• 1. Задание на проектирование 3
• 2. Расчет параметров системы 5
• 2.1 Расчет параметров преобразования сообщений. 5
• 2.1.1 Параметры сообщения. 5
• 2.1.2 Выбор ошибок преобразования. 5
• 2.1.3 Параметры преобразованных сообщений. 7
• 2.2 Расчет энергетических характеристик 12
• 2.3 Расчет требуемой мощности излучаемого сигнала. 13
• 2.4 Основные параметры приемной и передающей антенн. 15
• 3. Сводные результаты расчета и выбора параметров функциональных устройств. 17
• 4. Частотный план системы 18
• 4.1 Канал трафика (передача информации с объекта на ЦП). 18
• 4.2 Канал управления 19
• 5. Протоколы работы системы 22
• 5.1 Протокол установления связи. 22
• 5.2 Протокол окончания сеанса 23
• Библиографический список 24
• Приложение.1. 25
• Приложение.2. 26

Спроектировать радиоэлектронную систему передачи непрерывных сообщений с подвижного объекта по радиоканалу на пункт сбора информации. В качестве источников сообщений рассматривается совокупность процессов, характеризующих состояние параметров объекта и окружающей среды. Источники сообщений находиться на «борту» шар-зонда. Пункта сбора информации (Ц.П.) находится на земле.

Характеристики проектируемой системы

1. Характеристики аналоговых сообщений

· Нормированная плотность распределения мгновенных значении сообщения:

· Средне квадратичное отклонение:

· Вид преобразования аналогового сообщения: ДИКМ

· Спектральная плотность аналогового сообщения:

· Суммарная ошибка преобразования аналогового сообщения в цифровое:

2. Параметры радиолинии передачи информации с объекта

· Число каналов (датчиков) объекта: N=8

· Вид модуляции: АМн

· Число «м» сигналов: м=2

· Допустимое значение вероятности ошибки воспроизведения символа дискретного сообщения: =20*10^-7

· Надежность связи: =0.8

3. Параметры радиолинии объект-ЦП

· Максимальный радиус зоны обслуживания: = 60 км

· Рабочая длина волны: = 50 см

4. Организация доступа к Ц.П.

Непрерывные сообщения, преобразованные в цифровую форму, передаются на Ц.П. пакетом длительностью 40 сек. по многоканальной коммутируемой радиолинии по запросу объекта

· Число физических радиоканалов Ц.П: N_рк=5

· Метод свободного доступа в Р.Л. Св.: ЧРК

· Средняя интенсивность вызовов R_в=3.5 вызова/час

· Вероятность отказа в обслуживании: p_отк.= 0,02

· Среднее время сеанса связи: n_в=4 с

5. Коррекция ошибок в радиолинии

Оценить качество приёма цифрового сигнала при использовании блочного избыточного кодирования, с числом проверочных символов не превышающим 10% от длины блока. Реализовать по выбору один из способов коррекции ошибок - исправление, обнаружение с переспросом блоков, их стиранием, изменением мощности передатчиков объектов и т.д. Отразить эту функцию в структурной схеме объекта и Ц.П. и в протоколе работы радиолинии, оценить эффективность кодирования.

2. Расчет параметров системы

При кодировании непрерывных сообщений с помощью ДИКМ возникают ошибки временной дискретизации ?₁, ограничения динамического диапазона ?₂, квантования сообщения ?₃.

2.1.2 Выбор ошибок преобразования

- Ошибка временной дискретизации ?₁:

Результатом ДИКМ является цифровой сигнал, несущий информацию о величине и знаке приращения между двумя соседними отчетами сообщения или разность между истинным и предсказанным значением отсчета по ограниченному числу предыдущих значений сообщения.

Эта операция приводит к резкому уменьшению разрядности сигнала, но и к повышению частоты дискретизации, которая вычисляется по формуле:

, (2.1)

где Fв - верхняя частота спектра сообщения после ограничения, которая находится по формуле:

?₁ (2.2)

в итоге, задавая значения ?₁, с помощью Mathcad вычисляем значения Fd.

- Ошибка ограничения динамического диапазона ?₂:

Динамический диапазон Y_max будет определятся заданной ошибкой ограничения динамического диапазона:

(2.3)

- Ошибка квантования сообщения ?₃:

Шаг квантования будет определяться заданной ошибкой квантования ?₃. (4.2.2) [1].

