Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Курсовик Структурна схема системи передач. Розрахунок параметрв кодера декодера простого коду. нформацйн характеристики джерела повдомлень, завадостйксть демодулятора. Вибр коду, що коректує, розрахунок завадостйкост системи зв'язку з кодуванням.
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 09.04.2010.
Год: 2010.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
2 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра теоретичної радіотехніки та радіовимірювань
Курсова робота з дисципліни “Теорія електричного зв'язку” На тему: Розрахунок та оптимізація характеристик дискретної системи електрозв'язку
Львів 2006 ЗМІСТ
Завдання на курсову роботу
Вступ
1. Структурна схема системи передачі
2. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду
3. Розрахунок інформаційних характеристик джерела повідомлень
4. Розрахунок завадостійкості демодулятора
5. Вибір коду, що коректує, і розрахунок завадостійкості системи зв'язку з кодуванням
6. Розрахунок ефективності системи передачі дискретних повідомлень
Висновок
Перелік посилань ВСТУП
Життя сучасного суспільства немислиме без широко розгалужених систем передачі інформації. Без них не змогли би функціонувати промисловість, сільське господарство, транспорт. Зокрема широке розповсюдження мають дискретні системи передачі. Найбільш поширеним прикладом дискретної системи передачі є система телеграфії, в якій як інформація використовується послідовність знаків - букв і цифр. Як відомо дискретні повідомлення є дискретні в часі і по рівнях.
Дискретні і цифрові системи передачі знаходять широке розповсюдження через їх величезні переваги над аналоговою системою. Найбільшою перевагою їх є висока завадостійкість, дешева передавальна і приймальна апаратура, і висока якість передачі інформації. В аналоговій системі передач сигнал передається у аналоговому вигляді в більшості випадків з перенесенням спектру сигналу у вищі частоти. Відмінністю дискретної системи передачі від цифрової є те, що в цифровій системі джерело інформації видає повідомлення в аналоговому вигляді, а потім відбувається дискретизація по часу і квантування по рівнях. Подальший процес передачі співпадає в обох системах передачі. Отже відмінністю дискретної системи передачі від цифрової є наявність дискретного джерела повідомлень в дискретній. Основними параметрами дискретного джерела повідомлень є ентропія, коефіцієнт надлишковості і продуктивність, які разом з імовірністю помилки на виході декодера визначають ефективність системи передачі. Повідомлення дискретного джерела кодується двійковим кодом і передається дискретним каналом зв'язку з завадостійким кодуванням. Для передачі неперервним каналом зв'язку з постійними параметрами і адитивним білим гаусовим шумом використовується модуляція гармонійного переносника. Дана курсова робота призначена для дослідження дискретної системи передачі, її основних параметрів, а також вибору коректуючого коду для пониження необхідного відношення сигнал - шум, для забезпечення необхідної імовірності помилки на виході декодера, тобто правильної передачі сигналу. ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ
Варіант Д - 28
Номер
варіанту
Джерело
повідомлень
Рзн
В,
Бод
Метод
модуляції
Спосіб
прийому
ЕВК,
дБ
Д-28
Ma=128
4Е-6
300
ЧМ-2
когерент.
1.45
Наведені вихідні дані:
1. Джерело виробляє послідовність незалежних знаків з розподілом імовірностей: або рівноймовірним при об'ємі алфавіту Ма, або з розподілом букв українського тексту, або з розподілом букв російського тексту, або з розподілом букв англійського тексту.
2. Допустима ймовірність помилки знаку на вході одержувача Рзн.
3. Швидкість модуляції на виході кодера простого коду В.
Метод модуляції.
Спосіб прийому: когерентний або некогерентний.
6. Енергетичний виграш кодування (ЕВК). Завдання
1. Структурна схема СПДП. Зобразити структурну схему системи передачі дискретних повідомлень. Пояснити призначення кожного блоку, дати визначення основних параметрів, що характеризують кожний блок, і навести часові діаграми характерних сигналів на входах і виходах блоків.
2. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду. Розрахувати параметри кодера і декодера простого коду: довжину коду n, тривалість двійкового символу Тб, час передачі одного знаку Тзн, допустиму ймовірність помилки символу на вході декодера рб.
