Қателер ықтималдылығының минимумы критерий бойынша квазиоптимальдік байланыс жүйесiн құрастыру

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1 БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ ... ... ... ... ... ...4
2 АНАЛОГТЫҚ СИГНАЛДЫҢ ЦИФРЛЫҚҚА ТҮРЛЕНУІ ... ... ... ... ... . 6
3 ЖҰПТЫҚҚА ТЕКСЕРУ КОДЫМЕН КОДТАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
4 БІРЛІК ЭЛЕМЕНТТІҢ ҰЗАҚТЫҒЫН ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ...10
5 АҚПАРАТТЫ БЕРУ ЖӘНЕ МОДУЛЯЦИЯ
ЖЫЛДАМДЫҒЫН ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...10
6 ЦИФРЛЫҚ МОДУЛЯТОРДЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ ... ... ... .11
7 ЦИФРЛЫҚ ДЕМОДУЛЯТОРДЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ ... ... 12
8 СИГНАЛДЫҢ АМПЛИТУДАСЫН АНЫҚТАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
9 ҚАТЕ ДЕКОДТАУДЫҢ ЫҚТИМАЛДЫҒЫН ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ...14
10 БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІНІҢ ӨТКІЗГІШТІК ҚАСИЕТІ ... ... ... ... ... ... .. 15
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..17

Қазіргі байланыс жүйелері, әр түрлі функционалды тәуелді элементтерден тұратын күрделі комплекс болып шығады. Жалпы жағдайда кез келген техни-калық жүйенің тиімділігі шығарылатын өнімнің сапасымен және санымен анықталады. Байланыс жүйелерiнде мұндай өнім болып берілетін информация есептелінеді, оның саны болып информацияны тарату жылдамдығы, ал сапасы болып қатенiң ықтималдылығы болады. Байланыс жүйесі тиімділігінiң ең маңызды көрсеткiшi болып, жүйемен арнаның өткізу жолағын пайдалынатын дәрежесін анықтайтын, информациялық тиімділігі болып шығады.
Байланыс жүйелердің тиiмдiлiгiн жоғарлату мiндетi, бұл берілген шарттар мен шектеулер кезінде тұтынушыға уақыттың бірлігiнде таратудың берілген дұрыстығымен информацияның максималды санын жеткізетiн, жүйенің ең жақсы нұсқауын табу. Жүйелердің тиімділігін жоғарлату үшін шығу көзiнiң ар-тықтылығын төмендетуiмен, бөгеуiлге орнықты кодтауымен және басқалармен пайдаланылады.
Курстық жұмысында, берілген модуляцияның түрі мен қабылдау әдісі кезiнде, қателер ықтималдылығының минимумы критерий бойынша квазиоп-тималды байланыс жүйенің құрылымы және оның параметрлерiн потенциалдық мүмкіндікті параметрлермен салыстыруы қарастырылады (Шеннон шегі).

1 БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ
Потенциалды бөгеттерге тұрақтылық деп берілген сигнал мен бөгеттер кезіндегі барынша қолжетімді бөгеттерге тұрақтылықты айтады.
Қабылдаудың максималды (потенциалды) бөгеттерге тұрақтылығын қамтамасыз ететін қабылдағышты оптималды деп атайлы.
Дискретті сигналдарды қабылдаудың бөгеттерге тұрақтылығын бағалау берілген сигналдарды қабылдау кезіндегі қате ықтималдығымен атқарылады. Ол модуляция және оны қабылдау түріне байланысты. Цифровых сигналдарды беру кезінде цифрлық амплитудалы (ЦАМ), жиілікті (ЦЧМ), фазалы (ЦФМ), салыстырмалы фазалы (ЦСФМ) модуляция қолданылады. Барынша жоғары потенциалды бөгеттерге тұрақтылықты (қате ықтималдығының минималды мүмкіндігін) ЦФМ бар жүйе береді, одан кейін ЦСФМ, ЦЧМ, ЦАМ кетеді.

1. Курстық жұмысқа тапсырмалар мен әдістемелік нұсқаулар.
2. Панфилов И.П., Дырда В.Е. Теория электрической связи.- М.: Радио и связь,1986

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
С. СЕЙФУЛЛИН атындағы ҚАЗАҚ АГРОТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ АҚ

Кафедра Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар

Курстық жұмыс

Пәні: Электрлік байланыс теориясы

Тақырыбы: Қателер ықтималдылығының минимумы
критерий бойынша квазиоптимальдік
байланыс жүйесiн құрастыру

Орындаған: _3_ курс студенті
Әубәкіров Б.Б.
(Аты-жөні)

Тексерген: Омаров А.Т.
аға оқытушы

Курстық жұмысы қорғауға жіберілді ______________________
(оқытушының қолы)

АСТАНА 2016

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1 БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ ... ... ... ... ... ...4
2 АНАЛОГТЫҚ СИГНАЛДЫҢ ЦИФРЛЫҚҚА ТҮРЛЕНУІ ... ... ... ... ... . 6
3 ЖҰПТЫҚҚА ТЕКСЕРУ КОДЫМЕН КОДТАУ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... 8
4 БІРЛІК ЭЛЕМЕНТТІҢ ҰЗАҚТЫҒЫН ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ...10
5 АҚПАРАТТЫ БЕРУ ЖӘНЕ МОДУЛЯЦИЯ
ЖЫЛДАМДЫҒЫН ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
6 ЦИФРЛЫҚ МОДУЛЯТОРДЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ ... ... ... .11
7 ЦИФРЛЫҚ ДЕМОДУЛЯТОРДЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ ... ... 12
8 СИГНАЛДЫҢ АМПЛИТУДАСЫН АНЫҚТАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
9 ҚАТЕ ДЕКОДТАУДЫҢ ЫҚТИМАЛДЫҒЫН ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ...14
10 БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІНІҢ ӨТКІЗГІШТІК ҚАСИЕТІ ... ... ... ... ... ... .. 15
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..17

КІРІСПЕ
Қазіргі байланыс жүйелері, әр түрлі функционалды тәуелді элементтерден тұратын күрделі комплекс болып шығады. Жалпы жағдайда кез келген техникалық жүйенің тиімділігі шығарылатын өнімнің сапасымен және санымен анықталады. Байланыс жүйелерiнде мұндай өнім болып берілетін информация есептелінеді, оның саны болып информацияны тарату жылдамдығы, ал сапасы болып қатенiң ықтималдылығы болады. Байланыс жүйесі тиімділігінiң ең маңызды көрсеткiшi болып, жүйемен арнаның өткізу жолағын пайдалынатын дәрежесін анықтайтын, информациялық тиімділігі болып шығады.
Байланыс жүйелердің тиiмдiлiгiн жоғарлату мiндетi, бұл берілген шарттар мен шектеулер кезінде тұтынушыға уақыттың бірлігiнде таратудың берілген дұрыстығымен информацияның максималды санын жеткізетiн, жүйенің ең жақсы нұсқауын табу. Жүйелердің тиімділігін жоғарлату үшін шығу көзiнiң артықтылығын төмендетуiмен, бөгеуiлге орнықты кодтауымен және басқалармен пайдаланылады.
Курстық жұмысында, берілген модуляцияның түрі мен қабылдау әдісі кезiнде, қателер ықтималдылығының минимумы критерий бойынша квазиоптималды байланыс жүйенің құрылымы және оның параметрлерiн потенциалдық мүмкіндікті параметрлермен салыстыруы қарастырылады (Шеннон шегі).

1 БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ
Потенциалды бөгеттерге тұрақтылық деп берілген сигнал мен бөгеттер кезіндегі барынша қолжетімді бөгеттерге тұрақтылықты айтады.
Қабылдаудың максималды (потенциалды) бөгеттерге тұрақтылығын қамтамасыз ететін қабылдағышты оптималды деп атайлы.
Дискретті сигналдарды қабылдаудың бөгеттерге тұрақтылығын бағалау берілген сигналдарды қабылдау кезіндегі қате ықтималдығымен атқарылады. Ол модуляция және оны қабылдау түріне байланысты. Цифровых сигналдарды беру кезінде цифрлық амплитудалы (ЦАМ), жиілікті (ЦЧМ), фазалы (ЦФМ), салыстырмалы фазалы (ЦСФМ) модуляция қолданылады. Барынша жоғары потенциалды бөгеттерге тұрақтылықты (қате ықтималдығының минималды мүмкіндігін) ЦФМ бар жүйе береді, одан кейін ЦСФМ, ЦЧМ, ЦАМ кетеді.
1 суретте дискретті модуляцияның векторлық диаграмасы берілген.

а) ЦФМ б) ЦЧМ в) ЦАМ
S0(t)
S0(t) U 0 U S1(t) U ∆S=√2 U S0(t) U S1(t)
0
0 U S1(t)
∆S=2U ∆S=U

1 сурет - Дискретті модуляцияланған сигналдардың
векторлық диаграммалары

Цифрлық хабарды құрайтын екілік кодтың "1" және "0" кодтық комби-нацияларын арна бойымен беретін ЦФМ сигналдары S1(t) және S0(t) қарама-қарсы болып табылады,яғни S1(t) = - S0(t). Бұл сигналдардың айырмашылығы (сигналдар векторларының ара қашықтығы) ∆S=2U, мұнда U - сигнал амплитудасы. ЦЧМ сигналдары S1(t) и S0(t)- ортогоналды сигналдар. ∆S=√2 U. ЦАМ сигналдар үшін: ∆S = U.
Осылай ЦФМ кезінде Таким образом, наиболее отличаются друг от друга S1(t) и S0(t) сигналдары бір-бірінен барынша ерекшеленеді,сол арқылы оларды айыру оңай,яғни қате қабылдау ықтималдығы төмендейді. ЦАМ кезіндегі сигналдар S1(t) и S0(t) бір-бірінен онша ерекшеленбейді, бұл осы түр модуляциясының бөгетке тұрақтылығын түсіндіреді. ЦФМ қолдану ЦЖМ қол-дануға қарағанда 2 есе энергетикалық ұтыс береді (З дБм-ге), ЦАМ-мен салыс-тырғанда 4 есе (6 дБм). ЦСФМ ЦФМ-ге қарағанда бөгетке тұрақтылығы кіші, бірақ ЦАМ қарағанда бөгетке тұрақтылығы жоғары.
2 суретте байланыс жүйесінің жалпыланған құрылымдық сұлбасы келті-рілген.
Қабылдағыш
Б.Ж.
ҚК
Uц(t)
Uцк(t)
Кодер
АЦТ
Хабсигн
ХК
Модулятор
Шық.құр.ыл.
b
Ua(t)
S(t)
S'(t)
Декодер
ЦАТ
Сигнхабар
ХҚ
Демодулят
Кір.құрыл.
b*
U*a(t)
(t)
U*ц(t)
U*цк(t)
S*(t)
S*'(t)
Таратқыш
Қабылдағыш
Б.Ж.
ҚК
Uц(t)
Uцк(t)
Кодер
АЦТ
Хабсигн
ХК
Модулятор
Шық.құр.ыл.
b
Ua(t)
S(t)
S'(t)
Декодер
ЦАТ
Сигнхабар
ХҚ
Демодулят
Кір.құрыл.
b*
U*a(t)
(t)
U*ц(t)
U*цк(t)
S*(t)
S*'(t)
Таратқыш

2 сурет - Байланыс жүйесінің жалпыланған құрылымдық сұлбасы

ХК- үздіксіз хабарламалар көзі b
Хабарсигн.- үздіксіз хабарламаларды b (аналогты) алғашқы сигналға түрлендіргіш Ua(t).
АЦТ- аналогты-цифрлық түрлендіргіш, ол аналогты алғашқы сигналды Ua(t) цифрлық сигналға түрлендіреді Uц(t).
Кодер - цифрлық сигналдың кодтық комбинациясын кодтау үшін,яғни қарапайым кодты берілістің дұрыстығын жоғарлататын бөгетке тұрақты кодпен кодтау үшін.
Модулятор - цифрлық кодталған сигналды Uцк(t) байланыс желісіне сәйкес келетін жоғары жиілікті сигналға S(t) түрлендіру үшін. Бұл цифрлық модуляторда алғашқы тасымалдаушы сигналмен берілетін ақпарат модуляция түріне сәйкес тасымалдаушы сигналдың параметріне салынады. Тасымалдаушы сигнал ақпараттық (модуляциялайтын) цифрлық сигналдың алғашқы лездік мәндерін өзгерту заңы сәйкес өзгереді.
Шық.құрыл. - шықпалы құрылғы, оған көп жағдайда сигнал күшейткіш, байланыс арналарының өзара бөгеуілдерін төмендету үшін сигнал спектрін шектейтін жолақтық фильтр, байланыс желісімен келістірілген таратқыштың құрылғысы.
Б.Ж.- байланыс желісі - сигналды беру үшін арналған физмкалық орта.
Б.К. - алынған сигналдың берілген сигналдан ауытқуын (сонымен қатар сигналдың бұрмалануын) шақыратын бөгеуіл көзі (t), S(t) = S(t) +(t).
Кірм.құрыл. - демодулятор кірмесінде бөгеуілдер деңгейін төмендету үшін кірмелі сигналды фильтрациялайтын, сигналды күшейтетін және қабылдағыштың байланыс желісімен келісуін қамтамасыз ететін кірмелі құрылғы
Демодулят. - демодулятор.
Декодер- бөгеттерге тұрақты кодтың код комбинацияларын декодтау,ондағы қателерді табу үшін.
ЦАТ- цифрлы-аналогты түрлендіргіш, цифрлық сигнал Uц(t) алғашқы аналогты сигналға Ua(t) түрлендіреді.
Сигнхабар. - аналогты алғашқы сигналды Ua(t) үздіксіз хабарламаға b түрлендіргіш.
ХҚ - үздіксіз хабарламалар қабылдағышы.

2 АНАЛОГТЫҚ СИГНАЛДЫҢ ЦИФРЛЫҚҚА ТҮРЛЕНУІ

Аналогты сигналды цифрлық ИКМ сигналға түрлендіру үшін АЦТ-да тізбектей үш операциия орындалады:
а) Аналогты сигналдың уақыт бойынша дискретизациясы, яғни бастап-қы аналогты сигналды Ua(t) оның Тд (дискретизация интервалы) уақыт интер-валы бойынша алынған дискретті есептерімен Uд(nТд) ауыстыру арқылы. Ал уа-қыт интервалы Котельников теоремасы бойынша таңдалады: Тд .1(2∙Fж), мұн-дағы Fж - сигнал спектрінің жоғарғы жиілігі. Бұл кезде дискретизация жиілігі (Fд=1Тд) мынаған тең: Fд =2∙Fж
б) Сигналдың дискретті есептерін амплитуда бойынша (деңгей бойынша), яғни дискретті есептер мәндерін Uд(n∙Tд) рұқсат етілген жақын кванттау деңгейлерімен ауыстыру Uкв(n∙Tд).
в). Квантталған сигнал есептеріне сәйкес келетін деңгей номерлерін кодтау. АЦТ-тің құрылымдық сұлбасы 3 суретте келтірілген.

Аналогты
сигнал

Цифрлық ИКМ сигнал

Ua(t)

Дискретизатор
(АИМ)

Кодер

Кванттаушы

Uд(n∙Tд)

Uц(t)=Uикм (t)

Uкв(n∙Tд)

АЦТ

Дискретті
есетеулер

Квантталған
есептеулер

Аналогты
сигнал

Цифрлық ИКМ сигнал

Ua(t)

Дискретизатор
(АИМ)

Кодер

Кванттаушы

Uд(n∙Tд)

Uц(t)=Uикм (t)

Uкв(n∙Tд)

АЦТ

Дискретті
есетеулер

Квантталған
есептеулер

3 сурет - АЦТ-тің құрылымдық сұлбасы

Цифрлық ИКМ сигнал - бұл екілік кодтың k-разрядты кодтар комбинациясы. Код симметрлі, екілік, мұндағы 1-ші элемент квантталған есепттің полярлығын кодтайды: оң полярлық - 1, теріс - 0, ал келесі (k-1) элементтерді кванттау деңгейінің номері кодтайды. Код комбинация k элементтерінің мөлшерін квантау деңгейімен анықтайды М: k=1+log2М, мұндағы k- үлкен жаққа дөңгелектенген бүтін сан.
Шынайы цифрлық жүйелерде дискретизация жиілігін Fд сигнал спек-трінің екі еселенген жоғарғы жиілігінен үлкен қылып алады: Fд 2∙Fж, бұл қа-былдау жағында аналогты сигналды дискретті есептері бойынша қайта қа-лыпқа келтіру үшін дискретті АИМ сигналдың спектрінде қайта фильтрлеу жо-лағын құру үшін қажет. Цифрлық беру жүйесіні құрылғыларының унифика-циясы үшін Fд - ны 8 кГц жиілігіне бөлінетіндей қылып алады.

Есептеулер:
F=7,8 кГц, Fд2∙7,8 =15,6 кГц. Fд=16 кГц деп аламыз; Тд=1(16∙103)=62,5∙10-6с=62,5 мкс.
М=1024. K=1+log21024= 11 элемент.
Кванттау қадамы =2,6 мВ. АЦТ-дегі аналогты сигналдың мүмкін мәндер диапазоны: -2659,82659,8 мВ [-∙(М-1) ∙(М-1)].
АЦТ-тің техникалық параметлері 1-кестеде берілген.

1-кесте
Квантталған мәндер Uкв, мВ
0
2,6
...
26
28,6
Кванттау деңгейлерінің номерлері
0
1
...
10
11
Кванттау деңгейлерінің номерлерінің кодтық комбинациялары
10000000000
10000000001 00000000001
...
10000001010
00000001010
10000001011
00000001011
Квантталған мәндер Uкв, мВ
52
54,6
...
2656,8
2659,8
Квантталған мәндер Uкв, мВ
20
21
...
1022
1023
Кванттау деңгейлерінің номерлерінің кодтық комбинациялары
10000010100
00000010100
10000010101
00000010101
...
11111111110
01111111110
11111111111
01111111111

Uд1= 20 мВ; Uкв1= 20,8 мВ; Деңгей номері N= 8;
Кодтық комбинация - 10000001000
Uд2= -10 мВ; Uкв2= -10,4 мВ; Деңгей номері N= - 4;
Кодтық комбинация - 00000000100

Цифрлық ИКМ сигналдың уақыт диаграммасы 4 суретте көрсетілген.

1-кодтық 2-кодтық
Uц(t) комбинация комбинация
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

t, мкс
0 62,5 125
4 сурет - АЦТ шықпасындағы цифрлық ИКМ сигналдың
уақыт диаграммасы

3 ЖҰПТЫҚҚА ТЕКСЕРУ КОДЫМЕН КОДТАУ

Барлық тақ санына еселi қателердi табатын, бөгеттерге тұрақты (түзетушы) жұптыққа тексеретiн кодпен кодтау кезiнде, k элементтiң ұзындығы қарапайым кодтың бастапқы кодтық комбинацясына бір тексеруші элементі r1 қосылады. Тек-серуші элементі кодтың толық кодтық комбинация iшiндегi 1 деген элемент-тердiң санын тақ санына жеткiзедi. Тексеруші элементі кодтық комбинацияның соңында, информациялық элементтерден кейін қойылады. Жұптыққа тексеретiн кодтың кодтық комбинацияның ұзындығы келесіге тең:

n=k+1, (1)

мұндағы k- қарапайым кодтың кодтық комбинациясының ұзындығы.

Тексеруші элементi қарапайым кодтың кодтық комбинациясындағы барлық информациялық элементтерінің модуль екі бойынша қосындысымен анықталады:

r1=k1 k2 ... kk, (2)
мұндағы - модуль екі бойынша қосындысы;
k1, k2 ... kk- қарапайым кoдтың кодтық комбинациясындағы информа-циялық элементтері.
Жұптыққа тексеретiн кодтың параметрлері: (n, k)=( k+1, k).

Есептеулер:
k =11 қарапайым коды үшін, жүптыққа тексеру кодының комбинациясы ұзындығы n=12, код параметрі: (11,12).
Бірінші кодтық кобинация үшін: 10000001000, r = 10000001000=0
Жұптыққа тексеретiн кодтың кодтық комбинациясы: 10000001000.0
Екінші кодтық комбинация үшін: 0000111, r = 00000000100=1
Жұптыққа тексеретiн кодтың кодтық комбинациясы: 00000000100.1
Жұптыққа тексеретiн кодты тексеретін кодердің структурклық сұлбасы 5 суретте көрсетілген.
Цифрлық кодталған сигналдың, жұптыққа тексеретiн коррекциялаушы кодтың уақыт диаграммасы 6 суретте көрсетілген.
k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 RG1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 r RG2

5-сурет. Жұптыққа тексеретiн (12,11) кодтың кодердің
құрылымдық сұлбасы

1-кодтық 2-кодтық
Uц(t) комбинация комбинация
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.