2. Задание на курсовую работу.
3. Исходные данные.
4. Структурная схема системы связи.
5. Временные и спектральные диаграммы на выходах функциональных блоков системы связи.
6. Структурная схема приемника.
7. Принятие решения по одному отсчету.
8. Вероятность ошибки на выходе приемника.
9. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника.
10. Максимально возможная помехоустойчивость при заданном виде сигнала.
11. Принятие решения приемником по трем независимым отсчетам.
12. Вероятность ошибки при использовании метода синхронного накопления.
13. Расчет шума квантования при передаче сигналов методом ИКН.
14. Использование сложных сигналов и согласованного фильтра.
15. Импульсная характеристика согласованного фильтра.
16. Схема согласованного фильтра для приема сложных сигналов. Форма сложных сигналов на выходе СФ при передаче символов “1” и “0”.
17. Оптимальные пороги решающего устройства при синхронном и асинхронном способах принятия решения при приеме сложных сигналов согласованным фильтром.
18. Энергетический выигрыш при применении согласованного фильтра.
19. Вероятность ошибки на выходе приемника при применении сложных сигнал согласованного фильтра.
20. Пропускная способность разработанной системы связи.
21. Заключение.
Введение.Задачей данной курсовой работы является описание системы связи для передач непрерывного сообщения дискретными сигналами.
Передача информации занимает высокое место в жизнедеятельности современного общества. Самая главная задача, при передаче информации – это передача её без искажений. Наиболее перспективным в этом направлении является передача аналоговых сообщений дискретными сигналами. Этот метод дает большое преимущество в помехоустойчивости линий информации. Все современные информационные сети строятся на этом принципе.
Кроме этого дискретный канал связи прост в эксплуатации и, по нему можно передавать любую информацию, т.е. он обладает универсальностью. Все это делает такие каналы связи наиболее перспективными в данный момент.
1. Задание на курсовую работу.Разработать обобщенную структурную схему системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами, разработать структурную схему приемника и структурную схему оптимального фильтра, рассчитать основные характеристики разработанной системы связи и сделать обобщающие выводы по результатам работы.
2. Исходные данные.1) Номер варианта N=1.
2) Вид сигнала в канале связи DAM .
3) Скорость передачи сигналов V=6000 Бод.
4) Амплитуда канальных сигналов А=3 мВ.
5) Дисперсия шума x*x=0.972 мкВт.
7) Способ передачи сигнала КГ .
8) Полоса пропускания реального приемника Df=12 кГц.
9) Значение отсчёта Z(t0)=0.75 мВ
d f=12 кГц.
10) Значение отсчётов Z(t1)=0.75мВ
11) Максимальная амплитуда на выходе АЦП b max=2.3 В.
12) Пик фактор П.=1,6.
13) Число разрядов двоичного кода n=8.
14) Вид дискретной последовательности сложного сигнала
1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1
3. Структурная схема системы связи.Система связи представляет собой совокупность радиотехнических средств, обеспечивающих передачу информации от источника к получателю. Рассмотрим схему системы связи.
Устройство, преобразующее сообщение в сигнал, называют передающим устройством, а устройство, преобразующее принятый сигнал в сообщение, приемным устройством.
Рассмотрим передающее устройство:
Фильтр нижних частот ограничивает спектр исходного сообщения, чтобы он удовлетворял теореме Котельникова, что необходимо для дальнейшего преобразования.
Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует непрерывное сообщение в цифровую форму. Это преобразование состоит из трех операций: сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервал; полученные отсчеты мгновенных значений квантуются (Квант.); полученная последовательность квантованных значений передаваемого сообщения представляется в виде последовательности двоичных кодовых комбинаций посредством кодирования.
Полученный выхода АЦП сигнал поступает на вход Амплитудного модулятора, где последовательность двоичных импульсов преобразуется в радиоимпульсы, которые поступают непосредственно в канал связи.
На приемной стороне канала связи последовательность импульсов после демодуляции в демодуляторе поступает на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), назначение которого состоит в восстановлении непрерывного сообщения по принятой последовательности кодовых комбинаций. В состав ЦАП входит Декодер, предназначенный для преобразования кодовых комбинаций в квантовую последовательность отсчетов, и сглаживающий фильтр (ФНЧ), восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям.
4. Временные и спектральные диаграммы на выходах функциональных блоков системы связи.1) Непрерывное сообщение.
2) Фильтр низких частот.
3) Дискретизатор.
4) Квантователь.
6) Модулятор.
7) Канал связи.
8) Демодулятор.
10) Фильтр нижних частот.
11) Получатель.
5. Структурная схема приёмника.
При когерентном приеме применяется синхронный детектор, который устраняет влияние ортогональной составляющей вектора помехи. Составляющая x=E п · cosj имеет нормальный закон распределения и мощность
. Поэтому вероятность искажения посылки р (0/1) и вероятность искажения паузы р (1/0) будут равныСигнал Z(t) поступает на перемножитель, где происходит его перемножение с сигналом, пришедшим с линии задержки. Далее сигнал подвергается интегрированию, после чего он поступает на решающее устройство, где выносится решение в пользу сигнала S1(t) или S2(t).
6. Принятие решения по одному отсчёту.Сообщения передаются последовательностью двоичных символов «1» и «0», которые появляются с априорными вероятностями соответственно P(1)=0.09 и P(0)=0.91.
Этим символам соответствуют начальные сигналы S1 и S2,которые точно известны в месте приема. В канале связи на передаваемые сигналы воздействует Гауссовский шум с дисперсией D=0.972 мкВт. Приёмник, оптимальный по критерию идеального наблюдателя принимает решения по одному отсчету смеси сигнала и помехи на интервале сигнала длительностью Т .
Для принятия «1» по критерию идеального наблюдателя необходимо выполнение неравенства:
в противном случае принимается «0».
Для применения критерия идеального наблюдателя необходимо выполнение трех условий:
Чтобы сигналы были полностью известны.
1) Чтобы в канале связи действовали помехи с Гауссовским законом распределения.
Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин, В.И. Шестопалов. / 2000
Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин, В.И. Шестопалов. - М.: Радио и связь, 2000. - 384 с.: ил. ISBN - 5-256-01392-0
Излагаются основные принципы и характеристики метода расширения спектра сигналов за счет псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ). Приводится анализ возможных способов повышения помехозащищенности типовых систем радиосвязи (СРС) с ППРЧ и частотной манипуляцией в условиях организованных помех и собственных шумов СРС. Решаются задачи синтеза и анализа помехоустойчивости адаптивных алгоритмов демодуляции сигналов с ППРЧ и частотным разнесением информационных символов в условиях априорной неопределенности относительно мощности сосредоточенной по спектру помехи. Приводятся типовые структурные схемы и алгоритмы функционирования основных устройств подсистемы синхронизации в СРС с ППРЧ, показатели и методы оценки эффективности циклических процедур поиска. Рассматривается совместное использование с СРС сигналов с ППРЧ и адаптивных антенных решеток (ААР). Анализируется алгоритм адаптации, обеспечивающий максимальное отношение сигнал-помеха. Описываются алгоритмы и рабочие характеристики энергетических обнаружителей, обеспечивающих обнаружение сигналов с ППРЧ в целях их радиоэлектронного подавления.
Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области исследования и разработки систем радиосвязи.
Ил.211. Табл.14. Библиогр.112 назв.
Рецензенты:
доктор техн. наук, профессор Ю.Г. Бугров
доктор техн. наук, профессор Ю.Г. Сосулин
доктор техн. наук, профессор Н.И. Смирнов
Важнейшим путем достижения требуемой помехозащищенности систем радиосвязи (СРС) при воздействии организованных (преднамеренных) помех является использование сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) и применение оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов обработки таких сигналов.
Проблеме помехозащищенности СРС с расширением спектра сигналов методом ППРЧ посвящено большое число работ отечественных и зарубежных авторов. К ним, в первую очередь, следует отнести широко известные монографии и труды научных школ Л.Е. Варакина и Г.И. Тузова; неизданные до настоящего времени на русском языке книги D.J. Torrieri "Principles of Secure Communication Systems", Dedham, MA.: Artech House, Inc., 1985; M.K. Simon, J.K. Omura, R.A. Scholtz, B.K. Levitt "Spread Spectrum Communication", vol. I-III, Rockville, MD.: Computer Science Press, 1985. В 1998 г. издательством "Artech House, Inc.", специализирующемся в области радиолокации, радиосвязи, радиоэлектронного подавления и др., опубликованы книги D.C. Schleher "Advanced Electronic Warfare Principles", E. Waltz "Introduction to Information Warfare". Ассоциация американских специалистов в области теории и техники связи под руководством профессора J.S. Lee (Inc. 2001, Jefferson Davis Highway, Suite 601. Arlington, Virginia 22202) опубликовала более десяти, в том числе и заказных, работ по различным аспектам помехозащищенности СРС с ППРЧ. В 1999 г. в издательстве "Радио и связь" вышла монография В.И. Борисова, В.М. Зинчука "Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход".
Тем не менее, проблема эффективности СРС с ППРЧ, исследование и разработка перспективных способов повышения помехозащищенности СРС, особенно в условиях постоянного совершенствования тактики и техники радиоэлектронного подавления (РЭП), остаются актуальными и важными как с научной, так и с практической точки зрения.
Появившиеся в последнее время возможности широкого внедрения в СРС быстродействующей микропроцессорной техники и современной элементной базы позволяют реализовать новые принципы формирования, приема и обработки сигналов с ППРЧ, включая и частотное разнесение символов с высокой кратностью и малой длительностью элементов, совместное использование М-ичной частотной манипуляции (ЧМ) и помехоустойчивого кодирования, сигналов с ППРЧ и адаптивных антенных решеток и др. Все это позволяет обеспечить высокую помехозащищенность СРС при воздействии различных видов организованных помех.