, (2.4)

Результатом правильного выбора ошибок преобразования, должна явится минимизация полосы частот радиолинии f_рл=min, что в достигается в основном, при максимальной длительности разряда цифрового сигнала _n =max. (формула 4.2.9. [1]). Из формулы видно что это условие достигается, при неизменности прочих условий (N_c), минимизацией Fd, Y_max и максимизацией h_к, (это следует из выражения 4.2.4., 4.2.9. [1]), Эти условия позволяют определиться с выбором ошибок, даже не зная N_c.

Произведем расчет F_в, Fd, Y_max и h_k для разных вариантов распределения ошибок используя формулы (2.1 - 2.4). Учтем, что распределение ошибок выбирается из условия:

(2.5)

Наиболее оптимальным является вариант, когда: =/3=/3=/3

Полученные результаты позволяют выбрать следующие значения:

?₁=0.017

?₂=0.017

?₃=0.017

F_d=1.465*10³ Гц,

F_в=160 Гц,

h_k=0.2

H=Y_max=4.1

X_m=13.12

2.1.3 Параметры преобразованных сообщений

- эквивалентная полоса частот w_0э, определяемая из уравнения:

- число уровней квантования m:

, возьмем m=13,

- число разрядов двоичного кода n:

, значит n=4,

- длительность канального сигнала Тк.

Тк определяется частотой следования отсчетов оцифрованного сигнала, для правильного восстановления сообщения на приемной стороне.

- длительность разрядного импульса ?_п:

-

где:

N=8 - количество датчиков на объекте.

где N_с - число служебных разрядов, рассчитывается по формуле

где N_адр - число разрядов адреса объекта

N_пук - число разрядов помеха устойчивого кода

N_доп - число дополнительных разрядов (преамбула, разделительные, признак канала трафика или канала управления, защитный бланк)

Разрядность адреса находится из максимально допустимой нагрузки на систему А (Эрл/ч), которая находится при заданной вероятности отказа P_отк=0.04, из графика [1]:

, отсюда

значит, система может обеспечивать работу 42 шаров-зондов.

Тогда разрядность адреса составит 6 бит.

Число проверочных разрядов выбираем из соотношения

 бит

В результате получим помеха устойчивый код (n_k.k_k)=(88.81), где k_k получается из

бит

Минимальное кодовое расстояние этого кода d=4 получено из соотношении и

где r=N_пук

Соотношение называется граница Хеминга и является необходимым условием, а достаточным условием или границей Варшамова-Гильберта

Этот код из ходя из (минимального кодового расстояния) может обнаруживать ошибки кратностью a=2 и исправлять ошибки кратностью b=1.

Определим вероятность не обнаружения ошибок данным кодом, которая вычисляется по формуле (8.28 [2]).

полученное значение, показывает, что при заданной Р_Д ошибки кратности 3 и выше возникают с очень малой вероятностью.

Определим вероятность появления ошибок, которые код обнаруживает, но не может исправить. Т.е. ошибки кратности 2 по формуле (8.27 [2]).

полученная вероятность ошибки мала.

Полученные результаты позволяют сделать вывод:

· полученный систематический код обнаруживает практически все ошибки.

· исправляет практически все из обнаруженных ошибок.

· всем этим обеспечивается высокая помехоустойчивость передачи.

Поэтому в рассматриваемой системе будет реализован следующий способ коррекции: все ошибки кратностью один исправляются, а остальные пакеты в которых есть ошибки кратностью два и больше будут стираться.

Число дополнительных разрядов возьмём N_доп=8 бит.

В служебные разряды должны включаться и биты синхронизации, но в данной системе применяется отдельный канал синхронизации, который будет описан позже.

В результате по формуле получим

бит.

Тогда длительность одного разряда

мкс.

- скорость передачи цифрового сигнала, объем передаваемой информации

скорость передачи системы будет больше чем у систем передачи речи. Объем передаваемой информации невелик, значит ЗУ объекта будет дешевым.

- полоса частот группового сигнала ?f_?.

- Параметры модуляции во второй ступени.

Во второй ступени модуляции используется двухпозиционная АМн. Выберем коэффициент амплитудной модуляции:

m_a= 2

- полоса частот радиолинии ?f_рл.

В разрабатываемой системе используется частотное разделение каналов, тогда:

где ?=0.7 - коэффициент, зависящий от формы импульса и способа обработки сигнала в приемнике.

Коэф.=1.1 - коэф. Учитывающий взаимной нестабильности несущей частоты излучаемого сигнала и частоты настройки приемника и доплеровского сдвига.

2.2 Расчет энергетических характеристик