وفقًا لهذا التعريف السابق ، تسمى القناة المنفصلة مجموعة (الشكل 2.1) من قناة مستمرة (NC) مع تشغيل أجهزة تحويل الإشارة (SPS) عند الإدخال والإخراج.

تتمثل الخصائص الرئيسية التي تحدد جودة وكفاءة نقل البيانات في سرعة الإرسال ودقته.

سرعة انتقال الخامسالمعلومات تساوي كمية المعلومات المرسلة عبر القناة لكل وحدة زمنية ، حيث م ج- عدد مواقع الإشارة ، ر 0- مدة عنصر إشارة واحد. لإشارات التشغيل / الإيقاف.

تحدد القيمة عدد العناصر المرسلة لكل قناة في الثانية ، وتسمى معدل التشكيل (Baud). وبالتالي ، بالنسبة للأنظمة الثنائية ، يكون معدل الإرسال ومعدل التشكيل متماثلين عدديًا.

يتم تقدير دقة نقل البيانات من خلال احتمالات الاستقبال الخاطئ لعناصر مفردة ص 0ومجموعات التعليمات البرمجية ع ك ك.

وبالتالي ، فإن المهمة الرئيسية للقناة المنفصلة هي إرسال إشارات البيانات الرقمية عبر قناة الاتصال بالسرعة المطلوبة V واحتمال الخطأ ص 0.

لفهم عملية تنفيذ هذه المهمة ، نقدم بنية القناة المنفصلة (الشكل 2.2) ، مشيرًا إليها فقط إلى وحدات UPS التي تحدد خصائص النظام لقناة منفصلة.

يستقبل إدخال القناة إشارات البيانات الرقمية بمدة ر 0بسرعة ببت / ثانية. في UPS prd ، يتم تحويل هذه الإشارات بالتردد (المعدلة بواسطة M و G) وتمريرها عبر مرشح تمرير النطاق PF prd ومكبر الصوت UC للخارج ، من إخراجها إلى قناة الاتصال بمستوى معين ف مع فيوعرض الطيف مدافع ج.

تتميز قناة الاتصال (بما في ذلك قنوات الاتصال) بعرض النطاق الترددي DF إلى، التوهين المتبقي و ost، مخالفات التخميد المتبقي دا ostووقت عبور المجموعة (GWT) Dt gvpفي نطاق قناة الاتصال .

بالإضافة إلى ذلك ، هناك تداخل في القناة. يُعرَّف التداخل بأنه أي تأثير عرضي على إشارة يضعف دقة الرسالة المرسلة. التداخل متنوع للغاية في أصله وخصائصه الفيزيائية.

بشكل عام ، تأثير التدخل ن (ر)عند الإشارة ش (ر)يمكن أن يعبر عنها المشغل ض = ص (ش ، ن).

في الحالة الخاصة عندما يتحول العامل y إلى المجموع z = u + n ، تسمى الضوضاء مضافة. وفقًا لهياكلها الكهربائية والإحصائية ، تنقسم الاضطرابات المضافة إلى:

1) تقلب أو توزيع في التردد والوقت ،

2) متناسق أو متجمع في التردد ،

3) الدافع أو الوقت المقطوع.

ضوضاء التقلب هي عملية عشوائية مستمرة في الوقت المناسب. في أغلب الأحيان ، يعتبر ثابتًا وإرجوديًا مع التوزيع الطبيعي للقيم اللحظية والصفر المتوسط. يُفترض أن يكون طيف الطاقة لهذا التداخل داخل نطاق التردد الذي تم تحليله منتظمًا. عادةً ما تُعطى الضوضاء المتقلبة عن طريق الكثافة الطيفية أو قيمة جذر متوسط ​​التربيع للجهد. يو ع إففي نطاق قناة الاتصال.

التداخل التوافقي هو تداخل إضافي ، يتركز طيفه في نطاق تردد ضيق نسبيًا ، يمكن مقارنته أو حتى أضيق بكثير من نطاق تردد الإشارة. يُفترض أن يتم توزيع هذا التداخل بشكل موحد عبر نطاق التردد ، أي يتناسب احتمال حدوث هذا التداخل في نطاق تردد معين مع عرض هذا النطاق ويعتمد على متوسط ​​العدد ن GPتداخل ، يتجاوز مستوى عتبة متوسط ​​قدرة الإشارة في وحدة نطاق تردد.

ضجيج النبض - ضوضاء مضافة ، وهي سلسلة من النبضات التي تثيرها EMF قصيرة المدى ذات طبيعة غير دورية أو متذبذبة. من المفترض أن تكون لحظات ظهور ضوضاء النبض موزعة بشكل موحد في الوقت المناسب. هذا يعني أن احتمال حدوث ضوضاء النبضة خلال الفاصل الزمني تييتناسب مع مدة هذه الفترة والعدد المتوسط ن ستداخل لكل وحدة زمنية ، اعتمادًا على مستوى التداخل المسموح به. عادة ما يتم تحديد ضوضاء الاندفاع من خلال قوانين التوزيع مع معلماتها العددية ، أو بالقيمة القصوى للمنتج أ 0مدة ضوضاء النبضة من خلال اتساعها. وتشمل هذه الفواصل قصيرة الأجل (التجزئة) ، التي تحددها قوانين التوزيع مع معلمات عددية محددة أو متوسط ​​مدة الفواصل. ر حارةوشدتها ن حارة.

إذا كان المشغل ذيمكن التعبير عنها كمنتج ض = كو، أين ك (ر)هي عملية عشوائية ، ثم التداخل يسمى الضرب.

في القنوات الحقيقية ، يحدث كل من التداخل الإضافي والمضاعف عادةً ، أي ض = كو + ن.

عند مدخل UPS prm ، الذي يتكون من مكبر صوت خطي US inx ، ومرشح تمرير النطاق PF prm ، ومزيل التشكيل DM ، وأجهزة لتسجيل UR ومزامنة الولايات المتحدة بسرعة الخامسيتم استقبال مزيج من الإشارة مع التداخل ، يتميز بنسبة الإشارة إلى التداخل ف في... بعد اجتياز مرشح الاستقبال PF PRM ، تتحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء بشكل طفيف.

في DM ، بسبب تأثير التداخل ، تتشوه إشارات الخرج في الشكل ، ويتم التعبير عن التغيير عدديًا بقيمة تشويه الحافة د كر.

لتقليل احتمالية الخطأ بسبب تأثير تشوهات الحواف أو الانقسام ، تخضع الإشارات من خرج DM لبوابة أو تكامل ، والذي يتم تنفيذه في UR تحت تأثير نبضات المزامنة المتولدة في جهاز مزامنة الولايات المتحدة. تتميز UR بالقدرة التصحيحية م إف، والولايات المتحدة - خطأ في المزامنة البريد مع، وقت التزامن ر تزامنووقت الحفاظ على التزامن ر ملاحظة.

يتم التحقيق في القضايا التي تم بحثها في العمل المخبري رقم 3 "خصائص القناة المنفصلة".

أسئلة رقابة للمحاضرة 5

5-1. ما هي القناة التي تسمى منفصلة؟

5-2. ما هي الخصائص الرئيسية التي تحدد جودة وكفاءة نقل البيانات؟

5-3. كيف يتم تحديد معدل نقل البيانات عبر القناة؟

5-4. كيف يتم تحديد معدل التعديل؟

5-5. كيف يتم تقييم دقة نقل المعلومات عبر القناة؟

5-6. ما هي خصائص الإشارات التي تصل إلى دخل قناة منفصلة؟

5-7. ما هي خصائص الإشارات التي تصل إلى دخل القناة المستمرة؟

5-8. ما هي الخصائص الرئيسية للقناة المستمرة؟

5-9. ما يسمى قوة الإشارة النسبية؟

5-10. ما يسمى مستوى الإشارة المطلق؟

5-11. ما يسمى قياس مستوى الإشارة؟

5-12. ما يسمى توهين القناة المتبقية؟

5-13. ما هو التوهين المتبقي لقناة تحتوي على مضخمات؟

5-15. ما الذي يمكن أن تؤدي إليه قوة الإشارة الزائدة عند مدخل القناة؟

5-16. ما هو تردد استجابة القناة؟

5-17. ما هو النطاق الترددي الفعال للقناة؟

5-18. إلى ماذا تؤدي استجابة التردد غير المتكافئة للقناة؟

5-19. ما يسمى وقت عبور المجموعة؟

5-20. ما هي استجابة المرحلة للقناة؟

5-21. كيف يتم تقدير التشوهات التوافقية للقناة؟

5-22. ما يسمى مستوى الحمل الزائد؟

5-23. إلى ماذا يؤدي تقييد طيف الإشارة عند الإرسال عبر القنوات الحقيقية؟

5-24. كيف يرتبط معدل بتات التحديد بعرض نطاق القناة عند إرسال إشارات مشكلة بنطاقين جانبيين؟

5-25. كيف تؤثر طبيعة الاستجابة الترددية للقناة على عرض النطاق الترددي للقناة؟

5-26. كيف تؤثر طبيعة استجابة الطور للقناة على عرض النطاق الترددي للقناة؟

5-27. كيف يتم تحديد معدل الإرسال الأمثل من استجابة التردد واستجابة الطور للقناة؟

5-28. ما يسمى عائق؟

5-29. ما يسمى التداخل الإضافي؟

5-30. ما هي أنواع التداخل الإضافي؟

5-31. ما هو النموذج الرياضي لضوضاء التذبذب؟

5.32. كيف يختلف التداخل التوافقي عن تداخل التذبذب؟

5.33. ما هي معاملات التداخل التوافقي؟

5.34 كيف تختلف الضوضاء النبضية عن الضوضاء التوافقية؟

5.35 ما هي معايير الضوضاء النبضية؟

5-36. ما هي التدخلات التي تسمى المضاعفة؟

5-37. ما نوع التداخل هو انحراف كسب مضخم القناة؟

5-38. ما هي خصائص الإشارات القادمة من دخل القناة المستمرة؟

5-39. ما هو التقدير العددي لتشوه شكل الموجة عند خرج مزيل التشكيل؟

5-40. ما هي معلمات جهاز التزامن؟

المحاضرة 6. بيئة انتشار الإشارات

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

مقدمة

1. الجزء النظري

1.1 القناة المنفصلة ومعلماتها

1.2 نموذج لوصف جزئي لقناة منفصلة

1.3 تصنيف القنوات المنفصلة

1.4 نماذج القناة

1.5 التحوير

1.6 مخطط كتلة مع POC

2. الجزء المحسوب

2.1 تحديد الطول الأمثل لكلمة التشفير الذي يوفر أعلى صبيب نسبي

2.2 تحديد عدد بتات الفحص في توليفة شفرة ، مما يوفر احتمالية معينة لخطأ لم يتم اكتشافه

3.2 تحديد كمية المعلومات المرسلة بمعدل معين T لكل ومعايير فشل t مفتوحة

2.4 تحديد سعة التخزين

2.5 حساب خصائص القنوات الرئيسية والقنوات الالتفافية لـ PD

2.6 تحديد مسار الجذع

استنتاج

قائمة المصادر المستخدمة

مقدمة

رسالة معلومات اتصال منفصلة

أدى تطور شبكات الاتصالات إلى الحاجة إلى دراسة أكثر تفصيلاً لأنظمة نقل البيانات الرقمية. ويخصص تخصص "تقنيات الاتصال الرقمي" لهذا الغرض. يحدد هذا التخصص مبادئ وطرق نقل الإشارات الرقمية والأسس العلمية والحالة الحالية لتقنيات الاتصالات الرقمية ؛ يعطي فكرة عن الاحتمالات والحدود الطبيعية لتنفيذ أنظمة الإرسال والمعالجة الرقمية ؛ يفهم الأنماط التي تحدد خصائص أجهزة نقل البيانات ومهام عملها.

الغرض من عمل هذا المقرر الدراسي هو إتقان دورة "تقنيات الاتصالات الرقمية" ، لاكتساب المهارات في حل المشكلات في منهجية الحسابات الهندسية للخصائص الرئيسية ولتعليم طرق التشغيل التقني للأنظمة والشبكات الرقمية ؛

في عمل الدورة التدريبية ، من الضروري تصميم مسار لنقل البيانات بين مصدر المعلومات ومتلقيها باستخدام نظام به ردود فعل حاسمة ، ونقل مستمر وحجب جهاز الاستقبال ، بالإضافة إلى إنشاء مشفر كود دوري ودائرة فك التشفير باستخدام التعديل والاستخلاص باستخدام حزمة "عرض النظام" ؛ تحديد حجم المعلومات المرسلة بمعدل معين ومعايير الرفض ؛ حساب خصائص القناة المنفصلة الرئيسية والتجاوزية ؛ بناء مخطط زمني للنظام.

يكشف حل هذه المشكلات عن تحقيق الهدف الرئيسي للتخصيص - نمذجة أنظمة الاتصالات.

1 . الجزء النظري

1.1 القناة المنفصلة ومعلماتها

قناة منفصلة - قناة اتصال تستخدم لنقل الرسائل المنفصلة.

يتم تحديد تكوين ومعلمات الدوائر الكهربائية عند مدخلات ومخرجات التيار المستمر من خلال المعايير ذات الصلة. يمكن أن تكون الخصائص اقتصادية وتكنولوجية وتقنية. أهمها الخصائص التقنية. يمكن أن تكون خارجية وداخلية.

الخارجية - المعلوماتية والفنية والاقتصادية والفنية والتشغيلية.

هناك عدة تعريفات لمعدل الباود.

تحدد السرعة التقنية سرعة المعدات المدرجة في جزء الإرسال.

حيث m i هي قاعدة الشفرة في القناة i.

معدل نقل المعلومات - المتعلق بعرض النطاق الترددي للقناة. يبدو مع ظهور والتطور السريع للتقنيات الجديدة. تعتمد سرعة المعلومات على السرعة التقنية والخصائص الإحصائية للمصدر ونوع CS والإشارات المستقبلة والتداخل الذي يعمل في القناة. القيمة المحددة هي إنتاجية محطة الضاغط:

أين؟ فرقة F - KS ؛

وفقًا لمعدل إرسال القنوات المنفصلة و UPS المقابلة ، من المعتاد تقسيمها إلى:

سرعة منخفضة (تصل إلى 300 بت في الثانية) ؛

سرعة متوسطة (600-19600 بت في الثانية) ؛

سرعة عالية (أكثر من 24000 بت في الثانية).

معدل البت الفعال - عدد الأحرف لكل وحدة زمنية يتم توفيرها للمستلم ، مع مراعاة المصروفات الزائدة (وقت ترحيل CC ، والوقت المخصص للرموز الزائدة عن الحاجة).

معدل الباود النسبي:

موثوقية نقل المعلومات - تُستخدم فيما يتعلق بحقيقة وجود بواعث خارجية في كل قناة تشوه الإشارة وتعقد عملية تحديد نوع عنصر الوحدة المرسلة. وفقًا لطريقة تحويل الرسائل إلى إشارة ، يمكن أن يكون التداخل مضافًا ومضاعفًا. حسب الشكل: متناسق ونبضي وتقلب.

يؤدي التداخل إلى أخطاء في استقبال العناصر الفردية ، فهي عشوائية. في ظل هذه الظروف ، يتميز الاحتمال بالإرسال الخالي من الأخطاء. يمكن أن يكون تقدير دقة الإرسال هو نسبة عدد الرموز الخاطئة إلى الإجمالي

غالبًا ما يتبين أن احتمال المرسل أقل من المطلوب ، لذلك يتم اتخاذ تدابير لزيادة احتمالية الخطأ ، والقضاء على الأخطاء المستلمة ، وتشمل بعض الأجهزة الإضافية في القناة التي تقلل من خصائص القنوات ، وبالتالي تقلل من الأخطاء. تحسين الإخلاص يرتبط بتكاليف المواد الإضافية.

الموثوقية - لا يمكن للقناة المنفصلة ، مثل أي DS ، أن تعمل بشكل لا تشوبه شائبة.

الفشل هو حدث ينتهي برحم كامل أو جزئي للنظام الصحي. فيما يتعلق بنظام نقل البيانات ، يعتبر الفشل حدثًا يتسبب في تأخير الرسالة المستلمة لفترة زمنية معينة. في هذه الحالة ، تختلف إضافة t في أنظمة مختلفة. تسمى خاصية نظام الاتصال التي تضمن الأداء الطبيعي لجميع الوظائف المحددة بالموثوقية. تتميز الموثوقية بمتوسط ​​الوقت بين حالات الفشل T حول ، ومتوسط ​​وقت الاسترداد T in ، وعامل التوفر:

يُظهر احتمال التشغيل الخالي من الأعطال مدى احتمالية تشغيل النظام دون عطل واحد.

1.2 نموذج لوصف جزئي لقناة منفصلة

الاعتماد على احتمال حدوث توليفة مشوهة على طولها n واحتمال حدوث مزيج من الطول n مع أخطاء t.

يتميز اعتماد احتمالية حدوث توليفة مشوهة على طولها n بأنها نسبة عدد التركيبات المشوهة إلى العدد الإجمالي لتوليفات الشفرة المرسلة.

هذا الاحتمال هو قيمة غير متناقصة للدالة n. عندما n = 1 ، ثم Р = Р ОШ ، متى ، Р = 1.

في نموذج Purtov ، يتم حساب الاحتمال:

حيث ب هو مؤشر تجميع الأخطاء.

إذا كانت b = 0 ، فلا يوجد خطأ في التجميع ويجب اعتبار حدوث الأخطاء مستقلاً.

إذا كان 0.5< б < 0.7, то это пакетирование ошибок наблюдается на кабельных линиях связи, т.к. кратковременные прерывания приводят к появлению групп с большой плотностью ошибок.

إذا 0.3< б < 0.5, то это пакетирование ошибок наблюдается в радиорелейных линиях связи, где наряду с интервалами большой плотности ошибок наблюдаются интервалы с редкими ошибками.

إذا 0.3< б < 0.4, то наблюдается в радиотелеграфных каналах.

كما أن توزيع الأخطاء في مجموعات ذات أطوال مختلفة يقدر أيضًا احتمالية توليفات من الطول ن ج ت مع أخطاء محددة مسبقًا.

توضح مقارنة نتائج القيم المحسوبة للاحتمالات بواسطة الصيغتين (2) و (3) أن تجميع الأخطاء يؤدي إلى زيادة عدد مجموعات الكود المتأثرة بأخطاء التعدد الأكبر. يمكن أيضًا استنتاج أن تجميع الأخطاء يقلل من عدد كلمات التشفير المشوهة بطول معين n. هذا مفهوم أيضًا من الاعتبارات الجسدية البحتة. مع نفس العدد من الأخطاء ، يؤدي التجميع إلى تركيزها على المجموعات الفردية (يزيد معدل الخطأ) ، ويقل عدد مجموعات الكود المشوهة.

1.3 تصنيف القناة المنفصلة

يمكن تصنيف القنوات المنفصلة وفقًا للسمات أو الخصائص المختلفة.

وفقًا للناقل المرسل وإشارة القناة هناك (إشارة مستمرة - ناقل مستمر):

المستمر المنفصل

متقطع مستمر

منفصلة منفصلة.

يميز بين مفهوم المعلومات المنفصلة والانتقال المنفصل.

من وجهة نظر رياضية ، يمكن تعريف القناة بأبجدية عناصر الوحدة عند مدخلات ومخرجات القناة. يعتمد اعتماد هذا الاحتمال على طبيعة الأخطاء في القناة المنفصلة. إذا كان i = j - أثناء إرسال عنصر الوحدة i - لم تحدث أخطاء ، إذا تلقى العنصر أثناء الاستقبال عنصرًا جديدًا مختلفًا عن j ، عندئذ حدث خطأ.

القنوات التي لا تعتمد فيها P (a j / a i) على الوقت لأي من i و j تسمى ثابتة ، وإلا فهي غير ثابتة.

القنوات التي لا يعتمد فيها احتمال الانتقال على قيمة العنصر الذي تم استلامه مسبقًا ، فهذه قناة بدون ذاكرة.

إذا لم يكن i مساويًا لـ j ، P (a j / a i) = const ، فإن القناة تكون متماثلة ، وإلا فهي غير متماثلة.

معظم القنوات متوازنة ولها ذاكرة. قنوات الاتصال الفضائية متناظرة ، لكنها لا تمتلك ذاكرة.

1.4 نماذج القناة

عند تحليل أنظمة CS ، يتم استخدام 3 نماذج أساسية للأنظمة التناظرية والمنفصلة و 4 نماذج فقط للأنظمة المنفصلة.

النماذج الرياضية الأساسية لعلوم الكمبيوتر:

قناة مع ضوضاء مضافة ؛

قناة مصفاة خطية

القناة الخطية المفلترة والمتغيرات المتغيرة.

النماذج الرياضية لـ CS المنفصلة:

DKS بدون ذاكرة ؛

DKS مع الذاكرة ؛

ثنائي متماثل CS ؛

CS من مصادر ثنائية.

CS مع الضوضاء المضافة هو أبسط نموذج رياضي يتم تنفيذه وفقًا للمخطط التالي.

الشكل 1.1 - مخطط كتلة CS مع الضوضاء المضافة

في هذا النموذج ، تتأثر الإشارة المرسلة S (t) بالضوضاء الإضافية n (t) ، والتي يمكن أن تنشأ عن ضوضاء كهربائية خارجية أو مكونات إلكترونية أو مكبرات صوت أو بسبب ظاهرة التداخل. تم تطبيق هذا النموذج على أي CS ، ولكن في وجود عملية التخميد ، يجب إضافة معامل التخميد إلى التفاعل الكلي.

r (t) = бS (t) + n (t) (1.9)

تنطبق القناة المرشحة الخطية على القنوات المادية التي تحتوي على مرشحات خطية للحد من نطاق التردد والقضاء على ظاهرة التداخل. c (t) هي الاستجابة النبضية لمرشح الخط.

الشكل 1.2 - القناة الخطية المفلترة

تعتبر القناة الخطية المرشحة ذات المعلمات المتغيرة من خصائص قنوات مادية معينة ، مثل القناة الراديوية الصوتية ، والقنوات الراديوية الأيونوسفيرية ، والتي تنشأ مع إشارة مرسلة متغيرة بمرور الوقت ويتم وصفها بواسطة معلمات متغيرة.

الشكل 1.3 - قناة مصفاة خطية بمعلمات متغيرة

تتميز النماذج المنفصلة لـ CS بدون ذاكرة بأبجدية إدخال أو سلسلة ثنائية من الرموز ، بالإضافة إلى مجموعة من احتمالية إدخال الإشارة المرسلة.

في BCS مع ذاكرة في حزمة البيانات المرسلة ، يوجد تداخل أو تتعرض القناة للخبو ، ثم يتم التعبير عن الاحتمال الشرطي كاحتمال مشترك إجمالي لجميع عناصر التسلسل.

ثنائي التناظر CS هو حالة خاصة لقناة منفصلة بدون ذاكرة ، عندما تكون أبجديات الإدخال والإخراج 0 و 1. لذلك ، يكون الاحتمال متماثلًا.

يولد DCS للمصادر الثنائية تسلسلاً عشوائيًا للرموز ، بينما يتم تحديد المصدر المنفصل النهائي ليس فقط من خلال هذا التسلسل واحتمال حدوثها ، ولكن أيضًا عن طريق إدخال وظائف مثل المعلومات الذاتية والتوقع الرياضي.

1.5 تعديل

يتم إنشاء الإشارات عن طريق تغيير معلمات معينة للوسيط المادي وفقًا للرسالة المرسلة. هذه العملية (تغيير معلمات الناقل) تسمى التشكيل.

يتمثل المبدأ العام للتشكيل في تغيير واحد أو أكثر من معلمات الموجة الحاملة (الموجة الحاملة) f (t ، b ، c ، ...) وفقًا للرسالة المرسلة. لذلك إذا تم تحديد التذبذب التوافقي f (t) = Ucos (u 0 t + q) كحامل ، فيمكن عندئذٍ تشكيل ثلاثة أنواع من التشكيل: الاتساع (AM) والتردد (FM) والطور (FM).

الشكل 1.4 - أشكال الإشارات ذات الشفرة الثنائية لأنواع مختلفة من التشكيل المنفصل

يتكون تعديل السعة من تغيير في اتساع الموجة الحاملة U AM = U 0 + ax (t) متناسبًا مع الإشارة الأولية x (t). في أبسط حالة للإشارة التوافقية x (t) = XcosШt ، السعة تساوي:

نتيجة لذلك ، لدينا تذبذب AM:

الشكل 1.5 - الرسوم البيانية للتقلبات x (t) و u و u AM

الشكل 1.6 - طيف الاهتزاز AM

يوضح الشكل 1.5 الرسوم البيانية للتقلبات x (t) و u و u AM. يمثل الحد الأقصى لانحراف السعة U AM عن U 0 اتساع الغلاف U Щ = aX. نسبة اتساع الغلاف إلى سعة تذبذب الموجة الحاملة (غير المشكَّلة):

م - يسمى عامل التعديل. عادة م<1. Коэффициент модуляции, выраженный в процентах, т.е. (m=100%) называют глубиной модуляции. Коэффициент модуляции пропорционален амплитуде модулирующего сигнала.

باستخدام التعبيرات (1.12) ، يتم كتابة التعبير (1.11) بالشكل:

لتحديد طيف تذبذبات AM ، دعونا نفتح الأقواس في التعبير (1.13):

وفقًا لـ (1.14) ، فإن تذبذب AM هو مجموع ثلاثة تذبذبات توافقية عالية التردد للترددات القريبة (منذ ذلك الحين<<щ 0 или F<

تقلبات تردد الموجة الحاملة f 0 بسعة U 0 ؛

اهتزازات التردد الجانبي العلوي f 0 + F ؛

اهتزازات التردد الجانبي السفلي f 0 -F.

يظهر طيف اهتزاز AM (1.14) في الشكل 1.6. عرض الطيف يساوي تردد التشكيل المضاعف:؟ F AM = 2F. لا يتغير اتساع الموجة الحاملة أثناء التشكيل ؛ تتناسب اتساع تذبذب الترددات الجانبية (العالية والمنخفضة) مع عمق التعديل ، أي السعة X للإشارة المعدلة. عندما تكون m = 1 ، تصل اتساع تذبذبات التردد الجانبي إلى نصف الموجة الحاملة (0.5U 0).

اهتزاز الناقل لا يحتوي على أي معلومات ، ولا يتغير أثناء التعديل. لذلك ، من الممكن أن نحصر أنفسنا في إرسال النطاقات الجانبية فقط ، والذي يتم تنفيذه في أنظمة الاتصال على نطاقي جانبي (DBB) بدون ناقل. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن كل نطاق جانبي يحتوي على معلومات كاملة حول الإشارة الأولية ، يمكن الاستغناء عن إرسال نطاق جانبي واحد فقط (SSB). يُطلق على التعديل الذي ينتج شكل موجة نطاق جانبي واحد اسم النطاق الجانبي الفردي (SSB).

تتمثل المزايا الواضحة لأنظمة الاتصال DBP و SSB في إمكانية استخدام قوة المرسل لنقل النطاقات الجانبية فقط (اثنان أو واحد) للإشارة ، مما يجعل من الممكن زيادة نطاق وموثوقية الاتصال. بالإضافة إلى ذلك ، مع تعديل النطاق الجانبي الأحادي ، ينخفض ​​عرض طيف الاهتزاز المعدل إلى النصف ، مما يجعل من الممكن زيادة عدد الإشارات المرسلة عبر خط الاتصال في نطاق تردد معين.

يتكون تشكيل الطور من تغيير في الطور q للحامل ، متناسب مع الإشارة الأولية x (t) ، u = U 0 cos (u 0 t + q).

لا يتغير اتساع التذبذب أثناء تعديل الطور ، وبالتالي فإن التعبير التحليلي لتذبذب FM

إذا تم إجراء التعديل بواسطة إشارة توافقية x (t) = XsinЩt ، فإن المرحلة اللحظية

يحدد المصطلحان الأولان (1.17) مرحلة التذبذب غير المعدل ، والثالث - التغيير في مرحلة التذبذب نتيجة التعديل.

يتميز التذبذب المعدل الطور بوضوح بالمخطط المتجه في الشكل 1.7 ، المبني على مستوى يدور في اتجاه عقارب الساعة بتردد زاوي u 0. يتوافق التذبذب غير المعدل مع المتجه المتحرك U 0. يتكون تعديل الطور من تغيير دوري بتردد W ، وهو دوران المتجه U بالنسبة لـ U 0 بالزاوية (t) = aXsinЩt. المواضع القصوى للمتجه U تسمى U "و U" ". أقصى انحراف لطور شكل الموجة المعدل عن طور الشكل الموجي غير المشكل:

حيث M هو مؤشر التعديل. يتناسب مؤشر التعديل M مع السعة X لإشارة التشكيل.

الشكل 1.7 - مخطط متجه للتذبذب المشكل بالطور

باستخدام (1.18) ، نعيد كتابة تذبذب FM (1.16) كـ

u = U 0 cos (u 0 t + u 0 + Msin Щt) (1.19)

التردد الفوري لتذبذب FM

u = U (u 0 + MC cosS t) (1.20)

وبالتالي ، فإن تذبذب FM في لحظات زمنية مختلفة له ترددات لحظية مختلفة تختلف عن تردد تذبذب الموجة الحاملة u0 بالقيمة؟

يتكون تعديل التردد من تغيير نسبي في الإشارة الأولية x (t) للتردد الآني للموجة الحاملة:

ش = u0 + فأس (ر) (1.21)

حيث أ هو معامل التناسب.

تذبذب FM الفوري

يمكن كتابة التعبير التحليلي لتذبذب FM ، مع مراعاة ثبات السعة ، بالشكل:

انحراف التردد - أقصى انحراف له عن تردد الموجة الحاملة u 0 الناجم عن التشكيل:

Щ أ = أكس (1.24)

تعبير تحليلي لتقلب FM هذا:

الجمع (؟ W / w / w) sin = t يميز تغير الطور الناتج عن FM. يتيح لنا ذلك اعتبار تذبذب FM على أنه تذبذب FM بمؤشر تعديل

واكتبها بالمثل:

ويترتب على ما قيل أن تذبذبات FM و FM تشتركان في الكثير. لذا فإن تذبذب النموذج (1.27) يمكن أن يكون نتيجة لكل من الإشارة الأولية التوافقية FM و FM. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز FM و FM بنفس المعلمات (مؤشر التشكيل M وانحراف التردد؟ F D) ، المرتبطين ببعضهما البعض بنفس العلاقات: (1.21) و (1.24).

إلى جانب التشابه الملحوظ بين تعديل التردد والطور ، هناك أيضًا اختلاف كبير بينهما ، يرتبط بالطبيعة المختلفة لاعتماد قيم M و Δf D على التردد F للإشارة الأولية:

مع FM ، لا يعتمد دليل التشكيل على التردد F ، وانحراف التردد يتناسب مع F ؛

في FM ، لا يعتمد انحراف التردد على التردد F ، ويتناسب مؤشر التعديل عكسياً مع F.

1.6 مخطط كتلة مع POC

يشبه الإرسال من ROS محادثة هاتفية في ظروف ضعف السمع ، عندما يطلب أحد المحاورين ، بعد أن سمع بشكل سيئ أي كلمة أو عبارة ، من الآخر تكرارها مرة أخرى ، وإذا تم سماعها جيدًا ، فإما أن يؤكد حقيقة تلقي المعلومات أو بأي حال من الأحوال لا يطلب التكرار ...

يتم تحليل المعلومات التي يتم تلقيها عبر قناة نظام التشغيل بواسطة المرسل ، وبناءً على نتائج التحليل ، يتخذ المرسل قرارًا بشأن إرسال كلمة المرور التالية أو تكرار تلك التي تم إرسالها مسبقًا. بعد ذلك ، يرسل جهاز الإرسال إشارات التشوير حول القرار المعتمد ، ثم كلمات التشفير المقابلة. وفقًا لإشارات الخدمة المستلمة من جهاز الإرسال ، يقوم جهاز الاستقبال إما بإصدار مجموعة الشفرات المتراكمة لمتلقي المعلومات أو يمسحها ويخزن المجموعة المرسلة حديثًا.

أنواع الأنظمة مع POC: الأنظمة التي تنتظر إشارات الخدمة ، والأنظمة ذات الإرسال والحظر المستمر ، والأنظمة مع نقل العنوان. العديد من الخوارزميات لأنظمة التشغيل مع نظام التشغيل معروفة حاليًا. الأنظمة الأكثر شيوعًا هي: مع POC مع انتظار إشارة نظام التشغيل ؛ مع التكرار بدون عنوان وحجب جهاز الاستقبال مع التكرار القابل للتوجيه.

الأنظمة التي تنتظر بعد إرسال مجموعة إما أن تنتظر إشارة ردود الفعل ، أو ترسل نفس كلمة السر ، لكن إرسال الكلمة المشفرة التالية يبدأ فقط بعد تلقي تأكيد على المجموعة المرسلة مسبقًا.

ترسل أنظمة الحظر تسلسلًا مستمرًا من مجموعات الشفرات في حالة عدم وجود إشارات نظام تشغيل فوق مجموعات S. بعد اكتشاف الأخطاء في مجموعة (S + 1) ، يتم حظر إخراج النظام للوقت الذي يتم فيه استقبال مجموعات S ، ويتم مسح مجموعات S المستلمة مسبقًا في ذاكرة جهاز استقبال نظام PDS ، وإشارة إعادة الطلب أرسل. يكرر جهاز الإرسال إرسال آخر كلمات مشفرة من طراز S.

تتميز الأنظمة مع تكرار العنوان بحقيقة أن مجموعات الكود التي تحتوي على أخطاء يتم تمييزها بأرقام شرطية ، والتي بموجبها يقوم المرسل بإعادة إرسال هذه المجموعات فقط.

خوارزمية للحماية من التداخل وفقدان المعلومات. يمكن للأنظمة التي تعمل بنظام التشغيل تجاهل المعلومات الواردة في مجموعات التعليمات البرمجية المرفوضة أو استخدامها من أجل اتخاذ قرار أكثر صحة. تسمى أنظمة النوع الأول أنظمة بدون ذاكرة ، والثاني - أنظمة ذات ذاكرة.

يوضح الشكل 1.8 مخطط كتلة لنظام مع وضع الاستعداد ROS. تعمل الأنظمة ذات ROS-ozh على النحو التالي. قادمة من مصدر المعلومات (IS) ، m هي تركيبة أولية من الكود الأساسي من خلال OR المنطقي يتم كتابتها في محرك جهاز الإرسال (NK 1). في نفس الوقت ، يتم تشكيل رموز التحكم في المشفر (CU) ، وهو تسلسل فحص الكتلة (BSC).

الشكل 1.8؟ مخطط كتلة للنظام مع POC

يتم تغذية تركيبة n - عنصر الناتج إلى مدخلات القناة الأمامية (PC). من إخراج الكمبيوتر الشخصي ، تنتقل المجموعة إلى مدخلات جهاز التحديد (RU) وجهاز فك التشفير (DKU). يشكل DSC على أساس رموز المعلومات m الواردة من القناة الأمامية تتابع التحكم الخاص به للكتلة. يقارن المحلل بين اثنين من PBCs (تم استلامهما من جهاز الكمبيوتر وتم إنشاؤه بواسطة DSC) ويتخذ أحد القرارين: إما أن يتم إصدار جزء المعلومات من المجموعة (رمز m-element الأساسي) لمتلقي معلومات PI ، أو يتم إصداره تمحى. في الوقت نفسه ، يتم تحديد جزء المعلومات في DSC ويتم كتابة تركيبة عنصر m الناتجة في تخزين جهاز الاستقبال (NK 2).

الشكل 1.9 - رسم تخطيطي لخوارزمية النظام باستخدام ROS NP

في حالة عدم وجود أخطاء أو أخطاء غير مكتشفة ، يتم اتخاذ قرار بإصدار معلومات PI وتصدر وحدة التحكم في المستقبِل (CU 2) إشارة تفتح عنصر AND 2 ، مما يضمن إصدار مجموعة عنصر m من NK 2 إلى بي. يولد جهاز تكييف إشارة التغذية المرتدة (FSC) إشارة تأكيد مركبة ، والتي يتم إرسالها إلى جهاز الإرسال عبر القناة العكسية (OC). إذا تم فك تشفير الإشارة القادمة من OK بواسطة جهاز فك تشفير إشارة التغذية المرتدة (MAC) كإشارة تأكيد ، فسيتم إرسال النبضة المقابلة إلى إدخال جهاز التحكم في المرسل (CU 1) ، وفقًا لذلك تقدم CU 1 طلبًا من الذكاء الاصطناعي للمجموعة التالية. يتم إغلاق الدائرة المنطقية AND 1 في هذه الحالة ، ويتم مسح المجموعة المسجلة في NC 1 عند وصول مجموعة جديدة.

إذا تم اكتشاف أخطاء ، تتخذ RU قرارًا بمسح المجموعة المسجلة في NK 2 ، بينما تولد UU 2 نبضات تحكم تغلق الدائرة المنطقية AND 2 وتولد إشارة إعادة الطلب في UU. عندما تقوم دائرة MAC بفك تشفير الإشارة التي تصل إلى مدخلاتها كإشارة إعادة طلب ، تولد وحدة CU 1 نبضات تحكم ، بمساعدة من خلال دارات AND 1 و OR و CU إلى الكمبيوتر ، يتم تخزين المجموعة في يتم إعادة إرسال NC 1.

2 . الجزء المحسوب

2.1 تحديد الطول الأمثل لكلمة التشفير الذي يوفر أعلى صبيب نسبي

وفقًا للخيار ، سنقوم بتدوين البيانات الأولية لتنفيذ أعمال الدورة هذه:

ب = 1200 باود - معدل التعديل ؛

V = 80000 كم / ثانية هي سرعة انتشار المعلومات عبر قناة الاتصال ؛

P osh = 0.5 · 10 -3 - احتمال الخطأ في قناة منفصلة ؛

P لكن = 3 · 10 -6 - احتمال حدوث خطأ أولي ؛

L = 3500 كم - المسافة بين المصدر والمستقبل ؛

ر فتح = 180 ثانية - معيار الفشل ؛

T lane = 220 ثانية - سرعة معينة ؛

د 0 = 4 - مسافة الرمز الدنيا ؛

ب = 0.6 - عامل تجميع الخطأ ؛

AM ، FM ، FM - نوع التعديل.

دعونا نحسب الإنتاجية R المقابلة لقيمة معينة من n باستخدام الصيغة (2.1):

أين ن هو طول كلمة السر ؛

الجدول 2.1

من الجدول 2.1 نجد أعلى قيمة للإنتاجية R = 0.997 ، والتي تقابل طول كلمة السر n = 4095.

2.2 تحديد عدد بتات الفحص في توليفة شفرة ، مما يوفر احتمالية معينة لخطأ لم يتم اكتشافه

إيجاد معاملات الكود الدوري n، k، r.

تم العثور على قيمة r بواسطة الصيغة (2.2)

معلمات الكود الدوري n ، k ، r مرتبطة من خلال الاعتماد k = n-r. ومن ثم فإن k = 4089 حرفًا.

2.3 تحديد كمية المعلومات المرسلة بمعدل معين T خطومعايير الرفضر افتح

تم العثور على مقدار المعلومات المرسلة بواسطة الصيغة (2.3):

W = 0.997 1200 (220-180) = 47856 بت.

نستخدم القيمة التي تم الحصول عليها ، modulo ، РWР = 95712bit.

2.4 تحديد سعة التخزين

يتم تحديد سعة التخزين بالصيغة (2.4):

حيث t p = L / V هو وقت انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال ، s ؛

t k = n / B - مدة توليفة الشفرة المكونة من n بت ، s.

2.5 حساب خصائص القنوات الرئيسية والقنوات الالتفافية لـ PD

يتم تحديد توزيع احتمال حدوث خطأ واحد على الأقل على طول n بواسطة الصيغة (2.5):

يتم تحديد توزيع احتمال حدوث أخطاء التعددية t وأكثر على طول n بواسطة الصيغة (2.6):

حيث t about = d 0-1 هو وقت قناة إرسال البيانات الالتفافية أو مضاعف خطأ واحد على الطول n.

يتم تحديد احتمال الخطأ الأولي بواسطة الصيغة (2.7):

يتم تحديد احتمال الكشف عن طريق رمز خطأ من خلال الصيغة (2.8):

يتم تحديد التكرار في الكود من خلال الصيغة (2.9):

يتم تحديد معدل الرمز المشفر في قناة إرسال بيانات الإدخال بواسطة الصيغة (2.10):

يتم تحديد متوسط ​​معدل نقل البيانات النسبي في النظام باستخدام POC بواسطة الصيغة (2.11):

حيث f 0 هي الوقت المقلوب للسرعة القصوى للقناة أو عكس الوقت لمعدل التشكيل (2.12) ؛

الاستعداد t - وقت الانتظار عند إرسال المعلومات في قناة باستخدام POC.

حيث t ak و t ac هما الفارق الزمني في أسلوب التشغيل غير المتزامن لخطأ الشفرة في القناة وللإشارة الرئيسية ، على التوالي (2.14) ؛

يتم تحديد احتمال الاستقبال الصحيح بواسطة الصيغة (2.15):

2.6 تحديد مسار الجذع

على الخريطة الجغرافية لجمهورية كازاخستان ، نختار نقطتين تفصل بينهما 3500 كم. نظرًا لحقيقة أن أراضي كازاخستان لا تسمح باختيار مثل هذه النقاط ، سنضع الطريق السريع من الجنوب إلى الشرق ، ومن الشرق إلى الشمال ، ومن الشمال إلى الشرق ، ثم من الشرق إلى الجنوب (الشكل 2.1). ستكون نقطة البداية هي بافلودار ، وستكون النقطة الأخيرة هي كوستاناي ، وبالتالي ، سيطلق على طريقنا السريع اسم "بافلودار - كوستاناي".

سنقسم هذا الطريق السريع إلى أقسام بطول 500-1000 كم ، وننشئ أيضًا نقاط نقل ، والتي سنربطها بالمدن الكبرى في كازاخستان:

بافلودار (نقطة البداية) ؛

أوست كامينوجورسك

شيمكنت.

كوستاناي.

الشكل 2.1 - طريق سريع مع نقاط نقل

استنتاج

في هذه الدورة التدريبية ، يتم إجراء الحسابات الأساسية لتصميم خطوط اتصالات الكابلات.

في الجزء النظري من العمل ، تمت دراسة نموذج LP Purtov ، والذي يستخدم كنموذج لوصف جزئي لقناة منفصلة ، وتم إنشاء مخطط كتلة لنظام ROS npbl ووصف مبدأ تشغيل هذا النظام ، على النحو التالي وكذلك يعتبر تعديل الطور النسبي.

وفقًا للمتغير المحدد ، تم العثور على معلمات الكود الدوري n ، k ، r. تم تحديد الطول الأمثل لكلمة الشفرة n ، التي يتم عندها ضمان الحد الأقصى للصبيب النسبي R ، وكذلك عدد بتات الفحص في كلمة الشفرة r ، مما يوفر احتمالًا معينًا لعدم اكتشاف خطأ.

بالنسبة لقناة نقل البيانات الرئيسية ، تُحسب الخصائص الرئيسية (توزيع احتمالية حدوث خطأ واحد على الأقل بطول n ، وتوزيع احتمالية حدوث أخطاء التعددية t وأكثر في الطول n ، ومعدل الشفرة ، وتكرار الشفرة ، واحتمال الاكتشاف برمز خطأ ، وما إلى ذلك).

في نهاية العمل ، تم اختيار خط نقل البيانات ، بطول كامل تم تحديد نقاط نقل البيانات.

نتيجة لذلك ، تم الانتهاء من المهمة الرئيسية للعمل في الدورة - نمذجة أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية.

قائمة المصادر المستخدمة

1 Biryukov S. A. الأجهزة الرقمية على الدوائر الدقيقة المتكاملة MOS / Biryukov S. A. - M: الراديو والاتصالات ، 2007 - 129 ص: مريض. - (مكتبة الإذاعة الجماعية ، العدد 1132).

2 Gelman M. M. المحولات التناظرية والرقمية لأنظمة قياس المعلومات / Gelman M. M. - موسكو: دار نشر المعايير ، 2009. - 317 ص.

3 Oppenheim A.، Shafer R. معالجة الإشارات الرقمية. إد. الثاني ، مراجعة. - م: "تكنوسفير" 2007. - 856 ص. ردمك 978-5-94836-135-2

4 سيرجينكو أ. ب. معالجة الإشارات الرقمية. دار النشر بيتر. - 2008

5 Sklyar B. الاتصالات الرقمية. الأسس النظرية والتطبيقات العملية: الطبعة الثانية. / لكل. من الانجليزية م: دار النشر "ويليامز" ، 2008. 1104 ص.

تم النشر في Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

نموذج وصف جزئي لقناة منفصلة (نموذج L. Purtov). تحديد معاملات الكود الدوري وتوليد كثير الحدود. بناء جهاز تشفير وفك التشفير. حساب خصائص قناة نقل البيانات الرئيسية والتجاوزية.

ورقة مصطلح ، تمت إضافتها في 03/11/2015


دراسة أنماط وطرق نقل الرسائل عبر قنوات الاتصال وحل مشكلة تحليل وتركيب أنظمة الاتصال. تصميم مسار لنقل البيانات بين مصدر المعلومات ومتلقيها. نموذج وصف جزئي لقناة منفصلة.

تمت إضافة ورقة مصطلح في 01/2016


مبدأ تشغيل المشفر ومفكك الشفرة للشفرة الدورية. تحديد حجم المعلومات المرسلة. إيجاد القدرات وبناء رسم تخطيطي. حساب مؤشرات الموثوقية للقنوات الرئيسية والقنوات الالتفافية. اختيار طريق سريع على الخريطة.

تمت إضافة ورقة مصطلح بتاريخ 05/06/2015


نموذج وصف جزئي لقناة منفصلة ، نموذج LP Purtov. مخطط كتلة للنظام مع ROSnp ومخطط كتلة وخوارزمية تشغيل النظام. بناء دائرة تشفير لكثيرات حدود التوليد المختارة وشرح طريقة عملها.

ورقة المصطلح ، تمت إضافة 10/19/2010


رسم مخطط كتلة معمم لإرسال الرسائل المنفصلة. دراسة المصدر وقناة الترميز المسالك. تحديد معدل التشكيل وفاصل الميقاتية للإرسال بتة واحدة وعرض النطاق الأدنى المطلوب للقناة.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 02/26/2012


نماذج من الوصف الجزئي لقناة منفصلة. نظام مع ROS ونقل مستمر للمعلومات (ROS-np). اختيار الطول الأمثل لكلمة الرمز عند استخدام الكود الدوري في النظام مع POC. طول كلمة السر.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 01/26/2007


طرق ترميز الرسالة لتقليل حجم الحروف الأبجدية وتحقيق زيادة في سرعة نقل المعلومات. مخطط كتلة لنظام اتصالات لنقل الرسائل المنفصلة. حساب المرشح المتطابق لتلقي الرسالة الأولية.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 05/03/2015


الخصائص المعلوماتية لمصدر الرسائل والإشارات الأولية. رسم تخطيطي لنظام إرسال الرسائل وعرض نطاق قناة الاتصال وحساب معلمات ADC و DAC. تحليل مناعة الضوضاء لجهاز إزالة تشكيل إشارة التعديل التناظري.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 10/20/2014


الغرض من قناة الاتصال لنقل الإشارات بين الأجهزة البعيدة. طرق حماية المعلومات المرسلة. استجابة التردد الطبيعي للقناة. الأجهزة التقنية لمضخمات الإشارات الكهربائية والتشفير.

اختبار ، تمت إضافة 04/05/2017


حساب خصائص نظام إرسال الرسائل ومكوناته. مصدر الرسالة ، العيّنة. مراحل البرمجة. تعديل الناقل التوافقي. خصائص قناة الاتصال. معالجة الإشارة المعدلة في مزيل التشكيل.

مثال على قناة بلا ذاكرة منفصلة هي القناة -ary. يتم وصف قناة الإرسال بالكامل إذا تم تحديد الأبجدية المصدر ، ، وقيم احتمالات الانتقال لظهور الرمز في حالة إرسال الرمز.

يتم تحديد السمتين الأوليين من خلال خصائص مصدر الرسالة ، ويتم تحديد السرعة من خلال عرض النطاق الترددي للقناة المستمرة المضمنة في القناة المنفصلة. يعتمد حجم الأبجدية لرموز الإخراج على خوارزمية دائرة القرار ؛ تم العثور على الاحتمالات العابرة بناءً على تحليل خصائص القناة المستمرة.

القناة الثابتة هي قناة منفصلة لا تعتمد فيها احتمالات الانتقال على الوقت.

تسمى القناة المنفصلة قناة بلا ذاكرة إذا كانت احتمالات الانتقال مستقلة عن الرموز التي تم إرسالها واستقبالها مسبقًا.

كمثال ، ضع في اعتبارك قناة ثنائية (الشكل 4.6). في هذه الحالة ، أي عند إدخال القناة ، تتكون أبجدية المصدر وأبجدية المستلم من حرفين "0" و "1".

الأبجدية إشارة الإدخال لها رمزان X 0 و Xواحد . مصدر الرسائل المحدد عشوائيًا ، يتم تغذية أحد هذه الأحرف إلى مدخلات قناة منفصلة. في سجلات الاستقبال في 0 و ذواحد . تتكون الأبجدية الناتجة أيضًا من حرفين. رمز في X 0. احتمال وقوع مثل هذا الحدث ص(ذ 0 ½ x 0). رمز فييمكن تسجيل 0 عند إرسال الإشارة Xواحد . احتمال وقوع مثل هذا الحدث ص(ذ 0 ½ xواحد). رمز ذ 1 يمكن تسجيلها عند إرسال الإشارات X 0 و X 1 مع الاحتمالات ص(ذ 1 ½ x 0) و ص(ذ 1 ½ x 1) على التوالي. الاستقبال الصحيح يتوافق مع الأحداث مع احتمالات الحدوث ص(ذ 1 ½ x 1) و ص(ذ 0 ½ x 0). يحدث الاستقبال الخاطئ للرمز عندما تظهر الأحداث ذات الاحتمالات ص(ذ 1 ½ x 0) و ص(ذ 0 ½ xواحد). الأسهم في الشكل. 4.6 يتضح أن الأحداث المحتملة هي في انتقال الرمز X 1 في ذ 1 و X 0 بوصة ذ 0 (هذا يتوافق مع استقبال خالي من الأخطاء) ، وكذلك في الانتقال X 1 في ذ 0 و X 0 بوصة ذ 1 (هذا يتوافق مع استقبال خاطئ). تتميز هذه التحولات بالاحتمالات المقابلة ص(ذ 1 ½ x 1), ص(ذ 0 ½ x 0), ص(ذ 1 ½ x 0), ص(ذ 0 ½ x 1) ، والاحتمالات نفسها تسمى انتقالية. تميز احتمالات الانتقال احتمالات إعادة إنتاج الرموز المرسلة عند خرج القناة.

تسمى القناة الخالية من الذاكرة المتماثلة إذا كانت احتمالات الانتقال المقابلة هي نفسها ، أي نفس احتمالات الاستقبال الصحيح ، وكذلك الاحتمالات نفسها لأي أخطاء. هذا هو:

الاستقبال الصحيح ،

استقبال خاطئ.

للحالة العامة

(4.9)

وتجدر الإشارة إلى أنه ، في الحالة العامة ، في قناة منفصلة ، قد لا تتطابق أحجام الحروف الأبجدية لرموز الإدخال والإخراج. مثال على ذلك سيكون قناة مع محو (الشكل 4.7). في التين. 4.7 قدم التعيينات التالية: - احتمال الاستقبال الخاطئ ، - احتمال المحو ، - احتمال الاستقبال الصحيح. تحتوي الأبجدية الناتجة عن حرف إضافي واحد مقارنة بأبجدية الإدخال. يظهر هذا الرمز الإضافي (رمز المحو "؟") عند خرج القناة عندما يتعذر التعرف على الإشارة التي تم تحليلها بأي من الرموز المرسلة. يؤدي محو الرموز باستخدام كود مناسب لتصحيح الأخطاء إلى تحسين المناعة ضد الضوضاء.

تحتوي معظم القنوات الحقيقية على "ذاكرة" ، والتي تتجلى في حقيقة أن احتمال حدوث خطأ في الحرف التالي يعتمد على الأحرف التي تم إرسالها قبلها وكيفية استقبالها. ترجع الحقيقة الأولى إلى التشوهات بين الرموز ، والتي تنتج عن تشتت الإشارة في القناة ، والثانية ناتجة عن تغيير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء في القناة أو طبيعة التداخل.

في قناة متماثلة ثابتة بدون ذاكرة ، يكون الاحتمال الشرطي للاستقبال الخاطئ للرمز () إذا تم استلام الرمز عن طريق الخطأ مساوياً لاحتمال الخطأ غير المشروط. في قناة ذات ذاكرة ، يمكن أن تكون أكثر أو أقل من هذه القيمة.

أبسط نموذج للقناة الثنائية ذات الذاكرة هو نموذج ماركوف ، والذي يتم تقديمه بواسطة مصفوفة احتمالات الانتقال:

,

أين هو الاحتمال الشرطي لاستلام الرمز () بالخطأ ، إذا تم استلام الرقم -th بشكل صحيح ؛ 1- هو الاحتمال الشرطي لاستلام الرمز () -th بشكل صحيح ، إذا تم استلام الرمز -th بشكل صحيح ؛ - الاحتمال الشرطي لاستلام الرمز () -th بالخطأ ، إذا تم استلام الرمز -th خطأ ؛ 1- هو الاحتمال الشرطي لاستلام الرمز () -th بشكل صحيح ، إذا تم استلام الرمز -th بشكل خاطئ.

يجب أن يفي احتمال الخطأ (المتوسط) غير المشروط في القناة قيد النظر بالمعادلة:

,

.

يتميز هذا النموذج بكونه سهل الاستخدام ولا يقوم دائمًا بإعادة إنتاج خصائص القنوات الحقيقية بشكل مناسب. يمكن الحصول على دقة أكبر من نموذج هيلبرت لقناة منفصلة ذات ذاكرة. في مثل هذا النموذج ، يمكن أن تكون القناة في حالتين و. لا يوجد خطأ يحدث في الدولة ؛ تحدث الأخطاء بشكل مستقل مع الاحتمال. تعتبر احتمالات الانتقال من حالة إلى أخرى واحتمالات الانتقال من حالة إلى أخرى معروفة أيضًا. في هذه الحالة ، لا تتشكل سلسلة ماركوف البسيطة من خلال سلسلة من الأخطاء ، ولكن من خلال سلسلة من التحولات:

.

معلومةعبارة عن مجموعة من المعلومات حول حدث أو ظاهرة أو كائن. من أجل تخزين المعلومات ونقلها ، يتم تقديمها في شكل رسائل.

رسالةهي مجموعة من العلامات (الرموز) تحتوي على معلومة أو أخرى. يمكن لأنظمة الاتصالات استخدام الوسائط الملموسة (على سبيل المثال ، الورق وأجهزة التخزين على الأقراص المغناطيسية أو الشريط) أو العمليات الفيزيائية (تغيير التيار الكهربائي والموجات الكهرومغناطيسية وشعاع الضوء) لنقل الرسائل.

تسمى العملية الفعلية التي تعرض الرسالة المرسلة الإشارة... تكون الإشارة دائمًا دالة على الوقت.

إذا كانت الإشارة هي وظيفة شارع)أخذ أي قيمة ثابتة ر، فقط قيم محددة ومحددة سلفا ك، تسمى هذه الإشارة والرسالة التي تعرضها منفصله... إذا كانت الإشارة تأخذ أي قيمة في فترة زمنية معينة ، يتم استدعاؤها مستمرأو التناظرية.

العديد من القيم الممكنة لرسالة منفصلة (أو إشارة) DSيمثل الأبجديةرسائل. تتم الإشارة إلى أبجدية الرسالة بحرف كبير ، على سبيل المثال ، أ، وجميع القيم الممكنة موضحة بأقواس مجعدة - حرف او رمز.

IDS - مصدر الرسائل المنفصلة PDS - مستقبل الرسائل المنفصلة

SPDS - نظام إرسال الرسائل المنفصل

دعنا نشير إلى الأبجدية للرسالة على الإرسال (الأبجدية لرسالة الإدخال ، أبجدية الإدخال) - أ ، الأبجدية للرسالة عند الاستقبال (الأبجدية لرسالة الإخراج ، الأبجدية الناتجة) - ب.

بشكل عام ، يمكن أن تحتوي هذه الحروف الهجائية على مجموعة لا حصر لها من المعاني. لكنها في الممارسة محدودة ومتطابقة. هذا يعني أنه عند تلقي شخصية ب كتعتبر الشخصية قد تم نقلها أ ك.

هناك نوعان من الإشارات المنفصلة:

· عمليات عشوائية منفصلة للوقت المستمر(START) ، حيث يمكن أن يحدث التغيير في قيم الإشارة (الرموز) في أي وقت في فاصل زمني عشوائي.

· عمليات عشوائية منفصلة للوقت المنفصل(DSDV) ، حيث لا يمكن أن يحدث تغيير الرموز إلا في أوقات محددة t 0، t 1، t 2… t i… ، حيث t i = t 0 + i *  0. الكمية   تسمى الفاصل الزمني للوحدة.

النوع الثاني من الإشارات المنفصلة يسمى التسلسل العشوائي المنفصل لـ DCS.

في حالة الوقت المستمر ، يمكن أن تحتوي العملية العشوائية المنفصلة على مجموعة لا حصر لها من الإدراك في الفاصل الزمني  ، وفي حالة إشارة في شكل DCS ، فإن عدد عمليات الإدراك الممكنة محدود بالمجموعة

حيث k هو فهرس يشير إلى رقم الحرف في الأبجدية ، فإن i هو فهرس يشير إلى نقطة زمنية. عندما يتساوى حجم الأبجدية كوطول التسلسل نعدد الأحرف هو عدد التطبيقات الممكنة ك ن.

على العموم، مصدر الرسائل أو الإشارات المنفصلة (IDS)هو أي كائن يولد عملية عشوائية منفصلة عند إخراجها.

قناة منفصلة (DC)- يتم استدعاء أي جزء من نظام الإرسال ، عند المدخلات والمخرجات التي توجد بها عمليات عشوائية منفصلة مترابطة.

لنفكر في الرسم التخطيطي للتحولات في نظام إرسال الرسائل المنفصلة.

نماذج قنوات الاتصال ووصفها الرياضي

عادة ما يكون الوصف الرياضي الدقيق لأي قناة اتصال حقيقية معقدًا للغاية. بدلاً من ذلك ، يستخدمون نماذج رياضية مبسطة تكشف عن أهم أنماط القناة الحقيقية.

لنفكر في نموذج الارتباط الأكثر بساطة والأكثر استخدامًا للقنوات.

القنوات المستمرة .

تقدم القناة المثالية بدون تداخل تشوهات مرتبطة بالتغيرات في اتساع الإشارة وموضعها الزمني وهي دائرة خطية ذات وظيفة نقل ثابتة ، تتركز عادة في نطاق تردد محدود. أي إشارة دخل ذات طيف ضمن نطاق تردد معين وبمتوسط ​​قدرة محدودة مقبولة. يستخدم هذا النموذج لوصف القنوات قصيرة المدى مع انتشار إشارة مغلق (كبل ، سلك ، دليل موجي ، دليل ضوئي ، إلخ).

قناة الضوضاء البيضاء الغوسية هي قناة مثالية يتم فيها فرض التداخل على الإشارة:

.

(1.4)

يُفترض أن تكون نسبة الإرسال والكمون ثابتين ومعروفتين عند نقطة الاستقبال ؛ - ضوضاء مضافة. مثل هذا النموذج ، على سبيل المثال ، يتوافق مع قنوات الراديو التي تعمل بهوائيات الإرسال والاستقبال وداخل خط البصر.

قناة غاوسية ذات مرحلة إشارة غير محددة

يختلف هذا النموذج عن النموذج السابق في أن التأخير فيه متغير عشوائي. بالنسبة للإشارات ضيقة النطاق ، يمكن تمثيل التعبير (1.4) مع ثابت وعشوائي على النحو التالي:

,

(1.5)

أين هو تحويل هلبرت للإشارة ؛ - مرحلة عشوائية.

يُفترض أن يكون التوزيع الاحتمالي محددًا ، وغالبًا ما يكون منتظمًا على مدى الفترة من إلى. يصف هذا النموذج بشكل مُرضٍ نفس القنوات مثل القناة السابقة إذا كانت مرحلة الإشارة تتقلب فيها. تحدث تقلبات الطور عادةً بسبب التغيرات الطفيفة في طول القناة ، وخصائص الوسيط الذي تنتقل فيه الإشارة ، فضلاً عن عدم استقرار طور المذبذبات المرجعية.

قنوات منفصلة مستمرة.

تحتوي القناة المستمرة المنفصلة على مدخلات منفصلة ومخرج مستمر. مثال على هذه القناة هو قناة مكونة من مجموعة من الوسائل التقنية بين خرج مشفر القناة ومدخل مزيل التشكيل. لوصفها ، من الضروري معرفة الأبجدية لرموز الإدخال ، واحتمال ظهور رموز الأبجدية ، وعرض النطاق الترددي للقناة المستمرة المضمنة في القناة قيد الدراسة ، وكثافة التوزيع الاحتمالي (PDF) ظهور الإشارة عند خرج القناة بشرط إرسال الرمز.

من خلال معرفة الاحتمالات و PDF وفقًا لمعادلة Bayes ، يمكنك العثور على الاحتمالات اللاحقة لنقل الرمز:

,

عادة ما يتم اتخاذ القرار بشأن الرمز المرسل على أساس الحالة القصوى.

قنوات منفصلة.

مثال على قناة منفصلة بدون ذاكرة هي القناة m. يتم وصف قناة الإرسال بالكامل إذا كانت أبجدية المصدر ، واحتمالات حدوث أحرف الأبجدية ، ومعدل إرسال الأحرف ، وأبجدية المستلم ، وقيم احتمالات الانتقال للوقوع يتم إعطاء الحرف في حالة نقل الشخصية.

يتم تحديد السمتين الأوليين من خلال خصائص مصدر الرسالة ، ويتم تحديد السرعة من خلال عرض النطاق الترددي للقناة المستمرة المضمنة في القناة المنفصلة. يعتمد حجم الأبجدية لرموز الإخراج على خوارزمية دائرة القرار ؛ تم العثور على الاحتمالات العابرة بناءً على تحليل خصائص القناة المستمرة.

ثابت تسمى القناة المنفصلة التي لا تعتمد فيها احتمالات الانتقال على الوقت.

قناة منفصلة تسمى قناة بلا ذاكرة إذا كانت احتمالات الانتقال لا تعتمد على الرموز التي تم إرسالها واستقبالها في وقت سابق.

كمثال النظر في قناة ثنائية (الشكل 1.5). في هذه الحالة ، أي عند إدخال القناة ، تتكون أبجدية المصدر وأبجدية المستلم من حرفين "0" و "1".

تسمى القناة الثنائية الثابتة متناظرة إذا كانت الحروف الأبجدية عند الإدخال والإخراج متطابقة. يمكن استقبال كل رمز رمز مرسل بالخطأ مع احتمال ثابت وبشكل صحيح مع احتمال.

وتجدر الإشارة إلى أنه ، في الحالة العامة ، في قناة منفصلة ، قد لا تتطابق أحجام الحروف الأبجدية لرموز الإدخال والإخراج. مثال على ذلك سيكون قناة مع محو (الشكل 1.6). تحتوي الأبجدية الناتجة عن حرف إضافي واحد مقارنة بأبجدية الإدخال. يظهر هذا الرمز الإضافي (رمز المحو "") عند خرج القناة عندما يتعذر التعرف على الإشارة التي تم تحليلها بأي من الرموز المرسلة. يؤدي محو الرموز باستخدام كود مناسب لتصحيح الأخطاء إلى تحسين المناعة ضد الضوضاء.

تحتوي معظم القنوات الحقيقية على "ذاكرة" ، والتي تتجلى في حقيقة أن احتمال حدوث خطأ في الحرف التالي يعتمد على الأحرف التي تم إرسالها قبلها وكيفية استقبالها. ترجع الحقيقة الأولى إلى التشوهات بين الرموز ، والتي تنتج عن تشتت الإشارة في القناة ، والثانية ناتجة عن تغيير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء في القناة أو طبيعة التداخل.

في قناة متماثلة ثابتة بدون ذاكرة ، يكون الاحتمال الشرطي للاستقبال الخاطئ للرمز () إذا تم استلام الرمز عن طريق الخطأ مساوياً لاحتمال الخطأ غير المشروط. في قناة ذات ذاكرة ، يمكن أن تكون أكثر أو أقل من هذه القيمة.

أبسط نموذج للقناة الثنائية ذات الذاكرة هو نموذج ماركوف ، والذي يتم تقديمه بواسطة مصفوفة احتمالات الانتقال:

,

أين هو الاحتمال الشرطي لقبول الرمز () بالخطأ إذا تم استقبال الرمز th بشكل صحيح ؛ - الاحتمال الشرطي لقبول الرمز () بشكل صحيح إذا تم استقبال الرمز th بشكل صحيح ؛ - الاحتمال الشرطي لقبول الرمز () بالخطأ ، إذا تم استلام الرمز بالخطأ ؛ - الاحتمال الشرطي لقبول الرمز () بشكل صحيح إذا تم استلام الرمز th بشكل غير صحيح.

يجب أن يفي احتمال الخطأ (المتوسط) غير المشروط في القناة قيد النظر بالمعادلة:

أو

.

يتميز هذا النموذج بكونه سهل الاستخدام ولا يقوم دائمًا بإعادة إنتاج خصائص القنوات الحقيقية بشكل مناسب. يمكن الحصول على دقة أكبر من نموذج هيلبرت لقناة منفصلة ذات ذاكرة. في مثل هذا النموذج ، يمكن أن تكون القناة في حالتين و. لا يوجد خطأ يحدث في الدولة ؛ تحدث الأخطاء بشكل مستقل مع الاحتمال. تعتبر احتمالات الانتقال من حالة إلى أخرى واحتمالات الانتقال من حالة إلى أخرى معروفة أيضًا. في هذه الحالة ، لا تتشكل سلسلة ماركوف البسيطة من خلال سلسلة من الأخطاء ، ولكن من خلال سلسلة من التحولات: يتم استبدالها بتحديد بعض الحالات الأولية للسلسلة. معرفة خصائص الدائرة والحالة الأولية والإشارة التي تعمل فقط في الفترة من

المؤلفات:

1.Radiotechnika / إد. Mazora Yu.L. ، Machussky E.A. ، Pravdy V. - موسوعة. - م: معرف "Dodeka-XXI" ، 2002. - S. 488. - 944 ص. - 2. بروكس ، ج.الاتصالات الرقمية = الاتصالات الرقمية / كلوفسكي د .. - م: الراديو والاتصالات ، 2000. - 800 صفحة.

3 - سكليار ب.اتصال رقمي. الأسس النظرية والتطبيق العملي = الاتصالات الرقمية: الأساسيات والتطبيقات. - الطبعة الثانية. - م: ويليامز ، 2007 - 1104 ق

4.فير ك.الاتصالات الرقمية اللاسلكية. تقنيات التعديل وانتشار الطيف = الاتصالات الرقمية اللاسلكية: تطبيقات التعديل وانتشار الطيف. - م: الراديو والاتصالات ، 2000. - 552 ص.