Передача Сообщений (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

___________________________________________________________

621.39

П27 № 000

ПЕРЕДАЧА СООБЩЕНИЙ

Методические указания

к лабораторным работам для студентов
III-V курсов АВТФ

(специальности 210100 и 220400)

всех форм обучения

НОВОСИБИРСК
2001

УДК 621.391.23(076.5)

П27

Составители: , ст. преп.,

, ст. преп.

Рецензент , канд. техн. наук, доц.

Работа подготовлена на кафедре автоматики

© Новосибирский государственный

технический университет, 2001 г.

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ СИГНАЛЬНЫХ ПРИЗНАКОВ

Цель работы

1. Ознакомление студентов с основными сигнальными признаками, используемыми в СТМ и СПД, и схемами их формирования и выявления.

2. Исследование помехоустойчивости основных сигнальных признаков по отношению к различным помехам, действующим в канале связи.

Основные сведения

Материальным переносчиком информации является сигнал. Любой сигнал может быть охарактеризован рядом параметров или признаков, таких как амплитуда, длительность, полярность, частота, форма и т. д. В свою очередь все параметры можно разделить на информативные, в которых заложена передаваемая информация и которые представляют интерес для получателя, и неинформативные, которые информации для получателя не несут и не представляют для него интереса. Поэтому под термином сигнальный признак (СП) будет пониматься тот параметр сигнала, который является информативным и обеспечивает перенос информации. В большинстве случаев информативным является один из множества параметров сигнала, одновременное использование нескольких параметров встречается достаточно редко.

В системах телемеханики (СТМ) и передачи данных (СПД) для передачи сообщений в основном используются гармонические (или синусоидальные) и импульсные сигналы, которые описываются наборами известных параметров. В соответствии с этим реализуются следующие СП:

– амплитудный (АСП), существует в обоих вариантах (с гармоническими и импульсными сигналами);

– временной (ВСП), существует только для импульсных сигналов в разновидностях времяимпульсный (ВИ), времяинтервальный (ВИнт), время-импульсно-интервальный (ВИИ) сигнальные признаки;

– частотный (ЧСП), существует в обеих разновидностях – собственно частотный или частотный на переменном токе (Ч) и частотно-импульсный (ЧИ) сигнальные признаки;

– фазовый (ФСП), существует в обеих разновидностях – фазовый на переменном токе (Ф) и фазоимпульсный (ФИ) сигнальные признаки;

– числоимпульсный (ЧиИСП), существует только в импульсном варианте;

– кодоимпульсный (КИСП), существует также только в импульсном варианте.

Во всех случаях название СП показывает, какой параметр сигнала в данном случае обеспечивает перенос информации. Для кодоимпульсного СП переносимая информация определяется кодом (некоторым набором импульсных сигналов, структура которого и определяет переносимую информацию).

Как правило, каждый сигнал переносит один элемент передаваемого сообщения. При их последовательной передаче (что наиболее распространено) элементы сообщения (элементарные посылки) могут следовать друг за другом

непрерывно или через некоторые временные интервалы (паузы). В первом случае передача реализуется без разделительных пауз (РП), а во втором – с РП. Большинство СП могут передаваться в обоих вариантах, но некоторые СП без РП реализованы быть не могут (ВСП, ФИ СП). Каждый СП характеризуется числом значений (N*) и коэффициентом признака (k*). Вместо знака „*“ ставится соответствующий буквенный индекс (Nа, kа – для амплитудного СП, Nп, kп – для полярного и т. д.). Параметр N* показывает число дискретных значений, которое может принимать (или принимает) данный СП. Для всех СП, кроме полярного N* теоретически не ограничено, но на практике оно обычно не превышает 4-5, что связано со снижением помехоустойчивости СП, трудностями выявления СП с большим N* и применяемыми кодами. Для ПСП Nп = 2 или Nп = 3 (положительный сигнал, отрицательный, отсутствие сигнала). N* фактически определяет возможность применения СП для кода с тем или иным основанием. На практике в основном используются двоичные коды, поэтому N* = 2 часто бывает достаточно. В лабораторном стенде реализовано N* = 3. Коэффициент признака определяется как соотношение информативных параметров

и показывает, насколько эти параметры отличаются. Для различных СП берётся соотношение соответствующих параметров Р (для АСП – соотношение амплитуд, для ВСП – длительностей, для ЧСП – частот и т. д.). При N* = 2 k* принимает одно значение, при N* >2 k* рассчитывается для всех пар значений

например, для N*=3 имеем три значения k* – .

