регистрация /  вход

Расчет параметров радиотехнической системы (стр. 1 из 2)

1. Расчет параметров системы

1.1 Расчет параметров преобразования сообщений

1.1.1 Параметры сообщения

При кодировании непрерывных сообщений с помощью ДИКМ возникают ошибки временной дискретизации δ1 , ограничения динамического диапазона δ2 , квантования сообщения δ3 .

При заданной плотности вероятности мгновенных значений W(x), ошибки, вызванной ограничением динамического диапазона δ2 , не будет. Т.к. W(x) ограниченная функция, со следующими параметрами:

- Математическое ожидание

(1.1)

- Величину xm – максимальное значение, которое может принять процесс W(x), найдем из уравнения:

(1.2)

тогда

;
;

полученные результаты показывают, что пик фактор сообщения

значит, компрессия динамического диапазона не будет применяться.

1.1.2 Выбор ошибок преобразования

Для расчета основных параметров требуется выбрать соотношение между ошибками преобразования.

- Ошибка временной дискретизации δ1 :

Результатом ДИКМ является цифровой сигнал, несущий информацию о величине и знаке приращения между двумя соседними отсчетами сообщения или разность между истинным и предсказанным значением отсчета по ограниченному числу предыдущих значений сообщения.

Эта операция приводит к резкому уменьшению разрядности сигнала, но и к повышению частоты дискретизации, которая вычисляется по формуле:

, (1.3)

где Fв – верхняя частота спектра сообщения после ограничения, которая находится по формуле, полученной преобразованием формулы (4.2.1.) [1].

(1.4)

в итоге, задавая значения δ1 , получим значения Fd.

- Ошибка квантования сообщения δ3 .

Шаг квантования будет определяться заданной ошибкой квантования δ3 . (4.2.2) [1].

, значит
(1.5)


задавая значения δ3 , получим значения hk .

Результатом правильного выбора ошибок преобразования, должна явится минимизация полосы частот радиолинии Dfрл =min, что в достигается в основном, при максимальной длительности разряда цифрового сигнала tn =max. (формула 4.2.9. [1]). Из формулы видно что это условие достигается, при неизменности прочих условий (Nc ), минимизацией Fd, и максимизацией hк ,(это следует из выражения 4.2.4., 4.2.9.[1]), Эти условия позволяют определиться с выбором ошибок, даже не зная Nc .

Произведем расчет Fв , Fd и hk для разных вариантов распределения ошибок используя формулы (1.3 – 1.5). Учтем, что распределение ошибок выбирается из условия:

(1.6)

Полученные результаты сведем в таблицу 1.

Таблица 1

Вариант распределения между ошибками Fв [Гц] Fd [Гц] hk
102,7 868 1,6
106,4 825 1,7
100,4 965 1,4

Полученные результаты позволяют выбрать следующие значения:

δ1 =0.0164

δ3 =0.0251

Fd =825 Гц,

Fв =106.4 Гц,

hk =1.7

Итак, исходное сообщение является узкополосным.

1.1.3 Параметры преобразованных сообщений

Проведем дальнейший расчет основных параметров:

- эквивалентная полоса частот w , определяемая из уравнения:

- число уровней квантования m :

, возьмем m=3,

- число разрядов двоичного кода n :

, значит n=2,

- длительность канального сигнала Тк.

Тк определяется частотой следования отсчетов оцифрованного сигнала, для правильного восстановления сообщения на приемной стороне.

- длительность разрядного импульса τп :

(1.7)

где:

N=6 – количество датчиков на объекте.

Nc =13 – количество служебных бит, включающих:

6 бит – адрес объекта. Разрядность адреса находится из максимально допустимой нагрузки на систему А(Эрл/ч), которая находится при заданной вероятности отказа Pотк =0.04, из графика [1]:

(1.8.), отсюда

(1.9)

значит, система может обеспечивать работу 43 шаров-зондов.

Тогда разрядность адреса составит 6 бит.

3 бита - помехоустойчивое кодирование сообщения.

4 бита – служебная информация, содержащая расстояние до объекта.

- скорость передачи цифрового сигнала, объем передаваемой информации

скорость передачи системы будет больше чем у систем передачи речи.

- полоса частот группового сигнала Δ fΣ .

- Параметры модуляции во второй ступени.

Во второй ступени модуляции используется двухпозиционная ЧМн. Выберем девиацию частоты

- полоса частот радиолинии Δ f рл .

В разрабатываемой системе используется адресный метод доступа к радиоканалу. Т.е. используются кодирование функциями Уолша, тогда:


где γ=2 – коэффициент, зависящий от формы импульса и способа обработки сигнала в приемнике.

Коэф.=1.1 – коэф. Учитывающий взаимной нестабильности несущей частоты излучаемого сигнала и частоты настройки приемника и доплеровского сдвига, который в данной системе составит Δfдопл =20Гц, при максимальной скорости объекта v=10м/с.

Nw =9 – максимальный порядок функции Уолша, применяемой при передачи. Т.к. при использовании функций Уолша каждый бит передаваемой информации передается Nw количеством эфирных бит. В проектируемой системе функция Уолша 1-го порядка не используется, для скрытности работы системы.

Хотя использование функций Уолша и расширяет спектр сообщения, тем не менее система будет узкополосной.

1.2 Расчет энергетических характеристик

Качество выделения информации приемным устройством цифровой системы передачи информации, связано с вероятностью ошибки приёма разряда сообщения. Связь между допустимым значением вероятности ошибки Рд и пороговым отношением мощности сигнала к мощности шума h2 пор =q2 для двухпозиционной ЧМн при некогерентном приеме может быть представлена в виде:

, (1.10)

из данного выражения выделим пороговое отношение h2 пор :


(1.11)

h2 пор позволяет рассчитать необходимую мощность сигнала на входе приемника, если известна мощность его шумов. Но из - из флюктуаций сигнала в точке приема меняется во времени случайным образом. Характер изменения таков, что плотность вероятности мощности близка к плотности вероятности Релея.

Опираясь на формулы (4.3.3, 4.3.6. [1]), найдем h2 раб .

(1.12)

полученное значение h2 раб , обеспечивает заданную надежность связи.

Найдем мощность шума, приведенную ко входу приемника, используя выражение (4.3.8 [1].)

(1.13)

где N0 – спектральная плотность шумов, приведенных к входу приемника.

Спектральная плотность шума состоит из следующих составляющих, найденных из рис.1 [1]. для f=600МГц:

(1.14)

где N01 – минимальные космические шумы.

N02 – шумы параметрических усилителей.

Расчет требуемой мощности излучаемого сигнала

Найдем рабочее значение удельной средней мощности передатчика. (4.3.9. [1]).


(1.15)

где:

GA - – коэффициент направленного действия передающей антенны, находится по формуле с учетом рис.1:

(1.16)

Sэф – эффективная площадь приемной антенны.

, (1.17)

Рраб – рабочая мощность сигнала на входе приемника.