Анализ передачи сигналов в современных каналах связи
Методические указания к выполнению лабораторной работы №8
по курсу «Теория информации и кодирования»


Пример оформления отчета здесь.

Цели работы:
- закрепить теоретические знания о разновидностях импульсных сигналов данных;
- закрепить представление о манипуляции гармонических сигналов и их помехоустойчивости;
- закрепить понимание принципов разделения ресурса каналов передачи.


Краткие теоретические сведения
На уровне передачи сигналов в физической среде обычно решаются несколько задач: первоначально передатчик формирует импульсные сигналы и в такой форме они передаются по проводным каналам; для передачи в эфире обычно используются сигналы-носители (радиоволны), которые модулируются исходными информационными сигналами; с целью одновременной передачи сигналов от разных источников в общей среде применяются специальные методы их разделения. Во всех случаях решаются задачи обеспечения помехоустойчивости сигналов и одновременно эффективного использования ресурсов канала.

При формировании импульсных сигналов для обеспечения помехоустойчивости стремятся обеспечить подавление межсигнальной интерференции и самосинхронизацию, при этом учитывая требования спектральной эффективности (экономичности полосы частот сигнала). Эти требования в ряде случаев противоречивы, так что для различных условий оказываются оптимальными сигналы разных типов. В частности, широкое распространение получили сигналы типа NRZ (без возврата к нулю), RZ (с возвратом к нулю), АМІ (трехуровневые) и BiP (двухфазные «Манчестерские»).

При модуляции несущих радиосигналов в качестве информационного параметра может использоваться амплитуда, частота и фаза. Комбинирование частоты и фазы позволяет эффективно передавать несколько бит одним сигналом, увеличивая скорость передачи информации. При этом помехоустойчивость сигнала определяется отношением его мощности к мощности помех в точке приема. Таким образом выбор скорости передачи зависит от расстояния, уровня помех в канале, а также используемого вида модуляции.

Для разделения сигналов в общей среде передачи применяются принципы разделения по времени, полосе частот и форме сигнала (кодовое разделение). На практике у каждого из этих принципов своя область применения. В частности, временное разделение широко применяется в цифровой телефонии, частотное — в радиовещании, а кодовое — в мобильной связи.
Теоретический материал о помехозащитных кодах изложен в лекциях 12-14.

Содержание работы
Настоящая лабораторная работа включает три раздела:
- анализ характеристик импульсных сигналов;
- анализ манипуляции и помехоустойчивости сигналов с гармоническим носителем;
- анализ способов разделения ресурсов каналов передачи.

В первом разделе анализируются временные и диаграммы и свойства наиболее распространенных видов сигналов — NRZ, RZ, АМІ и BiP. Для полного уровня выполнения анализируются также двубинарные сигналы.

Во втором разделе рассматриваются популярные виды фазовой и амплитудно-фазовой (квадратурно-амплитудной) модуляции гармонических сигналов — их фазовые диаграммы и характеристики помехоустойчивости.

В третьем разделе анализируются способы временного, частотного и кодового разделения сигналов — особенности временных и спетральных диаграмм, а также технической реализации.

Порядок выполнения работы

1) Анализ характеристик импульсных сигналов
а) Разберитесь с особенностями наиболее распространенных форм импульсных сигналов (NRZ, RZ, AMI, Bi2P) и их основными свойствами.
б) Для заданного согласно варианту кода постройте временные диаграммы для сигналов четырех упомянутых видов.
в) Укажите для рассматриваемых сигналов их основные свойства (устранение межсигнальной интерференции, самосинхронизация, уровень спектральной эффективности, надежность распознавания, область применения).
* г) Постройте для индивидуального кода двубинарный сигнал.

2) Анализ манипуляции и помехоустойчивости сигналов с гармоническим носителем
а) Разберитесь с принципом манипуляции несущего гармонического сигнала с использованием различных управляемых параметров, разновидностями таких сигналов и построением их фазовых диаграмм.
б) Разберитесь с диаграммами помехоустойчивости для различных видов манипуляции. Определите уровень превышения мощности сигнала над помехой, который обеспечивает заданную помехоустойчивость для видов манипуляции по варианту.
* в) Разберитесь с моделью для оценивания помехоустойчивости, описанной в лекции 13.

3) Анализ способов разделения ресурсов каналов передачи
а) Разберитесь с принципом частотного разделения каналов. Кратко опишите его применение.
б) Разберитесь с принципом временного разделения каналов. Кратко опишите его применение.
в) Разберитесь с принципом кодового разделения каналов. Кратко опишите его применение.

Контрольные вопроcы

К разделу 1.
1) Поясните временную диаграмму NRZ-сигнала. Поясните его преимущества, ограничений и сферу использования.
2) Поясните временную диаграмму RZ-сигнала. Поясните его преимущества, ограничений и сферу использования.
3) Поясните временную диаграмму BiP-сигнала. Поясните его преимущества, ограничений и сферу использования.
4) Поясните временную диаграмму AMI-сигнала. Поясните его преимущества, ограничений и сферу использования.
* 5) Поясните пример построения двубинарного сигнала. Поясните его преимущества, ограничений и сферу использования.

К разделу 2.
1) Поясните принцип постороения фазовых диаграм и то, как они характеризуют помехоустойчивость сигналов.
2) Как связаны количество значений сигналов на фазовых диаграммах и число бит, которые может переносить сигнал.
3) Чем объяснить значительное превосходство помехоустойчивости манипуляции QAM-16 над 16BPSK
* 4) В чем состоят преимущества и недостатки аналитического и имитационно-статистического подхода к моделированию помехоустойчивости манипулированных сигналов.

К разделу 3.
1) Охарактеризуйте преимущества и область применения частотного разделения каналов.
2) Охарактеризуйте преимущества и область применения временного разделения каналов.
3) Охарактеризуйте преимущества и область применения кодового разделения каналов.
О дисциплине ТИК
Почему «Теория информации и кодирования» - одна из самых интересных дисциплин, которые изучают будущие системщики и защитники информации?

В ней сочетаются золотая классика и самая актуальная современность computer-science.

продолжение
О сайте
Здесь вы найдете материалы, которые помогут в изучении дисциплины “Теория информации и кодирования” (ТИК) в том виде, как она преподается на кафедре ЭВМ ДИИТа.

На сайте размещены методические материалы:
  • электронный конспект лекций;
  • методическое обеспечение к лабораторным работам;
  • полезные ссылки.

продолжение
© 2008-2013 • Теория информации и кодирования
UP