Радио системы передачи информации

Министерство образования и науки Российской Федерации

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет радиотехники и телекоммуникаций

Кафедра радиоуправления и связи

Курсовая работа

По курсу: «Радио системы передачи информации ».

Факультет                                               Радиотехники  и телекоммуникаций

Группа                                                    816

Студент                                                  Васюков А.А.

Преподаватель                                      Бодров Олег Анатольевич

Рязань,  2011

Содержание.

1.      Задание на курсовой проект ……………………………………………3

2.      Введение …………………………………………………………………4

3.      Определение частоты опроса …………………………………………..5

4.      Структурная схема и описание системы сжатия ……………………...6

5.      Структурная схема и описание квантователя …………………………8

6.      Система уплотнения. Структурная схема системы уплотнения……..11

7.      Структура группового сигнала ………………………………………..13

8.      Заключение……………………………………………………………...15

9.      Список литературы …………………………………………...………..16

Задание на курсовой проект

Вариант №6.

1) Вероятность ошибки на символ 

2) Показатель верности

3)Ширина спектра

4)Тип сигнала – равномерный

5)Форма спектра сигнала – нормальный

6)Число каналов – 500

7)Квантователь – АИКМ

8)Отношение С/Ш квантователя 35 дБ

9)Уплотнение – адресное

10)Алгоритм сжатия – ИИД

11)Вид модуляции-ФМ

Введение.

В данном курсовом проекте разрабатывается система сжатия и уплотнения каналов, и определяются её основные параметры и характеристики. Проектирование и применение подобных систем в настоящее время считаются целесообразным, т. к. эти системы позволяют уменьшить плотность и сложность линий связи, увеличить число каналов, улучшить качество обслуживания абонентов, а так же предоставлять им дополнительные услуги.

Для современных РТМС характерна многоканальная передача, при которой по общему высокочастотному тракту радиосистемы передаются сообщения от многих источников. При этом применяются как различные виды операций уплотнения и разделения каналов, так и различные процедуры организации этих операций. На выбор и организацию того или иного метода уплотнения и разделения каналов существенное влияние оказывает число уплотняемых каналов, скорость передачи информации в системе, требования к точности и помехоустойчивости передачи, условия и специфика использования многоканальной системы. Важными вопросами при этом являются также простота реализации подсистем уплотнения и разделения на современной элементной базе, возможности унификации и стандартизации аппаратуры, простота сопряжения подсистем уплотнения и разделения с другими подсистемами.

Определение частоты опроса.

В нашем случае спектр сигнала гауссовский. Из 2 по модели №4 сигнала с гауссовским спектром (рис. 1) определяем частоту опроса F0. По заданию на проект, показатель верности эф = 0.7 %, а ширина спектра сигнала  f=300 Гц. Применим эту модель к интерполяции по Лагранжу при n=1,2,3, используя также следующие соотношения:   

Частоту опроса определим по формуле: , i=1,2,3.

Теперь проанализируем полученные результаты. Частота опроса F02 имеет существенный выигрыш по сравнению с F01 и проигрывает частоте F03, так как больше неё. Но выберем F02, так как при реализации на этой частоте обеспечивается заданное качество и  аппаратная сложность меньше, чем при F03.

Структурная схема и описание системы сжатия

РТМС  с исключением избыточных данных(ИИД).

В таких РТМС применяются цифровые адаптивные временные дискретизаторы АВД. В начале с помощью коммутатора производится аналогично системе с временным разделением каналов циклический опрос датчиков (Рис. 2.4), где УУ – управляющее устройство. АЦП преобразуют каждый отсчет в кодовую форму. Выделение отсчетов  соответствующих каналов для обработки в АВД осуществляется в схеме «И». Сигналы с выхода АВД и АЦП открывают ключи К1 и К2, полученные существенные отсчеты и соответствующие им адреса кодовых комбинаций с выходов ключей  К1 и К2 записываются в буферную память (БП). С помощью УУ производится равномерное считывание отсчетов из БП. Отсчеты запоминаются в БП и относительно последнего существенного отсчета устанавливается зона допуска .

Достоинства РТМС с исключением избыточных данных: выдача существенных отсчетов осуществляется в соответствии с нумерацией каналов в цикле, что упрощает построение приемной и передающей аппаратуры. При высокой частоте опроса параметров эффективность  данной РТМС приближается к эффективности РТМС с адаптивной дискретизацией. При этом рассматриваемая система оказывается более простой. Так же можно отметить достоинством  применение цифровых АВД.

              Недостатки РТМС с исключением избыточных данных: Применение быстродействующих АЦП. Необходимость обеспечение устойчивой синхронизации. Необходимость обеспечения высокой помехоустойчивости передаваемых данных. Возможность переполнения БП. При переполнении БП происходит потеря отсчетов. С другой стороны, при полном опустошении БП в канал связи будет передаваться нулевая информация, так называемые «пустые слова», что нежелательно.

Структурная схема и описание квантователя

Адаптивная импульсно кодовая модуляция.

Если адаптивное квантование применяется непосредственно к отсчетам входного сигнала, то такой метод обработки называют адаптивной ИКМ (АИКМ). Известны два способа реализации АИКМ. Адаптивное квантование при первом способе состоит в том, что шаг квантования (в общем случае интервалы и уровни квантования) изменяются таким образом, чтобы соответственно изменялась дисперсия входного сигнала.

Другой способ реализации АИКМ соответствует случаю, когда характеристики квантователя не изменяются, а постоянный уровень дисперсии сигнала поддерживается за счет переменного коэффициента усиления. В обоих случаях необходимо оценивать изменяющиеся во времени характеристики сигнала.

Имеется два класса схем адаптивного квантования:

1.      Квантователь с адаптацией по входу, когда дисперсия входного сигнала оценивается непосредственно по этому сигналу.

2.      Квантователь с адаптацией по выходу, когда  шаг квантования подстраивают по выходному сигналу или кодовому слову .

Неравномерное квантование позволяет получить постоянное отношение сигнал/шум в достаточно широком диапазоне входного сигнала по сравнению  с равномерным квантованием (рис.3).

Главным недостатком систем с адаптацией по выходу является необходимость передавать по каналу связи еще либо коэффициент усиления, либо шаг квантования. Поэтому будем использовать адаптацию по выходу с переменным коэффициентом усиления, ее проще реализовать аппаратно.

Структурная схема выглядит следующим образом:

Рис. 4

КВ – квантователь

Код – кодер

Адап – адаптация

Декод – декодер

ЛС – линия связи

Дискретизация входного сигнала осуществляется по выходному квантованному сигналу или по последовательности кодовых слов.

Недостатком данной схемы является высокая чувствительность к ошибкам в кодовых словах. Эти ошибки ведут к неправильной установке коэффициента усиления.

Методы адаптивного квантования дают выигрыш в отношении сигнал-шум квантователя по сравнению с квантованием по - закону при том же динамическом диапазоне сигнала. Этот выигрыш зависит от формы ФПВ входного сигнала и его динамического диапазона.

Экспериментальные исследования в случае, если сигнал имеет ФПВ Гаусса или Лапласа показали, что адаптивное квантование дает выигрыш в отношении сигнал-шум квантователя не менее 5 - 6 дБ по сравнению с - квантователем.  Если дисперсия входного сигнала изменяется в широких пределах (30 дБ и более), этот выигрыш будет увеличиваться.

Рассчитаем сколько нужно разрядов, для того чтобы выполнить условие  отношения сигнал/шум равным 35дБ. Представим квантованный сигнал в виде:

,    где е(n) – шум квантования.

В дальнейшем предполагаем, что шум квантования является стационарным белым шумом, некоррелированным с входным сигналом и имеющим равномерное распределение в интервале   в этом случае дисперсия шумов квантования:

Для равномерной ФПВ дисперсия составляет: , т.к

Шаг квантования определяется по формуле: ;

Отношение С/Ш квантования определяется по формуле:

или в децибелах отсюда видно чтобы обеспечить с/ш равный 35дБ нужен 5-битный квантователь.

Система уплотнения. Структурная схема системы уплотнения

Адресное (кодовое) разделение каналов (АР)

При данном методе адрес канала указывается кодированным сигналом, посылаемым на линию связи (Рис.5).

Разделение на приемной стороне осуществляется декодирующим устройством (Рис. 6), направляющим сообщения по выбранному каналу.

Код адреса может быть как последовательным, так и параллельным. В последнем случае используется отдельная линия связи или индивидуальный частотный канал на каждый разряд кода. Кодовое разделение каналов позволяет производить опрос каналов в произвольном порядке, что делает удобным его использование в системах передачи данных и адаптивных телеизмерительных системах.

Рассмотрим работу передающей части системы изображенной на (Рис.7) Где, ГТИ - генератор тактовых импульсов. ГНК - генератор несущего колебания. БП - блок памяти М – модулятор ПРД - передатчик. Сигналы с каналов запоминаются в БП и с приходом тактового импульса первым, последовательно на выходе БП появляется СИ, за ним появляется код адреса канала и данные этого канала из БП. Все данные передаются затем передатчиком.

На приемной стороне  сигнал детектируется и при получении синхросигнала запускается схема декодирования адреса, которая преобразует из последовательной формы в параллельную и управляет демультиплексором, который перенаправляет сигнал данных в нужный канал схемы сжатия. Структурная схема приемника изображена на (Рис.8) где ПРМ - приемник. ДМ - демодулятор. Д -   демультиплексор