Раздел 4. Системы передачи непрерывных сообщений цифровым методом
4.1. Условие задания.
Вычислить производительность источника непрерывных сообщений.
Вычислить скорость передачи информации по дискретному каналу.
Вычислить пропускную способность дискретного канала.
Рассчитать число дискретных каналов, возможных для заданных исходных данных, а также пропускную способность многоканальной системы связи.
Вычислить частотную и энергетическую эффективности дискретного канала связи и сравнить эти характеристики с характеристикой идеальной системы связи.
Нарисовать структурную схему системы передачи непрерывных сообщений цифровым методом. Привести описание работы системы.
4.2. Теоретическая часть и расчет.
Обычно цифровые методы передачи непрерывных сообщений включают в себя методы формирования и обработки сигналов на основе их отображения совокупностью чисел, а также методы передачи этой совокупности по каналу связи.
Рисунок 4.1 - Структурная схема цифровой системы передачи непрерывных сообщений
Для определения производительности источника непрерывных сообщений определим мощность помехи на выходе канала по формуле:
(4.1)
Где p
– вероятность ошибки при передаче
двоичной информации по каналу связи;
– интервал квантования;
- число разрядов двоичных кодовых слов
на выходе АЦП.
Тогда
(4.2)
Следовательно, производительность источника непрерывных сообщений:
(4.3)
Под пропускной способностью системы связи С понимают максимальное количество переданной информации.
Для определения пропускной способности воспользуемся формулой Шеннона, которая имеет вид:
(4.4)
где F
- ширина полосы пропускания канала,
- отношение сигнал/шум.
Таким
образом, подставив в (4.3)
,мощность
Pс=0,07(В2),
мощность шума
Pш=0,1(В2).,
получим пропускную способность системы
связи:
Определим максимальное количество каналов, которое возможно организовать в данном варианте связи. Наиболее оптимальным является частотное разделение каналов:
(4.5)
Под эффективностью понимают некоторую функцию показателей качества, которая характеризует систему связи с технической точки зрения. Энергетическая эффективность – коэффициент определяющий эффективность использования энергии сигнала:
(4.6)
Частотная эффективность – коэффициент эффективного использования полосы канала:
(4.7)
Коэффициент использования пропускной способности:
(4.8)
Можно получить формулы для зависимостей между энергетической и частотной эффективностью для идеальной системы связи:
(4.9)
(4.10)
Теперь мы можем получить максимальное значение для энергетической эффективности:
(4.11)
Заключение
Фундаментальными работами В.А.Котельникова и К.Шенонна было положено начало современной теории передачи сообщений. Классическая теория помехоустойчивости при флуктуационных помехах развита для каналов со случайно изменяющимися параметрами и продолжает развиваться в направлении учета реальных характеристик сигналов и помех, в том числе нестационарных.
Вопросы синтеза оптимальных приемников непрерывных и импульсных сигналов успешно решаются на основании теории нелинейной фильтрации. Дальнейшим шагом является разработка и применение методов построения оптимальных схем, позволяющих обеспечить высокую достоверность передачи сообщений в каналах с переменными параметрами при неполной априорной информации о сигналах и помехах.
Современная теория передачи сообщений позволяет достаточно полно оценить различные системы связи по их помехоустойчивости и эффективности и тем самым определить, какие из этих систем являются наиболее перспективными.
Теория достаточно четко указывает не только возможности совершенствования существующих систем связи, но и пути создания новых, более совершенных систем.
В настоящее время речь идет о создании систем, в которых используются показатели эффективности, близкие к предельным. Одновременное требование высоких скоростей и верности передачи приводит к необходимости применения систем, в которых используются многопозиционные коды и мощные корректирующие коды.
В реальных условиях системы связи должны выполнять большой объем вычислений и логических операций, связанных с изменением и регулированием параметров сигнала, а также с операциями кодирования и декодирования.
Наиболее совершенная система связи должна быть сложной саморегулирующейся системой. Практически реализация таких систем должна базироваться на использовании микропроцессоров и ЭВМ.