Курсовая работа: Многоканальная система передачи информации

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 С_к .

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 V_c СПДИ и объема канала связи V_k

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 V к с объемом сигнала V с, определяемые соответственно выражениями:

V к= Θ к·_∆ F к· D к (3.10)

V с= Θ с·_∆ Fc · D с (3.11)

где Θ к, Θ с – время занятия канала, время передачи сигнала соответственно;D к, D с – 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:

(3.12)

На практике используют частные случаи неравенства (12)

; ; ;

Проведем расчет составляющих параметров V с и V к:

1. В нашем случае, СПДИ будет предоставлять ресурс канала связи каждому из М источников информации на все время передачи цифровой информации источником Θ с , иными словами на время передачи кодового слова (временного интервала) Т_сл =0.1(с). В свою очередь, время занятия канала ТЧ Θ _к численно равно длительности кадра системы Т_к =8(с) , поэтому т.к. Тк>Тсл , следовательно, неравенство будет выполняться.

2. В разрабатываемой системе, полоса частот канала ТЧ предоставляется на время Т_ви =Т_сл каждому конкретному источнику информации.

Ширина полезного сигнала ∆ F с численно равна ширине импульса группового радиосигнала СПДИ и будет иметь значение . Причем, энергетический спектр такого сигнала будет иметь значение , в следствие чего, основная энергия сигнала будет расположена в полосе частот канала ТЧ. Учитывая, что , информационный сигнал удовлетворяет неравенству .

3. Динамический диапазон СПДИ будет определятся нормированным динамическим диапазоном канала тональной частоты , поэтому в нашем случае условимся, что динамический диапазон группового сигнала будет выбран при проектировании СПДИ меньше значения 42-45(дБ), иными словами .

В связи с тем, что , можно сделать однозначный вывод, что КТЧ, удовлетворяющий исходным данным, подходит для передачи сигналов разрабатываемой СПДИ.

3.3 Оценка возможности использования заданного аналогового канала электросвязи

Необходимо отметить, что для рассматриваемой СПДИ выполняются необходимые условия функционирования многоканальной системы электросвязи, а именно и .

Целесообразно запас рассматриваемого канала связи по пропускной способности С_к > I _с =1.93 раза (без применения кодирования) и (с применением кодирования) использовать для введения дополнительных мер повышающих помехоустойчивость системы связи в целом, а также сигналов синхронизации.

4. Защита от ошибок. Помехоустойчивое (канальное) кодирование

4.1 Определение оптимальных параметров помехоустойчивого кодирования

Необходимо отметить, существует два основных метода защиты от ошибок передаваемых сигналов: 1 - обнаружение ошибок и повторная передача ошибочной последовательности, 2 – обнаружение ошибок и их исправление в приемном устройстве. Примем, что в рассматриваемой СПДИ применяется первый метод защиты от ошибок, при котором для проверки наличия ошибок используется контрольный бит четности (дополнительный бит, присоединяемый к данным). При этом приемное устройство не предпринимает попыток исправить обнаруженную ошибку, оно просто посылает запрос на повторную передачу данных. Для осуществления такого исправления ошибок рассматриваемая СПДИ имеет канал переспроса и в целом является полудуплексной системой, т.е. передача полезной информации от М источников производится только в одном направлении, в обратном же направлении передаются автоматические запросы на повторную передачу ошибочных сообщений. Причем передающее устройство перед началом очередной передачи ожидает подтверждения об успешном приеме.

Помехоустойчивое (или канальное) кодирование представляет собой класс преобразований канального видеосигнала для повышения качества связи, в результате которых информационный сигнал становится менее уязвимым к помехам. Существует условно два способа канального кодирования: кодирование самого сигнала, (когда в передающей части СПДИ производятся ряд процессов над формой передаваемого сигнала), и метод структурированных последовательностей (когда в цифровой сигнал вводится по определенному закону информационная избыточность, которая и служит для определения ошибок на приемной стороне).

Рассмотрим только второй способ канального кодирования, который нашел применение в исследуемой СПДИ. Заметим, что помехоустойчивое кодирование делится на три подкатегории помехоустойчивых кодов: блочные, сверточные и турбокоды.

В нашем случае для сравнения характеристик помехоустойчивого кодирования рассмотрим варианты блочного линейного корректирующего кодирования кодами Хэмминга.

При использовании блочных кодов исходные данные делятся на блоки (слова) Кс из к бит, которые называют битами сообщения. В нашем случае длина слова Кс=10 бит. В процессе помехоустойчивого кодирования каждый Кс блок данных преобразуется в больший блок из n бит, который называется кодовым словом, или канальным символом Кк. К каждому слову кодирующее устройство прибавляет r = (n - k ) проверочных бит, которые также называются избыточными битами, или битами четности, и новой информации не несут.

Необходимо, исходя из разницы между пропускной способностью аналогового канала связи Ск и информационной производительностью СПДИ Ic , определить все необходимые числовые значения параметров заданного помехоустойчивого кода и выбрать наиболее оптимальные из них. Для этого воспользуемся методикой расчета параметров кода Хэмминга, приведенной в источнике [7].

Коды Хэмминга – это простой класс блочных кодов, которые имеют следующую структуру:

(4.1)

где - основание блочного кода.