Структурная схема системы связи и назначение ее элементов

Задание 1. Составить структурную схему системы электросвязи и разъяснить предназначений ее отдельных частей.

Структурная схема системы связи и предназначение ее частей

В данной работе рассматривается расчет главных черт системы передачи сообщений.

Каналом передачи именуют совокупа технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу электронных сигналов с ограниченной мощностью и в ограниченной полосе частот (т.е Структурная схема системы связи и назначение ее элементов. с ограниченной скоростью), электронным сигналом (дальше - сигнал) в общем смысле именуется изменяющееся во времени и пространстве характеристики электрического поля. Под модуляцией понимается процесс конфигурации тех либо других характеристик несущего сигнала под воздействием первичного сигнала. В случае если в качестве передаваемого сигнала употребляется синусоидально изменяющееся напряжение либо Структурная схема системы связи и назначение ее элементов ток, его параметрами можно считать амплитуду и полную фазу, содержащую внутри себя частоту и исходную фазу.


Аналитически сигналы есть функции времени и бывают дискретными и непрерывными (аналоговыми). Если сигнал как функция u(t) воспринимает только определенные дискретные значения u (к примеру, 0 и 1), то он именуется дискретным либо, поточнее, дискретным по Структурная схема системы связи и назначение ее элементов состояниям. Если же сигнал может принимать любые значения в неком интервале, то он именуется аналоговым либо непрерывным по состояниям. Под дискретным по времени сигналом нужно осознавать сигнал, данный не на всей области значений времени, а исключительно в определенные моменты tи. Набросок 1.1 объясняет эти отличия. Тут а – сигнал непрерывный Структурная схема системы связи и назначение ее элементов по времени и по состояниям, б - дискретный по состояниям и по времени сигнал, в – непрерывный по состояниям и дискретный по времени сигнал, г – сигнал дискретный и по состояниям, и по времени.

Так как заблаговременно узнаваемый (детерминированный) сигнал не может нести инфы, то все сигналы, рассматриваемые в данной работе являются случайными процессами.

Продолжительностью Структурная схема системы связи и назначение ее элементов сигнала Tc считается интервал времени, в границах которого он существует, его динамическим спектром Dc – отношение большей моментальной мощности сигнала к той меньшей мощности, которую нужно отличать от нуля при данном качестве передачи. За ширину диапазона сигнала Fc принимается спектр частот, в границах которого сосредоточена основная его Структурная схема системы связи и назначение ее элементов энергия. В технике связи диапазон сигнала нередко сознательно уменьшают, т.к. аппаратура и полосы связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение диапазона осуществляется исходя из допустимых норм искажений сигнала. Так, к примеру, в качестве частотного спектра речевого сигнала в связи полагаем полосу от 300 Гц до 3.4 кГц.

Под термином сообщение понимается совокупа символов Структурная схема системы связи и назначение ее элементов (знаков), содержащих ту либо иную информацию, подлежащую передаче на расстояние

Разглядим дальше структурную схему системы передачи сообщений и ее главные элементы (набросок 1.2).


Рис. 1.2. Структурная схема системы передачи сообщений

ИСТОЧНИК СООБЩЕНИЙ (ИС) – объект, которому нужно передать некоторое сообщение в виде сигнала a(t).

ДИСКРЕТИЗАТОР (Д) – устройство, обеспечивающее дискретизацию сигнала Структурная схема системы связи и назначение ее элементов a(t) по аксиоме Котельникова во времени.

КОДЕР (Код) – преобразователь дискретизированного во времени сигнала в кодированный.

МОДУЛЯТОР (Мод) – преобразователь сигналов кодовых импульсов в сигналы, применимые для передачи по каналу связи.

КАНАЛ СВЯЗИ обеспечивает физический перенос сигнала на расстоянии по полосы связи, внося в него при всем этом шумы и Структурная схема системы связи и назначение ее элементов преломления.

ДЕМОДУЛЯТОР (Дем) – устройство, обеспечивающее оборотное преобразование сигнала в комфортном для передачи виде в дискретный по времени и состояниям сигнал.

ДЕКОДЕР (Дек) – преобразователь кодированного сигнала в дискретный по состояниям сигнал.

ФИЛЬТР-ВОССТАНОВИТЕЛЬ (ФВ) – фильтр нижних частот (дальше ФНЧ), восстанавливающий переданный ИС сигнал из дискретизированного сигнала.

Линией связи именуется среда, применяемая для передачи Структурная схема системы связи и назначение ее элементов сигналов от передатчика к приемнику. При передаче сигнал может искажаться и на него могут накладываться шумы n(t).

Для непрерывных каналов связи типично: во-1-х, линейность – тогда выходной сигнал является суперпозицией передаваемого сигнала и помехи, во-2-х, наличие помех на выходе канала, даже если на его вход не поступает Структурная схема системы связи и назначение ее элементов сигнал, в-3-х, сигнал при передаче по каналу связи претерпевает задержку по времени и затухание по уровню. В реальных каналах всегда имеют место преломления сигнала, обусловленные несовершенством черт канала и, часто, конфигурацией характеристик канала во времени .

Помехой именуется хоть какое случайное воздействие на сигнал, которое усугубляет верность проигрывания передаваемых Структурная схема системы связи и назначение ее элементов сообщений. В проводных каналах связи главным видом помех являются импульсные шумы и прерывания связи. Возникновение импульсных помех нередко связано с автоматической коммутацией и перекрестными наводками. Прерывание связи есть явление в канале, когда передаваемый сигнал резко затухает либо исчезает.

Фактически в любом спектре частот имеют место внутренние Структурная схема системы связи и назначение ее элементов шумы аппаратуры.

Шум бывает аддитивным (зашумленный сигнал есть арифметическая сумма полезного сигнала и шума, имеющегося во времени повсевременно) и мультипликативным (то же, только наличие шума в канале в каждый момент времени определяется случайным процессом). Посреди аддитивных шумов особенное место занимает флуктуационная помеха, имеющая обычное (гауссово) рассредотачивание.

Задание 2.Источник сообщений:

1. Записать аналитическое Структурная схема системы связи и назначение ее элементов выражение и выстроить график одномерного закона рассредотачивания плотности вероятности Wa моментальных значений случайного процесса a(t).

2. Отыскать математическое D процесса ожидание m1 и дисперсию a(t).

Источник выдает сообщение a(t), представляющее собой непрерывный стационарный процесс, секундные значения которого в интервале от amin до amax равновероятны, а основная толика мощности Структурная схема системы связи и назначение ее элементов сосредоточена в полосе частот от 0 до FВ.

1. Для нахождения одномерной плотности вероятности моментальных значений случайного процесса a(t) учтем, что все его секундные значения в данном интервале равновероятны, и, как следует, плотность вероятности будет постоянна в этом интервале и равна нулю вне этого интервала.

Значение плотности вероятности снутри интервала Структурная схема системы связи и назначение ее элементов от amin до amax определим из условия нормировки:

; ; ;

Таким макаром, аналитическое выражение для плотности рассредотачивания вероятности случайного процесса a(t) имеет вид:

W(х)
Тогда построим график одномерного закона рассредотачивания плотности вероятности моментальных значений случайного процесса a(t):

0.102


amin = 0.2
amax = 10


Рис. 2.1. Плотность вероятности случайного процесса a Структурная схема системы связи и назначение ее элементов(t)

2. Найдем математическое ожидание M случайного процесса a(t):

Потому что W(a) вне интервала от amin до amax равна 0, то получим:

В

Другими словами получили, что среднее значение случайного процесса a(t)равно 5.1В.

Найдем дисперсию либо математическое ожидание квадрата D случайного процесса a(t):

; ;

В

Задание 3. Дискретизатор

1. Найти шаг квантования по времени Структурная схема системы связи и назначение ее элементов Δt.

2. Найти число уровней квантования L.

3. Высчитать относительную мощность шума квантования, определив ее как отношение средней мощности шума квантования Ршк к средней мощности сигнала, т.е. дисперсии σ2.

4. Рассматривая дискретизатор как дискретный источник инфы с объемом алфавита L, найти его энтропию Н и производительность Н'.

Передача инфы от источника осуществляется по Структурная схема системы связи и назначение ее элементов дискретной системе связи. Для этого сообщение a(t) в дискретизаторе квантуется по времени и по уровню с равномерным шагом. Шаг квантования по уровню Δa=0.1B.

1. Шаг квантования по времени определяется из аксиомы Котельникова:

2. Число уровней квантования L при равномерном шаге определяется как личное от деления размаха сигнала Структурная схема системы связи и назначение ее элементов (amax-amin) на шаг квантования Δa.

3. Для нахождения средней мощности шума квантования нужно знать закон рассредотачивания шума – W(ξ). Потому что секундные значения равновероятны в данном интервале, то закон рассредотачивания шума W(ξ) в интервале aj-Δa/2≤ξ≤aj+Δa/2 будет равномерным и не будет зависеть от номера интервала.

Как следует Структурная схема системы связи и назначение ее элементов, средняя мощность шума квантования будет равна:

Закон определения шума определим из условия нормировки:

; ; .

Тогда средняя мощность шума квантования:

Относительная величина мощности шума квантования есть отношение Ршк к дисперсии случайного процесса a(t):

4. Энтропия – математическое ожидание количества инфы либо мера неопределенности сообщений.

Покажем, что при данном законе рассредотачивания моментальных значений Структурная схема системы связи и назначение ее элементов процесса все уровни квантования равновероятны. Для этого найдем возможность j-го уровня квантования что равносильно вероятности попадания в интервал .

,

Т.е. не находится в зависимости от j.

Тогда энтропия будет определяться как энтропия дискретного источника независящих сообщений, все знаки которого равновероятны:

бит/сим.

Производительностью такового источника будет суммарная энтропия сообщений Структурная схема системы связи и назначение ее элементов, переданных за единицу времени:

.

Задание 4. Кодер

1. Найти малое значение к, нужное для кодировки всех L уровней квантованного сообщения a(ti).

2. Найти избыточность кода с одной проверкой на четность Рк.

3. Записать двоичную кодовую комбинацию, подобающую передаче aj-го уровня, считая, что при простом кодировке на 1-м шаге aj-му уровню ставится в соответствие Структурная схема системы связи и назначение ее элементов двоичная кодовая композиция, представляющая собой запись числа в двоичной системе.

4. найти число двоичных знаков, выдаваемых кодером за секунду Vk и продолжительность двоичного знака Т.

В кодере процесс кодировки осуществляется в два шага. На 1-ом шаге делается безызбыточное (примитивное) кодирование каждого уровня квантованного сообщения a(ti) к-разрядным Структурная схема системы связи и назначение ее элементов двоичным кодом. На 2-ом шаге к приобретенной к-разрядной двоичной кодовой композиции добавляется один проверочный знак, создаваемый обычным суммированием по модулю 2 всех информационных знаков. В итоге этих преобразований на выходе кодера появляется синхронная двоичная случайная последовательность b(t) (синхронный случайный телеграфный сигнал), состоящая из последовательности биполярных импульсов единичной высоты, при Структурная схема системы связи и назначение ее элементов этом положительные импульсы в ней соответствуют нулевым символам кодовой композиции, а отрицательные – единичным.

1. Найдем малое значение к, нужное для кодировки всех L уровней квантованного сообщения a(ti).

2. Определим избыточность кода с одной проверкой на четность.

3. Представим число j=37 в двоичной системе счисления:


Как следует к-7 информационных знаков кодовой Структурная схема системы связи и назначение ее элементов композиции будут иметь вид:

Определим проверочный знак в7 методом суммирования по модулю 2 всех к=7 информационных знаков

Беря во внимание, что правило суммирования по модулю 2 имеет вид:

получим, что в8=1.


Таким макаром, разыскиваемая кодовая композиция, соответственная передаче а37 уровня квантованного сообщения, будет иметь вид:

4. Число двоичных знаков, выдаваемых кодером за секунду Структурная схема системы связи и назначение ее элементов Vк, определяется числом отсчетов (1/Δt) и числом двоичных знаков n=к+1, приходящихся на один отсчет.

Продолжительность двоичного знака определяется как величина, оборотная Vk.

Задание 5. Модулятор

1. Найти характеристики несущей. Изобразить временные диаграммы модулирующего в(t) и манипулированного s(t) сигналов, соответственных передаче аj-го уровня сообщения а(t)/

2. Привести выражение и начертить Структурная схема системы связи и назначение ее элементов график корреляционной функции модулирующего сигнала в(t) - Bв(τ).

3. Привести выражение и начертить график спектральной плотности мощности модулирующего сигнала в(t) - Gв(f).

4. Найти условную ширину энергетического диапазона модулирующего сигнала ΔFв(t) из условия ΔFв=αVk (где α выбирается от 1 до 3). Отложить приобретенное значение ΔFв на графике Gв(f). Найти условную Структурная схема системы связи и назначение ее элементов ширину энергетического диапазона модулирующего сигнала способом равновеликого прямоугольника ( при помощи СПМ). Избрать наилучшее значение.

5. Записать аналитическое выражение модулированного сигнала s(t)=F[в(t)].

6. Привести выражение и выстроить график энергетического диапазона модулированного сигнала Gs(f).

7. Найти условную ширину энергетического диапазона модулированного сигнала ΔFs. Отложить приобретенное значение ΔFs на графике Структурная схема системы связи и назначение ее элементов Gs(f).

В модуляторе синхронная двоичная случайная последовательность биполярных импульсов в(t) производит манипуляцию гармонического переносчика U0cos(2πf0t).

Характеристики несущей: U0=1B,

f0=100Vk=40 МГц.

Выражения сигналов: ;

.

1. Изобразим временную диаграмму модулирующего сигнала в(t).

b(t)


t

0 1 0 0 1 0 1 1

S(t)

t

Рис.5.1. Временная диаграмма манипулированного сигнала s(t Структурная схема системы связи и назначение ее элементов)

2. Для определения функции корреляции разглядим два сечения в моменты t1 и t2 (t2-t1=τ) и найдем математическое ожидание произведения X(t1)X(t1+τ).

Если τ>Т, то эти сечения принадлежат различным тактовым интервалам и произведение может с равной вероятностью принимать значения +1 и -1, так что его математическое ожидание равно 0.

Если τ<Т Структурная схема системы связи и назначение ее элементов, то вероятны два варианта: случай А, когда они принадлежат одному интервалу и , как следует, X(t1)X(t1+τ)=1, и случай В, когда они принадлежат различным тактовым интервалам и X(t1)X(t1+τ) может с равной вероятностью приравниваться +1 и -1. Потому при τ<Т математическое ожидание X(t1)X(t1+τ) равно вероятности р(а Структурная схема системы связи и назначение ее элементов) того, что оба сечения оказались в одном интервале. Случай А имеет место, если 1-ое из 2-ух сечений отстоит от начала тактового интервала менее чем Т-|τ|, а возможность этого равна (Т-|τ|)/Т.

Тогда функция корреляции имеет вид:


Рис. 5.3.

3. Найдем выражение для спектральной плотности мощности модулированного сигнала по аксиоме Винера Структурная схема системы связи и назначение ее элементов-Хинчина:

;

Потому что В(τ) - функция четная, то

;

Возьмем интеграл по частям:


Построим график спектральной плотности мощности модулирующего сигнала:

Рис. 5.2. График спектральной плотности мощности модулирующего сигнала

4. Найдем условную ширину диапазона сигнала. Под условной шириной диапазона сигнала понимают полосу частот, в какой сосредоточена основная толика мощности сигнала. Чем больше выбранное значение α, тем большая Структурная схема системы связи и назначение ее элементов толика мощности будет сосредоточена в этой полосе частот.

