Курсовая работа по предмету «Электричество и магнетизм»

На тему «Теория электрической связи»

Задание:

Речь Комментарий: Теория электрической связи Способ модуляции - ДЧМ Способ приема - когерентный способ приема Мощность сигнала на входе демодулятора приемника Рс = 6 мВт. Длительность элементарной посылки Т = 3 мкс. Помеха - белый шум с гауссовским законом распределения. Спектральная плотность мощности помехи N0 = 0,001 мкВт/Гц. Вероятность передачи сигнала "1" p(1) = ... 0,25. Число уровней квантования N = 512 . Пик-фактор аналогового сигнала П =3,2 .Пояснительная записка должна содержать задание на курсовую работу (п. 2.1.), исходные данные к работе (п. 2.2.) и все разделы, перечисленные в п. 2.3. Структурная схема системы связи Дать определение системы связи. Описать структурную схему системы связи и назначение основных блоков (подробно). На схеме предусмотреть два входа и два выхода соответственно для передачи аналоговых сигналов методом ИКМ и для передачи данных (предполагается поочередная переда-ча этих сигналов). В канале передачи данных предусмотреть наличие кодо-преобразователей для помехоустойчивого или оптимального (статистическо-го) кодирования. Выбор схемы приемника (демодулятора) Привести и подробно описать алгоритм работы и структурную схему приемника для заданного вида модуляции и заданного способа приема. Изобразить и описать виды сигналов при заданном виде модуляции, изобра-зить спектр этих сигналов для случая модуляции прямоугольными импуль-сами со скважностью 2. Предполагается, что приемник не является оптимальным и эффективная полоса пропускания канальных фильтров  fэф = 2/T. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника Привести выражение для вероятности ошибки на выходе приемника, (для заданного вида модуляции и заданного способа приема), дать опреде-ление всех входящих в нее величин. Вычислить мощность помехи и отношение мощности сигнала к мощно-сти помехи на входе приемника. Вычислить вероятность ошибки при передаче дискретной информации. Рассчитать и построить зависимость вероятности ошибки от мощности сигнала (5-6 точек). Мощность сигнала изменять от 0 до такого значения, при котором получается настолько малая вероятность ошибки, что имею-щихся таблиц не хватает для ее нахождения. Все вычисления данной зависи-мости свести в таблицу. На графике значения мощности сигнала откладывать в линейном масштабе, а значения вероятностей ошибок - в логарифмическом. График располагается под осью абсцисс в четвёртом квадранте. Самая верхняя точка (начало координат) соответствует вероятности, равной едини-це. Чем меньше вероятность ошибки, тем ниже на оси ординат располагается соответствующее значение вероятности. На графике особо указать точку, со-ответствующую заданной мощности сигнала Рс (это - мощность на входе де-модулятора, после усиления сигнала высокочастотными усилителями вход-ных цепей приемника). В приведенных выше расчетах вероятность ошибки вычисляется без учета помехоустойчивого или статистического кодирования. Сравнение выбранной схемы приемника с оптимальным приемником Оптимальный приемник — это такой приемник, который обеспечивает максимальную помехоустойчивость при данном способе передачи (данном виде сигнала) и данном виде помех. Различают оптимальный приемник пол-ностью известных сигналов и оптимальный приемник неполностью извест-ных сигналов, когда приемник использует не все параметры сигнала, напри-мер, не учитывает фазу несущего колебания. В первом случае приемник обеспечивает максимально возможную (потенциальную) помехоустойчивость (приемник Котельникова, или "идеальный" приемник). В работе дать определение оптимального приемника, привести алго-ритм его работы и структурную схему в самом общем виде, пояснить физи-ческий смысл алгоритма приемника. Помехоустойчивость приемника определяется вероятностью ошибки при заданном отношении сигнал/помеха. Для разных видов модуляции по-мехоустойчивость различна. Привести сравнительный анализ помехоустой-чивости ДАМ, ДЧМ, ДФМ. Показать с помощью векторных диаграмм вели-чину энергетического выигрыша при переходе от ДАМ к ДЧМ и ДФМ. Привести формулу для вероятности ошибки в идеальном приемнике в самом общем виде (выразив ее через "эквивалентную энергию") и затем формулы конкретно для трех видов модуляции. Преобразовать алгоритм приемника Котельникова применительно к заданному способу модуляции и привести соответствующую структурную схему приемника, дать ее подробное описание и пояснить, какой энергетиче-ский выигрыш дает этот приемник по сравнению с заданным (неоптималь-ным) приемником. Вычислить отношение энергии сигнала к спектральной плотности мощности помехи для заданного варианта и определить вероятность ошибки при использовании оптимального приемника. Отметить, что потенциальную помехоустойчивость можно получить не только с помощью оптимального приемника Котельникова, но также с по-мощью любого когерентного приемника при условии использования в его схеме оптимального фильтра, обеспечивающего оптимальную фильтрацию. Подробно описать сущность оптимальной фильтрации: что является критерием оптимальности, как определяется отношение сигнал/помеха на выходе оптимального фильтра, как связаны комплексный коэффициент пере-дачи оптимального фильтра и его импульсная характеристика с сигналом, для которого фильтр является оптимальным, какую форму сигнала и помехи (в общем виде) дает оптимальный фильтр на выходе. Пояснить, почему оптимальный фильтр называется "согласованным", с чем согласуется оптимальный фильтр. Привести схему оптимального фильтра, согласованного с прямоуголь-ным импульсом и форму сигнала на выходе. Пояснить, какие меры приме-няются для устранения межсимвольной интерференции при применении со-гласованного фильтра. Передача аналоговых сигналов методом ИКМ Подробно описать сущность ИКМ, сущность дискретизации и кванто-вания сигналов. Определить число разрядов применяемого двоичного кода по заданному количеству уровней квантования N. Проиллюстрировать гра-фиками временных диаграмм преобразование отсчетов непрерывного сигна-ла произвольной формы с помощью ИКМ для определенного выше числа разрядов. Определить отношение мощности сигнала к мощности шума квантова-ния. Описать преимущества и недостатки ИКМ. Помехоустойчивое кодирование При передаче дискретных сигналов для уменьшения вероятности оши-бок можно применить помехоустойчивое кодирование. Описать сущность помехоустойчивого кодирования, принцип обнару-жения и исправления ошибок. Дать классификацию помехоустойчивых ко-дов. Дать определение кодового расстояния. Привести формулы, поясняю-щие связь кодового расстояния с кратностью обнаруживаемых или исправ-ляемых ошибок. Выбрать простейший код для обнаружения однократных ошибок, описать его сущность. Определить избыточность кода и вероятность необнаружения ошибки для вычисленной вероятности искажения элемента кода. При этом предполагается, что при применении помехоустойчивого ко-дирования длительность посылок Т остается прежней (см. таблицу вариан-тов). Статистическое кодирование Цели помехоустойчивого и статистического кодирования различны. При помехоустойчивом кодировании увеличивается избыточность за счет введения дополнительных элементов в кодовые комбинации. При статистиче-ском кодировании, наоборот, уменьшается избыточность, благодаря чему повышается производительность источника сообщений. В работе необходимо дать определение количества информации и эн-тропии источника дискретных сообщений и вычислить энтропию для источ-ника Вашего варианта с учетом вероятностей передачи элементов "1" и "0" и его производительность (длительность каждого элемента сообщений задана). Далее, с целью повышения производительности источника, необходимо за-кодировать источник с использованием неравномерного кода по методу Шеннона-Фано или близкого этому методу – методу Хаффмена, что практи-чески более удобно. Описать, в чем заключается идея оптимального статиче-ского кодирования и почему при этом повышается производительность ис-точника сообщений. Пропускная способность двоичного канала связи Вычислить пропускную способность двоичного канала связи с учетом длительности посылок Т и вероятности искажения посылок, считая канал связи симметричным. Сравнить производительность Вашего источника с пропускной спо-собностью и сделать заключение о возможности или невозможности переда-чи информации по Вашему каналу связи (если производительность источни-ка выше пропускной способности Вашего канала связи, передача информа-ции от Вашего источника невозможна). Рассмотреть два случая (без оптимального кодирования и с оптималь-ным кодированием). Заключение Обсуждение полученных результатов. Пути совершенствования разра-ботанной системы связи (применение более эффективных методов приема, оптимальной фильтрации, многоуровневых сигналов, большей разрядности сигналов ИКМ, нелинейного кодирования сигналов ИКМ, временного уплотнения каналов связи). Литература Привести список использованной литературы в соответствии с ГОСТом. Содержание (оглавление)