Файл: Реферат текстовый документ содержит страниц, включая рисунок, таблицы, формулы, источников.docx
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
РЕФЕРАТ
Текстовый документ содержит страниц, включая рисунок, таблицы, формулы, источников.
Ключевые слова: системы связи, эффективное кодирование, передача информации, энтропия, согласованный фильтр, плотность распределения вероятностей.
Объект исследования: канал передачи сообщений дискретного характера.
Цель проекта: разработка системы связи для передачи дискретных сообщений.
Метод проведения проекта: поиск, изучение и анализ научно-технических источников на заданную тему, исследование метода кодирования сообщений с целью уменьшения размера букв алфавита, расчёт согласованного фильтра, выполнение декодирования – восстановление символов исходного алфавита.
Полученные результаты: в ходе выполнения курсового проекта были рассчитаны характеристики исходного и закодированного источников методом Хаффмана, рассчитаны скорость передачи с учётом воздействия шумов, вероятности возникновения ошибок при передаче, расчет согласованного фильтра и его характеристик, кодирование по Хэммингу, описание декодирования и исправления ошибок по Хэммингу.
ABSTRACT
The course project contains 60 pages, including 31 figures, 2 tables, 52 formulas, 10 sources.
Keywords: communication systems, efficient coding, information transfer, entropy, matched filter, probability distribution density.
Object of research: a channel for transmitting messages of a discrete nature.
Project objective: development of a communication system for the transmission of discrete messages.
The method of the project: search, study and analysis of scientific and technical sources on a given topic, study of the method of encoding messages in order to reduce the size of the letters of the alphabet, calculation of the matched filter, decoding-restoration of the characters of the original alphabet.
Results: in the course of the course project, the characteristics of the source and encoded sources were calculated by the Huffman method, the transmission rate was calculated taking into account the impact of noise, the probability of errors during transmission, the calculation of the matched filter and its characteristics, Hamming coding, the description of decoding and error correction by Hamming.
Оглавление
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
ВВЕДЕНИЕ
Цифровые виды информации в настоящее время являются всё наиболее востребованными. Главными причинами для этого всего является то, что цифровые системы передачи данных обладают высокой пропускной способностью, а также помехозащищённостью в сравнение с аналоговыми видами связи.
Актуальность данного курсового проекта объясняется тем, что такие сигналы приобрели особую значимость под воздействием совершенствования технологии связи и разработки методов обработки информации высокоскоростными вычислительными устройствами. Основными преимуществами цифровых систем передачи являются высокая помехоустойчивость, слабая зависимость качества передачи от длины канала связи, стабильность параметров каналов и многое другое.
Предмет исследования – цифровая система передачи сообщений дискретного характера.
Объектом исследования выступает исследование основных характеристик систем передачи дискретных сообщений.
Целью данного курсового проекта является проектирование системы передачи сообщений дискретного характера. Необходимо рассчитать характеристики исходного источника, закодированного источника, согласованного фильтра, исследовать процедуры кодирования и декодирования кодом Хэмминга (7,4).
Задачами данного курсового проекта является составление структурной схемы системы связи, кодирование методом Хаффмана, определение информационных характеристик источника и эффективного кода, демодуляция методом однократного отсчета, расчет согласованного фильтра, помехоустойчивое кодирование.
1 Структура системы связи
Система связи – совокупность среды передачи (канала связи), оконечного оборудования (терминальное устройство) источника и получателя данных (сообщения), характеризующаяся определенными способами преобразования передаваемого сообщения в сигнал и восстановления сообщения по принятому сигналу.
1) Составить обобщенную структурную схему системы связи для передачи дискретных сообщений, содержащую кодер источника, модулятор, канал связи, демодулятор и декодер. Изобразить качественные временные диаграммы сигналов во всех промежуточных точках структурной схемы. Все диаграммы должны сопровождаться словесными описаниями.
Рисунок 1 – Структурная схема системы электрической связи для передачи дискретных сообщений
Кодер источника служит для преобразования сообщений в кодовые символы с целью уменьшения избыточности источника сообщения, т.е. обеспечении минимума среднего числа символов на одно сообщение и представления в удобной форме (например, в виде двоичных чисел).
Кодер канала, предназначен для введения избыточности, позволяющей обнаруживать и исправлять ошибки в канальном декодере, с целью повышения достоверности передачи.
Декодер канала обеспечивает проверку избыточного (помехоустойчивого) кода и преобразование его в последовательность первичного электрического сигнала безызбыточного кода.
Декодер источника (ДИ) – это устройство для преобразования последовательности ПЭС безизбыточного кода в сообщение.
На рисунке 2 представлена временная диаграмма сигнала источника сообщений и кодера источника x(t).
Рисунок 2 – Временная диаграмма сигнала источника сообщений и кодера источника x(t)
Источник сообщения — это физический объект, который формирует конкретное сообщение x(t) (люди, ЭВМ, датчики).
Кодер источника служит для преобразования сообщений в кодовые символы с целью уменьшения избыточности источника сообщения, т.е. обеспечении минимума среднего числа символов на одно сообщение и представления в удобной форме (например, в виде двоичных чисел).
На рисунке 3 представлена временная диаграмма сигнала кодера канала.
Рисунок 3 – Временная диаграмма сигнала кодера канала
Кодер канала, предназначен для введения избыточности, позволяющей обнаруживать и исправлять ошибки в канальном декодере, с целью повышения достоверности передачи.
Данная временная диаграмма сигнала представлена в двоичном виде. Сигнал есть – значение равно «1», сигнала нет – значение равно «0».
На рисунке 4 представлена временная диаграмма сигнала модулятора.
Рисунок 4 – Временная диаграмма сигнала модулятора
Модулятор – осуществляет преобразование первичного сигнала s(t) во вторичный сигнал S(t), удобный для передачи в среде распространения в условиях действия помех.
Временная диаграмма сигнала модулятора представляет собой сигналы несущих, которые представлены в виде синусоиды в значениях, где в кодере канала значение равно «1». Если значение равно «0», то сигнала нет, и несущих соответственно тоже нет.
На рисунке 5 представлена временная диаграмма канала связи (среды распространения).
Рисунок 5 – Временная диаграмма канала связи (среды распространения)
Среда распространения служит для передачи электрических сигналов от передатчика к приемнику. В канале связи (среде распространения) происходят помехи сигнала модулятора. Другими словами, канал связи состоит из суммы сигнала модулятора и помех сигнала. Под помехой понимается любое воздействие на сигнал, которое ухудшает достоверность воспроизведения передаваемых сообщений.
На рисунке 6 представлена временная диаграмма демодулятора.
Рисунок 6 – Временная диаграмма сигнала модулятора
Демодулятор позволяет преобразовать сигнал канала связи так, чтобы убрать помехи. Демодулятор — это устройство, в котором из принятого сигнала U(t) выделяется первичный электрический сигнал u(t), который из-за действия помех может значительно отличаться от переданного s(t).
На рисунке 7 представлена временная диаграмма декодера канала.
Рисунок 7 – Временная диаграмма декодера канала
Декодер канала обеспечивает проверку избыточного (помехоустойчивого) кода и преобразование его в последовательность первичного электрического сигнала безызбыточного кода. Временная диаграмма представлена в двоичном виде с некоторыми помехами.
На рисунке 8 представлена временная диаграмма декодера источника (получатель сообщений).
Рисунок 8 – Временная диаграмма декодера источника (получателя сообщений)
Декодер источника (ДИ) – это устройство для преобразования последовательности первичных электрических сигналов безизбыточного кода в сообщение.
После преобразования декодера источника первичного электрического сигнала получаем сообщение.
2) Определить энтропию и избыточность источника, выполнить кодирование источника (построить экономный код), рассчитать энтропию и избыточность кода, вероятности двоичных символов, передаваемых по каналу, скорость передачи информации по каналу без помех.
Чтобы определить энтропию, нужно воспользоваться формулой Шеннона:
, где N – количество символов, P(i) – вероятность символов, log2P(i) – количество информации по Хартли.Для избыточности источника надо сначала воспользоваться формулой Хартли.
Hмакс = log2N, где N – количество символов.
Затем избыточность источника находится по формуле D = 1 -
Рисунок 9 – Энтропия символов
H = 3,55
Hмакс = log214 = 3,807
D = 1 –
= 0.07Для того, чтобы выполнить кодирование источника (построить экономный код), надо воспользоваться методом кодирования Фано.
Воспользуемся алгоритмом кодирования.
| 0,153 | 1 | 1 | 0 | | | 110 |
| 0,119 | 1 | 1 | | 1111 | ||
| 0,111 | 0 | | 1110 | |||
| 0,11 | 0 | 1 | 1 | | 1011 | |
| 0,091 | 0 | | 1010 | |||
| 0,082 | 0 | | | 100 | ||
| 0,078 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 01111 |
| 0,068 | 0 | 01110 | ||||
| 0,067 | 0 | | 0110 | |||
| 0,027 | 0 | 1 | | 0101 | ||
| 0,024 | 0 | | 0100 | |||
| 0,024 | 0 | 1 | 1 | | 0011 | |
| 0,023 | 0 | | 0010 | |||
| 0,022 | 0 | | | 000 |
Рисунок 10 – Метод кодирования Шеннона-Фано
Закодируем следующие буквы фамилии, имени:Дремов Никоа
Отсутствующие в алфавите источника буквы пропускаются.
Получившийся код:100 110 1111 0010 1011 0110 000 01111 1110 1011 1010
Чтобы определить энтропию, нужно воспользоваться формулой Шеннона: