Курсовая работа: Цифровая система передачи непрерывных сообщений

Рис 1.2. Структурная схема ЦАП.

В составе цифрового канала предусмотрены устройства для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму – аналогово-цифровой преобразователь на передающей стороне и устройство преобразования цифрового сигнала в непрерывный – ЦАП на приемной стороне. АЦП по средствам импульсно кодовой модуляции переводит сигнал из аналоговой формы в цифровую представленную в виде последовательности m-ичных кодовых комбинаций. На приемной стороне ЦАП восстанавливает исходное сообщение по принятым кодовым комбинациям. Более подробно АЦП и ЦАП будут рассмотрены в пункте 2.

1.3 Кодер и декодер корректирующего кода

На выходе АЦП наш сигнал является цифровым и представлен в двоичном коде. Однако этот код не является помехоустойчивым, поэтому между АЦП и модулятором включен кодер корректирующего кода, а между демодулятором и ЦАП - декодер корректирующего кода, для повышения помехозащищенности кода .

При кодировании происходит процесс преобразования элементов сообщения в соответствующие им числа (кодовые символы). Каждому элементу сообщения присваивается определенная совокупность кодовых символов, которая называется кодовой комбинацией. Совокупность кодовых комбинаций, обозначающих дискретные сообщения, образует код. Правило кодирования может быть выражено кодовой таблицей, в которой приводятся алфавит кодируемых сообщений и соответствующие им кодовые комбинации. Множество возможных кодовых символов называется кодовым алфавитом, а их количество m — основанием кода. Число разрядов n, образующих кодовую комбинацию, называется значностью кода, или длиной кодовой комбинации.

Декодирование состоит в восстановлении сообщения по принимаемым кодовым символам. Устройство, осуществляющее кодирование и декодирование, называют кодеком.

1.4 Модулятор и демодулятор

Так как сигнал является широкополосным и не приспособленным к передачи в канале связи то его моделируют и делают более приспособленным к передаче в канале связи. Модуляция производится путем изменения тех или иных параметров физического носителя по закону передаваемых сообщений.

При дискретной модуляции закодированное сообщение, представляющее собой последовательность кодовых символов, преобразуется в последовательность элементов (посылок) сигнала путем воздействия кодовых символов на переносчик. Посредством модуляции один из параметров переносчика изменяется по закону, определяемому кодом. При непосредственной передаче переносчиком может быть постоянный ток, изменяющимися параметрами которого являются величина и направление тока. Обычно в качестве переносчика, как и в непрерывной модуляции, используют высокочастотный переменный ток (гармоническое колебание). В этом случае можно получить АМ, ЧМ и ФМ.

В данной системе используется четырех позиционная ОФМ-4 модуляция.

Переданное сообщение в приемнике обычно восстанавливается в такой последовательности. Сначала сигнал демодулируется. В системах передачи непрерывных сообщений в результате демодуляции восстанавливается первичный сигнал, отображающий переданное сообщение. Этот сигнал затем поступает на воспроизводящее или записывающее устройство. В системах передачи дискретных сообщений в результате демодуляции последовательность элементов сигнала превращается в последовательность кодовых символов, после чего эта последовательность преобразуется в последовательность элементов сообщения, выдаваемую получателю. Это преобразование называется декодированием. Операции демодуляции и декодирования – не просто операции обратные модуляции и кодированию. В результате различных искажений и воздействия помех пришедший сигнал может существенно отличаться от переданного. Поэтому всегда можно высказать несколько предположений о том какое именно сообщение передавалось. Задачей приемного устройства и является принятие решения о том, какое из возможных сообщений действительно передавалось источником.Та часть приемного устройства, которая осуществляет анализ приходящего сигнала и принимает решение о переданном сообщении, называется решающей схемой. На рисунке 1.3-1.5 представлена модель передачи сигнала с помощью ОФМ-4 модуляции. Устройство модулятора состоит из Элемента XOR , который сравнивает текущий и предыдущий биты. Он меняет значения с 1 и -1 или наоборот, если на текущий бит=1, и не меняет значения, если текущий бит=0. Далее сигнал накладывается на синусоиду. Демодулятор осуществляет детектирование, затем перемножение с сигналом, задержанным на длину 1 бита, результат фильтрует. Фиксируем результат в начале битового интервала и по его значению определяем значение передаваемого бита.

Рис 1.3 Модель модулятора и демодулятора для передачи сигнала с помощью ОФМ-4.

Рисунок 1.4 – Переданный и принятый сигналы.

Рисунок 1.5 – Модулированный сигнал.

1.5 Канал связи

Линией связи называется среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. В системах электрической связи — это кабель или волновод, в системах радиосвязи — область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны от передатчика к приемнику.

Каналом связи называется совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до точки В (рис. 1.1). Точки А и В могут быть выбраны произвольно, лишь бы между ними проходил сигнал. Если сигналы, поступающие на вход канала и снимающиеся с его выхода, являются дискретными (по состояниям), то канал называется дискретным. Если входные и выходные сигналы канала являются непрерывными, то и канал называется непрерывным. Встречаются также дискретно-непрерывные и непрерывно-дискретные каналы, на вход которых поступают дискретные сигналы, а с выхода снимаются непрерывные, или наоборот. Видно, что канал может быть дискретным или непрерывным независимо от характера передаваемых сообщений. Более того, в одной и той же системе связи можно выделить как дискретный, так и непрерывный каналы. Все зависит от того, каким образом выбраны точки А и В входа и выхода канала.

Непрерывный канал связи можно характеризовать так же, как и сигнал, тремя параметрами: временем T_k , в течение которого по каналу ведется передача, динамическим диапазоном D_k и полосой пропускания канала F_k . Также в канале связи на сигнал накладываются помехи, обусловленные различными характеристиками среды распространения.

2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АЦП И ЦАП

Исходные данные для расчетов:

- максимальная частота спектра первичного сигнала =6,5 кГц;

- плотность вероятности мгновенных значений первичного сигнала p(b) –двухстороннее экспоненциальное распределение;

- средняя мощность первичного сигнала =0,07 Вт;

- коэффициент амплитуды первичного сигнала =9;

- допустимое отношение сигнал/помеха на входе получателя =30 дБ;