mirror of
https://github.com/anatolykopyl/term-paper-tes.git
synced 2026-03-26 12:54:38 +00:00
Доделал ФМС
This commit is contained in:
21
coder.tex
21
coder.tex
@@ -1,12 +1,13 @@
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\begin{tikzpicture}[x=1.2cm, y=-1cm]
|
||||
%\begin{landscape}
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\begin{tikzpicture}[x=1cm, y=-1cm]
|
||||
\node at (-0.5,0) [left] {$s_1=00$};
|
||||
\node at (-0.5,1) [left] {$s_2=10$};
|
||||
\node at (-0.5,2) [left] {$s_3=01$};
|
||||
\node at (-0.5,3) [left] {$s_4=11$};
|
||||
|
||||
% Nodes
|
||||
\foreach \x in {0,...,9} {
|
||||
\foreach \x in {0,...,12} {
|
||||
\node at (\x,-.7) {$\x$};
|
||||
\foreach \y in {0,...,3} {
|
||||
\node (s\x\y) at (\x,\y) [circle,fill=black,scale=0.7] {};
|
||||
@@ -17,15 +18,15 @@
|
||||
\trellisEdges{0}{0}
|
||||
\trellisEdges{1}{0}
|
||||
\trellisEdges{1}{1}
|
||||
\foreach \x in {2,...,8} {
|
||||
\foreach \x in {2,...,11} {
|
||||
\foreach \y in {0,...,3} {
|
||||
\trellisEdges{\x}{\y}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
% Inputs and Outputs
|
||||
\node at (-0.5,4) [left] {Входной бит};
|
||||
\node at (-0.5,5) [left] {Результат};
|
||||
\node at (-0.5,4) [left] {ИС};
|
||||
\node at (-0.5,5) [left] {КС};
|
||||
|
||||
\trellisInOut{0}{0.5}{1}{11}
|
||||
\trellisInOut{1}{1.5}{0}{10}
|
||||
@@ -36,7 +37,11 @@
|
||||
\trellisInOut{6}{2.5}{0}{01}
|
||||
\trellisInOut{7}{1}{0}{11}
|
||||
\trellisInOut{8}{0.5}{1}{11}
|
||||
\trellisInOut{9}{1.5}{0}{01}
|
||||
\trellisInOut{10}{1}{0}{11}
|
||||
\trellisInOut{11}{0}{0}{00}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Решетка кодера} \label{fig:coder}
|
||||
\end{figure}
|
||||
\caption{Путь на решетке кодера} \label{fig:coder}
|
||||
\end{figure}
|
||||
%\end{landscape}
|
||||
16
decoder.tex
16
decoder.tex
@@ -149,7 +149,7 @@
|
||||
\trellisIn{2}{00}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=3$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=3$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
@@ -233,7 +233,7 @@
|
||||
\trellisIn{3}{01}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=4$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=4$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
@@ -333,7 +333,7 @@
|
||||
\trellisIn{4}{10}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=5$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=5$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
@@ -449,7 +449,7 @@
|
||||
\trellisIn{5}{10}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=6$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=6$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
@@ -580,7 +580,7 @@
|
||||
\trellisIn{6}{01}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=7$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=7$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
@@ -723,7 +723,7 @@
|
||||
\trellisIn{7}{11}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=8$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=8$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -883,7 +883,7 @@
|
||||
\trellisIn{8}{11}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=9$.}
|
||||
\caption{Сегмент решетки декодера от $t=0$, до $t=9$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{landscape}
|
||||
@@ -1089,6 +1089,6 @@
|
||||
\trellisIn{11}{00}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
|
||||
\caption{Полная решетка декодера.}
|
||||
\caption{Полная решетка декодера}
|
||||
\end{figure}
|
||||
\end{landscape}
|
||||
|
||||
BIN
images/cam_16.png
Normal file
BIN
images/cam_16.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 33 KiB |
BIN
images/coder2.png
Normal file
BIN
images/coder2.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 9.2 KiB |
BIN
images/struct_scheme.png
Normal file
BIN
images/struct_scheme.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 197 KiB |
BIN
term_paper.pdf
BIN
term_paper.pdf
Binary file not shown.
514
term_paper.tex
514
term_paper.tex
@@ -327,7 +327,7 @@ $a_{макс}$.
|
||||
\draw [dashed] (axis cs:\fv,0) -- (axis cs:\fv,\Gaf);
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График спектральной плотности мощности.}
|
||||
\caption{График спектральной плотности мощности}
|
||||
\label{fig:spectr_plot}
|
||||
\end{figure}
|
||||
\item Найти аналитическое выражение для корреляционной функции
|
||||
@@ -363,43 +363,519 @@ $a_{макс}$.
|
||||
{\Ga*(sin(2*\PI*\fv*x))/(2*\PI*x)};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График корреляционной функции $B_A(\tau)$.}
|
||||
\caption{График корреляционной функции $B_A(\tau)$}
|
||||
\label{fig:coorel_plot}
|
||||
\end{figure}
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\subsection{Аналого-цифровой преобразователь}
|
||||
\[ \Delta t \leq \frac{1}{2f_B}=\frac1 {2\cdot 14100} = 3,546\cdot 10^{-5}\, с \]
|
||||
\[ f_d=\frac{1}{\Delta t}\geq 2f_B=\frac{1}{3,546\cdot 10^{-5}}=28200 \]
|
||||
\[ 377_{10}=101111001_2 \]
|
||||
\[ k=9;\, L=2^9 = 512 \]
|
||||
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует реализации
|
||||
аналогового (непрерывного) сообщения $A(t)$ в цифровую
|
||||
форму, в поток двоичных символов: нулей и единиц,
|
||||
т. е. в последовательность прямоугольных импульсов,
|
||||
где «0» имеет нулевое напряжение, а «1» -- прямоугольный
|
||||
импульс положительной полярности.
|
||||
Амплитуда импульсов $U$ равна 1 В.
|
||||
|
||||
Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму
|
||||
осуществляется в три этапа.
|
||||
|
||||
На первом этапе производится дискретизация реализации
|
||||
$a(t)$ сообщения $A(t)$ по времени. В моменты времени $t_i$
|
||||
берутся непрерывные по уровню отсчеты $a(t_i)$
|
||||
мгновенных значений реализации $a(t)$. Расстояние
|
||||
между отсчетами равно интервалу $\Delta t$, величина которого
|
||||
определяется в соответствии с теоремой Котельникова:
|
||||
\[\Delta t \leq \frac{1}{2f_B};\,
|
||||
f_d=\frac{1}{\Delta t}\geq2f_B\]
|
||||
где $f_d$ -- частота дискретизации.
|
||||
|
||||
На втором этапе выполняется квантование точных отсчетов
|
||||
$a(t_i)$ по уровню. Для этого интервал $\Delta$, равный
|
||||
разности $\Delta=a_{макс} - a_{мин}$, разбивается на уровни
|
||||
квантования с постоянным шагом $\Delta a =0,1\, В$.
|
||||
Уровни квантования нумеруются целыми числами
|
||||
$0,1,2,3,...,L-1$. Нумерация уровней начинается с уровня,
|
||||
которому соответствует значение $a_мин$, и заканчивается на
|
||||
уровне, которому соответствует значение $a_макс$. Обычно
|
||||
величина шага квантования $\Delta a$ выбирается так, чтобы
|
||||
число уровней квантования $L$ можно было представить в виде
|
||||
$L=2^k$, где $k$ -- целое число.
|
||||
|
||||
Каждый аналоговый отсчет $a(t_i)$ заменяется значением
|
||||
ближайшего к нему уровня квантования $j$ в виде целого числа,
|
||||
удовлетворяющего неравенству $0\leq j \leq L-1$.
|
||||
Получаем квантованный отсчет $j_{10}(t_i)$ в виде целого
|
||||
числа в десятичной форме счисления.
|
||||
|
||||
На третьем этапе число $j_{10}(t_i)$ в десятичной форме
|
||||
переводится в двоичную форму счисления $j_2(t_i)$ в виде
|
||||
последовательности $k$ двоичных
|
||||
символов и на выходе АЦП появляется сигнал в виде двоичной цифровой последовательности из $k$ информационных символов.
|
||||
|
||||
Требуется:
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Рассчитать интервал дискретизации $\Delta t$ для
|
||||
получения непрерывных отсчетов $a(t_i)$ реализации
|
||||
$a(t),\, t_i=i\cdot\Delta t,\, i=0,\pm1,\pm2,...$.
|
||||
\[ \Delta t \leq \frac{1}{2f_B}=\frac1 {2\cdot 14100} = 3,546\cdot 10^{-5}\, с \]
|
||||
\item Рассчитать частоту дискретизации $f_d$.