3. Розрахунок інформаційних характеристик джерела повідомлень. Для заданих статистичних характеристик джерела дискретних повідомлень виконати розрахунок ентропії Н(А), надмірності і продуктивності джерела Rд. Пояснити причини надмірності джерела. Сформулювати вимоги до пропускної здатності каналу зв'язку.
4. Розрахунок завадостійкості демодулятора. Для заданих методу модуляції і способу прийому розрахувати і побудувати графік залежності ймовірності помилки двійкового символу на виході демодулятора від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р = f(); визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому ймовірність помилки символу на виході демодулятора дорівнює допустимій ймовірності помилки символу на вході декодера простого коду рб.
5. Вибір коректуючого коду і розрахунок завадостійкості системи зв'язку з кодуванням. Для заданих методу модуляції і способу прийому вибрати коректуючий код, що забезпечує заданий енергетичний виграш кодування при ймовірності помилки символу на виході декодера рд = pб. Розрахувати і побудувати залежність ймовірності помилки символу на виході декодера від відношення сигнал/шум на вході демодулятора pд = f1(). Визначити необхідне відношення сигнал/шум на вході демодулятора , при якому забезпечується ймовірність помилки символу на виході декодера рб. Визначити досягнутий ЕВК.
6. Розрахунок ефективності системи передачі дискретних повідомлень. Виконати розрахунки і порівняння інформаційної, енергетичної і частотної ефективності системи зв'язку, що розраховується, для двох варіантів передачі - з завадостійким кодуванням і без нього. Побудувати графік граничної залежності =f(). На цьому рисунку точками відбити ефективність двох варіантів передачі. Порівняти ефективність двох варіантів передачі між собою і з граничною ефективністю. Зробити висновки за результатами порівняння.
7. Заключення. Зробити висновки по курсовій роботі в цілому. 1. СТРУКТУРНА СХЕМА СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ПОВІДОМЛЕНЬ
Структурна схема системи передачі дискретних повідомлень представлена на рис.1.
2
Рис.1
Джерело повідомлень - це людина і технічні об'єкти (інформаційні системи, комп'ютери) , яке видає відомості про різноманітні процеси (фізичні суспільні), про характеристики та параметри досліджуваних об'єктів, що їх використовують у практичній діяльності. Джерело дискретних повідомлень генерує сигнали через певні проміжки часу і сигнал може приймати тільки певні визначені відліки (рис. 2а).Прикладом таких повідомлень можуть бути букви, цифри, тощо. Параметрами джерела є ентропія Н, надлишковість , продуктивність R. Кодер простого коду - пристрій кодування, який ставить у відповідність кожному відліку інформаційного сигналу певну кодову комбінацію. На вхід подається дискретний сигнал, а на виході отримується цифровий сигнал, який представляє квантовані відліки інформаційного сигналу кодовими комбінаціями вибраного коду. Всі кодові комбінації використовуються для передачі повідомлень. Основним параметром є розрядність коду k. Цифровий сигнал представляється у вигляді послідовності двійкових імпульсів (рис. 2б). Кодер коректуючого коду підвищує завадостійкість системи передачі за допомогою використання завадостійких кодів, що здатні виявляти і виправляти помилки. Завадостійкі коди будуються так, що для передачі повідомлення використовуються не всі кодові комбінації, а лише деяка їх частина. Тим самим створюється можливість виявлення та виправлення помилки при неправильному прийомі деякого числа символів. Коректуючі якості кодів досягаються введенням в кодові комбінації додаткових(перевіроч их, надлишкових) розрядів (рис. 2в). Параметрами кодера коректую чого коду є загальна кількість розрядів n, кількість інформаційних розрядів k, кількість розрядів у перевірочній частині кодової комбінації m і кількість помилок в розрядах які код здатен виправити qвипр.. Модулятор - це пристрій який здійснює модуляцію, тобто вкладання інформаційного сигналу в сигнал-перенощик (гармонічний сигнал, який виконує функцію перенощика енергії в радіоефірі).Він призначений для узгодження інформаційного сигналу з лінією зв'язку. Загальний принцип модуляції полягає в зміні одного чи декількох параметрів несучого коливання f(a,b,…,t) в згідності з повідомленням. Для цифрового сигналу модуляція називається маніпуляцією. У нашому випадку застосовується гармонічний сигнал перенощик і ЧМ маніпуляція (“1” передається з частотою f1“0” - з f0, f1>f0) (рис. 2г). Канал зв'язку - складається з пристрою вводу в канал зв'язку, лініЇ зв'язку з джерелом завад та пристрою виводу з каналу зв'язку. Для каналів зв'язку характерні статичні, енергетичні та частотні параметри;первинні та вторинні параметри. До первинних відносяться: ймовірність правильної передачі сигналу; ймовірність помилки при передачі сигналу; ймовірність стирання сигналу. Якість каналу зв'язку можна оцінити за такими вторинними параметрами: ймовірність повної помилки при передачі сигналів; ймовірність поравильного прийому в кількох пунктах одночасно. Проте найважливішими є інформаційні параметри каналів зв'язку: пропускна здатність каналів зв'язку С; швидкість передачі інформації по каналу зв'язку В. В каналі діють завади у вигляді білого гауссівського шуму. В результаті виникає спотворення сигналу (рис. 2д). Демодулятор призначений для виділення інформаційного сигналу з коливання. Сигнал відновлюється з деякою похибкою (рис. 2в). Декодер коду що коректує, здійснює виправлення або виявлення помилок, перетворює кодову комбінацію у комбінацію простого коду (рис. 2б). Декодер простого коду перетворює кодову комбінацію у відліку інформаційного сигналу (рис. 2а). Одержувач отримує передану інформацію.
а
б
в
Г
д
Рис.2 2. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ КОДЕРА І ДЕКОДЕРА ПРОСТОГО КОДУ Вихідні дані:
- об'єм алфавіту джерела дискретних повідомлень Ма= 128;
- швидкість модуляції на виході кодера простого коду В= 300 Бод;
- допустима ймовірність помилки знаку на виході декодера Рзн= 4е-6. Вимагається визначити:
- тривалість двійкового символу (біта) на виході кодера Тб;
- довжину простого коду n;
- час передачі одного знаку Тзн;
- допустиму ймовірність помилки біта на вході декодера рб. Розрахункові співвідношення й порядок розрахунку
Припускаємо, що кодування ведеться рівномірним кодом, при якому, на відміну від нерівномірного коду, більш прості в реалізації кодер та декодер.
Довжина коду визначається за умови, що число можливих комбінацій не менш за об'єм алфавіту джерела
2n Мa або n log2Ma.(2.1) n log2128, n 7.
Оскільки інші вимоги до коду не пред'являються, то довжина коду вибирається як мінімальне ціле число, при якому виконуються нерівності (3.1). Тривалість двійкового символу на виході кодера визначається Тб = 1/В. Тб= 1/300=3,333•10-3 с. (2.2)
Час передачі одного знаку Тзн = nTб.(2.3) Тзн = nTб=7•3,333•10-3=0,023 с.
Допустима ймовірність помилки біта на вході декодера визначається за умови, що помилки символів в каналі зв'язку (вихід кодера - вхід декодера) незалежні: Рзн = 1 - (1 - рб) n = 1 - (1 - npб + 0,5n(n-1)pб2 - ... ). Ясно, що при заданих малих значеннях Рзн 10-4 величина Рзн буде визначатись складовим npб, тобто Рб = Рзн/n.(2.4) Рб = Рзн/n=4•10-6/7=5,714•10-7. 3 РОЗРАХУНОК ІНФОРМАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИКДЖЕРЕЛА ДИСКРЕТНИХ ПОВІДОМЛЕНЬ
Вихідні дані:
- обсяг алфавіту джерела Мa=128;
- тривалість передачі одного знаку Тзн= 0,023 с. Вимагається розрахувати:
- ентропію джерела Н (А);
- коефіцієнт надлишковості джерела ;
- продуктивність джерела Rд. Розрахункові формули і порядок розрахунку
Ентропія - середнє значення інформації, яке припадає на одне повідомлення джерела. Н (А) = P(ai)•log2 1/P(ai)(3.1)
Але оскільки ймовірність появи всіх символів однакова то ентропія джерела дорівнює максимальній ентропії, що обчислююється за формулою:
= log2 m(3.1а)
Надлишковість ? характеризує вагу інформації джерела, яку можна передавати і при цьому втрат інформації не буде. Другими словами надлишковість це є несуттєва інформація джерела. Вона розраховується за формулою:
= (3.2)
Продуктивність джерела Rд ? це швидкість появи інформації на виході джерела дискретних повідомлень. Rд = Hmax(A)/Tзн(3.3)
З формули 3.1 обчислюємо ентропію (ймовірності появи символів вказані в таблиці 1): Н (А) = log2128 = 7;
З формули 3.2 знаходимо надлишковість:
= (7 - 7)/7 = 0;
Продуктивність джерела знаходимо за формулою 3.3: Rд =7/0,023= 300 біт/с.
