Расчет энергетических характеристик

2.2 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 Р_д и пороговым отношением мощности сигнала к мощности шума h²_пор =q² для двухпозиционной ЧМн при некогерентном приеме может быть представлена в виде:

 

,

из данного выражения выделим пороговое отношение h²_пор:

 

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, 4.3.5. [1]), найдем h²_раб.

 

полученное значение h²_раб, обеспечивает заданную надежность связи.

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

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

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

где N₀₁ – минимальные космические шумы.

N₀₂ – шумы параметрических усилителей.

Другие составляющие N₀ на данной частоте равны нулю.

2.3 Расчет требуемой мощности излучаемого сигнала

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

 

где:

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

 

S_эф – эффективная площадь приемной антенны.

,

Р_раб – рабочая мощность сигнала на входе приемника.

 

Р_пор – пороговая мощность сигнала на входе приемника

 

η=0.2 – коэффициент потерь энергии сигнала в антенно-фидерных трактах приемника и передатчика и при распространении радиоволн.

a, b – ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости в градусах. (Рис. 1)

Получив значение удельной средней мощности передатчика, найдем рабочую мощность передатчика, при условии, что в антенной системе используется 75 Ом фидер.

 

Требуемая мощность не велика, значит, источники питания на объектах будут работать долго, сокращая эксплуатационные расходы системы.

Расчет вероятности ошибки приёма кодовой группы при независимых ошибках приёма разрядов можно провести, используя равенство (4.3.10. [1]):

 

Расчет относительной с.к.о. воспроизведения сообщения, вызванной действием шумовой помехи на цифровой сигнал, можно выполнить по формуле (4.3.12. [1]):

 

найдем эффективное значение результирующей относительной ошибки сообщения на выходе системы с учетом действия шумовой помехи;

 

полученное значение показывает, что наибольшие искажения при оцифровке непрерывных сообщений с помощью ДИКМ, а ошибки, возникающие при передачи сообщения незначительны.

Значит, система некритична к шумам, действующим в приемопередающем тракте.

2.4 Основные параметры приемной и передающей антенн

На центральном пункте и на объекте применяются приемопередающие антенны со следующими диаграммами направленности:

Определимся с параметрами антенн:

-  Коэффициент направленного действия.

G_a=2

-  Коэффициент полезного действия

η_а=0,8

Все антенны, применяемые в системе имеют одинаковые диаграммы направленности. Применение таких антенн обусловлено тем, что местоположение объекта может быть произвольным в полусфере радиусом R=60 км.

3. Сводные результаты расчета и выбора параметров функциональных устройств

-  ошибка временной дискретизации – δ₁=0.017

-  ошибка ограничения динамического диапазона δ₂=0,017

-  ошибка квантования сообщения – δ₃=0,017

-  пик фактор сообщения – П_х=4,1

-  частота дискретизации – F_д=1465 Гц

-  верхняя частота спектра сообщения после ограничения – F_в=160 Гц,

-  шаг квантования – h_k=0,2

^-  длительность пакета данных – Т_к=1,2*10^-3

-  длительность импульса – τ_п=120 мкс

-  коэффициент Амн – m_a=2

-  полоса радиолинии – Δf_рл=6,4 КГц

-  рабочая частота – f=600МГц

-  пороговое отношение сигнал/шум – h²_пор=50

-  рабочее отношение сигнал/шум – h²_раб=222

-  КНД антенны – G_a=2

-  Эффективная площадь антенны – S_эф=0,04м²

-  Мощность излучаемого сигнала – Р_пер=15Вт

-  вероятности ошибки приёма кодовой группы – Р_ош=3.8*10^-6

-  относительная с.к.о. воспроизведения сообщения – δ=0,031

4. Частотный план системы

Система содержит следующие каналы, представленные на рис. 6.

Рис. 3.

Канал трафика 1 f₀=599.986 МГц.

Канал трафика 2 f₀=599.991 МГц.

Канал трафика 3 f₀=600.000 МГц.

Канал трафика 4 f₀=600.007 МГц.

Канал трафика 5 f₀=600.014 МГц.

Прямой канал управления f₀=599МГц Δf=46КГц.

Выбранное разнесение каналов по частоте обеспечивает их разделение при использовании узкополосных входных цепей у приемников и передатчиков.

