ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования
Московский технический университетсвязи и информатики
Кафедра систем радиосвязи
Контрольная работа по дисциплине:
«Основы построениятелекоммуникационных систем и сетей »
Выполнил студент
4 курса группы ПС0651
Титов Андрей Викторович
Москва 2009
Задача 1
1. Нарисоватьструктурную схему аппаратуры формирования первичной группы каналов ТЧ напередающем и приемном концах линии связи.
2. Изобразитьспектры на входе и выходе аппаратуры формирования первичной группы каналов ТЧ.
Решение.
Первичная группа каналовтональной частоты (ТЧ) состоит из 12 стандартных каналов ТЧ. На передающемконце линии связи стандартный сигнал ТЧ в полосе частот от 300 до 3400 Гц отабонента через амплитудный ограничитель (ОА) поступает на один из входовиндивидуального преобразователя частоты ИП. На другой вход ИП подается сигналподнесущей с частотой F1 =64, 68, 72, 76,,,,108 кГц (длякаждого канала частота поднесущей своя, частоты следуют с шагом 4 кГц). Врезультате перемножения этих сигналов образуется сигнал, спектр которогосостоит из двух боковых (относительно F1) полос.Для первого канала это будут полосы с частотами 108-(0,3…3,4)=104,6…107,7 кГц и108+(0,3…3,4)=108,3…111,4 кГц. Сигнал нижней из этих полос выделяется полосовымфильтром ПФ и подается на один из входом сумматора. На другие входы сумматорапоступают сигналы с выхода аналогичных трактов передачи 11 других каналов. Амплитудныеограничители предотвращают перегрузку групповых усилителей (а следовательноуменьшают вероятность возникновения нелинейных помех) в моменты появленияпиковых значений напряжений нескольких речевых сигналов.
канал спектрдискретизатор сигнал
/>
На приемной конце линиисвязи канальный сигнал выделяется с помощью полосового фильтра из спектрапервичной группы и подается на индивидуальный преобразователь (ИП). На другойвход ИП подается сигнал поднесущей той же частоты, что и на передающем конце(для первого канала – 108 кГц) спектр на выходе ИП состоит из двух боковых(относительно F1 ) полос с частотами -108-(104,6…107,7)=0,3…3,4 кГц и108+(104,6…107,7)=212,6…215,7 кГц. Сигнал нижней из этих полос выделяетсяфильтром низких частот ФНЧ, усиливается и поступает к абоненту.
В первичной группе каналыразнесены по частоте и занимают полосу от Fн = 60 кГц до Fв = 108 кГц. Таким образом на каждыйканал ТЧ приходится полоса 4кГц, из которых 3,1 кГц занимает сам канал(3,4-0,3) и защитный частотный интервал = 0,9 кГц (4-3,1).
Спектры на входе и выходеаппаратуры формирования первичной группы каналов ТЧ показаны на рис.2
/>
Задача №2
1. Выберите частотудискретизации fД первичного сигнала, спектр которого ограничен частотамиFН и FВ. Для выбранной частоты дискретизациирассчитайте и постройте спектр сигнала на выходе дискретизатора.
2. Выполнитеоперацию равномерного квантования с шагом ∆ и кодирования ввосьмиразрядном симметричном двоичном коде двух отсчетов аналогового сигнала самплитудами U1 и U2. Определите величины ошибок квантования. Изобразите полученныев результате кодирования кодовые слова в виде последовательности токовых ибестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка,а нулю бестоковая.
3. Определитеминимальное количество разрядов в кодовом слове, при котором обеспечиваетсязаданная защищенность А гармонического сигнала максимальной допустимой амплитудыот шумов квантования. На сколько децибел изменится величина защищенности приуменьшении вдвое амплитуды кодируемого сигнала?
4. Рассчитайтетактовую частоту ИКМ сигнала и ширину его частотного спектра.
Дано:
Количество каналов 60
Нижняя граничная частотаспектра первичного сигнала FН = 0,1 кГц
Верхняя граничная частотаспектра первичного сигнала FВ = 6,4 кГц
Амплитуда отсчетааналогового сигнала U1 = 2,9 В
Амплитуда отсчетааналогового сигнала U2 = -1,7 В
Шаг квантования ∆ =80 мВ
Защищенность от шумаквантования А = 28 дБ
Решение.
Выбор частоты дискретизациинепрерывного (аналогового) сигнала осуществляется на основе теоремыКотельникова: любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхнейчастотой, полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов,взятых через промежуток времени, называемый период дискретизации.
fД≥2 FВ,
fД=2*6,4=12,8 кГц
где FВ высшая граничная частота в спектре групповогосигнала. Для упрощения задачи фильтрации полезного сигнала при его демодуляции(исключение из полосы пропускания составляющих нижней боковой полосы) рекомендуетсячастота дискретизации исходя из условия
fД=2,3…2,4 FВ,
Для упрощения задачифильтрации полезного сигнала при его демодуляции примем частоту дискретизацииравной 15 кГц.
Спектральная диаграммаамплитудно-импульсной модуляции
/>
Рис 3
2.В соответствие сзаданием кодирование квантованных отсчетов осуществляется в симметричномдвоичном коде. Для этого типа кода единица в крайнем левом (старшем разряде)кодового слова несет информацию о полярности кодируемого отсчета: «1»соответствует положительной, «0» отрицательной полярности, а символы остальныхразрядов определяют его абсолютную величину. Для положительных и отрицательныхотсчетов, равных по амплитуде, структуры кодовых комбинаций полностью совпадают(за исключением знакового разряда) т.е. код является симметричным.
С помощьювосьмиразрядного двоичного кода можно закодировать 256 уровней равномерного кодирования
N=28=256
Динамический диапазон АЦП
0,08*256=20,48 В
Пронумеруем отсчетыот-127 до -0 и от 0 до 127= 27-1 (всего 255)
Тогда значение U1 =2,9 В соответствует отсчету с номером n1=U1/∆=2,9/0,08=36,25=
=36(10)=100100(2)
Значение U2=-1,7 В соответствует отсчету с номером n2 =U2/∆=-1,7/0,08=-21,25=-21(10)=010101(2)
Поскольку остатки отделения величин напряжений на шаг квантования равны 0,25 то ошибки квантованияв данном случае равны:
∆кв=0,25*∆=0,25*0,08=0,02В
Симметричный двоичный коддля положительных чисел представляет собой двоичный код этого числа сприписанной в старшем разряде (слева) единицей. Симметричный двоичный код дляотрицательных чисел представляет собой двоичный код модуля этого числа сприписанным в старшем разряде (слева) нулем. Также введено число «-0», чтобысделать код симметричным относительно нуля. Поскольку код восьмиразрядный, тодвоичное число должно быть записано в 7 знаков (с добавлением слева нулей принеобходимости, восьмой знак – знак числа)
Тогда U1=2,9 В=10100100
U2=-1,7 В=00010101
Сочетание токовых ибестоковых посылок показано на рисунке
/>
Рис 4
При т разрядномкодировании помехозащищенность при передаче гармонического сигнала смаксимально допустимой амплитудой от шумов квантования принимается равной:
АЗ=6т+1,8
По условию задачи защищенностьот шума квантования должна быть не ниже 30 дБ
6т+1,8>30
т=28,2/6= 4,7
минимальное количестворазрядов должно быть не менее 5 тmin=5
Рассчитаем тактовуючастоту группового ИКМ сигнала по формуле
FТ= fД*т*Nгр
где- fД частота дискретизации равная 15 кГц,т-количество разрядов в кодовой группе, Nгр – количество канальных интервалов
FТ=15*8*60=7200 кГц
Полосу частот линейноготракта, необходимую для удовлетворительного воспроизведения ИКМ сигнала,находят из соотношения
∆F=(1…1,2)* FТ≈7920 кГц
Задача 3
Рассчитайте мощностьсигнала на входе приемника РРЛ и постройте диаграмму уровней сигнала на пролетедля двух значений множителя ослабления V(t)=0 V(t)=0,5
Дано:
Мощность на выходепередатчика 2 Вт
КПД АФТ передатчика 0,8
Коэффициент усиленияантенны передатчика 42 дБ
Длина пролета 43 км
Рабочая частота 7,9 ГГц
Коэффициент усиленияантенны приемника 38 дБ
КПД АФТ приемника 0,9
Множитель ослабления полясвободного пространства 0,6
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
переведемкоэффициенты из децибелов в разы:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Рассчитаемуровни сигнала в характерных точках на пролете РРЛ:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Построим диаграммууровней сигнала на пролёте:
/>
/>
Рис 5
Задача 4
Нарисуйте упрощеннуюструктурную схему ретранслятора на ИСЗ. Дайте краткое пояснение назначениюкаждого из элементов составленной структурной схемы. Укажите какие сигналыимеются на входе и выходе схемы.
Решение.
Упрощенная структурнаясхема ретранслятора на ИСЗ
/>
Рис 6
Сигнал принятый антеннойА1 космической станции, поступает через полосовой фильтр ПФ1 на входноймалошумящий усилитель МШУ. В смесителе СМ1 с помощью гетеродина Госуществляется преобразование принятого сигнала в сигнал промежуточной частоты,который после фильтрации с помощью полосового фильтра ПФ2 усиливается в УПЧ1.
На бортовом ретрансляторекосмической станции могут использоваться устройства разделения, коммутации, объединениясигналов К, цель которых подавать сигналы, адресованные тем или иным земнымстанциям, на передающей антенне с соответствующей зоной обслуживания. Послекоммутации сигнал поступает на усилитель УПЧ2, смеситель СМ2, через полосовойфильтр ПФ3 на оконечный усилитель мощности УСВЧ и предающую антенну А2.
На входе и выходесхемы-сигналы СВЧ. Внутри ретранслятора между СМ1 и СМ2 –сигнал ПЧ
Литература
1. Ратынский М.В.Основы сотовой связи/ Под ред. Д.Б. Зимина – М.: Радио и связь, 1998 – 248 с.
2. Громаков Ю.А.Стандарты и системы подвижной радиосвязи – М.: МобильныеТелеСистемы-Эко-Трендз, 1997
3. Методическиеуказания и контрольные задания по курсу «Устройства преобразования и обработкиинформации в системах подвижной радиосвязи. С.Г. Рихтер М.МТУСИ 2009