СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Общие требования

Курсовой проект должен содержать:

а) чертежи;

б) расчетно-пояснительную записку к ним.

Перечень необходимых чертежей указывается руководителем в техническом задании. Он обязательно должен включать в себя электрическую функциональную схему разработанной СПИ (Э2 по ГОСТ 2.701-84). Другие чертежи (принципиальные электрические схемы отдельных устройств или узлов) включаются в задание по усмотрению руководителя.

Чертеж электрической функциональной схемы должен давать ясное представление о разрабатываемой системе в целом, о принципе ее работы, назначении блоков и устройств и функциональных связях между ними. Функциональная схема должна быть настолько подробной, чтобы были ясны физические принципы и техническая возможность ее осуществления на современном уровне развития радиоэлектроники.

Пояснительная записка (ПЗ) должна содержать в указанной ниже последовательности:

1) титульный лист;

2) реферат;

3) задание на проектирование;

4) содержание;

5) введение;

6) анализ технического задания и выбор метода выполнения его требований;

7) расчет технических параметров проектируемой СПИ;

8) составление электрической функциональной схемы и расчет технических требований к ее элементам;

9) разработка аппаратной или программной реализации кодера и декодера;

10) заключение;

11) список использованной литературы.

Содержание пояснительной записки

Реферат - краткая характеристика проекта с точки зрения его содержания и особенностей. Реферат помещают на отдельной странице. Заголовком служит слово «Реферат», расположенное симметрично тексту. Заголовок выполняется прописными буквами.

Реферат выполняется по ОС ТАСУР 6.1-97 и должен содержать:

- сведения о количестве листов ПЗ, количестве чертежей, иллюстраций, таблиц, использованных источников, приложений;

- перечень ключевых слов;

- текст реферата.

Перечень ключевых слов должен состоять из 5-10 слов или словосочетаний из ПЗ, которые в наибольшей мере характеризуют ее содержание. Ключевые слова пишутся в именительном падеже прописными буквами.

Текст реферата должен содержать:

- цель работы;

- полученные результаты и их новизну;

- основные особенности спроектированной системы;

- область применения проекта;

- прогнозные предложения о развитии объекта исследования.

Изложение материала в реферате должно быть кратким и четким. Фамилии, названия учреждений, организаций, фирм и другие иностранные собственные имена в тексте приводят на языке оригинала. Допускается приводить собственные имена в русской транскрипции с добавлением в скобках оригинального названия (при первом упоминании).

Задание на проектирование – составляется руководителем и утверждается заведующим кафедрой.

Анализ технического задания и выбор метода выполнения его требований.

Если принцип построения СПИ не следует из задания, его следует определить, исходя из назначения СПИ и предъявляемых к ней тактико-технических требований, оговоренных заданием. При наличии нескольких вариантов выбирается наилучший.

Если метод или принцип определен заданием, необходимо указать его место среди других возможных.

Для дальнейшей работы над заданием рекомендуется составить укрупненную электрическую структурную схему проектируемой СПИ (Э1 по ГОСТ 2.701-84), дающую ее информационную структуру с отображением основных функциональных блоков (приемник, передатчик, индикатор и т.д.) и взаимосвязей между ними. Использование этой схемы позволит определить содержание и объем последующей работы.

Расчет технических параметров проектируемой СПИ.

На основании требований технического задания и в соответствии с заданным (или выбранным) принципом действия рассчитываются основные технические характеристики СПИ. К ним, в частности, относятся: длительность кодового слова, кадра, ширина спектра группового сигнала, параметры модуляции в первой и последующих ступенях уплотнения, вероятность правильного декодирования кодового слова.

Другие параметры СПИ, подлежащие расчету, оговариваются в техническом задании или определяются студентом, исходя из назначения и принципа действия системы.

Если нестабильность рассчитываемых параметров существенно влияет на качественные показатели проектируемых СПИ, следует оценить ее допустимые значения.

Выбранные на основании расчета технические характеристики СПИ должны обеспечивать выполнение тактических требований, предусмотренных заданием на проектирование. Если в результате расчетов становится очевидным, что выполнение совокупности заданных тактических требований невозможно на современном уровне развития техники, это должно быть убедительно показано студентом в пояснительной записке. В этом случае студент должен предложить и согласовать с руководителем вариант выполняемых требований, исходя из назначения системы и технических возможностей.

Составление электрической функциональной схемы, описание ее работы, расчет основных технических требований к ее элементам.

В данном разделе обосновывается предлагаемый исполнителем вариант функциональной схемы, показывается его работоспособность и возможность технического выполнения.

В разделе должно быть дано описание работы всей системы, приведены временные графики работы основных элементов, дано распределение используемой полосы частот между частотными каналами, при необходимости приведены эпюры напряжений в характерных точках функциональной схемы.

Следует рассчитать основные технические требования, предъявляемые к элементам функциональной схемы, и показать путем ссылок на соответствующую литературу возможность их технического выполнения. Должна быть составлена сводная таблица технических требований к элементам функциональной схемы.

Разработка аппаратной или программной реализации кодера и декодера (по выбору студента).

Для аппаратной реализации кодера и декодера заданного корректирующего кода необходима разработка их детальных функциональных схем с указанием всех логическим элементов и связей между ними.

Программы кодирования и декодирования для персонального компьютера могут быть составлены с использованием любого из языков программирования. Необходимо привести листинг программы и численный пример, подтверждающий ее работоспособность.

Заключение.

В этом разделе исполнитель подводит итоги проделанной работы, отмечает соответствие спроектированной СПИ техническому заданию, положительные стороны и недостатки принятых технических решений, намечает пути улучшения тактико-технических параметров системы.

В заключении формулируются общие выводы, касающиеся полезности проделанной работы, в частности, отмечается целесообразность использования ее результатов в реальном проектировании.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

1. Задаваемые параметры и характеристики

Многоканальная цифровая СПИ предназначена для передачи цифровых сигналов от М однотипных источников информации по одному или нескольким арендуемым стандартным аналоговым каналам и характеризуется следующими параметрами:

1) число каналов M;

2) длина двоичной кодовой комбинации (слова) на входе канала K_c, бит;

3) средняя скорость на входе канала V_c, слов/с;

4) тип корректирующего кода;

5) тип манипуляции;

6) способ уплотнения каналов;

7) Битовая вероятность ошибки на выходе демодулятора в прямом канале P_б;

8) спектральная плотность мощности аддитивного белого шума на входах приемников прямого и обратного каналов N_o, Вт/Гц;

9) затухание в прямом и обратном каналах G_дб.

Численные значения параметров, тип корректирующего кода, тип манипуляции и способ уплотнения каналов даны в Приложении 1.

Номер варианта N студенты выбирают по формуле

N = P, если P < 50 и N = P – 50, если P ≥ 50,

где P – значение двух последних цифр номера зачетной книжки студента (00,…,99) или задается преподавателем.

2. Вопросы, подлежащие разработке:

1) разработка укрупненной структурной схемы системы в целом для передачи в одном направлении;

2) выбор способов введения и численных значений параметров синхросигналов;

3) выбор способа мультиплексирования биты, байты, слова (при временном уплотнении каналов)

4) расчет значений всех временных интервалов, определяющих структуру цифровых канальных и (при временном уплотнении каналов) группового сигналов с учетом влияния повторной передачи кодовых комбинаций при обнаружении ошибок;

5) выбор численных значений параметров корректирующего кода, обнаруживающего ошибки, при которых обеспечивается минимальная требуемая мощность передатчика при заданной битовой вероятности ошибки на выходе демодулятора;

6) определение типа и параметров модуляции, битовой вероятности ошибки и мощности передатчика в канале переспроса.

