1. Розрахунок параметрів системи
1.1 Розрахунок параметрів перетворення повідомлень
1.1.1 Параметри повідомлення
При кодуванні безперервних повідомлень за допомогою ДИКМ виникають помилки тимчасової дискретизації δ 1, обмеження динамічного діапазону δ 2, квантування повідомлення δ 3.При заданій щільності ймовірності миттєвих значень W (x), помилки, викликаної обмеженням динамічного діапазону δ 2, не буде. Оскільки W (x) обмежена функція, з наступними параметрами:
- Математичне сподівання
- Величину x m - максимальне значення, яке може прийняти процес W (x), знайдемо з рівняння:
тоді
отримані результати показують, що пік фактор повідомлення
1.1.2 Вибір помилок перетворення
Для розрахунку основних параметрів потрібно вибрати співвідношення між помилками перетворення.- Помилка тимчасової дискретизації δ 1:
Результатом ДИКМ є цифровий сигнал, що має інформацію про величину та знак збільшення між двома сусідніми відліками повідомлення або різницю між істинним і передбаченим значенням відліку по обмеженому числу попередніх значень повідомлення.
Ця операція призводить до різкого зменшення розрядності сигналу, але і до підвищення частоти дискретизації, яка обчислюється за формулою:
де Fв - верхня частота спектра повідомлення після обмеження, яка знаходиться за формулою, отриманою перетворенням формули (4.2.1.) [1].
в результаті, задаючи значення δ 1, отримаємо значення Fd.
- Помилка квантування повідомлення δ 3.
Крок квантування буде визначатися заданою помилкою квантування δ 3. (4.2.2) [1].
задаючи значення δ 3, отримаємо значення h k.
Результатом правильного вибору помилок перетворення, повинна з'явиться мінімізація смуги частот радіолінії Df рк = min, що в досягається в основному, при максимальній тривалості розряду цифрового сигналу t n = max. (Формула 4.2.9. [1]). З формули видно що ця умова досягається, за незмінності інших умов (N c), мінімізацією Fd, і максимізацією h к, (це випливає з виразу 4.2.4., 4.2.9. [1]), Ці умови дозволяють визначитися з вибором помилок, навіть не знаючи N c.
Зробимо розрахунок F в, Fd і h k для різних варіантів розподілу помилок використовуючи формули (1.3 - 1.5). Врахуємо, що розподіл помилок вибирається з умови:
Отримані результати зведемо в таблицю 1.
Таблиця 1
| Варіант розподілу між помилками | F в [Гц] | F d [гц] | h k |
| 102,7 | 868 | 1,6 | |
| 106,4 | 825 | 1,7 | |
| 100,4 | 965 | 1,4 |
δ 1 = 0.0164
δ 3 = 0.0251
F d = 825 Гц,
F в = 106.4 Гц,
h k = 1.7
Отже, вихідне повідомлення є вузькосмуговим.
1.1.3 Параметри перетворених повідомлень
Проведемо подальший розрахунок основних параметрів:
- Еквівалентна смуга частот w 0е, що визначається з рівняння:
- Число рівнів квантування m:
- Число розрядів двійкового коду n:
- Тривалість канального сигналу Тк.
Тк визначається частотою проходження відліків оцифрованого сигналу, для правильного відновлення повідомлення на приймальній стороні.
- Тривалість розрядного імпульсу τ п:
де:
N = 6 - кількість датчиків на об'єкті.
N c = 13 - кількість службових біт, що включають:
6 біт - адреса об'єкту. Розрядність адреси знаходиться з максимально допустимого навантаження на систему А (Ерл / год), яка знаходиться при заданій імовірності відмови P отк = 0.04, з графіка [1]:
отже, система може забезпечувати роботу 43 куль-зондів.
Тоді розрядність адреси складе 6 біт.
3 біти - завадостійке кодування повідомлення.
4 біта - службова інформація, що містить відстань до об'єкта.
- Швидкість передачі цифрового сигналу, обсяг переданої інформації
швидкість передачі системи буде більше ніж у систем передачі мови.
