Основы передачи дискретных сообщений

Основы передачи дискретных сообщений

Задача 1.

Выбрать метод модуляции и разработать схему модулятора и демодулятора для передачи данных по каналу ТЧ. Рассчитать вероятность ошибки на символ.

1.       Отношение сигнал-шум Q=20 (дБ)=100 раз

2.       Скорость модуляции B_мод=1200 (Бод)

.        Требуемая скорость передачи информации B_инф=19200 (бит/с)

Задача 2.

Выбрать метод синхронизации и разработать схему синхронизатора. Рассчитать параметры устройства синхронизации с представленными временем синхронизации , временем поддержания синфазности , среднеквадратическим значением краевых искажений  исправляющей способностью приемника  и коэффициентом нестабильности генератора

Задача 3.

Выбрать метод коррекции фазо-частотной характеристики канала ТЧ, форма которой для одного переприёмного участка задана выражением:

,

найти требования к ФЧХ корректора и разработать схему корректора.

Параметры ФЧХ канала

при Гц. Количество переприёмных участков вычисляется по формуле N_п.уч.=1+[2+39] mod8=4

модулятор синхронизатор кодирование частотный

Задача 4.

Разработать систему кодирования / декодирования циклического кода для -элементного первичного кода, который исправляет  ошибок. Оценить вероятность получения необнаруживаемой ошибки на выходе системы, если  в канале связи меняется от  до .

к=5 t_и=5

Расчетная часть

Задача 1

Согласно рекомендациям МККТТ (ITU-T) выберем стандартный протокол модуляции. Наиболее близкий к исходным данным (скорость модуляции , скорость передачи информации ) протокол V.32. Он может поддерживать скорость передачи , скорость модуляции , модуляция КАМ 16. [7]

Схема модулятора КАМ 16 представлена на рис. 1.

Принцип работы:

Исходная последовательность символов разбивается на группы по 4 символа (X, Y, Z, W). Пара первых символов (X, Y) поступает на один модулятор ДОФМ, и пара вторых (Z, W) - на другой. С генератора несущего сигнала на модуляторы ДОФМ поступают два сигнала со сдвигом по фазе на 90⁰. Выходной сигнал одного из модуляторов ДОФМ усиливается на 6 дБ, и оба сигнала складываются.

Схема демодулятора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема демодулятора КАМ 16

ФОК (формирователь опорного колебания) выделяет несущее колебание из входного сигнала и подает его на фазовый детектор. ФД (фазовый детектор) определяет фазу входного сигнала относительно опорного в интервале [-90°; 90°], по этому для определения фазы на интервале [0°; 360°] используют два ФД и подают на них опорные колебания сдвинутые на 90° друг относительно друга. АД (амплитудный детектор) определяет амплитуду входного сигнала. Демодулятор (Д) сравнивает последующие и предыдущие посылки хранящиеся в элементах памяти (ЭП), и решает какое значение предавалось.

Рассчитаем вероятность ошибки на один символ [1,4] при:      

Расчет по приведенным формулам показал что вероятность ошибки для M=16 позиционного КАМ кода равна P_в=  при отношении сигнал-шум Q_сш=20 дБ=100 раз.

Задача 2

Выберем замкнутую систему синхронизации по элементам без непосредственного воздействия на задающий генератор. Схема синхронизатора представлена на рис. 3. [6]

В устройство входной дискретизации (ВД) поступают посылки КАМ сигнала. На выходе ВД формируется последовательность импульсов, совпадающая по времени с фронтами посылок. Эти импульсы поступают на один вход цифрового детектора (ЦФД) на другой вход поступают импульсы основного делителя (ОД). В зависимости от знака рассогласования по фазе колебаний, действующих на входах ЦФД подаются сигналы, открывающие либо на одну, либо другую схему И. В зависимости от того с какой схемы И приходят импульсы к числу, хранящемуся в реверсивном счетчике (РС) либо прибавляется либо отнимается единица. При достижении определенного порога РС вырабатывает сигнал добавления или исключения, поступающий на схему добавления и исключения (ДИ). В результате в последовательности задающего генератора(ЗГ) изменяется число импульсов, а следовательно и изменяется и фаза импульсов с выхода ОД.

Рассчитаем основные параметры схемы синхронизации:

Погрешность синхронизации характеризует наибольшее отклонение фазы синхроимпульсов от их оптимального положения; это величина, выраженная в долях единичного интервала и равная наибольшему отклонению синхроимпульсов от их оптимального положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе устройства синхронизации.

Погрешность синхронизации содержит две составляющие: статистическую погрешность синхронизации, определяемую нестабильностью задающего генератора и шагом коррекции, и динамическую погрешность, вызываемую краевыми искажениями единичных элементов.

При заданном времени поддержания синхронизма с найдем

Для обеспечения исправляющей способности приемника:

K_ип = 35%= 0,35,

тогда общая погрешность синхронизации Е = 0,15

(К_ип = 0,5 - Е → Е = 0,5 - К_ип= 0,5-0,35=0,15).

Пусть Е_ст = 0,03 (20% от Е) и Е_дин = 0,12 (80% от Е).

 = 0.25 - среднеквадратическое значение краевых искажений,

Е_дин - динамическая погрешность,

 - емкость реверсивного счетчика.

Емкость РС

Емкость РС равна М_рс=8

Статическая погрешность коррекции

При вероятности ошибки определения значащего момента =0.4 получаем статическую погрешность равной

Динамическая погрешность

Общая погрешность системы синхронизации

К_ип = 0.5 - =0.5-0.081=0.42

Задача 3

ФЧХ канала вычисляется как

,

где .

график представлен на рис. 4. Для коррекции фазовых искажений на каждом переприемном участке устанавливают по одному стандартному корректору, а в последнем помимо стандартного установливается переменный корректор.

Рис. 4. ФЧХ канала

ГВЗ канал определяется как  представлен на рис. 5.

Рис. 5. ГВЗ канала связи

Схемы корректоров.

Для коррекции частотных характеристик последовательно с каналом включается корректирующий четырехполюсник.

В результате этого, общая частотная характеристика:

Для неискаженной передачи необходимо:

Для того, чтобы осуществлять коррекцию необходимо изменять свойства корректора. Для этого схема дополняется:

РУ - решающее устройство;

D - вычислитель функционала;

УУ - устройство управления, осуществляет изменение свойств корректора.

Стандартные корректоры предназначены для выравнивания усредненных частотных характеристик ФЧХ и ГВЗ, т.е. усредненных по большому числу каналов, переприемных участков. В качестве элементов, корректирующих ГВЗ используются фазовые звенья 2-го порядка. Частотная характеристика ГВЗ этих звеньев должна быть обратная частотной характеристике канала связи. [1]

Рис. 6. ГВЗ

Число стандартных корректоров, включенных в канал, друг за другом соответствует числу переприемных участков. Т.к. частотные характеристики реальных каналов отличается от усредненной характеристики, то возможности коррекции ограничены. Остаточная неравномерность ГВЗ имеет обычно колебательный характер.

Схемы стандартных корректоров могут быть следующие:

Рис. 7. Схема неперестраиваемого корректора

На первом этапе искажения устраняют при помощи стандартного корректора, а затем с помощью гармонических звеньев. Стандартный корректор позволяет уменьшить неравномерность ГВЗ в 5-10 раз, а стандартный вместе с переменным в 50-100 раз. Оба типа этих корректоров относятся к классу предварительно настроенных, т.е. для их настройки передается специальный сигнал - это кодовая комбинация. При этом возможны неточности коррекции из-за того, что настроечный и рабочий сигналы отличаются.

Перестраиваемые корректоры (рис. 8) изготавливаются на основе перестраиваемых звеньев, характеристики которых можно изменять.

Рис. 8. Перестраиваемый корректор

Корректор на основе трансверсального фильтра (рис. 9):

Рис. 9. Корректор на основе трансверсального фильтра

Рис. 10 Схема включения стандартного корректора в канал связи.

Задача 4

По заданию k = 6 и t_u = 1.

Решая систему уравнений:

Получим, что n=9 приблизительною. Из [3] по таблице 8.1.6 на странице 373 определим n, k, t наиболее близкие к исходным данным:

n=15

k=7

tu=2

В соответствии с нашими данными g(р)= 721, переведем в двоичный код. Отсюда g(x): 111.010.001

g(x)= x⁸+x⁷+x⁶+x⁴+1

Схема кодера изображена на рис. 11

Проверка

Возьмем декодер типа МД-1. Схема декодера изображена на рис. 12 [5].

Рис. 12. Схема декодера

Оценим вероятность получения обнаруживаемой ошибки на выходе системы:

График появления необнаруживаемой ошибки при заданном изменении вероятности ошибки в канале связи[4]:

 (12) - Сочетание из n по i элементов

 (13) - Вероятность необнаруживаемой ошибки

Рис. 13. График появления необнаруживаемой ошибки при заданном изменении вероятности ошибки в канале связи

По полученному графику можно сделать вывод, что с увеличением вероятности ошибок в канале, растет вероятность получить необнаруживаемую ошибку.

Список используемой литературы

1. Лекции ОПДС, лектор Езерский В.В.

2.       Основы передачи дискретных сообщений: Учебник для вузов/ Ю.П. Куликов, В.М. Пушкин, Г.И. Скворцов и др.: Под ред. В.М. Пушкина. - М.: Радио и связь, 1992. - 288 с., ил.

.        Прокис Дж. Цифровая связь. - М.: Радио и связь, 2000.

4. Скляр Б. Цифровая связь. - М., Санк-П, Киев: Изд. дом «Вильямс», 2003.

5.       Кодирование и декодирование циклических кодов. №4086. Рязань. РГРТУ. 2008 г.

.        Исследование устройств синхронизации в СПДС. №3874. Рязань. РГРТУ. 2006 г.

.        Виды и протоколы модуляции в системах передачи дискретных сообщений. №3980. Рязань. РГРТУ. 2007 г.