Навигация
Обобщенная структурная схема АПД
53106
знаков
2
таблицы
10
изображений
2 Обобщенная структурная схема АПД
Обобщенная структурная схема системы передачи данных (СПД) представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Обобщенная структурная схема СПД
Она состоит из оконечного оборудования, выполняющего функции отправителя (ООД—ОС) и получателя (ООД—ПС) сообщений, устройства защиты от ошибок (УЗО), устройства преобразования сигналов (УПС) и канала связи. В УЗО происходит кодирование-декодирование данных. УПС осуществляет преобразование сигналов данных в форму, удобную для передачи по каналу связи, а устройства сопряжения (УС) обеспечивают обмен информационными и управляющими сигналами между АПД и ООД. Координация взаимодействия составных частей СПД обеспечивается специальными импульсами, вырабатываемыми устройством управления (УУ). Совокупность непрерывного канала с включенными на его входе и выходе УПС называют незащищенным (НК) или каналом передачи данных (ПД), а объединение НК с УЗО – защищенным от ошибок (ЗК) каналом ПД. Для обмена информацией между абонентами используются две однонаправленные СПД, которые конструктивно могут быть выполнены в виде одной дуплексной СПД.
Основными характеристиками, определяющими качество и эффективность передачи данных, являются надежность, скорость и верность передачи, а также удельная скорость. Немаловажным показателем является сложность аппаратурной реализации, определяющая ее стоимость. При выборе вариантов проектируемой аппаратуры необходимо остановиться на том, который при равенстве одного или нескольких показателей обеспечивает более высокие остальные. Однако в зависимости от назначения технических средств часто приходится ухудшать одни показатели (например, стоимость или скорость) с целью обеспечения более высоких других показателей.
Задачей проектирования является разработка АПД, удовлетворяющей заданным требованиям:
алгоритм работы должен быть достаточно гибок;
схема должна обладать высоким быстродействием;
должна соблюдаться функциональная независимость отдельных узлов СПД;
стоимость аппаратурной реализации должна быть минимальной [2].
Для обмена информацией между абонентами используются две однонаправленные СПД, которые конструктивно могут быть выполнены в виде одной дуплексной СПД.
Основными характеристиками, определяющими качество и эффективность передачи данных, являются надёжность, скорость и верность передачи, а также удельная скорость.
При выборе вариантов проектируемой аппаратуры необходимо остановится на том, который при равенстве одного или нескольких показателей обеспечивает более высокие остальные. Однако в зависимости от назначения технических средств часто приходится ухудшать одни показатели с целью обеспечения более высоких других показателей.
3 Разработка УПС
3.1 Расчет параметров прямого канала
Определим необходимую скорость передачи данных по каналу связи при условии, что объем служебной информации за сеанс не превысит 8%:
V = (1,08×In)/Тcc = (1,08×20×1024) / 72 = 307 (бит/с) (3.1.1)
где In – объем информации, подлежащий передаче потребителю, за сеанс;
Tcc – время сеанса связи (время передачи);
Выбираем из ряда скоростей скорость 600 бит/с.
Согласно рекомендации МККТТ V.22 и V.22 бис при разработке УПС для полудуплексной передачи со скоростью 600 бит/с по коммутируемым телефонным сетям общего пользования предусмотрено частотное разделение канала тональной частоты путем деления на два подканала при использовании частотной модуляции. Так физическая реализация частотных модуляторов и демодулятор несложная, а при данной скорости передачи частотная модуляция обеспечивает достаточно высокую помехоустойчивость, то модуляцию данных для передачи в канал будем осуществлять именно этим способом. Обратный канал можно использовать для исправления ошибок при применении системы с решающей обратной связью.
Определяем эффективную скорость передачи
Vэф = Iп / Tсс = 20×1024 / 72 = 284 (бит/с) (3.1.2)
Средняя частота прямого канала составляет Fср=1500 Гц (УПС -1,2 ТЧ/ТФ-ПД) [7]. Девиация частоты Dw = +200 Гц и Dw=-200 Гц.
Частота передачи двоичной единицы для прямого канала f1= 1300 Гц, а частота передачи двоичного нуля f0= 1700 Гц (справочные данные).
Допустимое отклонение характеристических частот номинального значения для прямого канала ±10 Гц.
Определим длительность единичных элементов t0 :
V=(log 2 mс)/t0, (3.1.3)
где mс – количество позиций сигнала.
При ЧМ применяется двухпозиционный сигнал, следовательно mс = 2, тогда
V=1/t0 =600 бод (3.1.4)
Для двухпозиционных сигналов скорость модуляции и скорость передачи совпадают.
Длительность единичного элемента для прямого канала:
t0=1/V=1/600=1,67 (мс) (3.1.5)
Требуемая ширина пропускания Dfпф фильтров передачи определяется по формуле:
Dfпф =1,42×В = 1,42×600 = 852 Гц (3.1.6)
С учетом допуска на временную и температурную нестабильность параметров фильтра берем Dfпф = 940 Гц (то есть на 10% больше рассчитанного).
Определяем отношение несущей частоты к модулирующей для передачи по прямому каналу:
Для «1»: f1/fмод = 1300 / 600 =2,17 (3.1.7)
Для «0»: f0/fмод = 1700 / 600 =2,83 (3.1.8)
Так как отношения меньше 3, то при модуляции возникает «отраженный спектр» и данные будут искажаться еще в приемнике. Поэтому для борьбы с «отраженным спектром» будем осуществлять модуляцию на повышенной несущей частоте с последующим переносом спектра сигнала в полосу пропускания канала.
Несущая частота f1м должна быть в 5-10 раз больше частоты модулирующего сигнала.
f1м >=5×B>=5×600 = 3000(Гц) (3.1.9)
Полосовой фильтр ПФ1 будет пропускать сигналы в диапазоне частот 3000 - Dfпф / 2; 3000 + Dfпф / 2. Получаем, что диапазон (2530 – 3470) Гц.
Среднее значение частоты передачи в прямом канале связи:
Fcp=(f1+f0)/2=(1300+1700)/2=1500 Гц (3.1.10)
Тогда чтобы перенести сигнал в эту область генератор преобразователя должен иметь частоту fм2=fм1-fср=3000-1500 = 1500 Гц.
После модуляции получаем верхнюю и нижнюю боковую полосу, но будем передавать только нижнюю боковую полосу частот.
Fн = 2530 Гц и Fв = 3470 Гц
Тогда полоса пропускания ПФ2 будет такая
(2530 – 1500; 3470 – 1500) = (1030 – 1970) Гц
Для обеспечения высокой помехоустойчивости и скорости передачи информации при транспортировке больших массивов сообщений следует строить синхронные УПС.
Вероятность ошибочного приема единичных элементов Роп вычисляется по следующей формуле
Роп = 0.5×(tпр×vпр)/3600×t0×В = 0,5×5×10-3×8/3600×600×1/600 = 5,66*10-6 (3.1.11)
где tпр – средняя длительность перерывов в долях от t0;
vпр – интенсивность перерывов.
Максимально допустимая вероятность ошибок на выходе УПС от воздействия флуктуационных помех:
Роф <Р0-Роп (3.1.12)
Роф<10-3 - 5,66×10-6 = 0,99×10-3
Определение метода регистрации единичных элементов.
Средняя длительность перерывов tпр = 5 (мс) больше длительности единичных элементов (1,67 мс) и, следовательно пропадание единичного элемента возможно при любом методе регистрации. В кабельных каналах связи наиболее устойчивым является метод регистрации стробированием. Поэтому будем использовать эту регистрацию.
Максимально допустимая средне квадратичная величина краевых искажений вычисляется по формуле
dкв = (mэф - dпр)/z (3.1.13)
где mэф = 45 – 48 % - исправляющая способность
Искажение единичных элементов может происходить при сдвиге несущей частоты в каналообразующей аппаратуре. При этом с ЧМ сдвиг частоты приводит к постоянным преобладающим искажениям, величина которых dпр может быть оценена выражением
d пр = (df×B/(Df×DFk))×100% (3.1.14)
где df – сдвиг частоты в канале связи (не превышает 5 Гц для телефонных каналов);
Df – девиация частоты (она равна 200 Гц);
DFk – рассчитанная эффективная полоса пропускания канала (940 Гц).
d пр = (5×600/(200×940)) ×100 % = 1,596 %
где z – аргумент функции Крампа, который мы можем найти, используя заданную допустимую вероятность ошибки регистрации
Ф(z) = 1 – P0 = 0,999 (3.1.15)
и из таблицы выбираем z = 3,30, тогда получаем
dкв = (45 – 1,596) / 3,30 = 13,153 %.
