Разработка системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами

СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 3
1. Задание на курсовую работу. 4
2. Исходные данные. 4
3. Выполнение работы. 5
3.1 Структурная схема системы связи. 5
3.2. Структурная схема приемника (ОФМ-сигнала). 7
3.3. Принятие решения приемником по одному отсчету. 8
3.4 Вероятность ошибки на выходе приемника. 11
3.5. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении
оптимального приемника. 12
3.6. Максимально возможная помехоустойчивость при заданном виде сигнала. 12
3.7. Принятие решения приемником по трем независимым отсчетам. 13
3.8. Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления. 13
3.9. Расчет шума квантования при передаче сигналов методом ИКМ. 14
3.10. Прием с использованием сложных сигналов и согласованного фильтра. 15
3.11. Форма сложных сигналов при передаче символов "1" и "0". 15
3.12. Импульсная характеристика согласованного фильтра. 16
3.13. Схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов. 16
3.14. Форма сигналов на выходе согласованного фильтра при передаче символов "1" и "0". 17
3.15. Оптимальные пороги при асинхронном и синхронном способах приема сигналов в схеме с согласованным фильтром. 18
3.16. Энергетический выигрыш при применении согласованного фильтра. 18
3.17. Вероятность ошибки на выходе приемника при применении согласованного фильтра и сложных сигналов. 18
3.18 Пропускная способность разработанной системы связи. 19
3.19. Сравнительный анализ различных способов приема. 21
Приложение. 22

Введение.
Задачей данной курсовой работы является описание системы связи для передачи непрерывного сообщения дискретными сигналами.
Передача информации занимает высокое место в жизнедеятельности современного общества. Самая главная задача при передаче информации – это передача ее без искажений. Наиболее перспективным в этом направлении является передача аналоговых сообщений дискретными сигналами. Этот метод дает большое преимущество в помехоустойчивости линий передачи информации. Все современные информационные сети строятся на этом принципе.
Кроме этого такие системы связи имеют еще ряд преимуществ перед аналоговыми. Например, они просты в эксплуатации, по дискретному каналу связи можно передавать любую информацию, то есть он обладает универсальностью. Все это делает такие каналы передачи наиболее перспективными на следующий момент.

Информация – это совокупность сведений о каком-либо событии, явлении или объекте, которые увеличивают знания получателя о них. Информация, переданная за несколько отсчетов максимальна в том случае, когда отсчеты сигналов независимы. Этого можно достичь, если сигнал выбрать так, чтобы его спектральная плотность была равномерной в полосе F. Отсчеты, разделенные интервалами, кратными 1/2F, взаимно некоррелированы, а для гауссовских величин некоррелированность означает независимость. Максимально возможная скорость передачи информации по каналу связи при фиксированных ограничениях называется пропускной способностью канала. Поэтому пропускную способность системы связи С можно найти:

СнепрF

Когда принимается сообщение о каком-либо событии, то наши знания о нем изменяются. Мы получаем при этом некоторую информацию об этом событии. Сообщение о хорошо известном нам событии, очевидно, никакой информации не несет. Напротив сообщение о малоизвестном событии содержит много информации. Например, сообщение бюро погоды от 20 июня о том, что в Одессе “завтра выпадет снег” несет больше информации, чем сообщение “завтра ожидается ясная погода”. Первое сообщение является неожиданным, оно несет сведения о редакции. Второе сообщение является весьма вероятным, оно содержит мало нового и поэтому несет мало информации. Таким образом, количество информации в сообщении о некотором событии существенно зависит от вероятности этого события. Для определения количества информации, в принципе, можно использовать любое монотонно убывающую функцию вероятности F[P(S)], где P(S)- вероятность сообщения S. Что касается энтропии источника независимых сообщений, то во многих случаях, когда требуется согласовать канал с источником сообщений, возникает потребность в характеристиках, которые бы позволяли оценивать информационные свойства источника сообщений в целом. Одной из важных характеристик такого рода является среднее количество информации, приходящейся на одно сообщение. Так как вероятности сообщений неодинаковы, то они несут различное количество информации. Менее вероятные сообщения несут большое количество информации и на оборот. Среднее количество информации, приходящейся на одно сообщение источника, определяется как математическое ожидание.

, (44)

Величина называется энтропией. В теории информации энтропия также характеризует неопределенность ситуации до передачи сообщения, поскольку за ранее неизвестно, какое из сообщений ансамбля источника будет передано. Чем больше энтропия, тем сильнее неопределенность и тем большую информацию в среднем несет одно сообщений источника.
В нашем случае, вычислим энтропию источника сообщений, который характеризуется ансамблем, состоящим из двух сообщений S1 и S2 с вероятностями

Р(S1)0.53 и P(S2)1-P(S1)1-0.530.47

На основании этого энтропия такого источника будет равно:



Количество информации создаваемое источником сообщений в среднем за единицу времени, называется производительностью источника. Эту величину удобно выразить через энтропию источника и :



Из расчетов видно, что производительность источника меньше пропускной способности канала связи. Это говорит о том, что не будут возникать потери, и ошибки в канале связи, возникающих из-за пропускной способности канала связи.
Вычислим пропускную способность дискретного канала связи с вероятностью ошибки вычисленную в разделе “Вероятность принятия ошибки на выходе приемника.”
Т.е. по формуле

,

,

Оценим эффективность использования пропускной способности канала связи при передачи дискретными сообщениями.
, тогда эффективность использования пропускной способности канала связи при передачи дискретными сообщениями будет иметь следующий вид.


3.19. Сравнительный анализ различных способов приема.
Анализ проведем на основу сравнения полученных в процессе расчета курсовой работы вероятностей ошибок:
При использовании однократного отсчета: ;
При использовании оптимального приемника:
При использовании трех отсчетов: ;
При использовании согласованного фильтра: .
Видно, что наиболее помехоустойчив метод с применением согласованного фильтра, но при этом снижается скорость передачи информации.

Приложение.
Расчет исходных данных для заданного варианта работы.

1. N8, К1,5, М9
2.
3. 2 A 2 (0.10 0.008N)(10,4*10-3 )2(0,10,008*8)17,7*10-6Вт
4. р(1)0,09*N0,09*80.72
5. V1000*М*N1000*9*872000 Бод
6. fпр2,5/Т2,5*V2,5*72000180 кГц
7. Z(t0)(0,25)*А(0,254,2*10-3)*10,4*10-3 2,6 мВ
8. Z(t1) Z(t0) 2,6 мВ
9. Z(t2) 0.6 Z(t0)0,6*2,61,6 мВ
10. Z(t3)1.1 Z(t0)1,1*2,62,86 мВ
11. bmax 2 0.3N 20,3*84,4 В
12. П 1.5 0.1N1.5 0.1*82,3
13. n9
Вид дискретной последовательности в восьмеричной форме -2136, в двоичной -010001011110