Файл: Разработка многоканальной системы связи.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА(РОСАВИАЦИЯ) ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» (МГТУ ГА)Кафедра основ радиотехники и защиты информации (ОРТЗИ)Курсовая работапо дисциплине “Теория электрической связи”Тема: “Разработка многоканальной системы связи”Вариант № 29Выполнил:Студент 3 курсаГруппы Руководитель: Москва 2023

Аннотация

Системы передачи информации используются во многих отраслях. В
зависимости от назначения, они должны отвечать определенным требованиям:и отказоустойчивость, помехоустойчивость и пропускная способность. Эта курсовая работа посвящена расчету и анализу основных характеристик многоканальной дискретной системы связи. Основная задача – разработать многоканальную когерентную систему передачи дискретной информации, предназначенную для передачи цифровых сигналов.

Задание и исходные данные

Исходные данныеЗадание: разработать обобщенную функциональную и электрическую функциональную схему многоканальной системы связи и рассчитать её основные тактико-технические характеристики.Исходные данные:

Число каналов	2
Длина кодовой комбинации (слова) на входе канала (бит)	4
Суммарная средняя мощность сигнала на входе приемника , (пВт)	3Е-4
Средняя скорость на входе канала, (слова/с)	3
Тип манипуляции	ЧМ
Способ уплотнения каналов	ВУ
Степень когерентности системы	Некогерентная
Спектральная плотность мощности шума на входе приемника , (пВт/Гц)	1Е-6
Тип корректирующего кода	Хэмминга (15,11)

Содержание

Аннотация 3

1.Задание и исходные данные 4

2.Расчёт технических параметров проектируемой СПИ и обоснование технических требований к её элементам. 6

2.1 Назначние СПИ 6

2.2 Выбор численных значений параметров корректирующего кода, при которых обеспечивается минимальная битовая вероятность ошибки на выходе декодера. 6

2.3 Листинг программы кодирования и декодирования для персонального компьютера (ПК) на языке программирования Python 11

2.4 Вычисление вероятности ошибки при приеме кодового слова и битовой вероятности ошибки на выходе декодера и оценка частоты появления ошибок 14

2.5 Выбор способов введения и численных значений параметров синхросигналов 14

3.Разработка функциональной схемы системы в целом для передачи в одном направлении 17

Заключение 19

Список используемой литературы 20

Расчёт технических параметров проектируемой СПИ и обоснование технических требований к её элементам.

2.1 Назначние СПИ

Определяя предполагаемое назначение СПИ, нужно учитывать скорость передачи в одном канале и количество двоичных разрядов в кодовой комбинации. Скорость передачи информации в одном канале равна:Такая скорость передачи информации является недостаточной для случая радиолокационного измерения расстояния до летящей ракеты, но является уместной для передачи значений направления и скорости ветра при метеорологических наблюдениях или скорости движения конвейера.Количество разрядов в кодовой комбинации k определяет относительную величину модуля максимальной ошибки:Величина модуля максимальной ошибки в данном случая не подходит для передачи значений координат движущегося объекта, однако достаточна для передачи данных о направлении и скорости ветра.

2.2 Выбор численных значений параметров корректирующего кода, при которых обеспечивается минимальная битовая вероятность ошибки на выходе декодера.

Коды Хэмминга – это простой класс блочных кодов, которые имеютследующую

структуру:

⁽????, ????⁾= ⁽2^???? − 1, 2^???? − 1 − ????⁾,

(2.1)

где????=2,3,4,…-основаниеблочногокода, ????–числобиткодовогослова,????–числоинформационных бит.Числопроверочных биткода:Избыточностькода:Способности кода к обнаружению ???? ошибок и исправлению ???? ошибокопределяются:ПриминимальномрасстоянииХэмминга????_????_????_????_????=3получим????=1и????=2–т.е код способен исправить все однобитовые ошибки или определить все моделиошибкииздвух или малогочислаошибок вблоке(слове).Вероятностьпоявлениябитовойошибки:где????–кратностьошибки,кол-воневернопринятыхсимволоввблоке(слове),????кс –вероятностьошибочногоприёмаканальногосимвола(кодовогослова)????_????. В частности, для кодов Хэмминга вместо уравнения (3.9) можно использовать

другое эквивалентное уравнение:

Дляописаниягауссовскогоканаласиспользованиемкогерентнойбинарной фазовой манипуляции, вероятность ошибочного приёма канальногосимвола (кодовогослова)можновыразитьчерезсоотношение:где????_к_????^⁄????₀–отношениеэнергии кодовогосимволакспектральнойплотности мощностишума,????(????)–Гауссовинтегралошибок,определёнв[приложение А].

Чтобы связать ????к????/????0 с энергией бита информации на единицу плотности спектрального шума (????????/????0), используем:

(2.9)

Для кодов Хэмминга уравнение (3.12):

(2.10)

Среднее время безошибочной работы в групповом канале передачи данных

где ????_д _вых – битовая вероятность появления ошибки на выходе декодера, ^〈????^〉-

средняя скорость источника информации.

Рассчитаем параметры помехоустойчивого кодирования при различных значениях основания кода ????.

Для ???? = ????:

⁽????, ????⁾= ⁽2^???? − 1,2^???? − 1 − ????⁾= ⁽2² − 1,2² − 1 − 2⁾= ⁽3,1⁾;

???? = ???? − ???? = 3 − 1 = 2;

???? = ^????⁻^????= ³⁻¹= 0,67.

Согласно формуле (3.13), получим:

^Для????=????:⁽????,????⁾=⁽2^????−1,2^????−1−????⁾=⁽2³−1,2³−1−3⁾=⁽7,4⁾;????=????−????=7−4=3;Как показали расчёты вероятность появления битовой ошибки ????_???? прикодированиикодамиХэммингатемменьше,чембольшеоснованиекода????,т.ечем большее количество проверочных символов вводится в информационныйсигнал.

2.3 Листинг программы кодирования и декодирования для персонального компьютера (ПК) на языке программирования Python

Ниже представлен код на языкуе Python кодера и декодера кода Хэмминга:importnumpyasnp# функция, которая возвращает биты проверки ошибокdef get_check_bits(data):