Расчёт основных характеристик системы цифровой связи

Технологии цифровой связи

Цифровая связь широко используется и для передачи аналоговых сигналов, для чего они дискретизируются. В цифровой связи используются следующие технологии:

1. Кодирование источника информации.
2. Шифрование данных.
3. Сжатие данных.
4. Помехоустойчивое кодирование.
5. Модуляция.
6. Помехоустойчивое кодирование.

Кодирование источника информации подразумевает решение задачи, которая связана с эффективным описанием исходной информации. Данный процесс допускает снижение требований по отношению к полосе частот или памяти, которые связаны с передачей и хранением дискретных реализаций исходных данных. Целью кодирования является получения описания исходной информации с допустимым уровнем точности при номинальной скорости передачи битов или допуск низкой скорости передачи, с целью получения описания источника с заданной точностью.

Для устранения помех в передаваемый сигнал вводится сконструированная избыточность, что способствует обнаружению и исправлению ошибок. Существует два основных класса помехоустойчивых кодов: сверточные и блочные. Сверточные коды работают с непрерывным потоком данных и кодируют их посредством сдвига с линейной обратной связи. Их декодирование может осуществляться при помощи алгоритма Витерби. Блочные коды преобразуют фиксированные блоки данных определенной длины в блоки другой длины. Декодирование каждого блока осуществляется отдельно и независимо от других. Примерами блочных кодов являются коды Рид - Соломона, коды Хемминга и другие.

В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот, что делает возможным настройку приемно-передающих устройств на разных частотах, чтобы они не “мешали” друг другу.

Функциональные узлы системы цифровой связи. Порядок расчетов при проектировании системы цифровой связи

К основным функциональным узлам цифровой системы связи относятся:

• Источник сообщений.
• Кодер.
• Аналого-цифровой преобразователь.
• Формирователь модулирующих сигналов.
• Перемножители.
• Получатель сообщений.
• Фазовращатель.
• Цифро-аналоговый преобразователь.
• Генератор гармонических колебаний.
• Декодер.
• Сумматор.
• Преобразователь параллельного входа.
• Непрерывный канал.
• Демодулятор.

В состав расчетов при проектировании цифровой системы связи входят:

1. расчет источника сообщений (плотность распределения мгновенных сообщений, построение графиков распределения сообщений и их плотности, дисперсия сообщений, спектральная плотность мощности, построение корреляционной функции),
2. аналого-цифрового преобразователя (интервал дискретизации, число уровней квантования, мощность шума, число двоичных разрядов и т.п.),
3. кодера (степень кодирования, векторы связи, последовательность кодовых символов, длина кодового ограничения),
4. формирователя модулирующих сигналов, модулятора (построение графиков квадратурного, синфазного сигналов, а также кодовой последовательности),
5. непрерывного канала (ширина частотной полосы, мощность помех, средняя мощность сигнала, пропускная способность, эффективность использования пропускной способности),
6. демодулятора (построение схемы демодулятора, написание алгоритмов работы решающих устройств, оценка вероятности ошибки),
7. декодера.

Пример расчета основных параметров цифровой системы связи

Исходными данными при расчете параметров цифровой системы связи являются верхняя частота и количество каналов цифровой связи. Для начала находится количество всех каналов, которые организовываются системой:

No = N + Nc

где, N - требуемое количество каналов цифровой связи; Nс - число каналов управления и синхронизации.

Период дискретизации или длительность цикла определяется по следующей формуле:

То = 1 / f0

где, f0 - частота дискретизации.

На практике частоту дискретизации подбирается таким образом, чтобы выполнялось следующее условие:

f0 = (2.3...2.4)Fв

где Fв - верхняя частота.

Рассчитав все предыдущие значения, теперь можно определить длительность канального интервала:

$Тк = То / NоТк = То / Nо

Отсюда, длительность тактового канала между кодовыми импульсами в канальном интервале рассчитывается следующим образом:

Тт = Тк / n

где, n - число разрядов в кодовой комбинации квантованного отсчета (определяется опытным путем или является исходным данным).

Длительность кодового импульса:

t = 0.5 • Тт

Формула для расчета тактовой частоты линейного сигнала выглядит следующим образом:

fт = No • n • fo

Длительность управляющих канальных импульсов:

tи = Тк / 3,5

Последней рассчитывается полоса пропускания линейного тракта:

D = 1 / t