Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
Державний заклад «Київський коледж зв’язку» Розглянуто Затверджено цикловою комісією ІМЗ заступник директора ___________ Л.О.Харлай ____________В.С.Шматко «___»________________2013 «___»________________2013 Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни “СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ” для студентів денного та заочного відділень за спеціальністю 5.092404 - "Монтаж, обслуговування і ремонт обладнання автоматичного електрозв’язку", 5.092903 "Телекомунікації" Розроблено Викладачем ____________Л.О.Харлай Київ 2013 |
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Дана курсова робота має на меті поглибити вивчення дисципліни “Системи передачі даних” за рахунок самостійної, ініціативної роботи студентів над визначення характеристик систем передачі даних.
В рамках даної курсової роботи студент повинен самостійно, за допомогою сучасної фахової періодичної літератури останніх двох років знайти потрібну інформацію, зробити відповідні розрахунки системи і детально відповісти на контрольні запитання, які передбачені його персональним варіантом роботи. На основі такого ознайомлення, а також на основі теоретичних і практичних знань, отриманих на лекціях, практичних заняттях, та шляхом самостійної роботи над рекомендованою літературою з даної дисципліни, студент виконує власну курсову роботу.
Обсяг текстової частини має становити 10-12 сторінок рукописного (використовується зебра №3) або 5-10 комп’ютерного (машинописного) тексту.
Текстова частина виконується на одному боці аркушів білого паперу формату А4 (297210 мм) без рамок та основних написів. Текст виконується, на ЕОМ у текстовому редакторі (наприклад Word) з використанням шрифту Times New Roman Cyr розміром 14 пт, міжстроковий інтервал - одинарний, міжсимвольний інтервал -"звичайний". З боків аркуша залишають неокреслені поля: ліве – 25 мм, верхнє та нижнє – 20 мм, праве – 10 мм.
Абзацний відступ повинен бути однаковим впродовж всього тексту і дорівнювати 1,25 см.
Теоретичні відомості
1.1.Теорія інформації Шеннона. Основні поняття: інформація, кількість інформації, ентропія, продуктивність, надлишковість.
Щоб порівняти між собою різні джерела повідомлень і різні канали зв’язку необхідно ввести деяку кількісну міру, яка б дозволяла оцінити інформацію, що міститься в повідомленні і яка переносить сигнал. Методи кількісного визначення інформації були запропоновані К.Шенноном ще у 1948 році і привели до побудови теорії інформації, що є математичною основою теорії зв’язку, інформатики і ряду суміжних галузей науки і техніки. Згідно теорії інформації Шеннона основними характеристиками джерела повідомлення є:
1.2.Пропускна здатність каналу. Теорема Шеннона. Завадастійкість каналу.
Теорема Шеннона — Хартлі в теорії інформації — застосування теореми кодування каналу з шумом до архетипічного випадку безперервного тимчасового аналогового каналу комунікацій, спотвореного гаусівським шумом. Теорема встановлює шеннівську ємність каналу — верхню межу максимальної кількості безпомилкових цифрових даних (тобто, інформації), яке може бути передане за такою комунікацією із зазначеною смугою пропущення в присутності шумового втручання, згідно з припущенням, що потужність сигналу обмежена, і гаусівський шум характеризується певною потужністю або потужністю спектральної густини. Закон названий на честь Клода Шеннона і Ральфа Хартлі.
Розглядаючи всі можливі багаторівневі і багатофазні методи кодування, теорема Шеннона — Хартлі стверджує, що ємність каналу , що означає теоретичну верхню межу швидкості передачі даних, які можна передати з даною середньою потужністю сигналу через аналоговий канал зв'язку, підданий дії аддитивного білого гаусівського шуму потужності дорівнює:
де
— ємність каналу, біт/с;
— полоса пропускання каналу, Гц;
— повна потужність сигналу над полосою пропускання, Вт або В²;
— повна шумова потужність над полосою пропускання, Вт або В²;
— відношення сигнала до шуму (SNR) сигналу до гаусівському шуму, виражене як відношення потужностей.
У даній теоремі визначено, що досягти максимальної швидкості (біт/с) можна шляхом збільшення смуги пропускання та потужності сигналу і, в той же час, зменшення шуму.
Теорема Шеннона — Хартлі обмежує інформаційну швидкість (біт/с) для заданої смуги пропускання і відношення «сигнал/шум». Для збільшення швидкості необхідно збільшити рівень корисного сигналу, відносно рівня шуму.
Якби існувала нескінченна смуга пропускання, бесшумовой аналоговий канал, то нею можна було б передати необмежену кількість безпомилкових даних за одиницю часу. Реальні канали мають обмежені розміри і в них завжди присутній шум.
Дивно, але не тільки обмеження смуги пропускання впливають на кількість переданої інформації. Якщо ми комбінуємо шум і обмеження смуги пропускання, ми дійсно бачимо, що є межа кількості інформації, яку можна було передати, навіть використовуючи багаторівневі методи кодування. У каналі, який розглядає теорема Шеннона — Хартлі, шум і сигнал доповнюють один одного. Таким чином, приймач сприймає сигнал, який дорівнює сумі сигналів, що кодує потрібну інформацію і безперервну випадкову, яка представляє шум.
Це доповнення створює непевність щодо цінності оригінального сигналу. Якщо приймач володіє інформацією про ймовірність непотрібного сигналу, який створює шум, то можна відновити інформацію у оригінальному вигляді, розглядаючи всі можливі впливи шумового процесу. У випадку теореми Шеннона — Хартлі шум, як такий, створений гаусівським процесом з деякими відхиленнями в каналі передачі. Такий канал називають сукупним білим гауссовских шумовим каналом, так як гауссовский шум є частиною корисного сигналу. «Білий» має на увазі рівність кількості шуму у всіх частотах у межах смуги пропускання каналу. Такий шум може виникнути при впливі випадкових джерел енергії, а також бути пов'язаний з помилками, що виникли при кодуванні. Знаючи про ймовірність виникнення гауссовского шуму, значно спрощується визначення корисного сигналу.
Теореми Шеннона для каналу з шумами (теореми Шеннона для передачі каналом із шумами) пов'язують пропускну здатність каналу передачі інформації та існування коду, який можливо використовувати для передачі інформації каналом із помилкою, яка прямує до нуля (при збільшенні довжини блоку).
Якщо швидкість передачі повідомлень менше пропускної здатності каналу зв'язку то існують коди і методи декодування такі, що середня і максимальна ймовірності помилки декодування прямують до нуля, коли довжина блоку прямує до нескінченності. Якщо ж
то коду, на основі якого можна домогтися скільки завгодно малої ймовірності виникнення помилки, не існує.
1.3.Однополярні та двополярні цифрові послідовності, їх
енергетичні спектри
Типи кодів оптичного лінійного тракту, характеристика:
1.NRZ – код без повернення до нуля. Недоліки кодів: неможливість виявлення помилок, високий зміст НЧ складових, ймовірність появи довгої серії нулів, що ускладнює виділення ТЧ.
2.RZ – з поверненням до нуля. Одиниця (1) передається символами 10 за той же період Т. Він має недоліки коду NRZ і, крім того, займає дуже широкий спектр. Щоб усунути ці недоліки, необхідно ввести надлишковість (надмірність) у лінійний сигнал. Це можна зробити так: збільшити швидкість передачі в ЛТ або застосувати багаторівневий код. При виборі другого варіанту виникають такі труднощі:
- міжсимвольні інтерпретації приводять до більш швидкого, чим у дворівневих системах, росту необхідної потужності. Тому у більшості ВОСП використовуються дворівневі коди.