|
||||
\[ f_d=\frac{1}{\Delta t}\geq 2f_B=\frac{1}{3,546\cdot 10^{-5}}=28200 \]
|
||||
\item Определить число уровней квантования $L$.
|
||||
\[ k=9;\, L=2^9 = 512 \]
|
||||
\item Рассчитать мощность шума квантования $P_{ШК}$
|
||||
и сравнить ее с мощностью непрерывного сообщения $A(t)$.
|
||||
\[ P_{ШК}=\Delta a^2/12
|
||||
=\frac{0,1^2}{12}=8,33\cdot10^{-4}\, В^2 \]
|
||||
\[ P_{A(t)}=A^2(t)=1\, В^2\]
|
||||
\[ P_{A(t)} >> P_{ШК} \]
|
||||
\item Найти минимальное число $k$ двоичных разрядов,
|
||||
требуемое для записи в двоичной форме любого номера $j$
|
||||
из $L-1$ номеров уровней квантования.
|
||||
\[ L-1=511_{10}=111111111_2 \]
|
||||
\[ k_{люб}=9 \]
|
||||
\item Записать $k$-разрядное двоичное число,
|
||||
соответствующее заданному уровню квантования $j$.
|
||||
\[ j=377_{10}=101111001_2 \]
|
||||
\item Начертить временную диаграмму отклика АЦП
|
||||
$b_{АЦП}(t)$ на заданный уровень квантования $j$
|
||||
в виде последовательности импульсов,
|
||||
сопоставляя единичным символам прямоугольные импульсы
|
||||
положительной полярности, а нулевым -- нулевые напряжения.
|
||||
Амплитуда импульсов $U$ равна $2h$ B. Над импульсами
|
||||
надписать значения соответствующих двоичных информационных
|
||||
символов (ДИС). Длительность отклика АЦП на каждый отсчет
|
||||
не должна превышать интервала дискретизации $\Delta t$.
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\draw[->, very thick] (0,1) -- (9.2,1);
|
||||
\draw[->, very thick] (0,-0.2) -- (0,2.2);
|
||||
|
||||
\draw (0,2) -- (1,2) -- (1,0);
|
||||
\draw (1,0) -- (2,0) -- (2,2);
|
||||
\draw (2,2) -- (6,2) -- (6,0);
|
||||
\draw (6,0) -- (8,0) -- (8,2);
|
||||
\draw (8,2) -- (9,2);
|
||||
|
||||
\node at (0.5,2.5) {$1$};
|
||||
\node at (1.5,2.5) {$0$};
|
||||
\node at (2.5,2.5) {$1$};
|
||||
\node at (3.5,2.5) {$1$};
|
||||
\node at (4.5,2.5) {$1$};
|
||||
\node at (5.5,2.5) {$1$};
|
||||
\node at (6.5,2.5) {$0$};
|
||||
\node at (7.5,2.5) {$0$};
|
||||
\node at (8.5,2.5) {$1$};
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{Временная диаграмма отклика АЦП}
|
||||
\end{figure}
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\subsection{Кодер}
|
||||
\begin{center}
|
||||
\includegraphics[scale=0.8]{coder}
|
||||
Используется помехоустойчивый сверточный код.
|
||||
|
||||
\begin{tabular}{ | c | c | c | c | c | c | c | c | c | c | }
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Параметры сверточного кода.
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item Степень кодирования $k/n=1/2$,
|
||||
\item длина кодового ограничения $K=3$,
|
||||
\item векторы связи $\overline g_1=111$ и
|
||||
$\overline g_2=101$,
|
||||
\item импульсная характеристика $h(k)=111011000...$,
|
||||
\item кодовое расстояние $d=5$.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\item Структурная схема кодера.
|
||||
\begin{center}
|
||||
\includegraphics[scale=0.8]{coder2}
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
\item Решетчатая диаграмма кодера.
|
||||
\input{coder_empty}
|
||||
|
||||
\item По решетчатой диаграмме сверточного кодера определить
|
||||
последовательность кодовых символов (КС) $\overline u$ на выходе кодера
|
||||
при условии, когда на вход кодера поступает 9-разрядная
|
||||
двоичная последовательность информационных символов (ИС)
|
||||
$\overline m$, соответствующая заданному уровню квантования $j$.
|
||||
\begin{center}
|
||||
\begin{tabular}{ |c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c| }
|
||||
\hline
|
||||
Входной сигнал &1&0&1&1&1&1&0&0&1\\
|
||||
ИС &1&0&1&1&1&1&0&0&1&0&0&0&0\\
|
||||
\hline
|
||||
Выходной сигнал &11&10&00&01&10&10&01&11&11\\
|
||||
КС &11&10&00&01&10&10&01&11&11&01&11&00&00\\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{center}
|
||||
\end{center}
|
||||
\[ \overline u = 11 10 00 01 10 10 01 11 11 01 11 00 00 \]
|
||||
|
||||
\subsubsection{Решетка кодера}
|
||||
\item На решетчатой диаграмме кодера отметить путь,
|
||||
соответствующий полученным КС.
|
||||
\input{coder}
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\input{coder}
|
||||
\subsection{Формирователь модулирующих символов}
|
||||
Формирователь модулирующих символов служит для получения
|
||||
модулирующих сигналов $I(t)$ и $Q(t)$, соответствующих заданному
|
||||
виду модуляции.
|
||||
|
||||
Длительность двоичного символа \(T_В\) на выходе кодера:
|
||||
\[T_В=\frac{\Delta t}{2k}=\frac{3,546\cdot 10^{-5}}{2\cdot 9}=
|
||||
1,97\cdot 10^{-6}\,с\]
|
||||
Требуется:
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Изобразить сигнальное созвездие для заданного вида модуляции.
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.6]{cam_16}
|
||||
\caption{Сигнальное созвездие для КАМ-16}
|
||||
\label{fig:cam_16}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\item Изобразить график реализации $c(t)$ случайного процесса
|
||||
$C(t)$, формируемого с выхода блока сверточного кодера (К).
|
||||
Реализация $с(t)$ поступает на вход блока ФМС на первых
|
||||
16 бинарных интервалах длительностью $T_B$.
|
||||
Написать аналитическое выражение для
|
||||
случайного процесса $C(t)$.
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}[x=0.8cm, y=-1cm]
|
||||
\draw[->, very thick] (0,1) -- (16.2,1);
|
||||
\draw[->, very thick] (0,2.2) -- (0,-0.2);
|
||||
|
||||
\draw (0,0) -- (3,0) -- (3,2);
|
||||
\draw (3,2) -- (7,2) -- (7,0);
|
||||
\draw (7,0) -- (9,0) -- (9,2);
|
||||
\draw (9,2) -- (10,2) -- (10,0);
|
||||
\draw (10,0) -- (11,0) -- (11,2);
|
||||
\draw (11,2) -- (13,2) -- (13,0);
|
||||
\draw (13,0) -- (16,0);
|
||||
|
||||
\node at (0.5,-0.5) {$1$};
|
||||
\node at (1.5,-0.5) {$1$};
|
||||
|
||||
\node at (2.5,-0.5) {$1$};
|
||||
\node at (3.5,-0.5) {$0$};
|
||||
|
||||
\node at (4.5,-0.5) {$0$};
|
||||
\node at (5.5,-0.5) {$0$};
|
||||
|
||||
\node at (6.5,-0.5) {$0$};
|
||||
\node at (7.5,-0.5) {$1$};
|
||||
|
||||
\node at (8.5,-0.5) {$1$};
|
||||
\node at (9.5,-0.5) {$0$};
|
||||
|
||||
\node at (10.5,-0.5) {$1$};
|
||||
\node at (11.5,-0.5) {$0$};
|
||||
|
||||
\node at (12.5,-0.5) {$0$};
|
||||
\node at (13.5,-0.5) {$1$};
|
||||
|
||||
\node at (14.5,-0.5) {$1$};
|
||||
\node at (15.5,-0.5) {$1$};
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График реализации $c(t)$ с выхода сверточного кодера}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\[ C(t)=\sum^\infty_{n=-\infty}C_n\cdot g_1(t-nT_B) \]
|
||||
где $g_1(t)$ -- прямоугольный импульс длительностью $T_B$.
|
||||
\[ g_1(t)=\begin{cases}
|
||||
1\,В, & 0\leq t \leq T_B;\\
|
||||
0\,В, & t<0,\,t>T_B,
|
||||
\end{cases} \]
|
||||
где $g_1(t-nT_B)$ -- прямоугольный импульс такой же формы,
|
||||
как и $g_1(t)$, но сдвинутый вправо относительно импульса
|
||||
$g_1(t)$ на величину $nT_B$, если $n>0$, или
|
||||
влево, если $n<0$;
|
||||
|
||||
$C_n$ -- численный коэффициент, являющийся реализацией
|
||||
случайной величины $C_n$ на $n$-интервале $T_B$.
|
||||
Величина $C_n$ принимает два дискретных значения $h(B)$ и
|
||||
$-h(B)$ с вероятностью $0,5$ каждое, \mbox{т. е.}
|
||||
\[ P(h)=P(-h)=0,5. \]
|
||||
|
||||
Если в заданной реализации $c(t)$ на $n$-интервале передается
|
||||
информационный символ «1», то $c_n=h(B)$,
|
||||
если передается символ «0», то $c_n=-h(B)$.
|
||||
|
||||
\item В соответствии с сигнальным созвездием модулятора КАМ-16
|
||||
изобразить графики реализаций $i(t)$ и $q(t)$ на выходе
|
||||
блока ФМС, соответствующие входной реализации $c(t)$.
|
||||
Написать аналитические выражения для случайных процессов
|
||||
$I(t)$ и $Q(t)$.
|
||||
\[ I(t)=\sum^\infty_{n=-\infty}I_n\cdot g_2(t-nT_S);\,
|
||||
Q(t)=\sum^\infty_{n=-\infty}Q_n\cdot g_2(t-nT_S), \]
|
||||
где $g_(t)$ -- прямоугольный импульс длительностью
|
||||
$T_S=4T_B$. $T_S$ -- символьный интервал;
|
||||
$T_B$ -- бинарный интервал;
|
||||
\[ g_2(t)=\begin{cases}
|
||||
1\,В, & 0\leq t \leq T_B;\\
|
||||
0\,В, & t<0,\,t>T_B,
|
||||
\end{cases} \]
|
||||
где $g_2(t-nT_S)$ -- прямоугольный импульс такой же формы,
|
||||
как и $g_2(t)$, но сдвинутый вправо относительно импульса
|
||||
$g_2(t)$ на величину $nT_S$, если $n>0$, или
|
||||
влево, если $n<0$;
|
||||
|
||||
$I_n$ и $Q_n$ -- независимые случайные величины, заданные на
|
||||
символьном интервале с номером $n$,
|
||||
которые согласно сигнальному созвездию (рис. \ref{fig:cam_16})
|
||||
принимают четыре дискретных значения
|
||||
$-3h,\, -h,\, h,\, 3h$ с вероятностью 0,25 каждое, т. е.
|
||||
\[ P(-3h)=P(-h)=P(h)=P(3h)=0,25. \]
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}[x=0.8cm, y=-0.8cm]
|
||||
\draw[->, very thick] (0,2) -- (16.2,2);
|
||||
\draw[->, very thick] (0,4.2) -- (0,-0.2);
|
||||
|
||||
\node at (-0.5,0) [left] {$3h$};
|
||||
\node at (-0.5,1) [left] {$h$};
|
||||
\node at (-0.5,2) [left] {$0$};
|
||||
\node at (-0.5,3) [left] {$-h$};
|
||||
\node at (-0.5,4) [left] {$-3h$};
|
||||
|
||||
\draw (0,4) -- (4,4) -- (4,1);
|
||||
\draw (4,1) -- (8,1) -- (8,3);
|
||||
\draw (8,3) -- (12,3) -- (12,0);
|
||||
\draw (12,0) -- (16,0);
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График реализации $i(t)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}[x=0.8cm, y=-0.8cm]
|
||||
\draw[->, very thick] (0,2) -- (16.2,2);
|
||||
\draw[->, very thick] (0,4.2) -- (0,-0.2);
|
||||
|
||||
\node at (-0.5,0) [left] {$3h$};
|
||||
\node at (-0.5,1) [left] {$h$};
|
||||
\node at (-0.5,2) [left] {$0$};
|
||||
\node at (-0.5,3) [left] {$-h$};
|
||||
\node at (-0.5,4) [left] {$-3h$};
|
||||
|
||||
\draw (0,3) -- (4,3) -- (4,0);
|
||||
\draw (4,0) -- (8,0) -- (8,3);
|
||||
\draw (8,3) -- (12,3) -- (12,4);
|
||||
\draw (12,4) -- (16,4);
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График реализации $q(t)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\item Написать аналитические выражения для корреляционной
|
||||
функции $B_C(\tau)$ и спектральной плотности мощности
|
||||
$G_C(\omega)$ входного случайного процесса $C(t)$
|
||||
и построить графики этих функций.
|
||||
|
||||
Процесс $C(t)$ является случайным синхронным телеграфным сигналом. Его корреляционная функция имеет вид:
|
||||
\[ B_C(\tau)=\begin{cases}
|
||||
h^2(1-\frac{|\tau|}{T}),&|\tau|\leq T\\
|
||||
0, & |\tau| > T
|
||||
\end{cases}, \]
|
||||
а спектральная плотность мощности
|
||||
\[ G_C(\omega)
|
||||
=\int^\infty_{-\infty}B_C(\tau)e^{-i\omega\tau}d\tau
|
||||
=\int^\infty_{-\infty}B_C(\tau)\cos{\omega\tau}d\tau
|
||||
=T\cdot h^2\cdot\frac{\sin^2(\frac{\omega T}{2})}{(\frac{\omega T}{2})^2}, \]
|
||||
где $T=T_B$ -- длительность тактового интервала.
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\T}{1.8}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\h}{1}
|
||||
\begin{axis}[
|
||||
width=10cm,height=6cm,
|
||||
axis lines = left,
|
||||
ylabel = {$B_C(\tau)$},
|
||||
xlabel = {$\tau$},
|
||||
]
|
||||
\addplot [
|
||||
color=blue,
|
||||
samples=100,
|
||||
]
|
||||
{\h^2*(1-abs(x)/\T)};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График корреляционной функции $B_C(\tau)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\T}{1.8}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\h}{1}
|
||||
\begin{axis}[
|
||||
width=10cm,height=6cm,
|
||||
axis lines = left,
|
||||
ylabel = {$G_C(\omega)$},
|
||||
xlabel = {$\omega$},
|
||||
]
|
||||
\addplot [
|
||||
color=blue,
|
||||
samples=100,
|
||||
domain=-400:400,
|
||||
]
|
||||
{\h^2*\T*(sin(x*\T/2)^2)/(x*\T/2)^2};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График спектральной плотности мощности
|
||||
$G_C(\omega)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\item Написать аналитические выражения для
|
||||
корреляционных функций $B_I(\tau)$ и $B_Q(\tau)$,
|
||||
спектральных плотностей мощности $G_I(\omega)$
|
||||
и $G_Q(\omega)$ случайных процессов $I(t)$ и $Q(t)$.
|
||||
Построить графики этих функций.
|
||||
|
||||
Процессы $I(t)$ и $Q(t)$ будут иметь идентичные друг другу корреляционные функции и спектральные плотности
|
||||
мощности, поскольку они оба отличаются от процесса
|
||||
$C(t)$ лишь длительностью сигнального интервала
|
||||
$T_S=4T_B$.
|
||||
\[ B_I(0)=B_Q(0)=D\{I(t)\}=D\{Q(t)\} \]
|
||||
\[ G_I(0)=G_Q(0)=\frac{D\{I(t)\}}{T_S}=\frac{D\{Q(t)\}}{T_S} \]
|
||||
\begin{align*}\begin{split}
|
||||
D\{I(t)\}=D\{Q(t)\}&
|
||||
=\sum^4_{n=1}(i_n-\overline{I_n(t)})^2\cdot P(i_n)\\
|
||||
&=0,25(-3h)^2+0,25(-h)^2+0,25h^2+0,25(3h)^2=5h^2
|
||||
\end{split}\end{align*}
|
||||
Корреляционные функции:
|
||||
\[ B_I(\tau)=B_Q(\tau)=\begin{cases}
|
||||
5h^2(1-\frac{|\tau|}{T_B}), & |\tau|\leq T_B\\
|
||||
0, & |\tau| > T_B
|
||||
\end{cases} \]
|
||||
Энергетический спектр:
|
||||
\[ G_I(\omega)=G_Q(\omega)
|
||||
=\int^\infty_{-\infty}B_C(\tau)e^{-i\omega\tau}d\tau
|
||||
=T\cdot h^2\cdot\frac{\sin^2(\frac{\omega T}{2})}{(\frac{\omega T}{2})^2} \]
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\T}{1.8*4}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\h}{1}
|
||||
\begin{axis}[
|
||||
width=10cm,height=6cm,
|
||||
axis lines = left,
|
||||
ylabel = {$B(\tau)$},
|
||||
xlabel = {$\tau$},
|
||||
]
|
||||
\addplot [
|
||||
color=red,
|
||||
samples=100,
|
||||
]
|
||||
{5*\h^2*(1-abs(x)/\T)};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График корреляционной функции
|
||||
$B_I(\tau)$, $B_Q(\tau)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\T}{1.8*4}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\h}{1}
|
||||
\begin{axis}[
|
||||
width=10cm,height=6cm,
|
||||
axis lines = left,
|
||||
ylabel = {$G(\omega)$},
|
||||
xlabel = {$\omega$},
|
||||
]
|
||||
\addplot [
|
||||
color=red,
|
||||
samples=100,
|
||||
domain=-200:200,
|
||||
]
|
||||
{\h^2*\T*(sin(x*\T/2)^2)/(x*\T/2)^2};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График спектральной плотности мощности
|
||||
$G_I(\omega)$, $G_Q(\omega)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\item Сравнить графики корреляционных функций и спектральных
|
||||
плотностей мощности сигналов на входе и выходе блока ФМС.
|
||||
Привести краткое описание результатов сравнения и,
|
||||
используя общие положения теории преобразования Фурье,
|
||||
пояснить, почему спектр выходных сигналов уже спектра входного
|
||||
сигнала.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\T}{1.8}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\TB}{1.8*4}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\h}{1}
|
||||
\begin{axis}[
|
||||
width=10cm,height=6cm,
|
||||
axis lines = left,
|
||||
ylabel = {$B(\tau)$},
|
||||
xlabel = {$\tau$},
|
||||
]
|
||||
\addplot [
|
||||
color=blue,
|
||||
samples=100,
|
||||
domain=-\T:\T,
|
||||
]
|
||||
{\h^2*(1-abs(x)/\T)};
|
||||
\addlegendentry{$B_C(\tau)$};
|
||||
\addplot [
|
||||
color=red,
|
||||
samples=100,
|
||||
domain=-\TB:\TB,
|
||||
]
|
||||
{5*\h^2*(1-abs(x)/\TB)};
|
||||
\addlegendentry{$B_I(\tau)$, $B_Q(\tau)$};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{Графики корреляционной функции $B_C(\tau)$ и $B_I(\tau)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tikzpicture}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\T}{1.8}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\TB}{1.8*4}
|
||||
\pgfmathsetmacro{\h}{1}
|
||||
\begin{axis}[
|
||||
width=10cm,height=6cm,
|
||||
axis lines = left,
|
||||
ylabel = {$G(\omega)$},
|
||||
xlabel = {$\omega$},
|
||||
]
|
||||
\addplot [
|
||||
color=blue,
|
||||
samples=100,
|
||||
domain=-300:300,
|
||||
]
|
||||
{\h^2*\T*(sin(x*\T/2)^2)/(x*\T/2)^2};
|
||||
\addlegendentry{$G_C(\omega)$};
|
||||
\addplot [
|
||||
color=red,
|
||||
samples=100,
|
||||
domain=-300:300,
|
||||
]
|
||||
{\h^2*\TB*(sin(x*\TB/2)^2)/(x*\TB/2)^2};
|
||||
\addlegendentry{$G_I(\omega)$, $G_Q(\omega)$};
|
||||
\end{axis}
|
||||
\end{tikzpicture}
|
||||
\caption{График спектральной плотности мощности
|
||||
$G_C(\omega)$ и $G_I(\omega)$}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
Выходной спектр уже, поскольку функция $G(\omega)$ равна
|
||||
0 при значениях $\omega = n/T$, а $T_S=4T_B$, поэтому
|
||||
изгибы встречаются в 4 раза чаще.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\subsection{Декодер}
|
||||
По каналу передавался код \(\overline{u}=11 10 00 01 10 10 01 11 11\).
|
||||
По каналу передавался код
|
||||
\(\overline{u}=11 10 00 01 10 10 01 11 11...\).
|
||||
Ошибка произошла на тактовом интервале \(q=3\).
|
||||
Таким образом, на вход декодера поступает последовательность
|
||||
\(\overline{Z}=11 \overset{\times}{0} 0 00 01 10 10 01 11 11\). Крестиком обозначен ошибочно принятый символ.
|
||||
\(\overline{Z}=11 \overset{\times}{0} 0 00 01 10 10 01 11 11...\). Крестиком обозначен ошибочно принятый символ.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Диаграмма декодера}
|
||||
\input{decoder}
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user