7) вычисление битовой вероятности ошибки на выходе демодулятора, вычисление вероятности ошибки при приеме кодового слова и битовой вероятности ошибки на выходе декодера в режиме исправления ошибки при выбранной мощности передатчика и используемых параметрах корректирующего кода;

8) расчет битовой вероятности ошибки на выходе демодулятора в системе, не использующей помехоустойчивое кодирование, при выбранной мощности передатчика;

9) разработка детальной функциональной схемы кодера и декодера, обнаруживающего ошибки, для выбранного корректирующего кода, либо моделирование в среде Matlab (по выбору студента);

10) расчет полосы частот, необходимой для передачи группового сигнала и сигнала переспроса на выходе системы;

11) разработка функциональной схемы модулятора и демодулятора в первой ступени уплотнения;

12) выбор численных значений параметров модуляции в первой и, в случае необходимости, последующих ступенях уплотнения;

13) разработка функциональной схемы устройства тактовой синхронизации, приемников кадрового и, при необходимости, циклового синхросигнала;

14) вычисление вероятностей ошибок ложного фазирования и сбоя синхронизации и определение емкостей накопителей по входу в синхронизм и выходу из синхронизма.

15) оценка частоты появления ошибок и заключение о ее соответствии назначению системы;

16) разработка способа сопряжения системы с аналоговой аппаратурой частотного уплотнения телефонных каналов для передачи групповых сигналов по одному или нескольким арендуемым стандартным трактам;

17) разработка структурной схемы системы в целом для передачи в одном направлении.

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

1) Внимательно прочитать методические указания.

2) Предположить, каково назначение СПИ, т.е. определить физический смысл передаваемых параметров, исходя из заданных значений длины слова и скорости передачи на выходе канала.

3) Определить скорость ввода информационных символов в одном канале V_вх.

4) Исходя из заданного способа уплотнения каналов, типа корректирующего кода и требований к синхронизации определить укрупненную структурную схему СПИ. Структурная схема уточняется в процессе проектирования.

5) Выбрать такие значения длины кодовой комбинации n и числа информационных символов k из числа допустимых для заданного кода, которые наиболее удобны для передачи кодовых слов, выдаваемых источниками. При этом k информационных позиций в кодовой комбинации можно заполнять произвольным образом (размещая несколько слов от одного источника или от разных источников, разбивая слова на части и размещая их в разных комбинациях и т. п.). При временном уплотнении каналов изложенное выше определяет алгоритм работы мультиплексора. Учесть, что следует передавать и специальные синхросигналы, помогающие в пункте приема определять начало кодовых слов и их декодирование, произвести сборку слов источников и их распределение по каналам. Возможно использование укороченного кода за счет уменьшения числа информационных символов до требуемого значения k₁.

6) Определить, какие виды синхронизации (тактовая, канальная, кадровая, цикловая (кодового слова) и др.) необходимо обеспечить, какие специальные синхросигналы необходимо передавать в пункт приема по линии связи. Выбрать способ введения и численные значения параметров этих синхросигналов.

7)На каждом этапе: объединение каналов, кодирование, добавление синхроимпульсов, определять длительность символа группового сигнала, скорость передачи символов. Обязательно приводить временные диаграммы (кода, кадра, цикла и т. д.) с указанием длительностей всех элементов.

8) Учитывая длительность символа на входе модулятора и заданный способ модуляции, определить длительность радиоимпульса (сигнала) на входе приемника.

9) При выбранных параметрах кода определить вероятность того, что кодовая комбинация будет передана повторно. Оценить требуемое относительное увеличение скорости передачи в прямом и обратном каналах и изменение длительности сигнала, обусловленное этим фактором. Учитывать его при проведении расчетов мощности передатчика.

10) Учитывая степень когерентности системы, по полученной длительности сигнала и заданной битовой вероятности ошибки при демодуляции принимаемого сигнала в прямом канале определить требуемую мощность передатчика.

11) По битовой вероятности ошибки на выходе демодулятора и кодовому расстоянию d_код определить битовую вероятность ошибки на выходе декодера p_вых,. При этом иметь в виду, что декодер должен лишь обнаруживать ошибки, а в канале переспроса также возможно появление ошибок, допустимую величину которых следует определить.

12) Определить длительность сигнала и мощность передатчика в канале переспроса, имея в виду, что в ответ на каждую кодовую комбинацию, переданную в прямом канале, в канале переспроса передается один бит (подтверждение правильного приема либо требование на повторную передачу этой же комбинации).

13) Вычисления пп. 5-12 повторить 2-3 раза с целью подбора наилучших характеристик кода и параметров синхросигналов, обеспечивающих минимальную мощность передатчика и битовую вероятность ошибки на выходе декодера в прямом канале.

14) Определить избыточность кода, группового сигнала, а также среднее время безошибочной работы в одном канале T=1/(V_вх p_вых), где V_вх – средняя скорость на входе канала, бит/с., а p_вых – битовая вероятность ошибки на выходе декодера с учетом канала переспроса.

15) При выбранной мощности передатчика и используемых параметрах корректирующего кода вычислить битовую вероятность ошибки на выходе демодулятора, вероятность ошибки при приеме кодового слова и битовую вероятность ошибки на выходе декодера в режиме исправления ошибки. Повторения кодовых комбинаций и организации канала переспроса в этом случае не требуется.

16) (Частотное уплотнение каналов). Найти ширину спектра для каждого из канальных сигналов после модулятора первой ступени, задать величины защитных частотных интервалов (методом аналогии с существующей, например стандартной аппаратурой), определить частоты поднесущих и ширину спектра группового сигнала.

(Временное уплотнение каналов). Учитывая спрсоб модуляции, рассчитать ширину спектра группового сигнала.

(Кодовое уплотнение каналов). Определить ансамбль функций Уолша, используемых для уплотнения каналов. Определить длительность расширяющих импульсов и ширину спектра группового сигнала.

(Ортогональное частотное разделение каналов). Определить длительность группового сигнала, частоты поднесущих и рассчитать ширину спектра сигнала. Учесть, что спектры канальных сигналов перекрываются.

17) Задать способ сопряжения системы со стандартной аппаратурой частотного уплотнения каналов тональной частоты, а именно: выбрать групповой тракт стандартной аппаратуры (предгрупповой, первичный, вторичный и т.п.) и задать частоты несущих, необходимых для передачи группового сигнала с АМ ОБП по выбранному тракту. Определить граничные частоты и ширину спектра группового сигнала и убедиться в том, что этот сигнал может быть передан по выбранному тракту; учесть, что для прямого канала и канала переспроса должны выделяться неперекрывающиеся полосы частот. Возможна также аренда нескольких трактов одного или разных уровней для одновременного обслуживания разных групп каналов, чтобы рациональнее использовать выделяемые полосы частот.

18) На основе анализа полиномов для циклического кода составить детальные функциональные схемы кодера и декодера корректирующего кода или промоделировать работу кодера и декодера в среде программирования Matlab.

19) Выбрать и описать способы селекции синхросигналов в приемной части установки, привести структурную схему устройства тактовой синхронизации.

20) Составить детальные функциональные схемы модулятора и демодулятора в первой ступени уплотнения.

21) Составить подробные функциональные схемы передающей и приемной части СПИ.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Задание на проектирование

Приложение 1

Обозначения:

1) Тип корректирующего кода: Пр. Четн – код с проверкой на четность; Цикл.3 – циклический код с кодовым расстоянием 3 (либо код Хэмминга); Цикл.5 – циклический код с кодовым расстоянием 5.

2) Метод модуляции: АМ, ЧМ, ФМ – амплитудная, частотная с ортогональными сигналами и фазовая соответственно; ДФМ – двукратная (четырехпозиционная) ФМ; КАМ-M – M позиционная квадратурно-амплитудная модуляция.

3) Метод уплотнения каналов: Част. – частотный, ЧРК; Врем. – временной, ВРК, Код. – кодовый, КРК; ОЧРК – частотное уплотнение ортогональных несущих (OFDMA). 4) 1,731E-7=1,731∙10–7.