Многоканальная система передачи информации

Многоканальная система передачи информации

24

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»

Тема: «Многоканальная система передачи информации»

Предмет: «Электросвязь»

г. Томск- 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные и разрабатываемые вопросы

1.1 исходные данные

1.2 вопросы, подлежащие разработке

2. Назначение и возможное применение СПДИ

3. Определение возможности работы разрабатываемой СПДИ по аналоговому каналу связи

3.1 расчет показателей суммарной информационной производительности СПДИ IC и пропускной способности аналогового канала связи ск

3.1.1 Расчет показателей информационной производительности СПДИ

3.1.2 Расчет показателей пропускной способности канала связи

3.2 Расчет показателей объема сигнала vc СПДИ и объема канала связи

3.3 оценка возможности использования заданного аналогового канала электросвязи

4. Защита от ошибок. Помехоустойчивое (канальное) кодирование

4.1 определение оптимальных параметров помехоустойчивого кодирования

4.2 определение эффективной скорости приема сигналов данных и оптимальной длины передаваемых слов

5. Определение вида синхронизации, используемой в разрабатываемой спди

6. Определение параметров временного уплотнения абонентских сигналов в различных условиях

6.1 Определение параметров временного объединения/разделения абонентских сигналов без применения помехоустойчивого кодирования

6.2 Определение параметров временного объединения/разделения абонентских сигналов с применением помехоустойчивого кодирования

7. Выбор схемы приемника СПДИ

8. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника и битовой вероятности ошибки на входе и выходе декодера канала передачи данных и канала переспроса

8.1 расчет вероятности ошибки на выходе приемника и битовой вероятности ошибки на входе и выходе декодера дискретного канала передачи данных

8.2 расчет вероятности ошибки на выходе приемника и битовой вероятности ошибки на входе и выходе декодера канала переспроса

9. Способы сопряжения разрабатываемой СПДИ со стандартной аппаратурой частотного уплотнения каналов тональной частоты

10. Функциональная схема передающего и приемного оборудования СПДИ

Заключение

Список использованной литературы

1. Исходные данные и РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ вопросы

1.1 Исходные данные

Разработать многоканальную когерентную систему передачи дискретной информации (СПДИ), предназначенную для передачи цифровых сигналов от М однотипных источников информации по одному или нескольким арендуемым стандартным аналоговым каналам.

Технические характеристики и параметры разрабатываемой системы:

1. число абонентских каналов М=80;

2. длина двоичной кодовой комбинации (слова) на входе канала Кс=10,бит;

3. средняя скорость на входе канала Vc=10 слов\с;

4. тип корректирующего кода Цикл-3

5. тип манипуляции - ФМн

6. способ уплотнения каналов - Врем

7. суммарная средняя мощность сигналов на входе приёмника в прямом канале Р=2,148·10-7,Вт;

8. спектральная плотность мощности аддитивного белого шума на входах приёмников прямого и обратного каналов N0=4,001·10-11 Вт\Гц

9. суммарная средняя мощность сигналов на входе приёмника в каналах переспроса Робр=8,951·10-8Вт

1.2 Вопросы, подлежащие разработке

2. Выбор численных значений параметров корректирующего кода, при которых обеспечивается минимальная битовая вероятность ошибки на выходе декодера;

3. разработка детальной функциональной схемы кодера и декодера заданного корректирующего кода либо составление программы кодирования и декодирования для персонального компьютера (по выбору студента);

4. вычисление вероятности ошибки при приёме кодового слова и битовой вероятности ошибки а выходе декодера;

5. оценка частоты появления ошибок и заключение о ее соответствии назначению системы;

6. выбор способов введения и численных значений параметров синхронизации;

7. выбор методов селекции синхросигналов в приёмном устройстве;

8. выбор численных значений параметров модуляции в первой и, в случае необходимости, последующих ступенях уплотнения;

9. расчет значений всех временных интервалов, определяющих структуру цифровых каналов и (при временном уплотнении каналов) группового сигналов;

10. расчет полос частот, необходимых для передачи каждого из канальных сигналов с учетом полосы обратного канала, полосы группового сигнала и сигнала (сигналов) на выходе системы;

11. разработка способа сопряжения системы с аналоговой аппаратурой частотного уплотнения телефонных каналов для передачи групповых сигналов по одному или нескольким арендуемым стандартным трактам;

12. разработка функциональной схемы системы в целом для передачи в одном направлении.