- Смуга частот групового сигналу Δ f Σ.
- Параметри модуляції в другому ступені.
У другому рівні модуляції використовується двопозиційна ЧМн. Виберемо девіацію частоти
- Смуга частот радіолінії Δ f рк.
У системі, використовується адресний метод доступу до радіоканалу. Тобто використовуються кодування функціями Уолша, тоді:
де γ = 2 - коефіцієнт, що залежить від форми імпульсу і способу обробки сигналу в приймачі.
Коеф .= 1.1 - коеф. Враховує взаємної нестабільності несучої частоти випромінюваного сигналу і частоти настроювання приймача і доплерівського зсуву, який в даній системі складе Δf доплив = 20 Гц, при максимальній швидкості об'єкта v = 10 м / с.
N w = 9 - максимальний порядок функції Уолша, що застосовується при передачі. Оскільки при використанні функцій Уолша кожен біт інформації, що передається передається N w кількістю ефірних біт. У проектованої системі функція Уолша 1-го порядку не використовується, для скритності роботи системи.
Хоча використання функцій Уолша та розширює спектр повідомлення, тим не менше система буде вузькосмуговій.
1.2 Розрахунок енергетичних характеристик
Якість виділення інформації прийомним пристроєм цифрової системи передачі інформації, пов'язане з ймовірністю помилки прийому розряду повідомлення. Зв'язок між допустимим значенням імовірності помилки Р д і граничним відношенням потужності сигналу до потужності шуму h 2 пір = q 2 для двохпозиційної ЧМн при некогерентним прийомі може бути представлена у вигляді:з даного виразу виділимо порогове відношення h 2 пор:
h 2 пір дозволяє розрахувати необхідну потужність сигналу на вході приймача, якщо відома потужність його шумів. Але з - з флуктуацій сигналу в точці прийому змінюється в часі випадковим чином. Характер зміни такий, що щільність ймовірності потужності близька до щільності ймовірності Релея.
Спираючись на формули (4.3.3, 4.3.6. [1]), знайдемо h 2 роб.
отримане значення h 2 раб, забезпечує задану надійність зв'язку.
Знайдемо потужність шуму, наведену до входу приймача, використовуючи вираз (4.3.8 [1].)
де N 0 - спектральна щільність шумів, приведених до входу приймача.
Спектральна щільність шуму складається з наступних складових, знайдених з рис.1 [1]. для f = 600МГц:
де N 01 - мінімальні космічні шуми.
N 02 - шуми параметричних підсилювачів.
Розрахунок необхідної потужності випромінюваного сигналу
Знайдемо робоче значення питомої середньої потужності передавача. (4.3.9. [1]).
де:
G A - - коефіцієнт спрямованої дії передавальної антени, знаходиться за формулою з урахуванням рис. 1:
S еф - ефективна площа прийомної антени.
Р раб - робоча потужність сигналу на вході приймача.
Р пір - гранична потужність сигналу на вході приймача
η = 0.2-коефіцієнт втрат енергії сигналу в антенно-фідерних трактах приймача і передавача і при поширенні радіохвиль.
a, b-ширина діаграми спрямованості антени в горизонтальній і вертикальній площині в градусах. (Мал. 1)
Отримавши значення питомої середньої потужності передавача, знайдемо робочу потужність передавача, за умови, що в антеною системі використовується 75 Ом фідер.
Необхідна потужність не велика, значить джерела живлення на об'єктах будуть працювати довго, скорочуючи експлуатаційні витрати системи.
Розрахунок ймовірності помилки прийому кодової групи при незалежних помилках прийому розрядів можна провести, використовуючи рівність (4.3.10. [1]):
Розрахунок відносної с.к.о. відтворити повідомлення, викликаної дією шумової перешкоди на цифровий сигнал, можна виконати за формулою (4.3.12. [1]):
Знайдемо ефективне значення результуючої відносної помилки повідомлення на виході системи з урахуванням дії шумової перешкоди;
Отримане значення показує, що найбільші спотворення при оцифрування безперервних повідомлень за допомогою ДИКМ, а помилки, що виникають при передачі повідомлення незначні.
