Тар жолақты сигнал

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 27 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М. Қозыбаев атындағы Солтүстік Қазақстан университеті

Инженерлік және сандық технологиялар факультеті

Энергетикажәне радиоэлектроника кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

«Көп арналы телекоммуникациялық жүйелер» пәні бойынша

Тақырыбы: «Көп арналы телекоммуникациялық жүйелер»

6B06201- «Радиотехника, электроника және телекоммуникация» мамандығы бойынша

Орындаған:Әденова С

Жетекші оқытушы:Айтулина А

Петропавл қ., 2021 жыл

Мазмұны

Кіріспе . . . 4

Сигналды дискретизациялаудың бастапқы жиілігін таңдау . . . 6

Кодтық сөздегі шығарындылардың санын есептеу . . . 8

АЦП кодының түрін таңдау . . . 13

Бірінші ЦСП уақыт циклдарының құрылымын жасап, жобаланатын ЦСП уақыт жиілігін анықтау . . . 16

ИКМ-120 базасында асинхронды интеграцияны қолдану арқылы жиынтық цифрлық ағынның қалыптасуы . . . 19

ЦСП жиынтық құрылымдық сұлбасын әзірлеу . . . 22

Сызықты регенератордың құрылымдық сұлбасын жасау . . . 29

Қорытынды . . . 31

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі . . . 32

Техникалық тапсырма

Арнайы параметрлері мен екі жақты арналары бар сигналдарды беруді ұйымдастыру үшін стандартты емес цифрлық беру жүйесін құру. Дизайн үшін алғашқы ақпараттар:

1) сызықтық жолдың ұзындығы: L =370км;

2) саны: n = 3;

3) Негізгі цифрлық ағындардағы тарату арналарының саны: np = 1;

а) диапазон жиілігі f = (1. . 50) кГц;

б) бастапқы жұмыс коэффициенті K = 1;

в) Ең жоғары сигнал қуаты Pmax = 2000мкВт0;

г) сигналдың орташа қуаты Pcp = 1500мкВт0;

д) орташа қуаты Pпом = 1 пВт0;

4) екі жақты арналардың саны негізінен сандық ағыны: nd = 20;

а) Диапазон жиілігі f = (0, 1 . . 2, 4) кГц;

б) белсенділік көзінің коэфициенті K = 0, 35;

в) максималды сигнал қуаты Pmax = 1500 мкВт0;

г) сигналдың орташа қуаты Pcp = 70 мкВт0;

д) күштің орташа кедергісі Pпом = 458, 000 мкВт0;

5) жалпы сандық ағындағы бастапқы арналар саны N = 4

6) арнадағы кванттау шуынан қорғау Aкв = 15 дБ

7) кадрлық синхрондауды қалпына келтірудің орташа уақыты Tv = 3. 5мс;

8) сызықтық жолдың 1 км қате ықтималдығы:P0 =5 ^-10 , 1 / км;

9) аралық нүктеде әртүрлі иерархиядағы цифрлық ағындарды шығару (нүкте сызықты жолдың ортасында орналасқан) : np үшін: kp = 0; nd үшін: kd = 18;

10) Регенератордың шығуында сигналды модельдеу үшін кодтау жүйесі: S = 10111111000100

Кіріспе

Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер құрамына әртүрлі мәндегі және күрделі функционалдық түйіндер кіретін үлкен техникалық кешендерден тұрады. Олардың ішінде күшейткіш құрылғылары үлкен орын алады. Бұл көпарналы тарату жүйелері аппаратуралардың әртүрлі блоктарында пайдалану әртүрлілігінен түсіндіріледі, пайдаланылатын күшейткіш құрылғыларының техникалық көрсеткіштері үлкен жүйенің тұтас қызмет ету сенімділігі мен сапасын анықтайды. Біріншіден, бұл аналогтық және цифрлық тарату жүйелерінің қызмет ететін және қызмет етпейтін күшейткіш (регенерациялау) пункттерінің негізі болатын сызықтық күшейткіштер жатады.

Ақпараттық технологиялар тұлғаның, отбасының, өмір салтының қалыптасуына үнемі өсіп отырады, білім беру саласын өзгертеді және өз кезегінде білім ақпараттық қоғамда өмір сүретін болашақ ұрпақтардың санасы қалыптасатын құрылымға айналуы керек.

Курстық жұмыстың мақсаты - әртүрлі иерархия деңгейлеріндегі цифрлық тарату жүйелерін тұрғызудың негізгі әдістерінің қағидаларын оқып үйрену және бұл нұсқауда инженерлік жобалауды жүзеге асырудың негізгі қырлары қарастырылады, сонымен қатар цифрлық тарату жүйелерінің сигналдарының беру сапаларына койылатын талаптар зерттеледі, ЦСП барлық түрлерінің негізгі параметрлері келтірілген, көп арналы ақпарат беру жүйесінің ерекшеліктерін, оның мүмкіндіктерін, кемшіліктері мен дамуын анықтау.

Осылайша, жоба бойынша жұмыс үшін келесі міндеттерді бөлуге болады:

Жиілікті түрлендіруді қарастыру
Модуляторларға сипаттама беру
Зерттеуді қорытындылау

Курстық жобаның ғылыми негізі коммуникациялық технологиялардың тез дамып келе жатқандығында, бірақ мұндай жүйелер өте аз, сондықтан бұл жұмыс көп арналы ақпаратты беру жүйесінде жаңа жоба ретінде әрекет етеді.

Жұмыста көп арналы ақпараттық жүйелердегі конверсияны нақты көрсететін сызбалар, суреттер, диаграммалар келтірілген.

Келесі әдебиеттер түрлері қолданылды: теориялық көздер, мақалалар, техникалық әдебиеттер, бұл жұмыс осы курстық жобада сипатталған осы жүйелердің техникалық мүмкіндіктерінің бүкіл циклін қамтиды.

Сигналды дискретизациялаудың бастапқы жиілігін таңдау

Бастапқы телекоммуникациялық сигналдардың дискретизациясының ең аз жиілігі в. А. Котельниковтың дискретизация теоремасы негізінде, бүлінбеген арналы-импульсті модулятордың (КАИМ) бірінші сигналының амплитудасын және арна селекторының шығысындағы идеалды сүзгіні (ФНК) есепке ала отырып анықталады. (КС) :

мұнда F_max - негізгі үздіксіз сигналдың жоғарғы үзілу жиілігінің ең жоғарғы мәні.

Нақты сипаттамалары бар сүзгілерді пайдалану кезінде таңдау жиілігі қатынастардан анықталады:

$F_{Д} \geq 2F_{\max} + \mathrm{\Delta}f_{ф}, \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \$ (1. 2)

мұндағы Δf_ф - сүзгі сүзгісі. Сүзгілеу жолағының ені сүзгіні демодуляция кезінде сүзгі жолағында азайған кезде, aim сигналының қажетсіз спектралды құрамдастарын ажырату талаптарымен анықталады.

Сонда тар жолақты сигналды таңдаудың ең аз жиілігі:

$F_{Дnd} = 2F_{\max{nd}} = 2 \bullet 3, 4 = 6, 8кГц.$ Онда болады $F_{Дnd} = 8\ кГц.$ F _дп =7 кГц

Идеал емес сүзгіні есепке ала отырып, кең жолақты сигналды дискреттеу жиілігінің ең аз мәні (сүзу жолағы ескеріледі $\mathrm{\Delta}f_{ф} = 2\ кГц$ ) :

Тар жолақты және кеңжолақты сигналдарды бірлесіп беру кезінде оларды модельдеудің жылдамдығы ұлғайтылуы тиіс екенін есте сақтау қажет. Бұл PCM циклында жылдамдықты үйлестіру үшін қажет.

$F_{Дnp} = n \bullet F_{Дnd}, \ гдеn \in Z.$

Осындай жағдайға сүйене отырып, біз түпкілікті таңдау жылдамдығын анықтаймыз $F_{Дnp}жәнеF_{Дnd}$ . Себебі n бүтін сан болуы керек, онда:

$n = \ \left\lbrack \frac{F_{Дnp}}{F_{Дnd}} \right\rbrack = \left\lbrack \frac{82}{8} \right\rbrack = 10.$

Сүзу арқылы ақаулықты жою үшін біз аламыз

n=4 Сонда F _дпр =9*8=72 кГц

$F_{Дnp}жәнеF_{Дnd}$ . жиіліктерінің дұрыстығын тексеріп, іріктелген сигнал спектрін құрастырамыз. Сонымен қатар, бастапқы сигнал спектрі іріктеу жиілігінде және оның гармоникасында бүйірлік спектрлермен бір-біріне сәйкес келмеуі тиіс, ал бастапқы сигналдың спектральды компоненттері мен оларға жақын жақтағы бүйірлік құрамдас бөліктер арасындағы күзет интервалы ені Δf_ф кем болмауы керек. Шығудың тар жолақты АИМ сигналының спектрі S _АИМnp ( f ) суретте көрсетілген 1. 1 және кең жолақты байланыс ауқымы АИМ сигнала S _АИМnp ( f ) суретте көрсетілген 1. 2.

img-eP3ocM

Сурет 1. 1 Таржолақты АИМ сигналының спектрі S _АИМnp ( f )

Сур. 1. 2. Кең жолақты байланыс ауқымы АИМ сигнала S _АИМnp ( f )

Біз осылайша аламыз $F_{Дnp} = 88\ кГциF_{Дnd} = 8\ кГц.$ F=72 Кц

Кодтық сөздегі шығарындылардың санын есептеу

Дискретті хабарды, сигналды түрлендіру әдетте екі операциямен іске асады - кодтау және модуляциялау. Кодтау деп хабарды кодты символдар (таңба) тізіміне түрлендіру, ал модуляциялау - символдарды (таңба) арна бойымен тарату үшін қолайлы сигналдарға түрлендіру. Кодтау және модуляциялау көмегімен хабар көзі арнамен келістіріледі. Кодтау кезінде хабар элементтерінің оған сәйкес тиісті сандарға (кодтық таңбаларға) түрлендіру процессі жүреді. Әрбір хабар элементіне кодтық комбинация деп аталатын кодтық таңбалардың белгілі жиынтығы меншіктеледі. Дискретті хабарды бейнелейтін кодтық комбинациялар жиынтығы код деп аталады. Кодтау ережесі кодтық кесте ретінде бейнеледі. Онда кодталатын хабарларды алфавиті және оған сәйкес кодтық комбинацияларды кіргізеді. Көптеген мүмкін болатын кодтық таңбаларды кодтық алфавит деп атайды. Ал олардың саны - кодтың негізін құраушысы. Жалпы жағдайда - кодтың негізі кезінде хабардың элеметтерін кодтау ережелері т -ді есептеу жүйесінде түрлі сандарды жазу ережелеріне тұйықталады. Кодтық комбинацияны құрайтын- разрядтар санын кодтар разрядтылығы немесе комбинация ұзындығы деп атайды. Есептеу жүйесіне байланысты кодтау кезінде қолданатын, екілік және т -ді (екілік емес) кодтарды ажыратамыз.

Егер АИМ сигналының амплитудасы екі шектес рұқсат етілген деңгейде болса, онда кванттау каскадының жартысынан астамы рұқсат етілген деңгейдің үлкен мәнімен ауыстырылады, егер ол жартысынан кем болса. Сонымен қатар кванттаудың белгілі бір қатесі бар (кванттаудың шуы) - анықтаудың шынайы мәні мен оның кванттық мәні арасындағы айырмашылық. Кванттық шудың пайда болуының алдын алу мүмкін емес.

Кванттаудың екі әдісі бар: біркелкі (сызықты) және біртекті емес (сызықты емес) . Сонымен қатар, ол сигналдың ең үлкен мәні, сондай - ақ қабылданған кванттау шуынан алынған кодтың қауіпсіздігіне байланысты.

Кванттау саласындағы кванттау қадамы сызықтық кванттау арқылы барлық жұмыс динамикалық диапазондарында бірдей болып табылады және кванттау шуының амплитудасы кванттау сатысының жартысынан аспайды. Кванттаудың біртекті шкаласындағы кванттау шуының күші сигналдың динамикалық диапазонындағы тұрақты мән болып табылады. Сызықтық квантование үшін кодтық комбинациядағы ең аз m саны қармау n есепке ала отырып, формула бойынша анықталады:

$m = \ \left\lbrack \frac{A_{кв} + D + Q + 10\lg(n + 1) - 4, 77}{6} \right\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (2. 1) \$

Бірқалыпты кванттаумен (m ≥12) кодында биттердің көп саны CSP және PCM жабдықтарының күрделілігін арттыруға және Код негізінде импульс комбинацияларының жиілігін негізсіз арттыруға әкеледі. Шығыс деңгейлерінің саны тарату кезінде сигналдың шекті коэффициентін мәжбүрлеп төмендету және оны қабылдау үшін қалпына келтіру жолымен едәуір азайтылуы мүмкін. Іс жүзінде сигнал шыңына (немесе динамикалық диапазонға) жететін коэффициентті өзгерту және қалпына келтіру компенсация жүйесімен орындалады: таратқыш жағында динамикалық диапазон компрессоры (компрессор) және динамикалық диапазон деп аталатын құрылғы қосылған. Бұл әдіс CSP-да бірінші шығарылымда (ХХ ғасырдың 60-70-ші жылдары) PCM-де қолданылған. Енді ол сызықты кванттаумен ауыстырылды.

Қазіргі уақытта сызықтық квантование, егер сигналдың тиімді кернеуі берілмеген болса, логарифмдік амплитудалық реакцияны орындайды, оның логарифмдік мәні динамикалық диапазонның қысылуына тең. Сызықсыз квантизацияға арналған код комбинациясының минималды саны n секірулерді ескере отырып, формула бойынша анықталады:

$m = \ \left\lbrack \frac{A_{кв} + (15. . 17) + 10\lg(n + 1) }{6} \right\rbrack(2. 2)$

Кванттаудың мәні амплитуданың шағын сигналдары үшін кванттаудың ең төменгі сатысын таңдау және амплитуданың үлкен сигналдары үшін максималды мәндерге біртіндеп жету болып табылады. Логарифмдеу (динамикалық диапазонды сығу (сығу) және кодтау процесі, сондай-ақ декодтау мен кеңейтудің (кеңейтудің) кері операциясы сызықты емес кодтар мен декодерлерде (кодтарда) сандық түрде жүзеге асырылады. Сызықты емес кванттау кезінде квантования деңгейінің жалпы саны сигналдың динамикалық диапазонында сызықтықпен салыстырғанда азаяды, нәтижесінде кодтық арна комбинациясының биттік енін азайтуға болады.

Тар кіші сигнал үшін код сөзіндегі шығарындыларсанын есептеу.

Бастапқы деректерге негізделген тар жолақты сигнал параметрлерін есептеңіз

(P ₀ =2мВт) :

Содан кейін формуланы пайдалана отырып, сызықтық квантизация әдісімен (2. 1) :

Формуланы пайдалана отырып сызықты квантизация әдісімен (2. 2) :

Кең жолақты сигнал үшін кодтық жазудағы биттердің санын есептеңіз.

Бастапқы деректерге негізделген кең жолақты сигнал параметрлерін есептеңіз ( $P_{0} = 1мВт)$ :

$p_{\max} = 10\lg\left( \frac{P_{\max}}{P_{0}} \right) = 10\lg\left( \frac{2, 2}{1} \right) = 3, 42\ дБ;$

р _ср =10lg(0. 096\1) =-9. 25 дБ

P _min =2p _ср -p _max =-15. 5

; Q=p _max -p _cp =12. 96

Содан кейін формуланы пайдалана отырып, сызықтық квантизация әдісімен (2. 1) :

Формуланы пайдалана отырып сызықты квантизация әдісімен (2. 2) :

Осылайша, біз m = 8 код сөзіндегі биттердің санын және AИM сигналын квантизациялаудың сызықты емес әдісін таңдаймыз, себебі бұл кодтың ені аз болады.

1. ЦАП шығуындағы кванттық шуды қорғауды анықтау

Формула бойынша (2. 2) сигналдың ең төменгі мәнін анықтаңыз (m = 7, n = 2) :

$P_{ш. кв} = \frac{\delta^{2}}{12R} = \frac{{(1, 64 \bullet 10^{- 3}) }^{2}}{12} = 0. 224\ мкВт$

Күрт өсуі кванттық қателер белгілі, және, тиісінше, қорғау сигнал шу азаяды, егер лездік мәндері өзгертілген сигнал түседі шектері сипаттамаларын есептеу. Демек, жүйе сигналдың ең жоғары деңгейімен өзгертілген шекті кернеуді алуы тиіс, сигналдың жылдам мәндері сирек кернеуден асып түседі. Кернеуді шектеу U_огр формуласын анықтаймыз (3. 1) :

$U_{огр} = \sqrt{P_{огр}R}$ , (3. 1)

Мұндағы R = 1 Ом, а $P_{огр}$ - бұл шудыңқуат шегі.

$P_{огр} = \frac{U_{огр}^{2}}{R} = p_{\max} + Q;$ (3. 2)

Осылайша сигналдың өзгеру диапазоны p_min-ден p_огр-ге дейін анықталады. Ең аз квантинг қадамын табыңыз Δ. Ол формула бойынша анықталады (3. 3) :

$U_{огр} = \frac{2^{m}\mathrm{\Delta}}{2} = 2^{m - 1}\mathrm{\Delta}.$ (3. 3)

Δ квантизациялау қадамын біле отырып, сигналдың қауіпсіздігінің кіріс сигнал деңгейінде кванттық шуылға тәуелділігін анықтауға болады:

$А_{кв} = 10\lg\left( \frac{P_{с}}{P_{шкв}} \right) = 10\lg\left( \frac{P_{с}12}{\mathrm{\Delta}} \right) ;$ (3. 4)

Тар жолақты сигнал үшін формулалар арқылы келесі мәндерді аламыз (3. 1), (3. 2) и (3. 3) :

$U_{огр} = \sqrt{13. 52Вт} = 3. 68\ мВ$

Содан кейін тәуелділік кестесі $А_{кв} = f(P_{c})$ осылай көрінеді (см. cур. 3. 1) :

Сур. 3. 1. Кіріс сигналының деңгейіне қарағанда квантования шуынан тар жолақты сигналдың графигінің кестесі $P_{c}$ .

Енгізудеңгейісигналы $P_{с\min}$ , онда кванттау шуынан қорғаныс көрсетілген төмен емес болып қалады, біз оны сурет арқылы анықтаймыз. 3. 1. $А_{кв} = 21\ дБ$ А _кв =17 дБ кезде бұл мән $P_{с\min} = - 21, 6\ дБ.$ P _min =-17. 76

A_q = 17 дБ кезде бұл мән P_ (c мин) = - 17, 76 дБ.

Есептеуді кең жолақты сигнал үшін формулалар (3. 1), (3. 2) және (3. 3) арқылы қайталаймыз:

$А_{кв} = f(P_{c})$ кең жолақты сигналдың тәуелділік гарфигі 3. 2 суретте көрсетілген.

Безымянный

Рис. 3. 2. Кеңжолақты $P$ кіріс сигналдың деңгейіне, квантавания шуылына байланысты қауіпсіздік тәуелділік графигі.

Кванттау шудан қорғану кезінде кең жолақты сигнал деңгейі $P_{с\ min}$ берілгенінен төмен күйде қалатынын 3. 2. сурет арқылы анықтаймыз. А _кв =23 дБ болғанда P _min =-26. 6 дБ мәніне ие болады.

unnamed (2)

Рис 3. 3 Кең жолақты сигнал

0-5-uzkopolosnye-signaly

Рис 3. 4 Тар жолақты сигнал

Қорытынды: егер P _c мәні R _орг -ден асып кетсе, кванттау шуынан сигналды қорғау күрт төмендейді және мұндай сигналдың берілуі кодталған символдардың дұрыс берілу тұрғысынан бұрмаланбайды, қауіпті емес.
3. АЦТ кодының түрін таңдау

Aналогты - цифрлық түрлeндіргіш (Аналогово-цифровой преобразователь; analog-to-digital converter) - аналогты шаманы дискретті (цифрлық) шамаға түрлендіру құрылғысы; ақпаратты нақты уақыт мaсштабында аналогты құрылғыдан компьютерге енгізуге арналған. Aналогты-цифрлық түрлендіргіш кірісіне аналогты сигналды қабылдап, сəйкесінше цифрлық сигналды микропроцессорлар мен басқа да құрылғылaрғa сəйкестендіріп генерациялайтын құрылғы. Бұл құрылғы негізінде тəжірибе басқару кешені, аналитика мен өлшеу жүйелері (оның ішінде өндірісті басқару мəселелеріне арналған жүйелер) жасалады. Мəселен, белгілі бір сигналдың (температура, əн əуені, т. б) белгілі бір уақыт аралығындағы үздіксіз өзгерісі берілсін делік. Осы сигналды цифрлық түрге түрлендіру үшін оның деңгейін белгілі бір уақыт аралықтарында (квант) белгілей отырып, соған сəйкес v(t) -ге ең жақын деген цифрлық жұбын тауып, соны өлшем ретінде пайдалануымыз керек. Мысалы, t1 уақыт мезетіндегі v(t) =2(010) болса, t2 кезеңінде v(t) =3(011) т. с. с. Əринe, көріп oтырғанымыздай, цифpға көшкенде айнымалы мəндерінің біз аздап болса да жоғалтып отырмыз. Бірақ оның есесіне цифлық схемалардың артықшылықтарына (мысалы, сыртқы ортадан тəуелсіздігіне, аумағының аздығына, т. б) ие боламыз

АИМ квантталған сигналды есептеу кодер немесе сандық түрлендіргіш (АСТ) деп аталатын құрылғымен орындалады. Екілік кодтаудың көптеген жүйелері бар, бірақ екілік код және оның модификацияланған симметриялық екілік коды PCM және DSC-да қолданылады. Табиғи кодты пайдалану кезінде кез келген оң ондық сан келесі екі алгоритмнің көмегімен екілік таңбалардың комбинациясы түрінде ұсынылуы мүмкін:

$M = \sum_{i = 1}^{m}{a_{m - i} \bullet 2^{m - i}}$ , мұндағы М - квантталған АИМ сигналын есептеуге сәйкес кванттау қадамдарының саны, $а_{i}$ -«0» немесе «1» мәндерін қабылдайтын разрядты цифр, m -кодтың разрядтылығы.

Телефон сигналдарын DSP арналары арқылы PCM арқылы берген кезде, биполярлық кодтауда (таңдалған компонент пен гармоникалық жиіліктерді таңдаудың көп жиілігін жою үшін) көрсетілген DSP симметриялы екілік код қолданылады, ол aim көмегімен 1 немесе 0 жоғарыбит кодталған сигналдың полюстерін сәйкестендіреді, сандар абсолютті құнды анықтайды.

Содан кейін, жобаланған DSP үшін квантованный PAM сигналының сілтемесіне сәйкес келетін кодтық топ болады, онда $Q_{1}Q_{2}Q_{3}Q_{4}Q_{5}Q_{6}Q_{7}Q_{8}$ символы кодталған сілтемесінің полярлығын білдіреді $Q_{2}Q_{3}Q_{4} - квантталған\ кері\ санаққа\ түсетін\ сегмент\ нөмірін\ анықтайтын\ символдар$ , $Q_{5}Q_{6}Q_{7}Q_{8}$ - сегмент ішіндегі кванттау қадамдарының нөмірін білдіретін символдар.

Бірінші және екінші сегменттер бірдей кванттау қадамдарына ие, ал кейінгі сегменттерде квантизациялау қадамдары екі еселенеді. Әр сегментте $2^{4} = 16$ квантования деңгейлері 4 тірек сигналдарымен жасалады. Әрбір сегментке арналған осы сигналдардың мәндері 4. 1. кестеде берілген.

Таблица 4. 1.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.