Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2013 в 16:37, контрольная работа
Теперь проанализируем полученные результаты. Частота опроса F02 имеет существенный выигрыш по сравнению с F01 и проигрывает частоте F03, так как больше неё. Но выберем F02, так как при реализации на этой частоте обеспечивается заданное качество и аппаратная сложность меньше, чем при F03.
В нашем случае спектр сигнала гауссовский. Из [2] по модели №4 сигнала с гауссовским спектром (рис. 1) определяем частоту опроса F0. По заданию на проект, показатель верности gэф = 0.7 %, а ширина спектра сигнала Df=300 Гц. Применим эту модель к интерполяции по Лагранжу при n=1,2,3, используя также следующие соотношения:
Частоту опроса определим по формуле: , i=1,2,3.
Теперь проанализируем полученные результаты. Частота опроса F02 имеет существенный выигрыш по сравнению с F01 и проигрывает частоте F03, так как больше неё. Но выберем F02, так как при реализации на этой частоте обеспечивается заданное качество и аппаратная сложность меньше, чем при F03.
Неравномерное квантование позволяет получить постоянное отношение сигнал/шум в достаточно широком диапазоне входного сигнала по сравнению с равномерным квантованием (рис.2).
По техническому заданию в данной курсовой работе задан квантователь АИКМ. Возможны следующие реализации:
а) С переменным шагом квантования
б) С переменным коэффициентом усиления
а) С переменным шагом квантования
б) С переменным коэффициентом усиления
Главным недостатком систем с адаптацией по выходу является необходимость передавать по каналу связи еще либо коэффициент усиления, либо шаг квантования. Поэтому будем использовать адаптацию по выходу с переменным коэффициентом усиления, ее проще реализовать аппаратно.
Структурная схема выглядит следующим образом:
Квант – квантователь, Код – кодер, Адапт – адаптация, Декод – декодер, ЛС – линия связи
Дискретизация входного сигнала осуществляется по выходному квантованному сигналу или по последовательности кодовых слов.
Недостатком данной схемы является высокая чувствительность к ошибкам в кодовых словах. Эти ошибки ведут к неправильной установке коэффициента усиления.
Исследование этой схемы показало, что по сравнению с - квантователем достигается выигрыш не менее 5 дБ при том же динамическом диапазоне сигнала. Но этот выигрыш зависит от ФПВ сигнала и от его динамического диапазона.
Рассчитаем сколько нужно
, где е(n) – шум квантования.
В дальнейшем предполагаем что шум квантования является стационарным белым шумом, некоррелированным с входным сигналом и имеющим равномерное распределение в интервале в этом случае дисперсия шумов квантования:
Для равномерной ФПВ дисперсия составляет: , т.к
Шаг квантования определяется по формуле: ;
Отношение С/Ш квантования определяется по формуле:
АИКМ дает преимущество по сравнению с равномерным квантователем порядка 3 дб. Величина выигрыша зависит от величины корреляции между отсчетами.
Следовательно разрядность квантователя В определяется как:
q-6=6В+4,8 В=
По заданию на курсовой проект ОСШ q=35дб,следовательно
В= Возьмем В=4
Адаптивная коммутация представляет собой способ уменьшения частоты опроса датчиков в соответствии со скоростью изменения входного сигнала. Очередность передачи информации от различных датчиков может производиться с такими характеристиками:
Система позволяет учитывать приоритет отдельных сообщений по отношению к источникам, а так же передавать информацию в каналах связи в реальных масштабах времени. В данной системе производиться предварительный опрос всех каналов, выявляется канал с наибольшей погрешностью аппроксимации и информация этого канала поступает в линию связи. Обобщенная структурная схема системы (рис. 4)
K1
Д1
П П А
KN
ДN П П А
Г И А П
Рис. 4
ГИ – генератор импульсов; ППА – преобразователь погрешности аппроксимации; АП – анализатор помех; БС – блок считывания; К – ключ
В каждом канале есть преобразователь погрешности аппроксимации (ППА). Анализатор погрешности (АП), путем последовательного опроса ППА, выделяет канал с наибольшей погрешностью аппроксимации и открывает ключ этого канала. После АЦП сигнал в параллельном коде поступает в блок считывания (БС) куда поступает и адрес канала. В БС производиться преобразование параллельного кода в последовательный. После выдачи сигнала в линию связи из БС, в АП поступает сигнал «конец» и срабатывает АП. Затем все повторяется снова.
Рассмотрим возможности
Д1
П П А
ДN М К А Ц П Б С
С
П П А
З
Г Т И
В М С
Рис. 5
С – сигнал считывания; З – сигнал запрета; МК – мультиплексор; ВМС – выявитель максимального сигнала; ГТИ – генератор тактовых импульсов.
Сигналы от датчиков поступают на входы ППА и мультиплексора. Мультиплексор находиться в закрытом состоянии и открывается с поступлением тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов (ГТИ). Мультиплексор – это устройство, предназначенное для передачи сигнала с любого из входов на одну общую выходную шину. Вход, с которого сигнал поступает на выход, выбирается в зависимости от вида параллельного двоичного кода, который подается на управляющие входы. Сигналы с выхода ППА анализируются в блоке ВМС, который представляет собой схему сравнения на n входов. На выходе ВМС формируется параллельный двоичный код, соответствующий номеру канала с наибольшей погрешностью аппроксимации. При поступлении на МК тактового импульса с ГТИ на выход проходит сигнал канала двоичный код номера которого воздействовал на управляющие входы МК. Сигнал датчика и адрес канала в параллельной форме записываются в БС. При поступлении импульсов считывания с ГТИ происходит преобразование параллельного кода в последовательный, и сигнал передается в линию связи.
Наиболее оптимальная [1] по программно-аппаратным затратам является АИКМ4 которую и возьмем. Алгоритм вычисления которой:
Рассмотрим простейшую схему выделения
максимального сигнала с
Для получения на выходе на выходе схемы выделения максимального сигнала, соответствующего кода необходимо на выходы этой схемы подключить по определенным правилам к инверсным и прямым входам операционные усилители.
- подключение к инверсному входу, - подключение к прямому входу.
Простейшая схема ВМС на 4 входа имеет вид:
Рис. 6
При достаточном усилении операционных усилителей, когда напряжение на прямом входе больше, чем на инверсном, операционный усилитель находится в режиме насыщения, т.е. на выходе «1». Если наоборот, то операционный усилитель находится в режиме отсечки, т.е. на выходе «0». Для получения хороших результатов, необходимо, что бы характеристики диодов были одинаковыми, а усиление ОУ было больше 1000.
При кодовом (адресном) разделение сигнал состоит из двух частей: адреса и самих данных. Адрес содержит информацию о номере канала, которому принадлежит данные. Рассмотрим работу передающей части. Сигналы с каналов запоминаются в блоке памяти (БП) и с приходом тактового импульса первым последовательно на выходе БП появляется СИ, а за ним появляется код адреса канала и данные этого канала из БП. Дальше это модулируется и излучается передатчиком.
Рис. 8 Структурная схема передающей части адресного уплотнения
Рис. 9 Структурная схема приемной части.
ГТИ – генератор тактовых импульсов.
ГНК – генератор несущего колебания.
ПРМ – приемник.
ДМ – демодулятор.
Д – демультиплексор.
После приемника сигнал детектируется и при получении синхросигнала запускается схема декодирования адреса, которая преобразует из последовательной формы в параллельную и управляет демультиплексором который перенаправляет сигнал данных в нужный канал схемы сжатия.
Рассмотрим формирование группового сигнала (рис. 10).
Каждая схема АК содержит 16 датчиков. Они опрашиваются поочередно и в результате на выход системы подключается тот датчик где скорость изменения данных выше. В системе получается 32схем АК. Тогда сигнал с выхода АК будет иметь следующий вид:
Рис.10
Определим длительность одного бита.
Всего в схеме будет
квантователя, а длина сигнала с каждого
квантователя равна (4бит(адрес)+ 4бит(информации).
Определим длину кадра передаваемых данных
как (4бит(адрес)+4бит(информации))
,где Fоп - частота опроса датчика отсюда
На вход устройства АК с датчиков (Д) поступает аналоговый сигнал. Синхросигнал будет выдаваться каждый цикл опроса 32 ячеек памяти. Как было посчитано ранее на кодировку отсчета необходимо 4 бит. А так как число каналов составляет 500 то для кодировки адреса необходимо 4 бит. Структура группового сигнала имеет вид:
Синхроимпульс |
Адрес канала (4бита) |
Информация (4бит) |
**** |
Адресовать каждую схему АК нецелесообразно, поскольку на приемной стороне необходимо два декодера адреса, а длина кода адреса не меняется.
На приемной стороне после приема синхроимпульса будет работать блок считывания адреса и коммутации его на нужную схему сжатия. Схема сжатия будет определять следующие 13 бит как адрес + информация. В течении этих 4 бит схема разделения закрыта, так что неправильного определения адреса и информации не произойдет. Перед передачей информации передается синхросигнал, для синхронизации адресного уплотнения внутриканальная синхронизация не нужна - это достоинство данного метода уплотнения. В качестве синхронизации используем М-последовательность длинна которой определяется по формуле: . По графику на рис. 11 - по оси абсцисс отложена длина М-последовательности, а по оси ординат вероятность неправильного приема, которая вычисляется по эмпирической формуле: - при вероятности ошибки на символ Рош=10-3 и задаваясь вероятностью ложного обнаружения синхросигнала Рл=10-5, определяем длину синхросигнала n=31. В итоге получаем длину группового сигнала: 31+8*32= 287бит. Теперь найдем частоту ГТИ схемы уплотнения, она должна составлять .
В данном проекте разработана система сжатия и уплотнения каналов, определены её основные параметры с учётом данных технического задания. Спроектированная система может использоваться как составная часть систем телеметрии или радионавигации. По сравнению с аналоговыми системами, данная цифровая система более стабильна в работе, обеспечивает передачу большего числа информации, обеспечивает лучшую точность передачи информации.