Изучение системы передачи информации с мажоритарным уплотнением каналов - файл n1.doc

Изучение системы передачи информации с мажоритарным уплотнением каналов
Скачать все файлы (229.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc230kb.03.02.2014 10:36скачать

n1.doc

Министерство образования Российской Федерации.

РГРТУ

Кафедра РУС

Лабораторная работа по РСПИ.

Изучение системы передачи информации с мажоритарным уплотнением каналов.

Выполнил: студент гр.216

Орлов К.А.
Проверил: преподаватель

Шустиков О.Е.


Рязань 2006.
Цель работы: Изучение систем с мажоритарным уплотнением каналов и с линейным разделением каналов, особенности построения этих схем (приёмник – передатчик). Сопоставление мажоритарного метода уплотнения с другими методами уплотнения.
1.Системы с нелинейным уплотнением каналов и с закрепленными

каналами.
Групповой сигнал - нелинейный функционал от множества канальных сигналов.



В системе с закрепленными каналами за каждым источником закрепляется свой

поднесущий сигнал.
Система с мажоритарным уплотнением каналов и с линейным разделением

каналов.



В качестве МП - модулятора поднесущего сигнала - используются сумматоры по |2|.

В качестве устройства формирования группового сигнала используется мажоритарный

элемент.

В качестве устройства разделения каналов - многоальтернативный оптимальный

корреляционный приемник.

В качестве поднесущих сигналов используются огибающие псевдошумовых сигналов

(псевдошумовые последовательности), огибающие ортогональных в точке сомкнутых составных сигналов (функций Радемахера - Уолша).

Длительность поднесущего сигнала должна быть равной длительности информационного символа на выходе кодера источника.

Должна обеспечиваться жесткая синхронизация, фронты информационных символов

должны совпадать с границами кодовых слов поднесущих сигналов.

На вход любого модулятора поднесущих сигналов на интервале, равном длительности

информационного символа будут поступать синхронно на один на один вход -

информационные символы, на другой - кодовое слово поднесущего сигнала.



Эти кодовые слова с МП поступают на вход МЭ. В каждый тактируемый момент на всех

входах МЭ будем иметь матрицу кодовых слов. Мажоритарный элемент обрабатывает столбцы этой матрицы. Если в столбце больше 1, то принимается решение 1, если 0 - то 0.


Эквивалентная схема мажоритарного элемента.



Если присутствует кодер канала, то к кодовым словам добавляется дополнительные

элементы для борьбы с помехами.

Синхронизация между ПРК и ПДК должна быть очень жесткой, но длительности и должны быть одинаковыми, однако с учетом эффекта Доплера должны соответствовать поднесущим сигналам.

1 - реверсивные счетчики.

Интегрирование идёт от 0 до .

РУ: когда уровень сигнала на всех >0 1, или <0 0.
Особенности нелинейного уплотнения:

«-» Из-за нелинейности появляются межканальными помехи.

«+» 1) Простота реализации;

2) Эффективно используется мощность сигнала на противостояние помехам.

3) Могут быть объединены функции кодера канала с уплотнителем каналов и декодера

канала с разделителем каналов, путем выбора соответствующего поднесущего сигнала.

Борются с межканальными помехами и с помехами, действующими на границе сигнала.

Наилучшие возможности поднесущего сигнала для борьбы с помехами, если количество

уплотняемых каналов 3 или 7. Можно осуществлять уплотнение каналов каскадно по 3 или по 7.

2.Структурная схема системы связи


На рисунке 1 представлена структурная схема передающей части многоканальной системы при мажоритарном уплотнении.



БУ
ии1

К1 ии2

ии3 К2

М1


БУ
ии4


М2
К1 ии5

ии6






БУ

М3
ии7

К1 ии8

ии9


М4


БУ



ии10

К1 ии11

ии12


ГПСПи





X


ФМ







Инф. сигнал


+

ГТОЧ

ФВ ?/2

Выход



Синхросигнал


ГПСПс

ФМ


Рис. 1. Структурная схема передающей части многоканальной системы

При мажоритарном уплотнении база сигнала определяется с учётом числа уплотняемых источников. Уплотнение двенадцати источников сводится к уплотнению тринадцати источников.

12 источников (ии1-ии12) разделяются на К2 групп по К1 источников (4 группы по 3 источника). Для каждой группы из К1 источников приводят мажоритарное уплотнение. На выходе К2, устройства мажоритарного уплотнения получаем промежуточные групповые сигналы, состоящие из символов 1 и 0, для них также используем мажоритарное уплотнение. Для всех групп источников используются одинаковый генератор псевдослучайной последовательностью (ГПСПи). Промежуточный групповой сигнал каждого источника подается на сумматор (М) по модулю два на второй вход которого подается соответствующая канальная ПСП. Путем суммирования по модулю два формируется противоположный сигнал. Канальные сигналы (ПСП с модуляцией) с выходов сумматоров (М) поступают на вход мажоритарного элемента (МЭ), на выходе которого формируется групповой сигнал. Он будет различным для разных комбинаций символов источников. Чтобы синхро- и информационные сигналы можно было разделить при приеме, они должны быть ортогональными, что обеспечивает сдвиг фазы несущей частоты одного сигнала относительно – другого на 900. В информационном канале фазоманипулированная ПСП подается на перемножитель (X), в котором в зависимости от символа информация формируется последовательность прямых и инвертированных ФМ псевдослучайных сигналов. Псевдослучайные последовательности (информационная и синхронизация) формируется соответствующими генераторами ГПСПи и ГПСПс, которые запускаются одним генератором тактовой и опорной частот (ГТОЧ). ПСП манипулируют по фазе несущую частоту, но на фазовый манипулятор в синхроканале несущая частота подается со сдвигом по фазе 90о. При таком методе формирования и приемнике каждый сигнал обрабатывается как бы в отсутствии другого сигнала, так как эти сигналы за счет сдвига фаз на 90о будут ортогональными. При приеме информации используется только половина средней мощности передатчика, вторая половина расходуется передачу синхронизации.

На рисунке 2 представлена структурная схема приемной части многоканальной системы при мажоритарном уплотнении.

ПУС

ВСФ
Вход






X

ФСЧ

Д

ФНЧ

РУ






ГПСПс



Схема генератора

ГТЧ



Схема управления

Счетчик

ТКОк2

Генератор канальных ПСП

ТКОк2

ТКОк2

ТКОк2



Рис. 2. Структурная схема приемной части многоканальной системы
Блок предварительного усиления и селекции (ПУС) усиливает входной сигнал до нужной амплитуды, фильтрует от помех. Предварительная селекция не требуется, так как все ее свойства присущи устройству оптимальной обработки УОО, являющейся основной частью приемника. Предварительная селекция нужна для ослабления посторонних мощных помех на частотах, значительно отличающихся от спектра сигнала, они могут вызвать перегрузку каскадов УОО. Практическая реализация СФ связана со значительными трудностями, поэтому будем использовать другой вариант построение оптимальных схем – с видеочастотным согласованным фильтром (ВСФ). В качестве УОО будем использовать видеочастотный согласованный фильтр (ВСФ). Использование ВСФ позволяет снизить требование к элементам по точности, стабильности и высокочастотности. Для нормальной работы ВСФ требуется устранения неопределенности по частоте и временной задержки.

Устройство поиска и синхронизации (УПС) устраняет неопределенность по частоте и времени в начале сеанса связи, а также осуществляет слежение за этими параметрами в процессе приема информации.

Входной групповой сигнал, от ВСФ, в первом каскаде трактов корреляционной обработки (ТКОК2) разделяется на промежуточные групповые сигналы, которые, в свою очередь, обрабатываются во втором каскаде ТКО, в котором используется уже 13 ТКО. Канальный ПСП формируется генератором для всех групп ТКО одинаковые.

Количество каналов корреляционной обработки в приемной части при мажоритарном уплотнении каналов будет равняться числу уплотняемых источников К.
L=К
Промежуточную частоту приемного устройства определим исходя из ширины спектра сигнала. Известно, что ширина спектра сигнала определяется соотношением
F=B*F,

где F – ширина спектра сигнала, B – база сигнала, F- ширина спектра сообщения. При мажоритарном уплотнении база сигнала определяется с учетом числа уплотняемых источников.F определяется скоростью передачи информации. При этом длительность информационного символа равна:
Tс =1/ F


Тогда ширина спектра сигнала
F=B*F


Тактовая частота
fT=F


Промежуточную частоту необходимо брать в десять раз больше ширины спектра сигнала

fnp = 10*F


3.Сопоставления мажоритарного метода уплотнения с другими методами уплотнения .
Мажоритарное уплотнение каналов является частным случаем нелинейного кодового уплотнения. Сложность технической реализации мажоритарного уплотнения является примерно такой же, как и при линейном. При этих методах уплотнения осуществляется формирование канальных сигналов для каждого источника, а затем их объединение. Отличие состоит в том, что при линейном уплотнении объединение канальных сигналов проводится с помощью линейной операции суммирования, а при мажоритарном с помощью нелинейной операции, осуществляемой мажоритарным элементом. В приемнике при обоих рассматриваемых методах содержится K трактов обработки (и разделения) сигналов.

Сравнения мажоритарного уплотнения с линейным показывает, что мажоритарное уплотнение по энергетическим показателям имеет некоторый проигрыш.

Принципиальным различием мажоритарного и линейного методов является следующее мажоритарное уплотнение, как комбинационное, используется для синхронизации источников, а линейный – как для синхронных, так и для асинхронных. Кроме того, при линейном уплотнении число уплотняемых источников может быть очень большим, а при мажоритарном, как и при комбинационном, ограничивается числом 10 – 15.