Рассматриваемые в книге темы, их содержание и изложение отражают в определенной степени современное состояние основных аспектов проблемы помехозащищенности СРС, включая, в том числе, вопросы синхронизации, совместного применения в СРС сигналов с ППРЧ и адаптивных антенных решеток, а также обнаружения сигналов с ППРЧ станциями радиотехнической разведки, обеспечивающими эффективное функционирование систем РЭП. Содержание книги подчинено единой цели - анализу эффективности возможных способов повышения помехозащищенности СРС с ППРЧ в условиях РЭП.
Книга написана на основе собственных работ авторов, в ней широко использованы результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов. При этом авторы, обращаясь по некоторым вопросам помехозащищенности СРС с ППРЧ к неизданным на русском языке трудам зарубежных специалистов, ряд материалов книги изложили в виде аналитических обзоров.
В книге используется доступный для инженеров математический аппарат, приводятся структурные схемы типовых СРС, графики и таблицы, иллюстрирующие возможности способов помехозащищенности СРС с ППРЧ. Желание упростить излагаемый материал привело к тому, что в книге главным образом рассматриваются типовые двоичные СРС с ЧМ, а каналы связи - без затухания и с гауссовскими помехами.
Чтение книги предполагает знание основ статистической теории связи, изложенных в наиболее известных, ставших уже классическими, монографиях В.И. Тихонова "Статистическая радиотехника", - М.: Радио и связь, 1982, и Б.Р. Левина "Теоретические основы статистической радиотехники", - М.: Радио и связь, 1989.
За большую помощь при работе над иностранной литературой авторы благодарны переводчикам Зыкову Н.А., Луневой С.А., Титовой Л.С.
Авторы признательны сотрудникам Воронежского НИИ связи Ю.Г. Белоус, Е.И. Гончаровой, Т.В. Доровских, Е.В. Ижбахтиной, Т.Ф. Капаевой, Н.А. Парфеновой, Е.В. Погосовой, О.И. Сорокиной и Н.Н. Старухиной за компьютерный набор материалов книги, проведение многочисленных расчетов, разработку и подготовку графического и иллюстративного материала.
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1.
Глава 2.
Глава 3.
Глава 4.
Глава 5.
Глава 6.
Глава 7.
Глава 8.
Основные сведения о широкополосных сигналах
1.1Определение ШПС. Применение ШПС в системах связи
Широкополосными (сложными, шумоподобными) сигналами (ШПС) называют такие сигналы, у которых произведения активной ширины спектра F на длительность T много больше единицы. Это произведение называется базой сигнала B. Для ШПС
B = FT>>1 (1)
Широкополосными сигналы иногда называют сложными в отличие от простых сигналов (например, прямоугольные, треугольные и т.д.) с В=1.Поскольку у сигналов с ограниченной длительностью спектр имеет неограниченную протяженность, то для определения ширины спектра используют различные методы и приемы.
Повышение базы в ШПС достигается путем дополнительной модуляции (или манипуляции) по частоте или фазе на времени длительности сигнала. В результате, спектр сигнала F (при сохранении его длительности T) существенно расширяется. Дополнительная внутрисигнальная модуляция по амплитуде используется редко.
В системах связи с ШПС ширина спектра излучаемого сигнала F всегда много больше ширины спектра информационного сообщения.
ШПС получили применение в широкополосных системах связи (ШПСС), так как:
· позволяют в полной мере реализовать преимущества оптимальных методов обработки сигналов;
· обеспечивают высокую помехоустойчивость связи;
· позволяют успешно бороться с многолучевым распространением радиоволн путем разделения лучей;
· допускают одновременную работу многих абонентов в общей полосе частот;
· позволяют создавать системы связи с повышенной скрытностью;
· обеспечивают электромагнитную совместимость (ЭМС) ШПСС с узкополосными системами радиосвязи и радиовещания, системами телевизионного вещания;
· обеспечивают лучшее использование спектра частот на ограниченной территории по сравнению с узкополосными системами связи.
Помехоустойчивость ШПСС
Она определяется широко известным соотношением, связывающим отношение сигнал-помеха на выходе приемника q 2 с отношением сигнал-помеха на входе приемника ρ 2:
q 2 = 2Вρ 2 (2)
где ρ 2 = Р с /Р п (Р с, Р п - мощности ШПС и помехи);
q 2 = 2E/ N п,Е - энергия ШПС, N п - спектральная плотность мощности помехи в полосе ШПС. Соответственно Е = Р с Т, a N п = Р п /F;
В- база ШПС.
Отношение сигнал-помеха на выходе q 2 определяет рабочие характеристики приема ШПС, а отношение сигнал-помеха на входе ρ 2 - энергетику сигнала и помехи. Величина q 2 может быть получена согласно требованиям к системе (10...30 дБ) даже если ρ 2