Для некоторых СП k* вообще не может быть определён и смысла не имеет (ПСП, КИ СП). Чем больше k*, тем значительнее отличаются информативные параметры друг от друга, а значит, их легче различить даже при наличии помех. На практике во многих случаях ограничиваются значением k* = 2…4 реже - k* = = 10. Коэффициент признака резко увеличивается, если использовать «пассивный ноль», когда значению «логический ноль» соответствует нулевое значение соответствующего информативного параметра сигнала (нулевая амплитуда,
т. е. отсутствие сигнала, нулевая частота, т. е. отсутствие переменного сигнала, нулевая полярность, т. е. отсутствие сигнала любой полярности, и т. д.). Для многих СП возможна реализация как с пассивным, так и с активным нулём, однако в некоторых случаях пассивный ноль использовать нельзя (ВСП, ФИ СП) или нет возможности реализовать активный ноль (ПСП, Nп = 3). Разновидности СП, реализованные в лабораторном стенде, представлены в табл. 1. Прочерки в соответствующих клеточках означают, что эти разновидности в стенде не реализованы и попытки их включить успехом не увенчаются, работа стенда будет блокирована.

Помехоустойчивость СП зависит не только от их параметров (N* и k*), но и от характеристик помех и способа выявления СП. Так, АСП, имеющий самую низкую помехоустойчивость, заметно повышает её при замене порогового декодирования на пороговое со стробированием или на интегральный приём. Зато КИ СП может давать увеличенное число ошибок типа «стирание» против ошибок типа «трансформация» (в первом случае искажённый сигнал воспринимается как запрещённый и не декодируется ни как «0», ни как «1», ни как «2», а во втором – декодируется, но неверно, происходит трансформация одного разрешённого сигнала в другой разрешённый), в то же время «стирание» у ЧИ СП с пассивным нулём в принципе отсутствует. Ошибкой «стирания» также следует считать выявление на одном временном интервале одновременно двух или более значений СП (например, у АСП при пороговом приёме).

Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд позволяет ознакомиться с различными вариантами девяти сигнальных признаков и исследовать их помехоустойчивость при действии импульсных и флуктуационных помех различной интенсивности. Стенд состоит из передающей и приёмной частей, функциональные схемы которых приведены на рис.1 и 2.

Передающая часть состоит из ключей набора, распределителя, схем формирования сигнальных признаков и элементов схемы управления. Подлежащая передаче кодовая комбинация 7-разрядного кода набирается на сдвоенных трёхпозиционных ключах S1…S7. Число значений исследуемых СП равно 3, поэтому используемый код может быть двоичным или троичным. С помощью распределителя, реализованного на счётчике DD5 и мультиплексорах DD6, DD7 параллельный код преобразуется в последовательный и поступает на формирователи СП, которые реализованы на фильтрах Ф0, Ф1, Ф2, кодерах 1 и 2, формирователях ФКИ3 и ФКИ4, элементах DD9, DD10, DD11, DD20, DD21 и мультиплексорах DD12…DD19. В зависимости от положения ключей S1…S7 («0», «1» или «2») на соответствующих временных позициях, на выходах DD6 и DD7 будут появляться комбинации 10, 01 и 11. Переключателем S13 можно выбирать активное значение нуля («Акт.0») или пассивное («Пасс.0»). При активном нуле сигналы на выходах DD10, DD11 будут повторять сигналы с мультиплексоров DD6, DD7, а при пассивном нуле вместо комбинации 10 будет формироваться комбинация 00. Сигналы могут передаваться в линию связи с

Таблица 1

Сигнальные признаки	Разновидности сигнальных признаков
с активным нулём	с пассивным нулём
с разделительной паузой	без разделительной паузы	с разделительной паузой	без разделительной паузы
Аплитуд-но-импульс- Ный
Полярный
Фазовый
Частотный
Частотно-импульс-ный
Времяим-пульсный
Числоим- пульсный
Фазоим-пульсный
10 1   1   Кодоим-пульсный