Передача данных в информационно-управляющих системах. Каналы передачи данных

РАЗДЕЛ 2. ФИЗИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОГО СИГНАЛА, МОДУЛЯЦИЯ, СПЕКТРАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО СИГНАЛА

Упражнение 2.1

На рис. 2.1 приведен возможный вариант структурной схемы формирователя видеосигналов с ШИМ-манипуляцией для двоичного канала. Символы двоичного алфавита {0,1} на входе формирователя представлены в виде NRZ-сигналов с ТТL-уровнями, ка

к принято в вычислительной технике.

Рис.2.1. Вариант структурной схемы ШИМ – формирователя для двоичного канала

Рис.2.2. Временные диаграммы требуемых выходных ШИМ-сигналов

Предложите варианты подробной функциональной схемы формирователя с аналоговыми или дискретными электронными компонентами, реализующей выходные сигналы в соответствии с рис. 2.2.

Упражнение 2.2

Известно, что применительно к проводным электрическим цепям в качестве носителей сигналов часто используются гармонический или постоянный ток.

Что Вы скажете относительно предложения организовать сигнал на основе шумового переносчика, т.е. случайного процесса? Возможно ли это хотя бы в принципе?

Если «Да, возможно», то поясните, как организовать такие сигналы? Какие параметры модулировать? Каким образом приемник сможет опознавать сигналы?

Если «Нет, невозможно», то также поясните, почему такие сигналы не могут быть реализованы?

Упражнение 2.3

Для ШИМ-сигналов двоичного канала (рис.2.2) и троичного канала (рис.2.3) приведите:

1) граф-схему алгоритма функционирования опознавателя;

2) функциональную схему опознавателя, необходимые пояснения, раскрывающие ее работу.

Рис. 2.3. ШИМ – видеосигналытроичного канала

Структурная схема опознавателя показана на рис.2.4. Cостояние цепи Qi = «1», если в данном такте t0 из канала поступил сигнал i = 0, 1, 2. При этом состояния остальных цепей Qj, j¹i должны быть равны «0».

Рис.2.4. Структурная схема опознавателя элементарных ШИМ – сигналов для троичного канала

Задача 2.4

В двоичном канале символ «0» представлен видеоимпульсом прямоугольной формы длительностью 0,2*10–3с, а символ «1» - импульсом длительностью 0,5*10–3с.

Вычислить необходимую полосу частот канала.

Задача 2.5

В двоичном канале символ «1» представлен радиоимпульсом с прямоугольной формой огибающей длительностью 4*10–2 с. с амплитудой 1,5В, а символу «0» соответствует отсутствие импульса («физический ноль»). Частота несущего колебания составляет 1 кГц. Скорость манипуляции В = 12,5 Бод.

Указать границы частотного диапазона, ограничивающие требуемую полосу частот. Привести в некотором масштабе вид сигнала на оси времени.

Задача 2.6

В троичном канале каждому символу алфавита сопоставлен радиимпульс с прямоугольной формой огибающей длительностью 25*10–3с с модулируемой частотой, которая принимает значения 400, 500, 600 Гц.

Вычислить:

1) требуемую полосу частот канала;

2) привести в некотором масштабе рисунок распределения спектральных плотностей сигналов на частотной оси.

Задача 2.7

В некоторой системе необходимо передавать до 20 различных сообщений. Каждому сообщению сопоставлено слово из букв (элементов) троичного алфавита {0, 1, 2}. Каждая буква отображается ЧМн-радиоимпульсом фиксированной длительности tи = t0 со своим значением несущей. Для передачи сигналов используется канал с полосой от 5*103 до 6*103 Гц.

Требуется:

1) привести фрагмент списка кодовых слов, включающий не менее 10 слов.

2) для максимально возможной девиации несущей определить скорость манипуляции, выразив ее в Бодах.

3) привести рисунок типа «осциллограммы» (с обозначением временных параметров) для какой – либо частной реализации кодового слова.

Задача 2.8

В некоторой системе передается до 60 сообщений, каждое из которых представлено словом постоянной длины из букв (элементов) троичного алфавита {0, 1, 2}. Каждая буква отображается ЧМн-радиоимпульсом длительностью 4*10–3с. Девиация частоты составляет 500 Гц на каждый символ алфавита.

1) вычислить минимальную полосу канала для передачи этих сигналов.

2) предложить допустимую нижнюю границу полосы.

Рис. 2.5. Структурная схема опознавателя с компараторами

3) привести фрагмент упорядоченной таблицы кодовых слов (10-15 слов, чтобы понять характер их упорядоченности).

Задача 2.9

В двоичном канале символ «1» отображается прямоугольным видеоимпульсом с амплитудой (на входе опознавателя сигналов) 1В, а символ «0» - нулевым уровнем напряжения. На входе опознавателя присутствует аддитивный шум UШ(t) с нормальным распределением мгновенных значений и среднеквадратичным напряжением Ucк = 15*10–2В.

Структурная схема опознавателя представлена на рис.2.5. Здесь два пороговых (компаратора) устройства, у которых верхний пороговый уровень Uпв=0,6В, а нижний Uпн=0,3В. Правило принятия решений характеризуется следующими выражениями:

Как видно, алгоритм предусматривает возможность «стирания» элементарного сигнала (состояния Q1 = Q2 = «0», t = tотс.).

Допуская одинаковую частость передачи сигналов «0» и «1», определить вероятности неправильного опознавания символов, т.е. вероятности Р0–1, и Р1–0.

Задача 2.10

В двоичном канале физическое отображение сигналов представлено на рис. 2.6.

На входе опознавателя уровень U1=1B, a U2=2B. Кроме того, здесь присутствует аддитивный шум с нормальным распределением значений и среднеквадратичным значением Ucк=0,1В. Опознаватель сигналов представляет собой пороговое устройство (компаратор) с порогом Uп=1,3В. Правило принятия решений характеризуется следующим соотношением

где tотсч - момент взятия отсчета входного процесса в середине тактового интервала (момент стробирования).

Определить вероятности неправильного опознавания сигналов Р0–1 и Р1–0. Как изменятся значения этих вероятностей, если уровень шума уменьшится вдвое?

Задача 2.11

Физическое отображение сигналов в двоичном канале в точке приема представлено на рис.2.7. На входе опознавателя расчетный номинальный уровень Uс= ±1В.

Здесь же присутствует аддитивный шум с нормальным распределением значений и среднеквадратичным значением Ucк=0,28В. Y(t) = Si(t) + Uш(t). Правило принятия решений Qi о значении поступившего сигнала характеризуется следующим соотношением

Рис.2.7. Диаграмма сигналов к задаче 2.11

нятия решений Qi о значении поступившего сигнала характеризуется следующим соотношением

 Скачать реферат