Презентация Системы передачи информации онлайн

Содержание слайда: Системы передачи информации Анна Юрьевна Сизякова, доцент каф. радиотехнических систем Ж-400

Содержание слайда: Список литературы 1. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. Учебное пособие.– М.: Горячая линия – Телеком, 2011. 2. Журавлев В.И., Руднев А.Н. Цифровая фазовая модуляция. — М.: Радиотехника, 2012. 3. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учебн. пособие.– М.: Эко-Тренд, 2005. 4. Радиотехнические системы передачи информации: Учебное пособие для вузов /В.А.Васин, В.В. Калмыков, Ю.Н. Себекин и др.; под ред. Ю.Б. Федорова и В.В. Калмыкова. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005. Дополнительная литература: 5. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д. Ширмана. — М.: Радиотехника, 2007. 6. Шахнович И.В. Современные технологии беспроводной связи. Изд. 2-е, исправ. и доп. — М.: Техносфера, 2006. 7. Голдсмит А. Беспроводные коммуникации.: Пер. с англ. — М.: ЗАО "РИЦ "Техносфера", 2011. 8. Горячкин О.В. Лекции по статистической теории систем радиотехники и связи. Учебное пособие.– М.: Радиотехника, 2008. 9. Б. Скляр. Цифровая связь. — М., С.-Пб., Киев: Издательский дом «Вильямс», 2003. 10. Сборник задач по курсу СПИ. Изд-во МЭИ, 1992

Содержание слайда: 1. Предмет изучения Радиотехническая система (РТС) – система, в которой радиотехническая подсистема выполняет основные функции. Радиотехнические системы передачи информации (РТС ПИ) – это РТС, предназначенная для передачи информации. Примеры: системы радиосвязи, системы радиовещания и телевидения, радиотелеметрические системы другие

Содержание слайда: Радиотехнические системы измерительного типа – радиолокационные и радионавигационные системы, системы траекторных измерений, системы измерения параметров окружающей среды и т.п. Отличие от РТС ПИ: – полезная информация накладывается на сигнал (или возникает в сигнале) в процессе его взаимодействия с окружающей средой и объектами; – полезная информация отражает параметры и свойства этих объектов и среды распространения сигналов.

Содержание слайда: Структурная схема РТС ПИ

Содержание слайда: Виды РТСПИ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ – это системы, предназначенные для передачи радиосигналов по каналам связи. Передача основана на последовательном преобразовании аналогового изображения в электрический сигнал, который модулирует несущее колебание, к сигналу изображения добавляются синхронизирующие импульсы и сигнал звукового сопровождения. Разновидности: аналоговое, цифровое.   Особенности вещательные программы Структура сигналов аналоговое ТВ: FМ цифровое ТВ: QPSK, QAM, OFDM Диапазон радиоволн Аналоговое ТВ МВ (47- 300 МГц), ДМВ (302-862 МГц) Наземное цифровое ТВ (DVB-T2) 500 МГц ... 800 МГц Спутниковое ТВ (DVB-S, DVB-S2) 3-4 ГГц, 11-13 ГГц Скорости передачи DVB-T2, DVB-S, DVB-S2 до 60 Мбит/c (зависит от мощности сигнала на входе)

Содержание слайда: Виды РТСПИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЕ – это системы, предназначенные для передачи данных дистанционных измерений параметров и физических характеристик объекта, таких как давление, температура, влажность, уровень радиации и др.   Особенности специальные системы, предназначены для контроля состояния оборудования и окружающей среды Структура сигналов цифровые 4ФМС (OQPSK) и другие многоканальный сигнал Диапазон радиоволн Ku Скорости передачи 64 кбит/с … 10 Мбит/c

Содержание слайда: Виды РТСПИ КОМАНДНЫЕ – это системы, предназначенные для передачи на управляемый объект (например, самолет, космический аппарат, робот) команд управления работой бортовыми системами управляемого объекта: включение и выключение аппаратуры, поддержание требуемых режимов работы приборов, агрегатов.   Особенности: Переданные команды работают совместно с программным обеспечением, находящимся в памяти оборудования Команды двух типов: 1 – управляют движением объекта 2 – работой его аппаратуры По своей форме и принципам передачи они идентичны, различаются назначением Структура сигналов цифровые М-ФМ (PSK), ЧМ (FSK), КАМ (QAM)и другие

Содержание слайда: Виды РТ СПИ СВЯЗНЫЕ – это радиотехнические системы, предназначенные для передачи информации с использованием модулированных радиосигналов, при передаче которой используются различные методы помехоустойчивого кодирования, преобразования, отображения и обработки информации.

Содержание слайда: Показатели качества (ПК) Это группа количественных характеристик, задающих требования к свойствам (в рассматриваемом случае) радиотехнической системы применительно к решаемым этой системой задачам. а) функциональные ПК б) технико-экономические ПК функциональные: отвечают на вопрос, как выполняют свое назначение основные функциональные элементы системы

Содержание слайда: Функциональные ПК связных РТС ПИ Оперативность (своевременность) Это способность радиосистемы ПИ обеспечить прием и доставку сообщений или ведение переговоров в сроки, обусловленные потребностями потребителя.  Надежность Это способность радиосистемы ПИ обеспечить непрерывное выполнение своих функций в любых условиях в течение заданного промежутка времени. Надежность зависит от технического состояния аппаратуры, состояния среды распространения радиоволн и электромагнитной обстановки. Помехоустойчивость Помехоустойчивость радиосвязи характеризует способность радиосистемы ПИ функционировать с заданной эффективностью при воздействии помех. Помехоустойчивость определяется видом используемых радиосигналов, способом кодирования, методом приема, отношением сигнал/ помеха на входе радиоприемника. Для количественной оценки помехоустойчивости используются показатели достоверности передачи информации. 

Содержание слайда: Функциональные ПК связных РТС ПИ Достоверность При воздействии помех работа радиосистемы ПИ может быть нарушена даже при полной аппаратурной надежности РЭС связи и управления. Это может быть, если радиосистема подавлена помехами. Достоверность характеризует степень точности воспроизведения переданной информации в пункте приема. Критерии оценки достоверности определяются характером и важностью передаваемых сообщений.  Достоверность передачи речевых (аналоговых) сообщений оценивается показателем артикуляции (разборчивости), определяемым отношением количества правильно принятых элементов речи (фраз, слогов, звуков) к общему числу переданных. Достоверность передачи цифровых сообщений оценивается вероятностью ошибочного приема кодовых комбинаций, символов и т. д. Допустимая вероятность ошибочного приема символа в автоматизированных системах управления имеет порядок 10–12.  Скрытность  Пропускная способность Полоса частот  Электромагнитная совместимость с другими РТ системами

Содержание слайда: Показатели качества технико-экономические ПК: 1. Показатели надежности — безотказность, ремонтопригодность, долговечность (срок службы). 2. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструкторских и технологических решений, обеспечивающих высокую производительность труда при изготовлении и ремонте продукции. 3. Показатели стандартизации и унификации показывают степень использования стандартизированных изделий и уровень унификации составных частей изделий. 4. Эргономические показатели учитывают комплекс гигиенических, физиологических, психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах. 5. Патентно-правовые показатели характеризуют степень патентоспособности изделия в стране и за рубежом. 6. Экономические показатели отражают затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации.

Содержание слайда: Структурная схема РТС ПИ

Содержание слайда: Кодер источника Сообщения λ(t) или Λ Под кодированием в общем случае понимают преобразование алфавита источника сообщения A{λi} ( i = 1, 2, …, K) в алфавит некоторым образом выбранных кодовых символов R{xj} ( j = 1, 2, …, N). Обычно (но не обязательно) размер алфавита кодовых символов R{xj} меньше или намного меньше размера алфавита источника A{λi}. Кодирование сообщений может преследовать различные цели: – сокращение объема передаваемых данных (сжатие данных); – увеличение количества информации, передаваемой за единицу времени; – повышение достоверности передачи; – обеспечение секретности при передаче и т.д. Под кодированием источника в РТС ПИ будем понимать сокращение объема (сжатие) информации с целью повышения скорости ее передачи или сокращения полосы частот, требуемой для передачи. На выходе кодера источника по передаваемому сообщению λ(t) или Λ формируется последовательность кодовых символов X, называемая информационной последовательностью, допускающая абсолютно точное (или приближенное) восстановление исходного сообщения и имеющая, по возможности, как можно меньший размер.

Содержание слайда: Кодер канала Кодирование в канале, или помехоустойчивое кодирование, представляет собой способ обработки передаваемых данных, обеспечивающий уменьшение количества ошибок, возникающих в процессе передачи по каналу с помехами. При помехоустойчивом кодировании в передаваемые сообщения вносится специальным образом организованная избыточность (в передаваемые кодовые последовательности добавляются избыточные символы), позволяющая на приемной стороне обнаруживать и исправлять возникающие ошибки. Если при кодировании источника производится устранение естественной избыточности, имеющей место в сообщении, то при кодировании в канале избыточность в передаваемое сообщение сознательно вносится. На выходе кодера канала в результате формируется последовательность кодовых символов Y(Х), называемая кодовой последовательностью.

Содержание слайда: Модулятор Назначение - согласование сообщения источника или кодовых последовательностей, вырабатываемых кодером, с каналом связи и обеспечение возможности одновременной передачи большого числа сообщений по общему каналу связи (радиоканалу). Большинство непрерывных λ(t) и дискретных Λ сообщений, подлежащих передаче, и последовательности кодовых символов – X и Y – представляют собой сравнительно низкочастотные сигналы с относительно широкой полосой Δf < 1 МГц, Δf ~ f0 ). В то же время эффективная передача с использованием электромагнитных колебаний (радиоволн) возможна лишь для достаточно высокочастотных сигналов (f0 ≥ 1 … 1000 МГц и выше) с относительно узкополосными спектрами (Δf << f0 ). Поэтому модулятор должен преобразовать сообщения источника λ(t) (Λ) или соответствующие им кодовые последовательности X и Y в сигналы S(t, X(λ(t)) ), S( t, Y(λ(t)) ) (наложить сообщения на сигналы), свойства которых обеспечивали бы им возможность эффективной передачи по радиоканалу (или другим существующим каналам связи – телефонным, оптическим и т.д.).

Содержание слайда: Канал связи (радиоканал) Физические свойства радиоканала как среды распространения электромагнитных волн являются предметом подробного изучения в курсах “Электродинамика” и “Распространение радиоволн”. Радиоканал = звено РТС ПИ на входе сигнал передатчика S(t, Х(Λ) ) или S( t, Y(λ(t)) ) на выходе сигнал U(t) = принятое колебание Принимаемое колебание U(t) имеет вид  U(t) = ε · S(t – τ, Y(λ(t)) ) + n(t),   где ε - затухание, τ - временное запаздывание, n(t) – шумы в канале связи.

Содержание слайда: Приемник Назначение с максимально возможной точностью по принятому колебанию U(t) воспроизвести на своем выходе переданное сообщение λ(t) или Λ. Принятое (воспроизведенное) сообщение из-за наличия помех в общем случае отличается от посланного. Принятое сообщение будем называть оценкой (имеется в виду оценкой сообщения) и обозначать тем же символом, что и посланное сообщение, но со знаком *: λ*(t) или Λ*. Процесс воспроизведения оценки сообщения по принятому колебанию в общем случае включает несколько этапов.

Содержание слайда: Демодулятор Для воспроизведения оценки сообщения λ*(t) или Λ* приемник системы должен 1) по принятому колебанию U(t) и с учетом сведений об использованных при передаче виде сигнала и способе модуляции получить оценку кодовой последовательности Y*(λ(t)), называемую принятой последовательностью r. Эта процедура называется демодуляцией, детектированием или приемом сигнала. При этом демодуляция должна выполняться таким образом, чтобы принятая последовательность r в минимальной степени отличалась oт переданной кодовой последовательности Y. В своей постановке и по способам решения задача демодуляции принятого колебания U(t) в основном совпадает с различными вариантами задачи оптимального приема сигнала на фоне помех (оптимальное обнаружение, оптимальное различение двух или нескольких сигналов и т.д.).

Содержание слайда: Декодер канала Принятые последовательности r в общем случае могут отличаться от переданных кодовых слов Y, то есть содержать ошибки. Количество таких ошибок зависит от уровня помех в канале связи, скорости, выбранной для передачи сигнала, способа модуляции несущего колебания, а также от способа приема (демодуляции) колебания U(t). Задача декодера канала – обнаружить и, по возможности, исправить эти ошибки. Процедура обнаружения и исправления ошибок в принятой последовательности r называется декодированием канала. Результатом декодирования r является оценка информационной последовательности Х*. Выбор помехоустойчивого кода, способа кодирования, а также метода декодирования должен производиться так, чтобы на выходе декодера канала осталось как можно меньше неисправленных ошибок.

Содержание слайда: Структурная схема РТС ПИ

Содержание слайда: Структурная схема РТС ПИ