Вимоги до пропускної здатності дискретного каналу зв'язку формулюються на основі теореми кодування Шеннона: якщо продуктивність джерела повідомлень менша пропускної здатності каналу С, то існує спосіб кодування і декодування, при якому ймовірність помилкового декодування і ненадійність можуть бути як завгодно малі. Якщо ж Rд> C, то таких способів не існує. 4.РОЗРАХУНОК ЗАВАДОСТІЙКОСТІ ДЕМОДУЛЯТОРА
Вихідні дані:
- метод модуляції та спосіб прийому - ЧМ - 2 когерентний;
- канал зв'язку - з постійними параметрами і адитивним білим гауссовим шумом;
- допустима ймовірність помилки двійкового символу (біта) в каналі рб= 5,714•10-7;
- тривалість двійкового символу Тб = 3,333•10-3с. Вимагається розрахувати:
- залежність імовірності помилки біта від відношення сигнал/шум на вході демодулятора р = f() та побудувати графік цієї залежності;
- значення необхідного відношення сигнал/шум на вході демодулятора , що забезпечує допустиму ймовірність помилки біта рб. Розрахункові співвідношення
Завадостійкість демодулятора сигналу дискретної модуляції визначають імовірністю помилки елементу модульованого сигналу Рпом або імовірністю помилки двійкового символу р. Імовірності помилки Рпом і р залежать від методу модуляції, способу прийому, відношення середньої енергії сигналів до питомої потужності завади та характеристик каналу зв'язку. р = 0,5•(1 - Ф(х))(4.1)
де Ф(х) = 1 - 1,3•
Формула 4.1 визначає імовірність помилки двійкового символу при передачі багатопозиційними сигналами по гауссовому каналу зв'язку з постійними параметрами. Перерахунок імовірності помилки елементу модульованого сигналу Рпом в імовірність помилки двійкового символу р було зроблено в припущенні, що використовується маніпуляційний код Грея.
В усіх формулах прийняті позначення:
=Eб/N0 - відношення середньої енергії сигналів, що витрачається на передачу одного двійкового символу, до питомої потужності шуму; Eб =PSТб; PS - середня потужність сигналу.
Для двійкових сигналів значення Рпом і р співпадають. Виконання розрахунків
Для заданого виду модуляції та способу прийому розраховуємо і будуємо графік залежності р = f(). При побудові графіка масштаб для р логарифмічний, а для значень , виражених у децибелах ( [дБ] = 10lg), - лінійний. При розрахунках збільшуємо з кроком 2 дБ, починаючи з 2 дБ, до того, як р не виявиться менш значення рб.
Таблиця 4.1 - Залежність імовірності помилки біта від відношення сигнал/шум
h2б1 , дБ
2
4
6
8
10
12
14
16
h2б1 , рази
1,585
2,512
3,981
6,3010
10
15,849
25,119
39,811
P
0,11
0,059
0,024
6,02 E-03
7,73E-04
3,43E-05
2,95E-07
1,95E-10
Рисунок 4.1 - Завадостійкість системи передачі без завадостійкого кодування
Якщо в каналі зв'язку не використовується завадостійке кодування, то допустима ймовірність помилки символу на виході демодулятора дорівнює значенню рб, знайденому при розрахунку параметрів ЦАП або декодера простого коду. З рисунка 4.1 визначаємо необхідне відношення сигнал/шум для системи передачі без кодування , при якому р = рб.
=13,75 дБ. 5 ВИБІР КОРЕКТУЮЧОГО КОДУ І РОЗРАХУНОКЗАВАДОСТІ и т.д.................