Мажоритарное уплотнение можно считать частным случаем комбинационного уплотнения. Для выделения из принятого группового сигнала сообщения используется схема многоканального коррелятора. Однако мажоритарное уплотнение выгодно отличается от комбинационного тем, что возможно применение линейных методов разделения канальных сигналов, то есть для демодуляции K источников используется столько же корреляционных трактов. Однако при мажоритарном уплотнении число входов мажоритарного элемента должно быть нечетным. Это приводит к тому, что при уплотнении четного количества источников, при мажоритарном уплотнении потребуется ПСП большей длины, чем при комбинационном. Например, если число источников к=6, то при комбинационном уплотнении длина ПСП N = 2K - 1 = 2 6 -1 = 63, а при мажоритарном N = 2K+1 -1 = 2 6+1 -1 = 127, то есть в 2 раза больше.

При сравнении мажоритарного уплотнения с линейным показывает, что мажоритарное уплотнение по энергетическим показателям имеет некоторый проигрыш. Мажоритарное уплотнение выгодно отличается от комбинационного тем, что возможно применение линейных методов разделения канальных сигналов, то есть для демодуляции K источников используется столько же корреляционных трактов.
4.Описание работы.



В работе можно изменять вид канальных сигналов, сигналы от датчиков и число каналов

В высокочастотной части схемы предусмотрена регулировка несущей частоты, отношения сигнал/шум, а также возможно моделирование воздействия шума с различным распределением.




На приемной стороне возможен контроль числа неправильно переданных импульсов.

5.Практическая часть работы


  1. Снять зависимость вероятности ошибки от отношения сигнал/шум.При использовании в качестве канальных сигналов функции Уолша и m-последовательности.

1.1 Выбрать в качестве канальных сигналов функции Уолша. Выбрать равномерный шум. Снять зависимость оценки вероятности ошибки от отношения сигнал/шум. Значения с/ш выбирать в диапазоне от 10 до -50дБ с шагом -10 дБ. Оценку вероятности ошибки определять по 5-ти значениям.

Повторить измерения для нормального шума.

    1. Выбрать в качестве канальных сигналов m-последовательности. .Выбрать равномерный шум.Снять зависимость оценки вероятности ошибки от отношения сигнал/шум. Значения с/ш выбирать в диапазоне от 10 до -50дБ.Оценку вероятности ошибки определять по 5-ти значениям.

Повторить измерения для нормального шума.

  1. Снять зависимость оценки вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для m-последовательности с различными базами. Значения с/ш выбирать в диапазоне от 10 до -50дБ. База сигнала выбирается след. образом:

  1. В = 7: В меню программы “Параметры m-последовательности” выбрать N=7.

  2. В = 15: В меню программы “Параметры m-последовательности” выбрать N = 4 и разомкнуть 1-ую и 2-ую связи.

  3. В = 31: В меню программы “Параметры m-последовательности” выбрать N = 5 и разомкнуть 1-ую связь.

  4. В = 127: В меню программы “Параметры m-последовательности” выбрать N = 8 и разомкнуть 1-ую связь.

После изменения параметров m-последовательности нажимать кнопки “применить” и “использовать в системе уплотнения”.

  1. Исследовать зависимость оценки вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для различного числа используемых каналов при использовании в качестве канальных сигналов функции Уолша и m-последовательности.

3.1. Выбрать в качестве канальных сигналов функции Уолша. Установить тип шума – равномерный. Установить число каналов N = 2 и снять зависимость оценки вероятности ошибки от отношения сигнал/шум (q = -50…0 дБ).

3.1.1. Повторить измерения для N = 4 и N = 8.

3.2. Выбрать в качестве канальных сигналов m-последовательности. Базу m-последовательности выбрать В = 15 (см.п.2.1). Установить число каналов N = 2 и снять зависимость оценки вероятности ошибки от отношения сигнал/шум (q = -40…10 дБ).

      1. Повторить измерения для N = 4 и N = 8.

Проанализировать результаты и сделать соответствующие выводы.


Контрольные вопросы.
1. Преимущества мажоритарного метода уплотнения по сравнению с другими методами уплотнения.

2. Работа приёмной части схемы.

3. Работа передающей части схемы.

4. Особенности нелинейного уплотнения.

Список рекомендуемой литературы:
1.Радиопередающие устройства/В.В.Шахгильдян.М:Радио и связь,1990

2.Устройства генерирования и формпрования радиосигналов/Л.А.Белов-М Радио и связь.1994

3.Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики – М Радио и связь.1981

4.Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей – М Радио и связь.1982

5.Гоноровский И.С. Демин М.П. Радиотехничнские цепи и сигналы – М Радио и связь.1994
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации