Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Цель курсовой работы
• 2. Содержание задания
• 3. Исходные данные
• 4. Модель системы передачи информации
• 5. Расчет основных характеристик сигнала
• 6. Спектр сигналов при ФМ-4
• 7. Опредедение корреляционной функции случайного телеграфного сигнала
• 8. Определение спектральной плотности мощности случайного телеграфного сигнала
• 9. Расчет спектральной плотности мощности сигнала при ФМ-4
• 10. Расчет помехоустойчивости при ФМ-4
• 11. Модулятор
• 12. Оптимальный демодулятор
• 13. Сверточный кодер
• 14. Перемежитель (деперемежитель)
• Вывод
• Список используемой литературы
•  1. Цель курсовой работы
• Цель данной курсовой работы заключается в приобретении и закреплении знаний и навыков по применению достижений Теории электрической связи при построении и расчете основных характеристик систем передачи мультимедийной информации, построенных на основе современных стандартов широкополосного доступа IEEE 802.11 IEEE 802.16 и других.

1) Рассчитать:

1. скорость модуляции и передачи информации на поднесущих, общую скорость передачи информации;

2. временные и спектральные характеристики сигнала на поднесущих OFDM-сигнала;

3. вероятность ошибки на бит при оптимальном приёме;

4. вероятность ошибки с учётом кодирования;

5. удельную скорость передачи информации;

6. пропускную способность канала, эффективность использования пропускной способности.

2) Привести блок-схемы и пояснить принцип работы:

1. модулятора;

2. оптимального демодулятора;

3. перемежителя (пояснить только принцип работы);

4. деперемежителя (пояснить только принцип работы);

5. кодера;

6. декодера.

3) Изобразить графики

1. спектральной плотности мощности сигнала на К-той поднесущей;

2. спектральной плотности мощности группового сигнала;

3. зависимости средней вероятности ошибки на бит от отношения сигнал/шум на бит без учёта кодирования.

Полоса частот , МГц- 10;

Количество поднесущих N - 20;

Количество пилот - сигналов N_п - 5;

Вид модуляции - ФМ-4;

Относительная скорость кода r - 3/4;

4. Модель системы передачи информации

Рис. 3 Сигнальное созвездие при ФМ-4.

7. Определение корреляционной функции случайного телеграфного сигнала

сигнал телеграфный модулятор кодер перемежитель

Случайный телеграфный сигнал (СТС) представляет собой стационарный дискретный случайный процесс, принимающий на тактовых интервалах длительностью T значения +h с вероятностью p или -h с вероятностью 1-p. Вероятность принятия любого значения X(t) на к-ом тактовом интервале не зависит от того, какие значения он принял на (к-1)-ом тактовом интервале.

Рис 4. Случайный телеграфный сигнал.

Рассмотрим два сечения СТС в моменты времени и (рис. 4.). Вычислим корреляционную функцию исходя из ее определения: . Если сечения принадлежат разным тактовым интервалам, следовательно математическое ожидание равно нулю (X(t) и X(t+ф) равновероятно принимают значения +h и -h). Поэтому корреляционная функция также равна нулю. Если , то математическое ожидание равно вероятности того, что оба сечения находятся в одном интервале. Учитывая свойство четности корреляционной функции и то, что , получим:

.

При , получим: .

Таким образом,

h²=1

Рис. 5. Корреляционная функция случайного телеграфного сигнала.

8. Определение спектральной плотности мощности случайного телеграфного сигнала

Спектральные характеристики случайного процесса характеризуются соотношениями Винера-Хинчина:

откуда . Учитывая четность корреляционной функции, получим:

График энергетического спектра случайного телеграфного сигнала представлен на рис. 6.

Рис 6. Энергетический спектр случайного телеграфного сигнала.

9. Расчет спектральной плотности мощности сигнала при ФМ-4

В случае модуляции ФМ-4 сигнал имеет вид: , где - частота поднесущей. Это выражение можно переписать в виде:

,

где и - взаимонезависимые случайные сигналы с амплитудой 1 В. Сигнал при модуляции ФМ-4 можно представить в виде

, где , - сигналы при фазовой модуляции ФМ-2.

Корреляционная функция при ФМ-4 вычисляется по формуле:

;

Спектральная плотность мощности вычисляется по формуле:

;

;

Так как то

;

С учетом соотношений, полученных для спектральной плотности мощности случайного телеграфного сигнала в пункте 7, найдем спектральную плотность мощности сигнала при модуляции ФМ-4:

Получим выражение для односторонней спектральной плотности мощности при ФМ-4:

На рис. 7 представлен график односторонней спектральной плотности мощности, рассчитанной в MathCad.

Зафиксируем скорость модуляции

Длительность посылки символа вычисляется по формуле .

Рис. 7 Односторонняя спектральная плотность мощности сигнала при ФМ-4.

