скачать рефераты

скачать рефераты

 
 
скачать рефераты скачать рефераты

Меню

Вибір й оцінка ефективності процедур кодування даних скачать рефераты

p align="left">Волохович Лілія Сергіївна

Волохович Лілія Сергіївна

Аналіз ефективності багаторівневої фазової модуляції гармонічних

1. Як повідомлення для передачі сигналами із використанням багаторівневої фазової модуляції використати перші літери Вашого прізвища, імені та по батькові.

ФМС - перші літери Вашого прізвища, імені та по батькові.

2. Для подальшого використання обрахуйте наступні параметри модулюючих сигналів та параметри гармонійного коливання, що модулюється Вашим повідомленням:

швидкість посимвольної передачі В = 100•КГц;

амплітуда гармонійного коливання у Вольтах А = ( - номер Вашого прізвища за журнальним списком),

частота модулюючого коливання щ0 = 2р/ф = 2р•В;

величина часового зсуву кожного із модульованих сигналів Дti = (і - 1) •Т,

де: і - номер символу; ф = 1/В - тривалість символу; Т - період проходження сигналів, T = ф.

3. Обраховані значення параметрів сигналу записати в табл. 1. Наприклад, при = 40 параметри сигналів та параметри гармонійного коливання набудуть вигляду:

Таблиця 1. Параметри сигналів

В (МГц)

А (В)

ф (мкс)

щ0 (рад/с)

Т (мкс)

4•106

0. 1

0,25

8р•106

0,25

4. Здійснити перекодування Вашого повідомлення в двійкову послідовність із застосуванням для представлення символів Вашого повідомлення восьмибітових символів кодів таблиці Windows 1251 (див. надану вище таблицю).

5. Розбийте кожний двійковий код символу на тетради (групи по 4 символи) та запишіть їх в другий рядок табл. 2 Оскільки кожен восьми бітовий код розбивається на дві тетради, в результаті отримаєте шість чотиризначних кодів.

6. Значення записаних кодів Ai використати для обрахування фазових зсувів Дцi відповідних сигналів. Фазові зсуви обрахувати із виразу

Дцi =2р•Ai/16 = р•Ai/8.

та записати в четвертий рядок таблиці 2.

7. В шостий рядок таблиці 2 записати значення Дti = (і - 1) •Т, де і = 1, 2, … - номери відповідних сигналів у Вашій послідовності.

Таблиця № 2 (для випадку = 40)

Значення квадрибітів (Ai)

1101

0100

1100

Значення фазових зсувів (Дцi)

4,712р

0,785р

4,712р

Значення часового зсуву сигналів (Дti)

0 мкс

-мкс

мкс

Значення квадрибітів (Ai)

1100

1101

0001

Значення фазових зсувів (Дцi)

4,32р

5,105р

0,393р

Значення часового зсуву сигналів (Дti)

мкс

-мкс

0. 01мкс

8. На основі раніше отриманих даних записати інформаційний сигнал та зобразити послідовність цих відеосигналів із обрахованими Вами параметрами графічно.

9. Побудувати спектр послідовності відеоімпульсів U (t),

Побудувати несучий гармонійний сигнал для модуляції першого із відеосигналів із заданими амплітудою A, частотою щ0 та фазовим зсувом Дц1.

Побудувати послідовність фазово модульованих сигналів Ufm (t):

(і =1, 2, …).

Побудувати сигнал Ufm (t) в часовій області (приклад див. на рис. 6):

Побудувати сигнал Ufm (t) в частотній області (приклад див. на рис. 7).

Аналіз ефективності багаторівневої частотної модуляції гармонічних сигналів

1. Як повідомлення для передачі сигналами із використанням частотної модуляції, як і в розділі 4. 3 використати перші літери Вашого прізвища, імені та по батькові.

2. Для подальшого використання обрахуйте наступні модулюючі параметри сигналів та параметри гармонійного коливання, що модулюється Вашим повідомленням:

амплітуда гармонійного коливання у Вольтах А = ( - номер Вашого прізвища за журнальним списком);

частота модулюючих коливань щі = щ0 + Дщi;

фаза модулюючого коливання ц = р/;

величина часового зсуву кожного із модульованих сигналів Дti = (і - 1) •Т,

де: і - номер символу; ф = - тривалість символу; Т - період проходження сигналів, •ф; щ0 =р/Т, Дщi - частотний зсув відповідного (і - го сигналу).

Обраховані значення параметрів сигналу записати в табл. 1. Наприклад, при = 44 та параметри сигналів та параметри гармонійного коливання набудуть вигляду:

Таблиця 1. Параметри сигналів

В

А

ф

щ0

ц

Т

500Гц

5 В

2*10^4мкс

1. 571*10^3рад/с

0,628 •р рад

0,014 мкс

3. Здійснити перекодування Вашого повідомлення в двійкову послідовність із застосуванням для представлення символів Вашого повідомлення восьмибітових символів кодів таблиці Windows 1251 (див. надану вище таблицю). Розбийте цю послідовність на квадрибіти () та запишіть їх в другий рядок табл. 2 (в табл. наведено приклад заповнення для кодів 10101110. 01011110. 1110101…). Значення записаних квадрибітів li використати для обрахування частотних зсувів Дщi відповідних сигналів. Частотні зсуви обрахувати із виразу:

Дщi = li•р•103 рад/с

та записати в четвертий рядок таблиці. Вважати, що кожен із сигналів має часовий зсув щодо величиною Дti = (і - 1) •Т, де і = 1, 2, … - номери відповідних сигналів у Вашій послідовності.

У п'ятий рядок цієї таблиці запишіть сигнали як гармонійні коливання з амплітудою А = , частотою щ та частотним зсувом Дщi:

.

Таблиця № 2.

Значення кодів (li)

1100

0010

1100

1011

Значення частотних зсувів (Дщi)

12•р•103

Значення часового зсуву сигналів (Дti)

0 мкс

мкс

мкс

54,48 мкс

Значення кодів (li)

1001

0010

Значення частотних зсувів (Дщi)

Значення часового зсуву сигналів (Дti)

мкс

мкс

мкс

4. Для випадку частотної маніпуляції з початковою фазою ц = 2р/ та параметрами сигналу представити в часовій області перші 10 (на часовому інтервалі 0 - 10 ф) символів Вашого повідомлення. Аналогічно розділу 4. 3 (для випадку ФМ) надати відображення сигналів із врахуванням параметрів кожного із квадрибітів:

Графічне відображення послідовності заданих відеосигналів із обрахованими Вами параметрами в часовій області.

Побудувати спектр заданої послідовності відеоімпульсів U (t).

Побудувати несучий гармонійний сигнал для модуляції першого із відеосигналів із заданими амплітудою A, фазою ц та частотою щ0 із відповідним часовим зсувом Дщ1.

Побудувати послідовність частотно модульованих сигналів Ufm (t).

Побудувати сигнал Ufm (t), як послідовність відповідних квадрибітів, в часовій та частотній областях.

Побудова спектру відеоімпульсу

5. Пояснити, яким чином можна збільшити швидкість передачі інформації при фіксованій величині . Надати таблиці 3 та 4, аналогічні таблицям 1 та 2 по п. 2, 3, в які слід записати параметри сигналів (), значення часового та частотних зсувів (Дщi), а також значення частотно модульованих сигналів такої інформаційної послідовності. Аналогічно п. 4 цього розділу представити цю інформаційну послідовність в часовій області для наступних 10 символів у випадку максимально можливої швидкості передачі інформації, а також представити спектр такої послідовності. Надати відображення сигналів кожного із квадрибітів в часовій (на часовому інтервалі 10 ф - 20 ф) області. Визначити мінімально необхідну ширину смуги пропускання ПЧМ каналу при передаванні такої послідовності та максимальну швидкість посимвольної передачі В.

6. Визначити та пояснити причини наявності та характеру відмінностей по пп. 4, 5.

7. Виходячи із того, що максимальне значення ширини спектру сигналу при передачі таких сигналів допускається обмежити інтервалом частот від максимального значення амплітуд до першого “нуля" спектру, визначити потрібну ширину смуги пропускання каналу при використанні для передачі інформації відеоімпульсів.

8. Знаючи потрібну ширину смуги пропускання каналу та кількість амплітудних градацій сигналу визначте потенційне значення пропускної спроможності каналу в заданих умовах. Порівняйте потенційне значення пропускної спроможності каналу в заданих умовах та потрібну швидкість посимвольної передачі В. Значення ,, В включіть у відповідні рядки табл. 1 розділу 4. 5 Зробіть відповідні висновки.

Порівняльний аналіз ефективності різних видів багаторівневої модуляції

Занесіть в таблицю 1 одержані раніше результати щодо потрібних та одержаних параметрів каналу для передачі інформаційних об'єктів.

Виходячи із одержаних Вами результатів щодо потрібних та одержаних параметрів каналу для передачі інформаційних об'єктів, оцініть ефективність різних видів модуляції. Зокрема, зверніть увагу на співвідношення між одержаними значеннями. Чи змінюються швидкість посимвольної передачі та пропускна спроможність від зміни виду кодування чи модуляції? Покажіть можливості щодо подальшого збільшення швидкості посимвольної передачі та пропускної спроможності. За рахунок чого це може бути досягнутим чи не досягнутим?

3. Оцінка можливостей із підвищення потенційної пропускної спроможності каналу зв'язку

При усіх розрахунках вважати, що КГц, де В - швидкість посимвольної передачі даних, - номер Вашого прізвища за журнальним списком, r - остання із цифр року виконання КР.

Розрахунок пропускної спроможності каналу

Номер групи.

Номер за журнальним списком

Ймовірність викривлення

Ширина смуги пропускання

,

Швидкість посимвольної передачі данних ,

Максимальний рівень сигналу

Співвідношення сигнал/завада

Пропускна здатність каналу

Оцінка способів підвищення пропускної спроможності каналу зв"язку

Визначити значення співвідношення сигнал/завада (шум) :

, (2)

де: - потужність сигналу, - потужність завади (шуму), - спектральна щільність завади та обчислити пропускну спроможність каналу .

При визначенні співвідношення сигнал/завада (шум) вважати, що потужність сигналу , максимальний рівень сигналу дорівнює значенню В, а спектральна щільність завади Вт/Гц, де - номер Вашої групи.

Обчислене значення потенційної пропускної спроможності каналу зв'язку порівняти із заданою Вашим варіантом швидкістю посимвольної передачі даних та, на підставі цього, визначити та обґрунтувати можливості та способи підвищення швидкості передачі даних.

В разі, якщо така можливість існує, здійснити оцінку кожного із можливих способів підвищення швидкості передачі даних.

3.1 Оцінка можливості підвищення пропускної спроможності за рахунок збільшення співвідношення сигнал/шум

При оцінці можливості підвищення швидкості передачі даних за рахунок збільшення співвідношення сигнал/шум в кабельних (дротових) лініях зв'язку та радіоканалах врахувати те, що при застосуванні кабельних (дротових) лініях зв'язку існує практична межа підвищення співвідношення сигнал/шум на виході передавача, яка дорівнює 35 дБ (по потужності). В разі перевищення співвідношенням сигнал/шум на виході передавача практичної межі, запропонувати Ваш варіант розв'язання цієї технічної проблеми, а при застосуванні радіоканалів такою межею знехтувати і застосувати потрібне значення співвідношення із обґрунтуванням Вашого вибору.

Підвищення швидкості передачі даних в цьому випадку може бути досягнутим за рахунок застосування багаторівневих сигналів із квантуванням їх по рівню із використанням такої кількості дискрет, яка дорівнює , де - існуюче (визначене із виразу (2)) чи можливе (в разі коли існуюче перевищує практичну межу) співвідношення сигнал/шум, - потрібне значення співвідношення сигнал/шум для мінімального значення сигналу (на рівні однієї дискрети).

Потрібне значення співвідношення сигнал/шум для мінімального значення сигналу визначається із умови забезпечення заданого значення вірності (цілісності) передачі даних () та відомої залежності цієї величини від співвідношення сигнал/шум та застосованого виду модуляції (), де для випадку амплітудної модуляції :

.

Визначити можливу при цьому розрядність інформаційних символів та максимальну швидкість передачі інформації (пропускну спроможність) при використанні амплітудної дискретизації сигналу та заданій швидкості посимвольного обміну В як:

та порівняти її із пропускною спроможністю каналу.

Визначте “амплітудну вагу” дискрети, використовуючи співвідношення:

,

де - завдане Вашим варіантом значення амплітуди сигналу. В разі одержання дробового значення величини використовувати округлення у бік збільшення до десятих часток її значення.

Виходячи із визначеної Вами розрядності інформаційних символів здійснити кодування Вашого повідомлення, заданого в розділі 1 Завдання на курсове проектування, в двійкову послідовність із застосуванням для представлення символів Вашого повідомлення восьмибітових символів кодів таблиці Windows 1251 (див. надану нижче таблиц).

Запишіть значення кодів десяти нових символів в другий рядок таблиці 1. В третій рядок цієї таблиці запишіть значення сигнал кожної із амплітудних дискрет як гармонійного коливання з амплітудою Аi, частотою щ та часовим зсувом Дti.

Як величину амплітуди цього коливання використати добуток десяткового еквіваленту кодів другого рядка на “амплітудну вагу” дискрети, як частоту щ = 2р/ф, а як величину часового зсуву Дti = (і - 1) •ф, де і - номер символу, ф = 1/В - тривалість символу.

Наприклад, нехай визначене Вами значення кількості амплітудних дискрет дорівнює n = 16, = 1, а швидкість посимвольної передачі В = 42 КГц, тоді k = 4, ф = 1/В ? 24•10-6 с, щ = 2р/ф = 2р•В ? 264 КГц. Нехай також Ваше повідомлення, одержане після перекодування за таблицею Windows 1251, має вигляд: 10101110. 01011110. 101… Тоді, після перекодування, одержимо: 1010. 1110. 0101. 1110. 101…

Надайте та позначте відображення сигналів кожної із 10 дискрет у часовій (на часовому інтервалі 0 - 10 ф) та частотній областях. Зробіть відповідні висновки щодо спектрів відображених сигналів.

Потрібне значення співвідношення сигнал/завада для

мінімального значення сигналу (на рівні однієї дискрети)

Кількість дискрет при квантуванні по рівню

Розрядність інформаційних символів

, ,

Пропускна здатність каналу при використанні амплітудної

дискретизації

11000010 11001011 10010010

ВЛС 194 203 146

Ампітудна вага дискети

Перші 10 символів

Амплітуди модулюючих коливань

Тривалість кожного сигналу

Частота коливань

3.2 Оцінка можливості підвищення пропускної спроможності за рахунок розширення смуги пропускання каналу

При застосуванні способу прямого (безпосереднього) розширення смуги пропускання, використовуючи визначені раніше дані щодо потужності сигналу , первинної швидкості посимвольної передачі, спектральної щільності потужності завади та первинного співвідношення сигнал/завада :

1) визначити межу пропускної спроможності:

,

де та - первинні значення швидкості посимвольної передачі та співвідношення сигнал/завада;

2) побудувати в логарифмічному масштабі швидкості графік залежності пропускної спроможності від швидкості посимвольної передачі В, коли при зміні В в межах В = (0 - ):

;

3) визначити частоту та пропускну спроможність каналу при критичній швидкості посимвольного обміну , коли співвідношення сигнал/завада , та рубіж доцільного підвищення швидкості посимвольної передачі даних, коли пропускна спроможність каналу може стати меншою швидкості посимвольної передачі В. Пояснити сутність цих явищ, надати відображення сигналу як гармонійного коливання (з заданою вище в розділі 3. 1 амплітудою ) в часовій та частотній областях при та , зробити відповідні висновки.

Розширення каналів зв'язку

Пропусна спроможність каналу при застосуванні цього методу

При застосуванні способу частотної дискретизації, використовуючи визначені раніше дані щодо критичної швидкості посимвольної передачі інформації , первинного (визначеного Вами в розділі 3. 1. 1) співвідношення сигнал/завада та заданій в 3. 2 ймовірності Рвикр викривлення символів визначити максимально можливу величину смуги пропускання каналу як:

.

Надати відображення в часовій та частотній областях сигналів кожної із дискрет та сумарного сигналу для одного узагальненого символу із k двійкових символів. Вважаючи, що сигнали усіх дискрет утворюють результуючий (сумарний) сигнал надати його відображення в часовій та частотній областях. При відображенні в часовій та частотній областях сигналів кожної із дискрет та сумарного сигналу для одного узагальненого символу із k двійкових символів врахувати їх часову тривалість ф = 1/В с. Зробити відповідні висновки.

Потрібне значення співвідношення сигнал/завада для

мінімального значення сигналу (на рівні однієї дискрети)

Кількість дискрет при квантуванні по рівню

Розрядність інформаційних символів

Пропускна здатність каналу при використанні амплітудної

Дискретизації

Ампітудна вага дискети

11000010 11

Амплітуди модулюючих коливань

Тривалість кожного сигналу

Частота коливань

Таблиця № 5 кодування при частотній дискретизації

1

2

3

4

5

101

011

100

111

111…

7 cosщt

0

7 cos3щt

0

7 cos2щt

7 cos3щt

7 cosщt

0

0

7 cosщt

7 cos2щt

7 cos3щt

При відображенні в часовій та частотній областях сигналів кожної із дискрет та сумарного сигналу для одного узагальненого символу із k (в прикладі k = 3) двійкових символів врахувати їх часову тривалість ф = 1/В (у прикладі ф = 1/ (3,2•10-3) с).

Висновок

Розглянуті в даній курсовій роботі методи шифрування інформації рідко застосовуються на практиці в ІТМ, але їх ефективність і відносна простота реалізації роблять їх досить цікавими для розгляду і практичної реалізації. На відміну від більш складних методів, інформацію за їх допомогою можна шифрувати вручну, без застосування додаткових обчислювальних здатностей. Щодо підвищення ПС слід зазначити, що використані методи можуть значно покращити швидкість передачі даних, в різних каналах зв'язку. Зокрема метод амплітудної та частотної дискретизації зазнав широкого застосування на практиці. Ці методи є основою для більш складних сучасних методів підвищення пропускної спроможності каналу з завадами.

Страницы: 1, 2, 3