Курсовая работа: Цифровая система передачи непрерывных сообщений

- в АЦП производится равномерное квантование.

Требуется:

- составить и определить структурные схемы АЦП и ЦАП ;

- определить интервал дискретизации и частоту дискретизации ;

- определить число уровней квантования L и значность двоичного кода n;

- рассчитать длительность двоичного символа ;

- рассчитать отношение сигнал/шум квантования при выбранных параметрах АЦП;

- рассчитать допустимую вероятность ошибки символа в канале связи (на входе 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. Структурные схемы АЦП и ЦАП приведены на рисунке 1.1,1.2.

Входной ФНЧ в схеме АЦП необходим для ограничения спектра первичного сигнала. Это связано с тем, что у большинства первичных сигналов спектр является медленно убывающей функцией, и величина не есть частота, выше которой спектр равен нулю, а является граничной частотой полосы, которую необходимо передать из условия достижения заданного качества воспроизведения первичного сигнала ( определяется требуемой разборчивостью речи, четкостью изображения и т.д.).

На приемной стороне линии связи последовательность импульсов после демодуляции и регенерации в приемнике поступает на цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, назначение которого состоит в обратном преобразовании (восстановлении) непрерывного сообщения по принятой последовательности кодовых комбинаций. В состав ЦАП входят декодирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отчетов, и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям.

Преобразование аналог-цифра состоит из трех операций (рис.2.2): сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы Δt (рис.2.2, а); полученные отсчеты мгновенных значений b(kΔt) квантуются (рис.2.2,б); наконец, полученная последовательность квантованных значений b_кв (kΔt) передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательности т-ичных кодовых комбинаций (рис.2.2,в). Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией.

Рисунок 2.2 – Преобразование непрерывного сообщения в последовательность двоичных импульсов.

Преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму в системах ИКМ, как отмечалось, сопровождается округлением мгновенных значений до ближайших разрешенных уровней квантования. Возникающая при этом погрешность представления является неустранимой, но контролируемой (так как не превышает половины шага квантования) (рис.2.2,г). Погрешность (ошибку) квантования, представляющую собой разность между исходным сообщением и сообщением, восстановленным по квантованным отсчетам, называют шумом квантования.

Интервал дискретизации по времени выбираем на основе теоремы Котельникова: функция времени, спектр которой ограничен сверху некоторым значением частоты F_max полностью определяется своими отсчетами, сделанными с частотой f_кв ³2F_max .

Итак, частота дискретизации выбирается из условия

(2.1)

кГц

кГц.

Увеличение частоты дискретизации позволяет упростить входной фильтр АЦП, ограничивающий спектр первичного сигнала, и выходной (интерполирующий) ФНЧ ЦАП, восстанавливающий непрерывный сигнал по отчетам. Но увеличение частоты дискретизации приводит к уменьшению длительности двоичных сигналов на выходе АЦП, что требует нежелательного расширения полосы частот канала связи для передачи этих символов. Обычно параметры входного ФНЧ АЦП и выходного ФНЧ ЦАП выбирают одинаковыми.

Для того чтобы ФНЧ не вносили линейных искажений в непрерывный сигнал, граничные частоты полос пропускания ФНЧ должны удовлетворять условию

(2.2)

Для того чтобы исключить наложение спектров и (см. приложение А), а также обеспечить ослабление восстанавливающим ФНЧ составляющих , граничные частоты полос задерживания ФНЧ должны удовлетворять условию

.(2.3)

Чтобы ФНЧ не были слишком сложными, отношение граничных частот выбирают из условия

.(2.4)

После учета этих условий, т.е. формулы (2.2), (2.3), (2.4) выбираем

f_Д =15 кГц, f₁ =6,5 кГц, f₂ =8,5 кГц.