Рис. 8. Односторонние спектральные плотности мощности сигналов при различных видах модуляции с фиксированной скоростью модуляции.

10. Расчет помехоустойчивости при ФМ-4

Средняя вероятность ошибки при приеме М-ичного символа для М-ичной фазовой модуляции рассчитывается по приближенной формуле:

, где .

- отношение энергии сигнала, приходящейся на 1 бит, к спектральной плотности мощности белого гауссова шума.

Средняя вероятность ошибки приема 1 бита информации равна .

Точная формула для расчета вероятности ошибки при ФМ-4 имеет вид:

.

Окончательная формула для расчета средней вероятности ошибки при приеме М-ичного символа для М-ичной фазовой модуляции имеет вид:

.

Для ФМ-4 формула для расчета средней вероятности ошибки при приеме 1 бита информации имеет вид:

.

В формулах учитывается то, что отношение энергии сигнала, приходящейся на 1 бит, к спектральной плотности мощности белого гауссова шума при расчетах задается в децибелах.

На рис. 9 представлен график средней вероятности ошибки при приеме 1 бита информации, рассчитанной в MathCAD по данным из пункта 2.

Рис. 9. Средняя вероятность ошибки при приеме 1 бита информации при ФМ-4.

11. Модулятор

Блок-схема фазового модулятора (ФМ-4) изображена на рисунке 10.

Рис. 10. Блок схема фазового модулятора (ФМ-4).

Информация, поступающая с кодера, подается в регистр сдвига модулятора. После этого она считывается формирователями случайных телеграфных сигналов и преобразуется во взаимонезависимые случайные телеграфные сигналы. Генератор вырабатывает гармонические колебания, различающиеся по фазе. Они модулируются случайными взаимонезависимыми телеграфными сигналами с помощью перемножителя. Полученные сигналы суммируются и отправляются передатчику

12. Оптимальный демодулятор

Схема оптимального демодулятора (корреляционного приемника) изображена на рис. 11.

Рис. 11. Блок-схема оптимального демодулятора.

Принятый сигнал представляет собой сумму переданного сигнала и случайного шума .

Коррелятор является одной из реализаций согласованного фильтра. Корреляционный приемник состоит из М корреляторов, выполняющих преобразование принятого сигнала в последовательность М чисел или выходов коррелятора . Каждый выход коррелятора описывается интегралом произведения или корреляцией с принятым сигналом. Корреляторы ищут соответствие между принятым сигналов с каждым возможным сигналом-прототипом, известным приемнику заранее. Коррелятор находит сигнал, наиболее согласующийся (наиболее коррелирующий с принятым сигналом).

13. Сверточный кодер

Рис. 13. Общая схема кодирования свёрточным кодом

Схема свёрточного кода представлена на Рис.13. Он состоит из k q-ичных регистров сдвига с длинами m1.m2,...,mk. Некоторые (может и все) входы регистров и выходы некоторых ячеек памяти соединены с несколькими n сумматорами по модулю q. Число сумматоров больше числа регистров сдвига: n > k .На каждом такте работы кодера на его вход поступает k информационных символов, они вместе с хранящимися в регистрах сдвига символами поступают на входы тех сумматоров, с которыми имеется связь. Результатом сложения является n кодовых символов, готовых к передаче. Затем в каждом регистре сдвига происходит сдвиг: все ячейки сдвигаются вправо на один разряд, при этом крайние левые ячейки заполняются входными символами, а крайние правые стираются. После этого такт повторяется. Начальное состояние регистров заранее известно (обычно нулевое).

Суммарная длина всех регистров сдвига называется кодовым ограничением, а максимальная длина w = max{m1,...,mk} -- задержкой.

Значения регистров сдвига в каждый момент времени называется состоянием кодера.

14. Перемежитель (деперемежитель)

Перемежитель -- фундаментальный компонент помехоустойчивого кодирования, предназначенный для борьбы с пакетированием ошибок, использующий перемешивание (перемежение) символов передаваемой последовательности на передаче и восстановление её исходной структуры на приёме.

Благодаря перемежению на входе декодера ошибки равномерно распределяются во времени, в идеале образуя поток независимых ошибок

Перемежение осуществляется путем записи кодовых символов в столбцы матрицы, состоящей из N строк и В столбцов. Перестановка символов заключается в том, что считывание символов из матрицы производится по строкам. Устройство восстановления (деперемежитель)в приемном устройстве осуществляет обратную операцию: записываются символы в строки матрицы, а считываются по столбцам.

Вывод

В ходе выполнения курсовой работы я приобрёл и закрепил знания и навыки, полученные при изучении курса теории электрической связи при построении и расчете основных характеристик систем, построенных на основе современных стандартов IEEE 802.11, IEEE 802.16.

IEEE 802.11 -- набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц.

WiMAX телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.

Размещено на Allbest.ru