Пусть α=2

Определим долю мощности, сосредоточенную п полосе частот от 0 до .

;

Разглядим по отдельности числитель и знаменатель этого выражения.

Возьмем этот интеграл по частям

U=sin2x; dU=sin2xdx; ; ;

- интегральный синус; ;

Si(4π)=1.4922; Si(0)=0; .

Аналогично получим ,что .

; ; .

Другими словами получили, что 95% всей мощности Структурная схема системы связи и назначение ее элементов сигнала приходится на полосу частот от 0 до ΔFв.

5. Происходит модулирование сигнала по правилу:

при , тогда

при , тогда

6. При ФМ выражение энергетического диапазона модулированного сигнала имеет вид:

Тогда построим график энергетического диапазона модулированного сигнала Gs(f).


Рис.5.3.

7. Условная ширина энергетического диапазона будет в 2 раза больше условной ширины энергетического диапазона Структурная схема системы связи и назначение ее элементов модулирующего сигнала.

МГц

Задание 6. Канал связи

1. Найти мощность шума в полосе частот Fk=ΔFs

2. Отыскать отношение средней мощности сигнала к мощности шума.

3. Отыскать по формуле Шеннона пропускную способность канала в полосе Fk.

4. Найти эффективность использования пропускной возможности канала Кс,.

Передача сигналов s(t) осуществляется по неискажающему каналу с неизменными параметрами и аддитивной флуктуационной помехой Структурная схема системы связи и назначение ее элементов n(t) с равномерным энергетическим диапазоном G0 (белоснежный шум).

Сигнал на выходе такового канала можно записать последующим образом:

Требуется:

1.


График спектральной плотности мощности квазибелого шума имеет вид:

Рис. 6.1. …

Тогда мощность шума в полосе частот Fk равна:

Вт

2.Для двоичных равновероятных знаков s1(t) и s2(t) их средняя Структурная схема системы связи и назначение ее элементов мощность будет равна:

где и - энергия сигналов; - продолжительность сигналов.

Энергия сигнала определяется как .

, (В2).

Вт

Но потому что мы используем не всю мощность ее сигнала, а только 95% всей мощности, то

Вт – Мала! Если прирастить напряжение до 2 В, то получим:

отношение средней мощности сигнала к мощности шума равно:

3.Пропускную способность канала Структурная схема системы связи и назначение ее элементов связи найдем по аксиоме Шеннона:

.

4.Найдем эффективность использования пропускной возможности канала связи:

Задание 7. Демодулятор

1. Записать правило решения демодулятора, рационального по аспекту наибольшего правдоподобия либо неоптимального, либо другого типа.

2. Записать метод работы и нарисовать структурную схему демодулятора для данного вида модуляции и метода приема.

3. Вычислить возможность ошибки р рационального демодулятора.

4. Найти, как необходимо Структурная схема системы связи и назначение ее элементов поменять энергию сигнала, чтоб при других видах модуляции и данном методе приема обеспечить вычисленное значение вероятности ошибки р.

В демодуляторе осуществляется лучшая по аспекту наибольшего правдоподобия некогерентная обработка принимаемого сигнала z(t)=s(t)+n(t).

1. Потому что все знаки передаются равновероятно, то правило наибольшего правдоподобия имеет вид:

Λi>Λj Структурная схема системы связи и назначение ее элементов при i≠j

где - отношение правдоподобия

W(z|вi) - функция правдоподобия i-ой догадки

W(z|ш) - функция правдоподобия, что никакой сигнал не передавался

2. Для некогерентного приема при ДЧМ метод работы рационального по аспекту наибольшего правдоподобия, может быть представлен в виде:


struktura-vosproizvodstva-v-rossijskoj-ekonomike-hh-veka-natasha.html
struktura-vvp-rossii-po-vidam-ekonomicheskoj-deyatelnosti-2015.html
struktura-zabolevaemosti-uchebnij-plan-shkoli-na-20062007-uchebnij-god-11.html