Частоту находим из выражения [3]:
,
преобразовав которое, получаем , рад/с,
откуда , рад/с.
Выбираем , рад/с.
Вычисляем шаг квантования исходя из заданной ошибки квантования
, В.
Число уровней квантования находим по формуле:
, .
Число разрядов двоичного кода сообщения
, .
Найдем длительность разрядного импульса многоканального сигнала:
период дискретизации равен , с;
длительность канального сигнала , с;
тогда , с.
Проводя аналогичные вычисления еще для трех вариантов распределения ошибок, заполним сводную таблицу:
Таблица 1
dд
dкв
dогр
хm
Пх
wд
wв
hкв
mкв
n
t0
%
%
%
В
-
рад/с
рад/с
В
-
-
мкс
33.3
33.3
33.3
17.35
4.34
638.55
319.27
0.24
146
8
123
50
20
30
17.45
4.36
622.38
311.19
0.186
189
8
126.2
30
50
20
17.83
4.46
642.68
321.34
0.294
122
7
139.7
В таблице ошибки заданы процентах (%) от суммарной ошибки. Как видно, наибольшая длительность разрядного импульса t0 обеспечивается в последнем (третьем случае).
Вероятность попадания сообщения в i-й интервал , .
Вычислим значение энтропии сообщения [3]:
, - значение энтропии;
, - максимальное значение энтропии.
2. Расчет параметров канала связи «объект - ЦП»
1. Определение параметров системы с ВРК и АМн.
Ранее были определены следующие временные параметры:
- период дискретизации с;
- длительность канального сигнала с;
- длительность разрядного импульса с.
При расчете подразумевалось, что вся информация (вместе с признаками синхронизации) передается со скоростью преобразования сообщения в цифровую форму (с частотой дискретизации). Длительность временного интервала, отводимого на передачу одного разряда, вычислялась исходя из того, что за один КИ передается 7 информационных разрядов.
На рисунке ниже приведена структура информационной посылки.
Рис. 3. Временная диаграмма информационной посылки.
Можно определить скорость передачи канальной информации:
, Бод.
Так как импульсы синхронизации (ИС) не несут информации, то скорость передачи полезной информации равна:
, Бод.
Для однократного сеанса связи достаточно 8-ми разрядного ОЗУ. Его емкость находим по формуле:
, Кбайт.
При формировании канальных сигналов необходимо учесть, что для уменьшения межсимвольных (при последовательной передаче разрядов) искажений длительности разрядных импульсов должны быть меньше : [5]. Выберем:
Полоса группового сигнала определяется из следующего выражения [5]:
Гц.
Где gк=1 коэффициент, определяемый видом манипуляции сигнала в канале (КИМ-АМн).
Для передачи информации используем перенос на несущую частоту с помощью ОБП (т.е. во второй ступени используется амплитудная модуляция), тогда требуемая полоса радиолинии составит:
Гц.
где - параметр, зависящий от вторичной ступени модуляции.
2. Расчет энергетических характеристик
К энергетическим характеристикам относятся: мощность сигнала на входе приемника, мощность излучаемого сигнала, а также мощность шума, приведенная ко входу приемника.
Пороговое отношение мощности сигнала к мощности шума, обеспечивающее заданную вероятность ошибки на разряд , находим из выражения (для АМ) [4, 5]:
Откуда , .
Рабочее отношение мощности сигнала к мощности шума, обеспечивающее заданную надежность , находим из выражения:
Откуда , .
Считаем, что полоса пропускания линейной части приемника на 10% превышает полосу частот радиолинии:
Гц.
Эффективную шумовую температуру приемника находим для частоты 6 ГГц (считаем, что приемник выполнен на полупроводниках): К.
Спектральная плотность шумов равна [5]:
, Вт/Гц.
Мощность шумов, приведенная к входу приемника
, Вт/Ом.
Считаем, что сопротивление антенны приемника равно 75 Ом, тогда мощность на входе будет равна , Вт.
Умножая полученное значение мощности шума на значения порогового и рабочего отношений сигнал /шум, можно получить соответственно пороговую и рабочую мощности сигнала на входе приемника [5]:
, Вт;
, Вт.
Задаваясь характеристиками антенн и коэффициентом потерь энергии при заданном максимальном расстоянии до объекта, найдем рабочее значение мощности передатчика при использовании рабочей мощности сигнала на входе приемника. Будем считать, что на объекте установлена ненаправленная антенна с КНД . Имеем радиолинию с активным ответом, которая состоит из линии запроса и линии ответа.
КНД антенны, установленной на ЦП выберем, исходя из заданного разрешения, которое составляет 1% от максимально измеряемого угла. Размеры диаграммы направленности антенны равны (в градусах):
Выбрав распределение в виде косинус на пьедестале, рассчитаем размеры апертуры антенны:
м; м.
Тогда КНД вычисляется по формуле:
Коэффициент затухания, обусловленный потерями в атмосфере для м и для интенсивности осадков Q=10 мм/ч составляет: дБ/км [1].
Тогда можно найти относительное уменьшение дальности действия РЛС из-за затухания радиоволн в атмосфере: , раз [4].
Истинная дальность действия РЛС будет равна , км.
Коэффициент потерь энергии сигнала при распространении радиоволн и в антенно-фидерных трактах приемника и передатчика: .
Тогда значение рабочей мощности передатчика на объекте равно [5]:
, Вт.
Расчет относительной среднеквадратической ошибки воспроизведения сообщения, вызванной действием шумовой помехи, можно выполнить по формуле [5]:
, .
Тогда эффективное значение результирующей относительной ошибки сообщения на выходе системы с учетом действия шумовой помехи равно:
3. Организация синхронизации
Вероятность ошибки приема (выделения) кодовой комбинации из 8 разрядов при допустимой вероятности ошибки выделения разрядного импульса (ошибки приема разрядов независимы) находим из выражения [3, 5]:
,
В системе организована канальная синхронизация. То есть, в начале каждого цикла передачи информации (первый канальный интервал) передается 2 одинаковых ИС. Кадровое синхрослово по своей структуре должно существенно отличаться от всех возможных кодовых комбинаций, поэтому необходимыми требованиями к синхросигналу являются: энергия больше энергии, передаваемой в информационном канале, а так же чтобы его форма не повторяла форму сигнала [3].
Для выделения ИС в приемнике используется дискретный согласованный фильтр, настроенный на ИС. В него поочередно записываются принимаемые кодовые слова, а в момент превышения выходным напряжением порога выделяется импульс кадровой синхронизации. В начале каждого цикла обмена на приемной стороне запускается тактовый генератор и производится синхронизация. Используя повторяемость ИС, можно, накапливая их, увеличить помехоустойчивость устройства синхронизации [3]. Если по прошествии двух периодов дискретизации не приходит синхропризнак, то система переводится в режим пониженного энергопотребления до появления следующего ИС или окончания связи. Это обеспечивает, в целом, малое потребление системы.
Вероятность ошибки синхронизации при такой организации можно определить так:
