Выбор сложных сигналов

 

Наибольшее применение находят фозакодоманипулированные сигналы, названные M-последовательностями. Символы этих кодов можно найти из реккурентных уравнений 9.1:

 

, k (9.1)

 

Суммирование в формуле 9.1 ведется по «модулю 2».

 

Составим M-последовательность для информационного элемента. Для этого зададим первые четыре импульса:

 

 

Рассчитаем остальные элементы по формуле 9.2:

 

В результате мы получили М-последовательность информационного сигнала: 001000111101011.

 

Рассчитаем М-последовательность, для синхронизирующего элемента для этого зададим начальное условие:

 

 

Рассчитаем остальные элементы по формуле 9.3:

 

В результате мы получили М-последовательность для синхронизирующего сигнала: 001001101011110.

Рассмотрим структурную схему фильтра, согласованного с полученной последовательностью. Структурная схема состоит из линии задержки с отводами, каждая из секций которых задерживает сигнал на время, равное длительности импульса, весового сумматора и фильтра, согласованного с одиночным импульсом.

На рисунке 3 приведена структурная схема согласованного фильтра для информационного сигнала, а на рисунке 4 – для синхронизирующего сигнала:

 

Рис.3 – Структурная схема согласованного фильтра для информационного сигнала.

 

Рис.4 – Структурная схема согласованного фильтра для синхронизирующего сигнала.

 

Рассмотрим один из способов построения формы сигнала на выходе согласованного фильтра при действии на входе полезного процесса, в данном случае – найденной выше М-последовательности из 15 элементов.

 

Для этого необходимо построить таблицу из N+2 строк и N+1 столбцов (в данном случае N=15):

 

Таблица 2 – К построению информационного сигнала на выходе согласованного фильтра.

 

Uвх
*
*
*
*
*
*
*
∑	-1	-2			-3		-3		-1		-1	-2

 

 

По результатам таблицы построим функцию корреляции информационного сигнала на выходе согласованного фильтра рисунок 4:

 

 

Рис.5 – Сигнал на выходе согласованного фильтра при действии на входе информационного сигнала.

 

Таким же способом построим форму синхронизирующего сигнала на выходе согласованного фильтра. Для чего заготовим таблицу 3:

 

Uвх
*
*
*
*
*
*
*
∑			-3		-1		-3	-4		-2				-4

 

Таблица 3 – К построению синхронизирующего сигнала на выходе согласованного фильтра.

 

 

По данным таблицы построим функцию корреляции синхронизирующего сигнала на выходе согласованного фильтра рисунок 5:

 

 

Рис.6 - Сигнал на выходе согласованного фильтра при действии на входе синхронизирующего сигнала.

Рассмотрим процесс на выходе согласованного фильтра информационного сигнала при действии на его входе сигнала синхронизации. Для этого заготовим таблицу 4:

 

Uвх
*
*
*
*
*
*
*
∑		-2	-1				-1		-3	-2				-2

 

Таблица 4 – К построению сигнала на выходе согласованного фильтра информационного сигнала при действии, а входе синхронизирующей последовательности.

 

 

По данным таблицы построим форму сигнала на выходе согласованного фильтра информационного сигнала при действии на входе синхронизирующей последовательности рисунок 7:

 

Рис.7 – Форма сигнала на выходе согласованного фильтра информационного сигнала при действии на входе синхронизирующей последовательности

 

Так же рассмотрим процесс на выходе согласованного фильтра синхронизирующего сигнала при действии на его входе информационного сигнала. Для этого заготовим таблицу 5:

 

Таблица 5 – К построению сигнала на выходе согласованного фильтра синхронизирующего сигнала при действии на входе информационного сигнала.

Uвх
*
*
*
*
*
*
*
∑	-1					-2	-1		-1		-1		-3	-2	-1

 

По данным таблицы 5 построим форму сигнала на выходе согласованного фильтра синхронизирующего сигнала при действии на входе информационной последовательности рисунок 8:

Рис.8 – Форма сигнала на выходе согласованного фильтра синхронизирующего сигнала при действии на входе информационной последовательности.

Заключение

 

В результате курсовой работы мы закрепили навыки по темам анализ систему передачи непрерывных сообщений цифровыми методами, расчет характеристик помехоустойчивости и других показателей качества передачи информации по каналу связи с помехами. Разработали структурную схему системы передачи непрерывного сообщения в цифровой форме.

По теореме Шеннона, если производительность источника сообщений меньше пропускной способности канала, то существует такая процедура кодирования и декодирования, при которой вероятность ошибочного декодирования будет меньше допустимой. Поэтому для повышения помехоустойчивости приема используется помехоустойчивое кодирование.

Заметим, что наилучший способ приёма - идеальный приёмник Котельникова - может быть реализован при сигнале, известном точно за исключением, в данном случае, факта: какой из двух возможных сигналов - S₁ (t) или S₂ (t) - присутствует на входе приёмника в данный момент времени. Помехоустойчивость приёмника, характеризуемая вероятностью ошибки р_ош , определяется только отношением его энергии к спектральной плотности помехи. Поэтому применение сложных сигналов не может дать выигрыша помехоустойчивости при помехе в виде широкополосного шума и сигнале, известном точно. Однако применение сложных сигналов позволяет получить целый ряд других преимуществ – повышение помехоустойчивости по отношению к помехам от других подобных систем связи, при действии узкополосных помех, многолучевом распределении сигнала и т.п. Кроме того, использование сложного сигнала позволяет обеспечить синхронизацию устройства восстановления аналогового сообщения по принятому цифровому сигналу.

Сведем в таблицу 6 результаты, полученные в ходе выполнения курсовой работы:

 

Таблица 6 – Результаты расчетов:

Величина	Значение
1. Эффективные значения относительных среднеквадратичных ошибок этапов входных преобразований и ошибки, вызванной действием помех	0,0035
2. Значение пик-фактора H	3,75
3. Значение частоты дискретизации Fд, кГц	3,4
4. Число разрядов двоичного кода Nр
5.Длительность импульсов τu, мкс	0,245
6.Ширина спектра Δfc, кГц
7. Расчёт энтропии Н3(x), бит/символ	7,237
8. Информационная насыщенность Iн(x)	0,724
9. Избыточность r(x)	0,276
10. Производительность источника сообщений Vn, бит/с
11. Требуемое значение отношения сигнал/шум для обеспечения пропускной способности канала связи
12. Требуемое отношение q2 при оптимальном когерентном приёме	26,471
13. Требуемое отношение q2 при оптимальном некогерентном приёме	28,653

 

Методы повышения информационной эффективности:

 

- разнесенный прием – передача одной и той же информации по параллельным каналам;

- прием в целом - демодулятор строится сразу на все кодовое слово, что позволяет в сравнении с посимвольным приемом повысить верность ;

- обратная связь – система с решающей обратной связью являются примером согласованного подхода к кодированию и модуляции с учетом свойств канала связи;

- применение шумоподобных сигналов – позволяет повысить верность передачи за счет повышения отношения сигнал/шум на входе решающего устройства;

- адаптивная коррекция – осуществление адаптивной коррекции характеристик канала позволяет повысить скорость передачи информации за счет ослабления межсимвольных искажений;

- эффективное кодирование источника – кодирование источника со сжатием данных позволяет сократить избыточность источников сигналов и тем самым повысить эффективность систем передачи информации.

 

Список литературы:

 

1. Методическое указание к курсовой работе для студентов очной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования./ Д.В. Астрецов, Екатеринбург, Уф СибГУТИ, 2011г.

 

2. Теория электрической связи. Учебное пособие / А.В. Паршин, Е.А. Субботин / СибГУТИ, Екатеринбург, 2005г.

 

3. Теория электрической связи: Учебник для вузов/А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; Под ред. Д.Д. Кловского.

- М: Радио и связь, 1998.

4. Теория электрической связи: Учебное пособие для вузов/ Т.Д. Алексеева, Н.В. Добаткина, Г.К. Кожанова, Н.Т. и др.; Под ред. В.Г. Санникова. - М.: МИС, 1991.

5. Теория электрической связи: Учебное пособие/А.С. Аджемов, М.В. Назаров, Ю.В. Парамонов, В.Г. Санников. - М.: МТУСИ, 1996.

6. Теория электрической связи: Учебник для вузов./Клюев Л.Л.- Минск: Дизайн ПРО, 1998.

 

Приложение

Структурные схемы оптимального когерентного и некогерентного различителей бинарных сигналов.