Алгоритм формування коду СМІ:
При формуванні коду перевіряється:
11 - чергування двох одиниць або двох нулів;
1 00 - наявність не більше трьох однакових символів
СМІ підряд;
0 01 - неможливість появи комбінації 10.
Алгоритм формування коду МСМІ:
При формуванні коду перевіряється:
11 - чергування двох одиниць або двох нулів;
1 00 - наявність не більше чотирьох однакових символів
МСМІ 10 підряд;
0 01
Недоліки коду: тактова частота збільшується в два рази (2Fт) і, як результат, збільшується в стільки разів швидкість передачі сигналів в лінії і спектр (смуга) частот.
Графік енергетичного спектру G = (f) різних видів кодів представлених на рисунку 4
G NRZ 5B6B ЧПІ RZ СМІ
F, кГц
Рисунок 4
На вибір лінійних кодів впливають такі фактори:
2.В спектрі сигналу не повинно бути постійної складової, яка приводить до того, що випромінюючий елемент буде постійно випромінювати енергію, діод не буде встигати спрацьовувати.
3.Енергетичний спектр сигналу повинен мати низький рівень низько – та високочастотних складових (НЧ, ВЧ). НЧ складові сигналу перевантажують вхідні пристрої ПРОМ, що приводить до нелінійних спотворень символів коду. ВЧ складові можуть суттєво погіршити АЧХ оптичного волокна, що приводить до лінійних спотворень символів коду.
На прийомі вона використовується для відновлення фази і частоти хроніруючого сигналу.
6. Простота реалізації, низьке споживання електроенергії, низька вартість обладнання.
З точки зору завадостійкості в оптичному діапазоні відповідає сигнал, в якому одиниці (1) відповідає імпульс, а нулю (0) – пауза.
0 0 0
NRZ
1 10
RZ 0 01
1 10
L 0 01
11
1 00
CMI 0 01
1 11
MCMI 00
0 10
01
Завдання №1
По каналу зв'язку передаються повідомлення х1 х2, ... Хn- їх ймовірності та ймовірність помилки при передачі по симетричному каналу, а також параметри сигналу, який використовується для передачі кожного із повідомлень, надані у таблиці 1.
|
№пп |
Р(х,) |
Р(х2) |
Р(х3) |
Р(х4) |
Тпос |
Рпом |
|
1 |
0,05 |
0,1 |
0,05 |
0,8 |
1 |
0,12 |
|
2 |
0,03 |
0,2 |
0,03 |
0,74 |
2 |
0,11 |
|
3 |
0,01 |
0,1 |
0,01 |
0,88 |
3 |
0,125 |
|
4 |
0,04 |
0,2 |
0,04 |
0,72 |
1 |
0,122 |
|
5 |
0,03 |
0,1 |
0,03 |
0,84 |
2 |
0,113 |
|
6 |
0,02 |
0,2 |
0,02 |
0,76 |
3 |
0,114 |
|
7 |
0,05 |
0,3 |
0,05 |
0,6 |
1 |
0.110 |
|
8 |
0,02 |
0,2 |
0,02 |
0,76 |
2 |
0,115 |
|
9 |
0,04 |
0,1 |
0,04 |
0,82 |
3 |
0,111 |
|
10 |
0,02 |
0,4 |
0,02 |
0,56 |
1 |
0,125 |
|
11 |
0,07 |
0,5 |
0,15 |
0,65 |
3 |
0,117 |
|
12 |
0,04 |
0,2 |
0,04 |
0,72 |
1 |
0,122 |
|
13 |
0,03 |
0,1 |
0,03 |
0,84 |
2 |
0,113 |
|
14 |
0,02 |
0,2 |
0,02 |
0,76 |
3 |
0,114 |
|
15 |
0,04 |
0,1 |
0,04 |
0,82 |
3 |
0,111 |
|
16 |
0,03 |
0,2 |
0,03 |
0,74 |
2 |
0,11 |
|
17 |
0,01 |
0,1 |
0,01 |
0,88 |
3 |
0,125 |
|
18 |
0,02 |
0,2 |
0,02 |
0,76 |
2 |
0,115 |
|
19 |
0,05 |
0,3 |
0,05 |
0,6 |
1 |
0.110 |
|
20 |
0,02 |
0,2 |
0,02 |
0,76 |
2 |
0,115 |
|
21 |
0,03 |
0,2 |
0,03 |
0,74 |
2 |
0,11 |
|
22 |
0,01 |
0,1 |
0,01 |
0,88 |
3 |
0,125 |
|
23 |
0,04 |
0,2 |
0,04 |
0,72 |
1 |
0,122 |
|
24 |
0,03 |
0,1 |
0,03 |
0,84 |
2 |
0,113 |
|
25 |
0,02 |
0,2 |
0,02 |
0,76 |
3 |
0,114 |
Визначити:
1.Власну ентропію джерела
2.Максимальну ентропію джерела
3.Надлишковість джерела,
4.Швидкість передачі інформації при наявності завад,
5.Швидкість передачі інформації при відсутності завад,
6.Пропускну здатність каналу при наявності завад (в одиницю часу)
7.Пропускну здатність каналу при наявності завад (на символ)
8.Пропускну здатність каналу при відсутності завад.
9.Пропускна здатність каналу при відсутності завад (в одиницю часу)
Проаналізувати результати.
H(A)=
2.Максимальна ентропія джерела визначається за формулою:
тобто ентропія максимальна, якщо всі події (всі повідомлення) рівноймовірні.
3.Надлишковість джерела повідомлень визначається за формулою:
4. Швидкість передачі інформації при наявності завад
5. Швидкість передачі інформації при відсутності завад
6.Пропускна здатність каналу при наявності завад (на символ)
7. Пропускна здатність каналу при наявності завад (в одиницю часу)
8. Пропускна здатність каналу при відсутності завад (на символ)
9.Пропускна здатність каналу при відсутності завад (в одиницю часу)
Завданная №2
Визначити кількість інформації, що міститься в вашому прізвищі, імені та по-батькові,вважаючи, що алфавіт складаєтсья з 32 літер, у двох випадках:
1)поява будь-якої літери на будь-якому місці рівноймовірна
Де n- кількість інформації, що міститься в вашому прізвищі, імені та по-батькові
N-загальна кількість літер
2)з урахуванням реальної нерівноймовірності використання літер
Завдання №3
Закодувати послідовність кодами:
RZ, NRZ, CMI, MCMI, L, відповідно до варіанту
|
№ варіанту |
Кодова послідовність |
|
1 |
111000111 |
|
2 |
101010110 |
|
3 |
001010101 |
|
4 |
010101100 |
|
5 |
110010010 |
|
6 |
000011101 |
|
7 |
010011111 |
|
8 |
111000110 |
|
9 |
010101010 |
|
10 |
111111100 |
|
11 |
110010010 |
|
12 |
000011101 |
|
13 |
010011111 |
|
14 |
111000110 |
|
15 |
010101010 |
|
16 |
111111100 |
|
17 |
111000110 |
|
18 |
010101010 |
|
19 |
111111100 |
|
20 |
111111100 |
|
21 |
110010010 |
|
22 |
000011101 |
|
23 |
010011111 |
|
24 |
111000111 |
|
25 |
101010110 |
Завдання№4
Відповісти на запитання:
1.Дайте визначення поняттю «інформація», «повідомлення», «сигнал»
2.Що таке ентропія сигнала?
3.Дайте визначення:
Швидкість передачі інформації?
Пропускна здатність каналу?
Завадастійкість системи?
Ймовірність помилки?
4.Сформулюйте теорему Шенона
5.Наведіть структурну схему системи передачі дискретних повідомлень
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1
1
1
1
1
1