Передача данных в информационно-управляющих системах. Каналы передачи данных

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

1. Определить вероятности правильного и неправильного опознавания сигналов.

2. Ответить, является ли такой приемник оптимальным в отношении помехоустойчивости? Обосновать ответ.

Упражнение 2.12

На рис.2.8 приведена схема,

предназначенная для распознавания элементарных двоичных ШИМ-сигналов S0 и S1 в условиях действия шумов, искажающих их длительность.

В состоянии покоя, когда источник данных не является активным, входная цепь Uвх имеет уровень логической «1» TTL – стандарта. Номинальное физическое представление сигнала S0 – это нулевой уровень напряжения UВХ (пауза) с расчетной длительностью tп0=5*10–3с. Сигнал S1 представлен так же, только расчетная длительность tп1=10*10–3с.

Микросхема DD1 содержит два ждущих одновибратора типа АГ. Одновибратор DD1.1 имеет расчетную длительность выходного импульса tOB1=4*10–3с. Одновибратор DD1.2 - длительность tOB2=2*10–3с. Аналогичные одновибраторы выполнены и на элементах DD2.1 (tОВ3=9*10–3с. ) и DD2.2 (tОВ4=2*10–3с ).

Группа элементов DD3.1, DD3.2, DD3.3, DD4.1 предназначена для получения реакции схемы на окончание входного сигнала. Отметим, что здесь необходимо принимать во внимание задержку сигнала в элементах DD3.1, DD3.2, DD3.3.

Задача:

1. Назначив величину тактового интервала tО, постройте диаграммы сигналов во входной цепи, а также в выходных цепях одновибраторов, на выходе элемента DD4.1, на выходах всего опознавателя.

2. Вы считаете, что канал, содержащий такой опознаватель элементарных сигналов, надо отнести к категории:

- каналов без стирания элементарного сигнала;

- каналов со стиранием элементарного сигнала;

Обоснуйте свой ответ.

3. Если Вы выбираете ответ «канал со стиранием», то:

- изменением каких параметров схемы можно изменить величину зоны стирания?

Рис.2.8. Функциональная схема опознавателя двоичных ШИМ-сигналов.

- как модернизировать схему, чтобы получить сигнал о происшедшем на данном тактовом интервале стирании?

4. Если Вы выбрали ответ «без стирания», то предложите доработку схемы, которая превращала бы ее в опознаватель со стиранием.

Упражнение 2.13

На рис.2.9 приведена структурная схема преобразователя однополярного двоичного сигнала NRZ в биполярный сигнал «МАНЧЕСТЕР».

Рис.2.9б. Диаграммы входных сигналов преобразователя NRZ – «МАНЧЕСТЕР»

Задача:

1. Для приведенных на рисунке 2.9б входных сигналов постройте соответствующие выходные сигналы, сформулировав правила манчестерского отображения логических символов «0» и «1».

2. Приведите подробную функциональную схему преобразователя.

3. Перечислите показатели, по которым вы считаете необходимым сопоставлять достоинства и недостатки манчестерского сигнала и сигнала NRZ, проведите такое сравнение.

Рекомендации по решению задач РАЗДЕЛА 2

Задачи, рассматриваемые в этом разделе, должны быть отнесены к категории «плохо обусловленных» задач, так как решение почти каждой из них предполагает либо назначение количественного значения какого-либо параметра, либо интерпретацию того или иного понятия. Таковы, например, задачи 2.1, 2.3, 2.8, 2.9. Иначе говоря, решение таких задач предполагает введение элементов проектирования, оно не может быть однозначным.

Целью решения подобных задач является уяснение связей между различными параметрами сигналов, а именно:

- скоростью и широкополосностью (2.4, 2.5, 2.6);

- значностью (основанием) кода и модулируемыми параметрами (2.7, 2.8);

- уровнем шума и помехоустойчивостью (2.9, 2.10, 2.11).

Рассмотрим в качестве типичного примера решение задачи 2.7.

Прежде всего, определим длину троичного кодового слова, исходя из заданного числа передаваемых сообщений NИ=20. Сопоставляя каждому сообщению соответствующее кодовое слово, определим, что понадобится NК=20 слов. Условия задачи предоставляют свободу в отношении выбора типа кода. Если видна какая-либо техническая целесообразность (и мы можем ее обосновать), можно, например, взять кодирование, при котором в каждом кодовом слове на соседних местах не бывает одинаковых элементов алфавита (так называемые «сменно-качественные» коды). Число таких кодовых слов NК связано с параметрами кодового слова соотношением NK=q*(q–1)n–1, в котором q –это значность кода (число элементов алфавита), а n-длина кодового слова. Учитывая, что NK³NИ, получим n³4 и примем n=4.

Если для кодирования источника информации взять код, у которого в словах фиксированной длины n могут быть использованы любые сочетания элементов алфавита (код «на все сочетания»), то NК=qn и для нашего случая n=3. Этот вариант кодирования также не противоречит условиям задачи.

Напишем фрагмент списка слов. Нередко можно наблюдать попытки написать такой список как случайную последовательность слов. В таком стиле трудно написать и десяток неповторяющихся слов. Следует научиться какому-либо правилу упорядочения слов. В данной задаче не слишком важно, какой именно упорядоченностью воспользоваться. В задаче каждый элемент слова представлен радиоимпульсом со своим значением частоты гармонического колебания fci, i=0, 1, 2. Известно, что при этом практически необходимая часть спектра сигнала определяется шириной главного лепестка спектральной плотности, симметричного относительно значения fci. Обозначим эту полосу Dfci, i=0, 1, 2. Быть может, следует напомнить, что речь идет о передаче сигнала с двумя боковыми полосами, что используется энергетический критерий широкополосности, а процессы в канале, происходящие в течение данного тактового интервала t0, никак не влияют на процессы в последующих интервалах. Главный лепесток спектра каждого сигнала должен селектироваться своим фильтром.

Обозначим полосу пропускания фильтра Dfфi, а частоту, соответствующую середине полосы, fф.ср Ясно, что полоса Dfфi должна быть не меньше, чем Dfci. Если Dfфi> Dfci, то в полосу данного фильтра попадает часть главного лепестка спектра «чужого» сигнала. Это эквивалентно помехе при опознавании сигнала. В расчете на идеальные фильтры, т.е. фильтры с идеально крутыми перепадами кривой затухания aфi, примем, что полоса Dfфi= Dfci, a «несущая» сигнала fci=fф.ср.

Рис. 2.10. Диаграмма распределения частот в канале

Следовательно, всю полосу канала для передачи элементарных сигналов Dfк, о которой говорится в задаче, придется разбить на три равных участка, а частоты, соответствующие серединам участков, объявить равными fci (см.рис.2.9).

Так мы получим количественные значения fci и Dfci, а следовательно, и длительность отрезка гармонического колебания tИ и длительность тактового интервала t0.

 Скачать реферат