Значить, система некритична до шумів, що діють у приемопередающей тракті.
1.3 Завадостійке кодування
У системі, для захисту переданої інформації використовується надлишкове блокове кодування. Застосовується систематичний код (25; 22).Оцінка можливостей даного коду.
Систематичні коди розрізняються за мінімальним кодовому відстані d min, яке визначається з таких умов:
- Необхідна умова (Кордон Хеймінга) (стр.182 [2])
де r = 3 - кількість перевірочних біт.
- Достатня умова (Кордон Варшамова-Гільберта).
Тоді підбираючи значення d min, доб'ємося виконання умов (1.24, 1.25). Це виконується при d min = 6.
Коригувальні коди можна одночасно використовувати для виявлення та виправлення помилок. Розрядність цих помилок визначається з умови:
де a - розрядність виправляє помилок.
b - розрядність виявлених помилок, за умови що b> a.
Тоді виберемо наступні значення:
a = 2,
b = 3.
Отже даний код здатний одночасно виявляти двухразрядний і виявляти трехразрядного помилки.
Визначимо ймовірність не виявлення помилок цим кодом, яка обчислюється за формулою (8.28 [2]).
Отримане значення, показує, що при заданій Р Д помилки кратності 4 і вище не виникають.
Визначимо ймовірність появи помилок, які код виявляє, але не може виправити. Тобто помилки кратності 3 за формулою (8.27 [2]).
Отримана ймовірність помилки зневажливо мала.
Отримані результати дозволяють зробити висновок:
- Отриманий систематичний код виявляє всі помилки.
- Виправляє практично всі з виявлених помилок.
- Усім цим забезпечується дуже висока завадостійкість передачі.
Тому в даній системі буде реалізований наступний спосіб корекції:
Неправильно прийняті пакети будуть стиратися.
1.4 Основні параметри приймальної і передавальної антен
На центральному пункті та на об'єкті застосовуються приемопередающие антени представляють собою елементи Гюгенса з наступними діаграмами спрямованості:
Визначимо параметри антен:
- Коефіцієнт спрямованої дії. G a = 2
- Коефіцієнт корисної дії η а = 0,8
Отже, в проектованої системі антени на об'єкті і на ЦП однакові.
Зведені результати розрахунку і вибору параметрів функціональних пристроїв
- Помилка тимчасової дискретизації - δ 1 = 0.0164- Помилка квантування повідомлення - δ 3 = 0.0251
- Пік фактор повідомлення - П х = 2
- Частота дискретизації - F д = 825Гц
- Верхня частота спектра повідомлення після обмеження - F в = 106.4 Гц,
- Крок квантування - h k = 1.7
- Тривалість пакету даних - Т к = 1,2 * 10 -3
- Тривалість розрядного імпульсу - τ п = 48мкс
- Девіація частоти при ЧМн - Δf d = 10кГц
- Смуга радіолінії - Δf рк = 413КГц
- Робоча частота - f = 600МГц
- Порогове відношення сигнал / шум - h 2 пір = 24
- Робоче відношення сигнал / шум - h 2 раб = 478
- КНД антени - G a = 2
- Ефективна площа антени - S еф = 0,04 м 2
- Потужність випромінюваного сигналу - Р пер = 15Вт
- Ймовірності помилки прийому кодової групи - Р ош = 4.8 * 10 -6
- Відносна с.к.о. відтворення повідомлення - δ = 0,031
3. Тимчасові діаграми процесів
3.1 Структура каналу трафіку (передача інформації з об'єкта на ЦП)
Рис. 3. Структура каналу трафіку
3.2 Структура прямого каналу керування (з ЦП на об'єкт)
Рис. 4. Структура прямого каналу керування
Бібліографічний список
1. Методичні вказівки і завдання до курсової роботи з РЕСТК. УПІ 2001 15 с
2. Пенін П.І. Системи передачі цифрової інформації. М.: Сов. Радіо, 1976. 368 с.
3. Радіосистеми передачі інформації / під ред. І.М. Теплякова. М.: Радіо і зв'язок, 1982. 264 с.