Теория электрической связи - реферат

Теория электрической связи - реферат

3.21. Оглавление

1. Начальные данные

2. Задание на курсовую работу

3. Выполнение работы

3.1. Структурная схема системы связи.

3.2. Структурная схема приемника.

3.3. Принятие решения приемником по одному отсчету.

3.4. Возможность ошибки на выходе приемника.

3.5. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении рационального приемника.

3.6. Очень вероятная помехоустойчивость при данном виде сигнала.

3.7. Принятие решения приемником по трем независящим отсчетам.

3.8. Возможность ошибки Теория электрической связи - реферат при использовании способа синхронного скопления.

3.9. Расчет шума квантования при передаче сигналов способом ИКМ.

3.10. Прием с внедрением сложных сигналов и согласованного фильтра.

3.11. Форма сложных сигналов при передаче знаков «1» и «0».

3.12.Импульсная черта согласованного фильтра.

3.13. Схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов.

3.14.Форма сигналов на выходе согласованного фильтра при передаче знаков «1» и «0».

3.15.Рациональные пороги при Теория электрической связи - реферат асинхронном и синхронном методах приема.

3.16.Энергетический выигрыш при применении согласованного фильтра.

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

3.18. Сравнительный анализ разных методов приема.

3.19. Приложение. Расчет начальных данных для данного варианта работы.

3.20. Перечень литературы.

3.21. Оглавление.

3.22. Дата выполнения работы и личная подпись студента.

1. Начальные данные

1. Номер Теория электрической связи - реферат варианта N = 15;

2.

Амплитуда канальных импульсов ;

3. Дисперсия шума

4. Априорная возможность передачи знаков «1» Р(1) = 0,6;

5. Значение отсчета принятой консистенции сигнала и помехи при однократном отсчете Z ( t 0 ) = 0,0022 , B ;

6. Значения отсчетов принятой консистенции сигнала и помехи при приеме по совокупы 3-х независящих ( некоррелированных ) отсчетов

Z ( t1 ) = 0,0022 , B ;

Z ( t2 ) = 0,0013 , B ;

Z( t3 ) = 0,0024 , B Теория электрической связи - реферат ;

7. Вид сигнала в канале связи – ЧМ;

8. Метод приема сигнала – когерентный (КГ);

9. Наибольшая амплитуда аналогового сигнала на входе АЦП

bmax = 6,5 B ;

10.Пикфактор входного сигнала П = 3;

11.Скорость передачи V = 15000 Бод ;

12. Число разрядов двоичного кода (при передаче сигналов способом ИКМ)

n = 8;

13. Вид дискретной последовательности шумоподобного сигнала 2562.

2. Задание на курсовую работу

Создать обобщенную структурную схему Теория электрической связи - реферат системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, создать структурную схему приемника и структурную схему рационального фильтра, высчитать главные свойства разработанной системы связи и сделать обобщающие выводы по результатам расчета.

3.1. Структурная схема системы связи



Системой связи именуется совокупа технических средств для передачи сообщений от источника к потребителю. Этими средствами Теория электрической связи - реферат являются передающее устройство, линия связи и приемное устройство.

Разглядим предназначение отдельных частей этой схемы и проиллюстрируем происходящие в их процессы надлежащими временными и спектральными диаграммами.

На выходе источника сообщений имеем непрерывное сообщение:




В устройстве преобразования сообщения в сигнал непрерывное сообщение, поступающее с выхода источника, преобразуется в цифровой Теория электрической связи - реферат сигнал. Процесс преобразования состоит из нескольких операций. Поначалу непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени:





Дальше приобретенная последовательность дискретных отсчетов передаваемого сообщения квантуется, и средством кодировки представляется в виде последовательности двоичных знаков «1» и «0». Такое преобразование именуется импульсно кодовой модуляцией (ИКМ), а устройство, где оно происходит именуется аналого-цифровым преобразователем Теория электрической связи - реферат (АЦП).


В передатчике происходит модуляция сигнала, в этом случае – это частотная модуляция (ЧМ).


Проходя через линию связи, ЧМ – сигнал подвергается воздействию различного рода помех, и на вход приемника поступает смесь полезного сигнала и помехи. Приемник обрабатывает эту смесь и воспринимает решение о том, какой сигнал передавался. С выхода приемника сигнал поступает на Теория электрической связи - реферат устройство преобразования сигнала в сообщение. Таким устройством является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Тут происходит преобразование последовательности двоичных знаков в квантованную последовательность отсчетов, которые сглаживаются до непрерывного сообщения с той либо другой точностью, и к получателю приходит сообщение, схожее сообщению на выходе источника.


3.2. Структурная схема приемника

На вход приемника поступает Теория электрической связи - реферат смесь сигнала и помехи Z( t).

Сущность когерентного способа приема состоит в том, что на приемной стороне о передаваемом сигнале понятно все: частота, фаза, продолжительность, момент прихода. Потому, сигналы Х1 ( t) и Х2 ( t) – четкие копии передаваемых сигналов. Устройства умножения эти копии перемножаются с Z( t). Дальше произведения Х Теория электрической связи - реферат1 ( t) Z( t) и Х2 ( t) Z( t) проходят через ФНЧ, вычитаются в вычитающем устройстве и поступают на вход решающего устройства, где происходит сопоставление с пороговым напряжением. Решение принимается в пользу того сигнала, у которого функция обоюдной корреляции будет больше.

3.3. Принятие решения приемником по одному отсчету

Сообщения передаются Теория электрической связи - реферат последовательностью двоичных знаков «1» и «0», которые возникают с априорными вероятностями Р(1) = 0,6 и Р(0) = 0,4. Этим символам соответствуют канальные сигналы S1 ( t) и S2 ( t), которые точно известны в месте приема.

В канале связи на передаваемые сигналы повлияет гауссовский стационарный шум с дисперсией σ2 = 1,65 10-5 . Приемник, лучший по аспекту безупречного наблюдающего (минимума средней Теория электрической связи - реферат вероятности ошибки), воспринимает решение по одному отсчету консистенции сигнала и помехи Z( t0 ) = Si ( t0 ) + ξ( t0 ) на интервале элемента сигнала продолжительности Т .

Для принятия решения по аспекту безупречного наблюдающего употребляется отношение правдоподобия λ , которое определяется выражением:



где W( Z/1) и W( Z/0) – условные функции плотности вероятности; и пороговое отношение правдоподобия Теория электрической связи - реферат λ0 , равное

Правило принятия решения в этом случае будет последующим:

Если λ >λ0 , то решение принимается в пользу сигнала «1», по другому – в пользу сигнала «0».

Для внедрения аспекта безупречного наблюдающего нужно выполнение последующих критерий:

1. Сигналы должны быть вполне известны;

2. Действие в канале связи помехи с гауссовским законом рассредотачивания ;

3. Должны быть известны априорные вероятности сигналов.

Плотности Теория электрической связи - реферат вероятностей W( Z/1) и W( Z/0) рассчитываются по формулам:


Найдем отношение правдоподобия λ :


Пороговое отношение правдоподобия λ0 = 0,4/0,6 = 0,67. Используя правило принятия решения, получаем 5,12 > 0,67, т.е. λ >λ0 , как следует, передавался сигнал «1».

По формулам для W( Z/1) и W( Z/0) рассчитаем значения и построим графики функций W( Z/1) и W( Z/0).

Результаты расчетов Теория электрической связи - реферат сведем в таблицу

Z x10-3 12 –10 –8 –6 –4 –2 –1 0 1 2 4
W(Z/1) 0 0,04 0,23 1,15 4,42 13,34 21,19 31,65 44,50 58,87 85,93
Z x10-3 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
W(Z/1) 98,42 88,46 62,39 34,53 15,01 5,11 1,36 0,28 0,05 0,006 0
Z x10-3 –26 –24 –22 –20 –18 –16 –14 –12 –10 –8 –6
W(Z/0) 0 0,006 0,05 0,28 1,36 5,11 15,01 34,53 62,39 88,46 98,42
Z x10-3 –4 –2 –1 0 1 2 4 6 8 10 12
W(Z/0) 85,93 58,87 44,50 31,65 21,19 13,34 4,42 1,15 0,23 0,04 0

Плотность рассредотачивания вероятности помехи W( ξ) рассчитаем по формуле:


Результаты расчетов сведем в таблицу

ξ x10-3 –18 –16 –14 –12 –10 –8 –6 –4 –2 –1 0 1
W(ξ) 0 0,04 0,26 1,25 4,76 14,16 33,07 60,63 87,23 95,53 98,47 95,53
ξ x10-3 2 4 6 8 10 12 14 16 18
W(ξ) 87,23 60,63 33,07 14,16 4,76 1,25 0,26 0,04 0

3.4. Возможность ошибки на выходе приемника


Рассчитаем возможность ошибки для данного вида сигнала и метода Теория электрической связи - реферат приема.

h находится из соотношения



гдеh2 – отношение сигнал/шум.

Тогда


Вычислим полосу пропускания фильтра:

где Т = 1/ V – продолжительность элемента сигнала, определяемая скоростью передачи (модуляции) сигналов V .

Используя формулу

рассчитаем и построим зависимость Р( h). Результаты расчета сведем в таблицу.

h 0 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
P(h) 0,5 0,15866 0,06681 0,02275 0,00621 0,00135 0,000233 0,000032

3.5. Выигрыш в отношении сигнал/шум при Теория электрической связи - реферат применении рационального приемника


В предположении рационального приема (фильтрации) сигналов определим очень вероятное отношение сигнал/шум h2 0 .

где N0 – спектральная плотность помехи.

Отношение сигнал /шум для рассчитанного приемника:

другими словами энергетический выигрыш в отношении сигнал/шум рационального приемника по сопоставлению с рассчитанным – в 2 раза.

3.6. Очень вероятная помехоустойчивость при данном виде сигнала


Для Теория электрической связи - реферат определения очень вероятной помехоустойчивости приема ЧМ сигналов определим среднюю возможность ошибки при рациональном приеме.

где

Тогда

3.7. Принятие решения приемником по трем независящим отсчетам

Определим, какой знак будет зарегистрирован на приеме при условии, что решение о переданном знаке принимается по совокупы 3-х независящих некоррелированных отсчетов Z1 = Z( t1 ), Z2 = Z( t Теория электрической связи - реферат2 ), Z3 = Z( t3 ) на продолжительности элемента сигнала Т , имеющих последующие значения: Z1 = 0,0022; Z2 = 0,0013; Z3 = 0,0024. Для принятия решения воспользуемся отношением правдоподобия, сравнив его с пороговым отношением.


В случае принятия решения по трем независящим отсчетам отношение правдоподобия воспримет вид:

Сравнивая λ с λ0 , получаем: 4,39 > 0,67, т.е. λ > λ0 , как следует, передавался сигнал «1».

3.8. Возможность ошибки Теория электрической связи - реферат при использовании способа синхронного скопления

Для принятия решения по трем независящим отсчетам употребляется способ синхронного скопления. При использовании этого способа приема увеличивается помехоустойчивость. Сущность способа синхронного скопления заключается в суммировании отсчетов консистенции сигнала и помехи. После оценки и суммирования отсчетов решающим устройством принимается решение о передаваемом сигнале.

Суммирование отсчетов сигнала Теория электрической связи - реферат ведется по амплитуде, т.к. его отсчеты коррелированны с коэффициентом корреляции, равным единице. Суммирование отсчетов помехи ведется по мощности, отсчеты помехи являются некоррелированными. Тогда мощность сигнала равна


Р с ∑ = ( NA)2 , мощность помехи Р п ∑ = Nσ2 , где N - количество отсчетов. Отношение сигнал/шум в данном случае равно:


Определим среднюю возможность ошибки:

Сравним помехоустойчивости Теория электрической связи - реферат приема способом синхронного скопления и приема способом однократного отсчета:

Таким макаром, помехоустойчивость приема способом синхронного скопления в 618,61 раз выше по сопоставлению с способом однократного отсчета.

3.9. Расчет шума квантования при передаче сигналов способом ИКМ

При передаче сигналов способом ИКМ непрерывное сообщение преобразовывается в цифровой сигнал, т.е. в Теория электрической связи - реферат последовательность знаков, сохраняя содержащуюся в сообщении существенную часть инфы, определяемой ее эпсилон-энтропией.

Для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму употребляются операции квантования и кодировки. Приобретенная таким макаром последовательность квантованных отсчетов кодируется и передается по дискретному каналу как всякое дискретное сообщение. На приемной стороне непрерывное сообщение после декодирования восстанавливается (с той Теория электрической связи - реферат либо другой точностью ).

В отличие от непрерывного канала передачи в составе цифрового канала предусмотрены устройства для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму – аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на передающей стороне и устройства преобразования цифрового сигнала в непрерывный – цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) на приемной стороне.

Преобразование непрерывных сообщений в цифровую Теория электрической связи - реферат форму в системах ИКМ сопровождается округлением моментальных значений до ближайших разрешенных уровней квантования. Возникающая при всем этом погрешность представления является неискоренимой, но контролируемой (потому что не превосходит шага квантования). Выбрав малый шаг квантования, можно обеспечить эквивалентность начального и квантованного сообщений. Погрешность (ошибку) квантования, представляющую собой разность меж начальным сообщением Теория электрической связи - реферат и сообщением, восстановленным по квантованным отсчетам, именуют шумом квантования.

Определим мощность шума квантования и отношение сигнал/шум h2 при наибольшей амплитуде аналогового сигнала.


Отношение сигнал/шум в этом случае определяется последующим выражением:

где b2 ( t) – мощность сигнала, ε2 ( t) – мощность шума квантования.


Мощность сигнала равна:

Тут bmax – наибольшая амплитуда аналогового сигнала Теория электрической связи - реферат на входе АЦП, П – пикфактор входного сигнала.


Мощность шума квантования равна:

где

тут L – число уровней, n – число разрядов двоичного кода. n = 8.


Тогда

Отношение сигнал/шум тогда будет равно:

Шум квантования не связан с помехами и полностью определяется выбором числа уровней квантования. Его можно сделать сколь угодно малым Теория электрической связи - реферат, увеличивая число уровней квантования. При всем этом придется наращивать число кодовых знаков, приходящихся на каждый отсчет, а как следует, сокращать продолжительность знака и расширять диапазон сигнала в канале.

3.10. Прием с внедрением сложных сигналов и согласованного фильтра

Внедрение для передачи сложных сигналов и согласованного фильтра обеспечивает эффективную защиту от импульсных Теория электрической связи - реферат и время от времени от сосредоточенных помех.

Прием с внедрением сложных сигналов и согласованного фильтра имеет огромную помехоустойчивость, чем прием с внедрением обычных сигналов. Но главным недочетом этого способа является понижение скорости передачи инфы вследствие роста продолжительности сложных сигналов.

3.11.Форма сложных сигналов при передаче знаков «1» и «0»

S1 ( t) = {010101110010}

S2 ( t Теория электрической связи - реферат) = {101010001101}

S1 ( t) = { –1 1 –1 1 –1 1 1 1 –1 –1 1 –1 }

S2 ( t) = { 1 –1 1 –1 1 –1 –1 –1 1 1 –1 1 }


Форма сложного сигнала при передаче знака «1»

Форма сложного сигнала при передаче знака «0»:



3.12. Импульсная черта согласованного фильтра

Импульсная черта – отклик фильтра на очень маленький импульс (дельта-функцию). Импульсная переходная черта согласованного фильтра представляет собой зеркальное отображение временной функции сигнала.

g(t) = aS(T –t), где а Теория электрической связи - реферат = const,


g( t) = { –1 1 –1 –1 1 1 1 –1 1 –1 1 –1 }

3.13. Схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов


Структурная схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов будет иметь вид:



Если на вход полосы в исходный момент времени подается одинкороткий единичный импульс,аппроксимирующийδ - функцию, то с отводов снимаются такие же импульсы, разнесенные на интервалы Δt , которые, пройдя Теория электрической связи - реферат через сумматор, поступают на вход ФНЧ.

3.14. Форма сигналов на выходе согласованного фильтра при передаче знаков «1» и «0»


Форма сигналов на выходе согласованного фильтра с точностью до неизменного множителя представляет собой корреляционную функцию входного сигнала: y( t) = абс ( T – t ) . Найдем эту функцию.



Значения функции корреляции будут последующими:

B(0) = 12А2 Т Теория электрической связи - реферат ;

B( t0 ) = –5 А2 Т ;

B(2 t0 ) = 2 А2 Т ;

B(3 t0 ) = –3 А2 Т ;

B(4 t0 ) = 2 А2 Т ;

B(5 t0 ) = –1 А2 Т ;

B(6 t0 ) = –2 А2 Т ;

B(7 t0 ) = 1 А2 Т ;

B(8 t0 ) = –2 А2 Т ;

B(9 t0 ) = 3 А2 Т ;

B(10 t0 ) = –2 А2 Т ;

B(11 t0 ) = 1 А2 Т ;

B(12 t0 ) = 0.

3.15. Рациональные пороги при асинхронном Теория электрической связи - реферат и синхронном методах приема сигналов в схеме с согласованным фильтром

При синхронном методе приема Uпор . = 0.


При асинхронном методе приема рациональные пороги будут последующими:

2. Синхронный прием.

У синхронного приемника на входе РУ ставится ключ, который избавляет воздействие побочных максимумов и выбирается одно пороговое напряжение, равное 0. Синхронный способ приема является Теория электрической связи - реферат более помехоустойчивым, чем асинхронный, потому что при синхронном разница амплитуд сигналов при передаче «1» и «0» максимальна.

Структурная схема синхронного приемника.


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


Возможность ошибки на выходе приемника при применении согласованного фильтра определим по формуле:

Сигналы могут приниматься асинхронным и синхронным методом.

1. Асинхронный Теория электрической связи - реферат прием.

У асинхронного приемника отсутствует ключ, цепь замкнута, повсевременно установлен порог, при помощи которого решающее устройство определяет, какой сигнал поступил на вход.

Структурная схема асинхронного приемника


3.18. Сравнительный анализ разных методов приема

В данной работе подверглись рассмотрению четыре метода приема. Для сопоставления помехоустойчивости этих методов разглядим рассчи-танные Теория электрической связи - реферат значения средних вероятностей ошибки для каждого метода.

Метод приема Средняя возможность ошибки
При однократном отсчете 0,06681
При хорошей фильтрации 0,0158
Способом синхронного скопления 0,000108
При использовании сложных сигналов и согласованного фильтра. <10-5

Смотря на результаты расчетов, можно сде놆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† инфы.

3.19. Приложение. Расчет начальных данных для данного варианта работы

N =15;


S2 (t)= - S1 (t) ;

S1 (t) = {010101110010};

S2 (t) = {101010001101};

S1 (t) = { –1 1 –1 1 –1 1 1 1 –1 –1 1 –1 };

S2 (t Теория электрической связи - реферат) = { 1 –1 1 –1 1 –1 –1 –1 1 1 –1 1 }.

3.20. Перечень литературы

1. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов/ А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Л.М. Финк. – М., «Радио и связь», 1986. – 304с.

2. А.А. Макаров, Л.А. Чиченков. Базы теории помехоустойчивости дискретных сигналов: учебное пособие. – Новосибирск, СибГАТИ, 1997. – 44с.


teoriya-potokovogo-sostoyaniya.html
teoriya-potrebleniya-aksiomi-teorii-potrebleniya.html
teoriya-poznaniya-doklad.html