Воспользовавшись найденными величинами, найдем отношение сигнал/помеха. Величина dкв для систем с различными видами модуляции может быть найдена по формуле
d кв =(В/(2*q*DFк))*100% (3.1.16)
Из этой формулы выражаем q:
q = (B×100 %)/(d кв ×2×DFк) = (600×100)/(13,153×2×940) = 2.43 (3.1.17)
Рассчитаем эффективное значение помехи на входе первого фильтра приемника. Uп эф = 0,0022 В – по заданию.
Uc эф ≥q×Uп эф , следовательно
Uc эф = Uп эф×q = 2,43×0,0022 = 0,0054 (В) (3.1.18)
Соответственно минимально допустимый уровень сигнала на выходе канала будет
Рс вых = 20×lg(Uc эф/Uисх) = 20×lg(0,0054/0,775) = -43 дБ (Uисх = 0,775 В) (3.1.19)
С учетом затухания канала минимальный уровень сигнала на выходе передающей части (входе канала) должен быть
Рс вх > Рс вых +аост =–43+20=–23дБ (3.1.20)
Для определения необходимости коррекции характеристики ГВП канала рассчитаем максимально допустимую величину ее неравномерности. Так как характеристика ГВП для канала ТЧ имеет обычно четко - симметричный характер, то
tгр доп=1/В=1/600=0,001667 = 1,667×10-3 (с) (3.1.21)
По техническому заданию неравномерность ГВП составляет 3*10-3 (с).
Расчет устройства синхронизации.
Определим допустимую погрешность синхронизации по формуле:
едоп = 0,5 – mэф – dпр = 0,5 – 0,45 – 0,01596 = 0,034 (3.1.22)
Динамическая составляющая погрешности определяется по формуле:
(3.1.23)
где mд – коэффициент деления делителя частоты;
S – коэффициент деления реверсивного счетчика;
Тс – время синхронизации.
Найдем неизвестные нам величины mд и S
Тс = S × mд /В (3.1.24)
следовательно S × mд = Тс × B = 7 × 600 = 4200, тогда
Определим допустимую статическую погрешность синхронизации при заданных параметрах краевых искажений:
ест = едоп – един = 0,034 – 0,013 = 0,021 (3.1.25)
Допустимая величина коэффициента нестабильности задающих генераторов kf модулятора и демодулятора равна
kf = едоп /(2×В×tпс) = 0,034 / (2×600×1,6) = 1,77×10-5 (3.1.26)
где tпс – время поддержки синхронизма.
Найдем коэффициент деления реверсивного счетчика и делителя частоты S и mд соответственно. Для этого решим систему:
(3.1.27)
ест = 1/mд + 4 × kf × S
Решив систему и округлив полученные значения, получим следующие результаты: S = 70, mд = 64. Следовательно, частота задающего генератора равна
f0 = mд×fв = 64×600 = 38400 Гц (3.1.28)
Похожие работы
... служит для безопасной передачи данных Рисунок 2.4 - Внешний модема типа ADSL 3. Экономический расчет Целью экономического расчета дипломного проекта является усовершенствование модема путем защиты передачи данных, определение величины экономического эффекта от использования разработанной программы защиты передачи данных "Северодонецкая автошкола" качественная и количественная оценка ...
... порту в терминал. Рисунок 4.4. - Блок - схема передачи данных в терминал. Далее после окончания приема или передачи данных , в терминал передается команда "устройство свободно", что разрешает дальнейшие запросы на обмен данными. Перезагрузка программы в память и инициализация происходят при нажатии кнопки RESET. Полная блок-схема алгоритма предоставленна в приложении. Данный алгоритм ...
... (САРН) располагают в одном ряду с той аппаратурой, которая требует стабилизированного напряжения питания (например: СУГО). 5 Схема связи на участке железной дороги На участке железной дороги с помощью аппаратуры К-60П организуются следующие виды связи: Транзит первой первичной группы Выход на комплекты дальнего набора Выход на аппаратуру передачи данных Выход на ручную междугороднюю станцию ...
... F, которое учитывает потери в застройке . Расчитываем длину волны, распространяющейся в радиоканале Расчитываем высоту подъёма антенны радиопередатчика 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ СУММИРОВАНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ВХОДЕ АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА РАДИОРЕЛЕЙНЫХ И СПУТНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ При передаче сигнал с частотой f’4 от передатчика ПД4 (рис. 5.1) через полосовой фильтр ...
0 комментариев