  4.1 Канал трафика (передача информации с объекта на ЦП)

Канал трафика используется для передачи информации с объекта на ЦП и содержит:

Рис. 4. Структура канала трафика

Описание полей канала трафика.

·  Преамбула (поле Р) – обозначает начало кадра (пос-ть 101).

·  Поле адреса (поле ADR) – адрес объекта.

·  Признак инф/упр (поле S) – «10» обозначает начало информации, «11» обозначает, что дальше идёт служебная информация (зарезервированная функция)

·  Поле данных (поле DATE) – информация с 8‑и датчиков.

·  п/у код (поле CODE) – помеха устойчивый код.

·  Признак конца кадра (поле Е) – обозначает конец кадра.

·  Защитный бланк (поле SB) – служит для разделения двух кадров.

Общая длительность одного кадра 3.4 мс (42 бит) с учетом поля SB.

4.2 Канал управления

В разработанной системе канал управления состоит из прямого (ЦП – объект) и обратного (объект – ЦП) канала.

Рис. 5. структура пакета прямого канала управления при запросе на обслуживание

Описание полей канала управления.

·  Преамбула (поле Р) – обозначает начало кадра (пос-ть 101).

·  Поле адреса (поле ADR) – адрес объекта.

·  Признак инф/упр (поле S) – «11» обозначает начало команды управления, «10» обозначает, что дальше идёт короткий информационный блок (зарезервированная функция)

·  Команды управления (поле CONTROL) – кодированные команды управления.

·  Признак конца кадра (поле Е) – обозначает конец кадра.

·  Защитный бланк (поле SB) – служит для разделения двух кадров.

Общая длительность одного кадра 0.8 мс (23 бит) с учетом поля SB.

Описание команд управления

Число команд управления может быть 64. У каждой команды есть свой номер и этот номер кодируется в двоичном коде и передается в поле CONTROL канала управления. В таблице 1 представлены не которые из команд.

Таблица 1 Некоторые команды управления

№	код	источник	получатель	описание
0	000000	ЦП	объект	Отказ в сеансе связи
1	000001	объект	ЦП	Запрос на выделение канала
2..17	0010..10001	ЦП	объект	Номер выделяемого канала
20	10100	объект	ЦП	Окончание сеанса связи
21..37	10101..100101	объект	ЦП	Подтв‑е объектом выделение канала.
38	100110	ЦП	объект	Досрочное освобождение канала
39	100111	объект	ЦП	Подтв‑е о досрочном осв. канала
40	101000	ЦП	объект	Запрос о начале сброса данных

 
5. Протоколы работы системы

 

5.1 Протокол установления связи

В какой то момент времени объект хочет передать информацию на ЦП.

·  Объект посылает запрос в виде своего адреса по прямому КУ (см. рис. 8.) с проверочными битами. Для повышения надежности передачи запрос повторяется 5 раз. ЦП принимает решение о запросе, если совпадают 3 из пяти принятых адресов.

·  ЦП проверяет наличие свободных каналов и по обратному КУ, либо назначает канал трафика, либо отказывает в связи.

·  Объект, приняв команду, содержащую номер свободного канала, по прямому каналу управления высылает подтверждение назначения номера канала.

·  (если объект получил отказ в сеансе связи, то он ждет время t=40с+Δt, где Δt – произвольное число (-5< Δt<5) с. И снова посылает запрос. Если объект в течении 5с не получает разрешения либо отказа в обслуживании он повторяет запрос.

·  ЦП проверяет правильность номера канала и передает подтверждение на подтверждение.

·  Объект, приняв подтверждение, начинает передачу кадра с информацией с датчиков содержащего адрес объекта и посылки из 3х удлиненных бит, сигнализирующих начало передачи.

Рис. 6. протокол установления связи

  5.2 Протокол окончания сеанса

Канал освобождается либо по окончании передачи информационного пакета длительностью 40 с., либо по команде с ЦП (Например при плохом качестве связи в течение длительного промежутка времени).

 
Библиографический список

1.  Методические указания и задания к курсовой работе по РЭСТК. УПИ 2001 г. 15с

2.  Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации. М.: Сов. Радио, 1976. 368 с.

3.  Радиосистемы передачи информации / под ред. И.М. Теплякова. М.: Радио и связь, 1982.264 с.

Приложение 1

Приложение 2