -7.

Решающее устройство в любой момент времени сравнивает полученный после СФ сигнал с пороговым  напряжением, если Y(t) U_п1 , если Y(t) U_п2 ,а если не выполняется не одно из этих условий, то решение не принимается.

Синхронный приемник обладает лучшей помехоустойчивостью, чем асинхронный, так как в синхронном приемнике  мощность помехи меньше из–за (дискретного) принятия решения в момент окончания  сигнала на входе СФ (когда сигнал на выходе СФ максимален).

 

 

Энергетический  выигрыш при применении согласованного фильтра.

 

Согласованный фильтр обеспечивает при флуктуационной помехе в канале типа «белого шума», в момент окончания  сигнала  t₀ = Т_с,  на своём выходе максимально возможное отношение пиковой мощности сигнала к мощности  помехи. Выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе СФ по сравнению со входом равняется базе сигнала (В = 2·F_с·Т_с), т. е.

, 

где Т_с = N×Т – длительность сигнала (N - число элементов в дискретной последовательности);

 – ширина спектра сигнала. 

Таким образом, выигрыш q = (h_вых)² / (h_вх)², обеспечиваемый СФ при приёме дискретных последовательностей, составляет N раз. Следовательно, путём увеличения длины дискретных последовательностей, отображающих символы сообщений ²1² и ²0², можно обеспечить значительное повышение отношения сигнал/шум на входе решающей схемы приёмника и, соответственно, повышение помехоустойчивости передачи дискретных сообщений. Очевидно, что это будет приводить к снижению скорости передачи сообщений.

При приеме сложного сигнала оптимальным  фильтром действует метод накопления , в результате чего энергетический выигрыш равен:

;

где N – количество элементарных сигналов в сложном сигнале.

 

hсогл²=11* h²=11*2,66=29,26;

hсогл=5,41.

Энергетический выигрыш достигается  ценой уменьшения скорости передачи информации.

 

 

Вероятность ошибки на выходе приемника  при применении сложных сигналов и согласованного фильтра.

 

При определении  вероятности ошибки считаем, что сигналы, соответствующие символам "1" и "0", являются взаимно противоположными, и решение о переданном  символе принимается с использованием пороговой решающей схемы синхронным способом, (отсчеты берутся в конце каждого сигнала длительностью kT, где T - длительность одного элемента сложного сигнала). При этом считаем, что длительность сигнала возросла в k раз по сравнению со случаями использования простых сигналов, где k - количество элементарных посылок в сложном сигнале.

Для определения вероятности ошибки на выходе при применении согласованного фильтра воспользуемся формулой:

Pош.согл=0.5*exp(-hсогл²/4)= 0.5*exp(-29,26/4)=0,00033;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пропускная  способность разработанной системы  связи.

 

Анализ проведем на основе сравнения  полученных в процессе расчета курсовой работы вероятностей ошибок:

При использовании однократного отсчета: Pош.ср.=0,26;

При использовании оптимального приемника: Pош.ср.=0,049;

При использовании трех отсчетов: Pош.Σ=0,068;

При использовании согласованного фильтра: Pош.согл=0,00033;

Пропускная  способность непрерывного канала связи  определяется по формуле Шеннона: 

Снепр=∆fпр *log2 ( h² + 1)= 66000 *log2 (2,66 +1) = 111569,25;

Пропускная способность дискретного (двоичного) канала связи равна:

Сдискр.=V*(1+p*log2p+(1-p)*log2(1-p))=33000*(1+0,82*log2*0,82+(1-0,82)*log2(1-0,82))=28032,24.

Видно, что наиболее помехоустойчив метод некогерентного приема с применением  согласованного фильтра, но при этом снижается скорость передачи информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

В процессе выполнения данной курсовой работы было предложено и рассчитано несколько способов приёма сообщений  на основе дискретизации, квантования  и импульсно-кодового преобразования исходных непрерывных сообщений.

    Нами были рассмотрены  и оценены различные системы связи по их помехоустойчивости и эффективности. То есть нами были определены какие из этих систем являются наиболее перспективными. Также в работе была рассмотрена часть системы, которая в реальных условиях должна выполнить большой объём вычислений и логических операций, связанных не только с применением и регулированием параметров сигнала, но и с операциями кодирования и декодирования. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение. Расчет исходных данных для заданного  варианта работы.

 

N=11;  K=1;  M=3;

V=1000*M*N=1000*3*11=33000 Бод;

A=√K̅*̅M̅*̅N̅*10^-3 =√1̅*̅3̅*̅1̅1̅*10^-3 =5,74*10^-3 В;

s² =A² *(0,10+0,008*N)=( 5,74*10^-3 ) ² *(0,10+0,008*11)=6,19*10^-6 Вт;

p(1)=9/N=9/11=0,82;

T=1/V=1/33000=3,03*10^-5 с;

Df _прДАМ =2/T=2/(3,03*10^-5 )=66000 Гц;

Z(t₀)=(0,25+s)*A=(0,25+√6̅,̅1̅9̅*̅1̅0̅^-̅6̅ )* 5,74*10^-3 =1,45*10^-3 В;

Z(t₁)= Z(t₀)= 1,45*10^-3 В;

Z(t₂)= 0,6*Z(t₀)=0,6*1,45*10^-3 =8,7*10^-4 В;

Z(t₃)= 1,1*Z(t₀)=1,1*1,45*10^-3 =1,59*10^-3 В;

b_max =2+0,3*N=2+0,3*11=5,3 В;

П=1,5+0,1*N=1,5+0,1*11=2,6;

2305(8)=10011000101(2)

	1	0	0	1	1	0	0	0	1	0	1
S1(t)	1	-1	-1	1	1	-1	-1	-1	1	-1	1
S2(t)	-1	1	1	-1	-1	1	1	1	-1	1	-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы.

 

1. Теория электрической  связи: Учебник для вузов / А.  Г. Зюко, Д. Д. Кловский,  М.  В. Назаров, Ю. Н. Прохоров.—М.: Радио и связь (в печати).

2. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов / А. Г. Зюко, Д. Д. Кловский,

М. В. Назаров, Л.М. Финк.—2-е изд., перераб. и  доп.—М.: Радио и связь, 1986.—304 с.

3. Макаров А.А., Чиненков Л.А. Основы теории помехоустойчивости дискрет-ных сигналов: Учеб. пособие.— Новосибирск, СибГАТИ, 1997.—42 с.
4. Макаров А.А. Методы повышения помехоустойчивости систем связи.—Новосибирск, СИИС, 1991.—58 с.