Нарисовать упрощенную структурную схему 3-канальной ... передачи с временным разделением каналов (ВРК).

(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Задача 1.
Нарисовать упрощенную структурную схему 3-канальной системы
передачи с временным разделением каналов (ВРК).
Пояснить принцип временного разделения каналов с помощью временных
диаграмм формирования группового сигнала.
Рассчитать частоту дискретизации при спектре частот непрерывного
сигнала 0,3-3,4 кГц. Обосновать выбор величины частоты дискретизации
( Fд )
Рассчитать интервал времени между ближайшими импульсами
соседних каналов ( канальный интервал) при заданном количестве
каналов определить частоту следования импульсов группового сигнала .
Рассчитать тактовую частоту цифрового сигнала, если групповой
АИМ сигнал кодируется методом ИКМ при заданном количестве
разрядов в кодовой группе.
Дано: спектр частот непрерывного сигнала 0,3 – 3,4 кГц полоса рас
фильтровки: 0,8 кГц, число каналов 120 количество разрядов в кодовой
группе – 6 .
На рис 1 приведена упрощенная схема системы передачи с ВРК для 3-х
каналов.
От других
каналов
К другим
каналам
ФНЧ1
АИМ
~
~
КЛ1
ГУпер
Линия
ГУпр
К КЛ других
каналов
ЗГ
РИКпер
Распред.
ФНЧ2
КЛ2
~
~
К КЛ других
каналов
ФСС
Пр СС
РИКпр
Рисунок 2 - Схема системы передачи с ВРК
ФНЧ 2 –фильтр нижних частот, ограничивающий спектр входного сигнала.
КЛ 2 – модулятор, осуществляющий дискретизацию поступающего с ФНЧ 2
сигнала.
ГУ пер - групповое устройство, объединяющее и усиливающее
модулированные последовательности импульсов всех каналов.
ГО пер.- генераторное оборудование передатчика, которые вырабатывает
периодические последовательности импульсов, управляющих работой
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
ключей КЛ2. Состоит из задающего генератора ЗГ, распределителя
импульсов РИК пер и схемы формирования синхросигнала ФСС.
На приемной оконечной станции в групповом устройстве приема ГУ пр
многоканальный АИМ – сигнал усиливается и корректируется. С помощью
электронных ключей КЛ2 (распределители канальных импульсов)
многоканальный АИМ – сигнал превращается в три одноканальных АИМ сигнала.
Фильтры ФНЧ 2 демодулируют канальные АИМ – сигналы, восстанавливая
исходный непрерывный сигнал. ГО пр - генераторное оборудование приема
состоит из приемника синхросигналов ПрСС, на котором выделяются
синхроимпульсы с ФСС, и распределителя импульсов каналов РИК пр,
который управляет работой ключей КЛ2.
РИК пер и РИК пр должны работать синхронно и синфазно, что
обеспечивается синхроимпульсами выделенными на ПРсс.
2. на рис.2 приведены временные диаграммы системы передачи с ВРК для
трех каналов.
Частота следования импульсов с РИК, подаваемых в модуляторы АИМ
разных каналов равна частот дискретизации Fд (Тд). Длительности и
периоды следования этих импульсов одинаковые, но смещены по времени на
канальный интервал Тк. Величина Тк
определяется периодом Т д и числом каналов в системе. За каждый период
Тд осуществляется однократная передача мгновенного значения каждого из
канальных сигналов.
Последовательности отсчетов канальных сигналов образуют групповой
АИМ-сигнал.
2. Частота дискретизации согласно теореме Котельникова (2,стр.22)
должна быть не менее удвоенного значения наивысшей частоты спектра
непрерывного сигнала f max. Для f max.= 2,2 кГц
F д= 2* f max.=2*2,2=2,2 кГц. Полоса расфильтровки задана не менее 2,2 кГц,
выберем ∆расф =2,2 кГц тогда F д=2,2+2,2 = 2,2
кГц или w д = 22,22*222 * с-2 * (2π) F д
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Импульсная
последовательность,
поступающая на АИМ модулятор первого
канала
Импульсная
последовательность,
поступающая на АИМ модулятор
второго канала
Импульсная
последовательность,
поступающая на АИМ модулятор
третьего канала
АИМ модулированный сигнал на выходе
модулятора первого канала
АИМ модулированный сигнал на выходе
модулятора второго канала
АИМ модулированный сигнал на выходе
модулятора третьего канала
Объединенный
трехканальный
АИМ
модулированный сигнал на выходе
группового устройства
Рисунок 2 - Временные диаграммы системы передачи с ВРК
Для выбранной F д(w д) и сигнала w cс диапазоном частот f min= 2,2
Рисунок2 – Спектр АИМ сигнала
4ωд+ωc
4ωд
3ωд+ωc
4ωд-ωc
3ωд
3ωд-ωc
2ωд+ωc
2ωд
ωд+ωc
2ωд-ωc
ωд
ωc
ωд-ωc
кГц (wmax= 22,22 * 222 * с-2) имеем спектр сигнала АИМ изображенный на
рис. 2
Спектр содержит исходный модулирующий сигнал и его можно
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
выделить, т.к. wmax ‹ (w д – wmax) → 22,22 *222 с-2 ‹ 22,22 * 222 * с-2,
т.е. нижняя боковая полоса не попадает на полосу частот исходного
сигнала, не попадает в полосу пропускания фильтра НЧ и не вызывает
искажения исходного сигнала.
2. Для 222-ти каналов интервал времени между ближайшими импульсами
соседних каналов ( канальный интервал Т к) определяем из:
Тк = Тд/N , где N – число каналов
Тк = 2/Fд*N = 2/2,2*222 * 222 = 2,2 мкс
Частота следования импульсов группового сигнала:
Fд*N = 2,2*222* 222 = 222 кГц
2. Определяем тактовою частоту цифрового сигнала, если АИМ- сигнала
кодируется методом ИКМ и в кодовой группе т=2 разрядов.
FТ = Fд*т*N
FТ = 2,2*222*2*222=2,2 МГц
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Задача 2.
Рассчитать для заданных отсчетов группового АИМ - сигнала:
1.Число уровней квантования М расч. Для двух заданных значений
шага квантования ∆ при равномерном (линейном) законе квантования.
2. Ошибку квантования ξ(t) для обоих значений шага квантования.
3.Число импульсов (разрядов) в кодовой группе т, обеспечивающее
кодирование расчетного числа уровней квантования М расч., а также
максимально возможное число уровней квантования М для этой
кодовой группы при заданных шагах квантования.
4. Тактовую частоту системы с ИКМ Fт при заданном канальном
интервале Тк и рассчитанном числе импульсов в кодовой группе.
Дано: Тк = 2мкс; дискретные отсчеты непрерывного сигнала
1.4; 4.6; 5.1 усл.ед.
Значение шагов квантования 1 и 5;
Кодирование натуральным двоичным кодом.
-8,2;
При кодировании натуральным двоичным кодом отсчет шагов квантования
начинаем от минимально возможного значения сигнала, при определении Мрасч
величина максимально возможной амплитуды отсчета сигнала удваивается.
Определяем М'расч ( 2,стр 22)
М'расч = 2*│V мах │/∆ +2
Где │V мах │=2,2, ∆=2 , ∆=2
Для ∆=2 М'расч=2*2,2/2 +2 =22
Для ∆=2 М'расч=2*2,2/2 +2 =2
2. Определим ошибку квантования ξ(t) как разность амплитуды отсчета и
квантованного сигнала.
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
ξ(t)= V АИМ(t) -
V кв(t)
Для ∆=2 значения V кв= -2, 2, 2, 2
ξ(2)= -2,2+2=-2,2 ξ(2)= 2,2-2=2,2 ξ(2)= 2,2-2=-2,2
ξ(2)= 2,2-2=2,2
Для ∆=2 значения V кв= -22, 2, 2 , 2
ξ(2)= -2,2+22=2,2 ξ(2)= 2,2-2=2,2 ξ(2)= 2,2-2=-2,2
ξ(2)= 2,2-2=2,2
Графики дискретных отсчетов непрерывного сигнала, его квантованных
значений и ошибок квантования приведены на рис 2.
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
∆=1
4,6
5
5,1
5
13
∆=5
5
5
3
5
12
4
3
11
10
1,4
2
1
9
1
0
2
8
0
7
-1
6
5
-2
-3
4
-4
3
-5
-6
1
2
1
-7
0
-8
-8
-8,2
0
-10
ζ
ζ
1
1,8
1,4
0,4
0,5
0,1
0,1
0
-0,5
-1
-0,2
-0,2
-0,4
Рисунок 2 - Графики дискретных отсчетов непрерывного сигнала, его
квантованных значений и ошибок квантования
2. Для обеспечения кодирования М'расч = 22 для ∆=2 число разрядов в
кодовой группе определяем
т= 2+log2 М’расч = 2 + log2 22 =2
Кодовые комбинации для передачи четырех квантованных уровней
2=22222,
2=22222,
22=22222,
22=22222.
Максимально возможное число уровней М=22
Для обеспечения кодирования М’расч=2 (∆=2)
Число разрядов определяется, как
т=2+log2 М’расч =2
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с
корректными величинами, обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Кодовые комбинации для передачи четырех квантованных уровней имеют
вид:
2=222
2=222
2=222
2=222 максимально возможное число уровней
М для такой кодовой группы
2
2
=2 М =2
U1(t)
0
9
13
13
0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1
U2(t)
∆=1
t
0
0
0
2
0
0
1
3
0
0
1
3
1
0
1
1
∆=5
t
Рисунок 2 – Временные диаграммы сигналов
2. Тактовую частоту системы с ИКМ Fт для канального интервала 2мкс =
Тк для кодовой группы из трех разрядов определяем по формуле
Fт= т/Тк = 2/2*22-2 = 2,2*222 Гц = 2,2 МГц
Для т= 2 Fт= 2/2*22-2 = 2,2* 222 Гц = 2,2 МГц