2. Назначение И ВОЗМОЖНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СПДИ

В настоящее время системы передачи дискретной информации (СПДИ) становятся все более привлекательными вследствие постоянно растущего спроса из-за того, что дискретная передача предлагает несравненно большие возможности обработки информации, не доступные при использовании аналоговой передачи. Отличительным преимуществом всех СПДИ является простота восстановления дискретных сигналов по сравнению с аналоговыми системами.

В работе рассмотрен частный случай СПДИ - система связи с применением цифровых (бинарных) сигналов.

Предположительно, разрабатываемая система связи может найти применение для передачи низкоскоростных потоков данных, таких как телеграфные сигналы со скоростью до 100 бит в секунду (с учетом использования дополнительных преобразований), сигналы телесигнализации от М источников информации, а также, факсимильных сообщений путем предварительного объединения индивидуальных сигналов.

Разрабатываемая СПДИ будет иметь следующий вид, представленный на рис. 2.1:

Рис.2.1 Общая схема СПДИ.

1. Источники дискретных сообщений (М=80);

2. Устройство объединения (мультиплексор) - устройство, в котором сообщения источников объединяются в групповой видеосигнал;

3. Кодер канала- устройство, в котором групповая последовательность элементов сообщений источников заменяется последовательностью кодовых символов, т.е. производится помехоустойчивое кодирование;

4. Передатчик (модулятор) - устройство в котором групповой сигнал преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал пригодный для передачи по используемому каналу;

5. Прямой канал связи;

6. Приемник (демодулятор) - обрабатывает принятое ВЧ-колебание и восстанавливает переданное дискретное сообщение;

7. Декодер - устройство, в котором происходит декодирование принятого группового дискретного сообщения;

8. Устройство разуплотнения (демультиплексор) - устройство, в котором групповой видеосигнал разъединяется на исходные сообщения источников дискретной информации

9. Получатели сообщения;

10. Обратный канал связи (канал переспроса).

3. Определение возможности работы разрабатываемой СПДИ по аналоговому каналу связи

Расчет разрабатываемой СПДИ необходимо начать с определения возможности работы этой системы по заданному аналоговому каналу связи. Для этого необходимо рассчитать показатели суммарной информационной производительности всей СПДИ Ic и пропускной способности аналогового канала связи Ск. А также определить объем канального сигнала Vc СПДИ и объем канала связи Vk. На основании сравнения численных значений Ic с Ск, и Vc и Vk сделать вывод о способности функционирования разрабатываемой СПДИ по заданному каналу связи.

3.1 Расчет показателей суммарной информационной производительности СПДИ Ic и пропускной способности аналогового канала связи Ск

3.1.1 Расчет показателей информационной производительности СПДИ

Производительность источника сообщений определяется количеством передаваемой информации за единицу времени.

В соответствии с исходными данными, производительность одного источника Ici без применения помехоустойчивого кодирования будет определена по формуле:

(3.1)

Тогда суммарная производительность СПДИ будет определена:

 (3.2)

При введении помехоустойчивого кодирования кодом Хэмминга вида (15,11), получим производительность одного источника информации:

(3.3)

А суммарная производительность СПДИ будет иметь значение:

(3.4)

Количество информации Ici - это логарифмическая функция вероятности logрi, где рi - вероятность возникновения сообщения источника М из ансамбля L. Тогда

Ici= -log2 рi=log2(1/ рi). (3.3)

Иначе производительность источника дискретной информации можно определить как:

(3.4)

где Тпi - длительность элементарной посылки; Ft - частота следования посылок (тактовая частота), L - количество разрешенных состояний (в нашем случае L=2, т.е.сигнал может принимать только два значения), Нci - энтропия источника сообщения

Вероятность рi в нашем случае для всех сообщений М-источников одинакова рi=0.5, тогда и .

Следовательно, энтропия каждого из М источников составит:

(3.5)

Подставив значения L и рi в формулу (3.4), получим что

(3.6)

Таким образом, - тактовая частота М-источника информации, - длительность посылки сигнала М-источника информации.

Следовательно, суммарная тактовая частота канального сигнала СПДИ будет равна: , а длительность посылки канального сигнала (видеоимпульса) СПДИ составит .

Суммарная энтропия СПДИ составит:

и будет равна энтропии каждого из источников.

3.1.2 Расчет показателей пропускной способности аналогового канала связи Ск

К типовым стандартным аналоговым каналам связи относят канал тональной частоты (КТЧ). Канал тональной частоты (КТЧ) характеризуется следующими интересующими нас параметрами:

- полоса частот Fкн=0.3 (кГц); Fкв=3.4 (кГц); ?Fк=3.1 (кГц).

Пропускная способность КТЧ определяется формулой Шеннона:

(3.7)

где Рс - средняя мощность сигнала на входе приемника канала. По условию работы . Рп - средняя мощность помехи (шума) на входе приемника канала, определяемая по формуле:

(3.8)

где - доступная полоса пропускания приемника, - длительность посылки группового канального сигнала, Р0=4,001·10-11 (Вт)- спектральная плотность мощности аддитивного БГШ на входе приемника СПДИ (согласно исходных данных), то таким образом: - не зависит от типа канала связи и определяется исключительно параметрами приемного устройства.

Однако не следует путать среднюю мощность помехи (шума) на входе приемника системы Рп и среднюю мощность помехи в полосе частот сигнала равную:

.

Пропускная способность канала тональной частоты (КТЧ) рассматриваемой системы без учета помехоустойчивого кодирования кодом Хэмминга и введения сигналов синхронизации составит:

 (3.9)

Пропускная способность типового канала тональной частоты (КТЧ) рассчитывается также по формуле (3.7) и имеет нормированную величину: , что практически более чем в 1.6 раза превышает пропускную способность рассчитанного канала связи Ск.

Это является следствием того, что мощность шума в рассчитываемом КТЧ превышает мощность полезного сигнала по величине примерно на 20 (дБ), а в нормированном КТЧ выполняется условие =40-45 (дБ).

Полученные результаты расчета свидетельствуют, что суммарная производительность СПДИ без учета помехоустойчивого кодирования в 1.93 раза меньше пропускной способности аналогового канала тональной частоты: , а с учетом помехоустойчивого кодирования кодом Хэмминга значение .

Таким образом, для рассчитываемой СПДИ рассмотренный КТЧ может быть использован в качестве среды передачи группового канального сигнала как при введении помехоустойчивого кодирования, так и без него.

3.2 Расчет показателей объема сигнала Vc СПДИ и объема канала связи Vk

При оценке возможности использования канала электросвязи для передачи того или иного сигнала удобно наряду со сравнением информационной производительности и пропускной способности канала сравнивать объем канала Vк с объемом сигнала Vс, определяемые соответственно выражениями:

Vк=Ик·?Fк·Dк (3.10)

Vс=Ис·?Fc·Dс (3.11)

где Ик, Ис - время занятия канала, время передачи сигнала соответственно; Dк, Dс - динамический диапазон канала и сигнала соответственно; ?Fк,?Fc - полоса пропускания канала и ширина полезного сигнала соответственно.

Условием возможности использования данного типа канала электросвязи для передачи того или иного сигнала является неравенство вида:

Страницы: 1, 2, 3