Файл: Курсовая работа по дисциплине Теория электрической связи.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИФедеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙИм. проф. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»Кафедра теоретических основ телекоммуникацийКурсовая работапо дисциплине «Теория электрической связи»Расчет основных характеристик цифровой системы связи с использованием квадратурноймодуляцииВариант № 86Выполнил: Божок А. А. Номер зачетной книжки: 2105086 Факультет: ИКССНаправление: 11.03.02Группа: ИКТЗ-15Проверил: Виноградов В. Б.Руководитель доцент кафедры ТОТ,. Оценка __________(_{подпись}) Санкт-Петербург2023 г.

Введение 3

Структурная схема системы цифровой связи 4

Исходные данные 5

Расчёт основных характеристик системы передачи цифровой информации 6

3.1. Источник сообщения 6

3.2. Аналого-цифровой преобразователь 11

3.3. Кодер 12

Введение

Данная курсовая работа посвящена современным цифровым системам связи и ориентирована на использование новых теоретических и практических достижений в области цифровой связи.Цель курсовой работы:

Рассчитать основные характеристики случайных сигналов на выходе источника сообщений, на выходе АЦП, использовать свёрточное кодирование и декодирование на основе алгоритма Витерби.
Применить современные виды модуляции (квадратурная амплитудная или квадратурная фазовая) с использованием соответствующих сигнальных созвездий.
Рассмотреть определения вероятностных характеристик случайных процессов на выходах соответствующих функциональных узлов (корреляционные функции и спектральные плотности мощности).
Обосновать каноническую форму сигналов квадратурных видов модуляции и определить корреляционную функцию на выходах СФФ, перемножителей в составе модулятора.
Построить графики сигналов на выходе квадратурных модуляторов и на входе блока ФМС.
Обосновать структурных схем квадратурных демодуляторов и определить вероятности ошибок на выходах решающих устройств (РУ) с последующим перерасчетом вероятности ошибок на выходе преобразователя параллельного кода в последовательный код.
Исправить возможные ошибки на выходе демодулятора с использованием декодирования на основе алгоритма Витерби.
Определить вероятности ошибок на выходе демодулятора при использовании квадратурных видов модуляции.

Структурная схема системы цифровой связи

Назначение функциональных узлов системы цифровой связи:1 – источник сообщений;2 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП);3 – кодер (К); 4 – перемежитель (П);5 – формирователь модулирующих символов (ФМС) или преобразователь последовательного кода в параллельный код;6 – сглаживающие формирующие фильтры (СФФ1, СФФ2);7 – перемножители;8 – фазовращатель;9 – генератор гармонических колебаний;10 – инвертор;11 – сумматор;12 – непрерывный канал;13 – демодулятор (ДМ);14 – преобразователь параллельного кода в последовательный код;15 – деперемежитель (ДП);16 – декодер (ДК);17 – цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);18 – получатель сообщений.

Исходные данные

Таблица 1

Параметр	Значение параметра	Данные по вашему варианту
Предельные уровни аналогового сигнала ^aмин^,^aмакс ^(В)	a_макс 25,6 ^В	a_макс 25,6 ^В
Предельные уровни аналогового сигнала ^aмин^,^aмакс ^(В)	a_мин 25,6 ^В	a_мин= 25,6 ^В
Верхняя частота спектра аналогового сигнала f_в	f_в _1 m10^² _10⁴ ^Гц	f_в 18600 Гц
Заданный уровень квантования	j 500  3  m	j 242
Спектральная плотность мощности флуктуационной помехи	Номер варианта m, в пределах	N₀ 86 ^B2Гц
Спектральная плотность мощности флуктуационной помехи	67…99	1,8510^⁷
q– номер тактового интервала ошибки	q m(mod 3)  1	q 3
№ вида модуляции l m(mod 2)	Вид модуляции	Вид модуляции по числу l
0	КФМ-4	КФМ-4

Расчёт основных характеристик системы передачи цифровой информации

3.1. Источник сообщения

Источник сообщения (ИС) вырабатывает реализации a(t) стационарного случайного процесса A(t) типа квазибелого шума с параметрами а_мин, а_макс и f_в. Мгновенные значения сообщения равновероятны в интервале от значения а_мин до значения а_макс.1) Определение плотности вероятности.Для определения плотности вероятности w(a) сигнала A(t) (сообщения A(t)) любая плотность вероятности должна удовлетворять условию нормировки:которое показывает, что площадь ограничения кривой w(a) от а = до а = будет равна единице.Условие равновероятности мгновенных значений сообщения A(t) в интервале (а_мин, а_макс) означает, что функция w(a) является равномерной, т. е. равна постоянной величине С в интервале (а_мин ‒ а_макс), а вне указанного интервала равна нулю. В данном случае условие нормировки примет вид С * (а_мин ‒ а_макс) = 1, откуда ; = 0.01953125(1/В).Аналитическое выражение плотности вероятности w(a) будет равно:Рис. 2. График плотности вероятности w(a)Определение функции распределения вероятности F(a)Функция F(a) связана с плотностью вероятности w(a) интегральным равенством Выражение для функции распределения вероятности F(a) будет равно:

Рис. 3. График функции распределения2) Расчёт математического ожидания и дисперсии сообщения. = .3) Аналитическое выражение для спектральной плотности сообщения.Сообщение A(t) является случайным процессом типа квазибелого шума, и его спектральная плотность мощности постоянна на частотном интервале от значения ( ), а вне этого интервала равна нулю. Обозначим значение функции на интервале ( ) через . Односторонняя спектральная плотность постоянна (равномерна) на частотном интервале от значения 0 до , а вне этого интервала равна нулю.Рис. 4. График спектральной плотности мощности4) Аналитическое выражение для корреляционной функции.

В соответствии с теоремой Винера – Хинчина корреляционная функция стационарного случайного процесса A(t) определяется следующей формулой:Рис. 5. График функции стационарного случайного процесса

3.2. Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует реализации аналогового (непрерывного) сообщения A(t) в цифровую форму, в поток двоичных символов: нулей и единиц, т. е. в последовательность прямоугольных импульсов, где «0» имеет нулевое напряжение, а «1» – прямоугольный импульс положительной полярности. Амплитуда импульсов U равна 1 В.1. Расчет интервала дискретизации t для получения непрерывных отсчетов а(t_i) реализации a(t):2. Расчет частоты дискретизации f_д:3. Определение числа уровней квантования:4. Расчет мощности шума квантования Р_шк и мощности непрерывного сообщения: В²5. Минимальное число двоичных разрядов k, требуемое для записи в двоичной форме номера j (k – целое число):6. Перевод заданного уровня квантования j в двоичную форму: