Лабораторная работа №2 по дисциплине Теория связи. Вариант №02

1 Цель работы
Экспериментальное исследование сложных дискретных сигналов и особенностей их приёма согласованным фильтром.
2 Предварительная подготовка
 2.1 Ознакомиться с описанием работы и изучить по указанной ниже ли-тературе следующие вопросы:
 узкополосные и широкополосные сигналы и их свойства;
 шумоподобные сигналы (ШПС), их свойства, формирование и при-менение;
 дискретные последовательности Баркера, n-последовательности и др. и их функция корреляции;
 оптимальная фильтрация дискретных сигналов и дискретных после-до-вательностей;
 структурные схемы оптимальных фильтров дискретных последова-тельностей и отношение сигнал/шум на выходе фильтра;
 структурные схемы систем передачи и приема дискретных сигналов с использованием ШПС, сравнительная помехоустойчивость таких систем с применением и без применения ШПС;
2.2. Ответить (устно) на вопросы, поставленные в разделе 4 данной ра-боты.
2.3. Для заданного варианта сигнала (в виде последовательности Бар-кера) рассчитать и построить функцию корреляции, нарисовать структурную схему оптимального фильтра для этого сигнала и его импульсную реакцию.

Таблица 2.1
No варианта
(последняя цифра пароля- если 0, то 10)  Структура последовательности импульсов
1  {+1,+1,-1}
2  {+1,+1,-1,+1}
3  {+1,+1,+1,-1,+1}
4  {+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1}
5  {+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1}
6  {+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,-1,+1}
7  {-1,-1,-1,+1,-1}
8  {-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1}
9  {-1,+1,-1,-1,+1,-1,-1,-1,+1,+1,+1}
10  {-1,-1,-1,-1,-1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,+1,-1}
3 Описание лабораторной установки
3.1 Лабораторная установка выполнена в виде программно управляе-мой модели на ПЭВМ в составе оборудования (процессор, дисковод, дис-плей, принтер).
3.2 При работе с программой необходимо руководствоваться указани-ями с дисплея и лабораторным заданием.
3.3  Краткое описание структурной схемы исследуемого оптимального (согласованного) фильтра (рисунок 2.1) приводится ниже.

 
Импульсы последовательности Баркера (n = 7) длительностью T = nи поступают на линию задержки, имеющую отводы через каждые и , и далее через инвертирующие или не инвертирующие устройства (в соответствии с формой последовательности) на сумматор. Сигнал на выходе суммирующего устройства после 2n тактовых интервалов и имеет вид функции корреляции входной последовательности. Для обнаружения сигнала на выходе фильтра может устанавливаться решающее устройство (РУ), в котором сигнал на вы-ходе сумматора сравнивается с пороговым уровнем и принимается решение о присутствии (да) или отсутствии (нет) данной последовательности Баркера на входе фильтра.


4 Вопросы для самостоятельной подготовки
4.1 Дайте определение узкополосных и широкополосных сигналов.
4.2 Что общего и в чём различие потенциальной помехоустойчивости узкополосных и широкополосных сигналов (ШПС)?
4.3 Какие требования предъявляются к ШПС в практике их примене-ния?
4.4 Какие методы формирования широкополосных сигналов вам из-вестны и где они используются?
4.5 Приведите структурную схему системы передачи информации с ШПС?
4.6 Какой фильтр дискретных сигналов является оптимальным при бе-лом гауссовском шуме? Почему он также называется согласованным?
4.7 Какой вид имеет импульсная и амплитудно-частотная характери-стики оптимального фильтра дискретных сигналов?
4.8 Какую форму имеет сигнальная составляющая на выходе согласо-ванного фильтра?
4.9 Как построить согласованный фильтр для последовательности пря-моугольных импульсов?
4.10 Как, в принципе, на основе трансверсального фильтра можно по-строить согласованный фильтр для сигнала произвольной формы?
4.11 Опишите свойства дискретных последовательностей Баркера и
n-последовательностей максимальной длины регистра сдвига.
5 Лабораторное задание
5.1 Ознакомиться с особенностями экспериментального исследования на ЭВМ приёма дискретных сигналов согласованным фильтром (СФ).
5.2 Исследовать связь между импульсной характеристикой СФ и видом сигнала, с которым он должен быть согласован.
5.3 Исследовать форму сигнала на выходе согласованного фильтра при подаче на его вход различных сигналов (согласованного и несогласованных с фильтром).
5.4 Исследовать влияние искажения элементов входной дискретной по-следовательности на изменение формы сигнала на выходе согласованного фильтра.
6 Порядок выполнения работы
6.1 Включить ЭВМ. Вызвать и запустить программу Lab2_ЭВМ.exe. Последующие действия выполняются в соответствии с выво-димыми на экран дисплея сообщениями в диалоговом режиме и лаборатор-ным заданием.
6.2 Исследовать связь между импульсной характеристикой согла-сованного фильтра и видом сигнала, с которым он должен быть согласо-ван.
В качестве исходных сигналов используются дискретные кодовые по-следовательности из элементов {+1,- 1} длиной n (вариант таблицы 2.1).
Для выполнения данного пункта необходимо:
а) для выбранной последовательности S(t) найти предварительно тре-буемую импульсную характеристику g(t) фильтра, который должен быть со-гласован с S(t);
б) в режиме запроса ЭВМ ввести с клавиатуры длину последовательно-сти n, временную функцию сигнала S(t) и импульсную характеристику филь-тра g(t). Зарисовать с экрана дисплея графики S(t) и g(t).
Примечание: ЭВМ оценивает правильность ответа студента, при трёх неправильных ответах студент к выполнению работы не допускается.
6.3 Исследовать форму сигнала на выходе согласованного фильтра при вводе сигнала, с которым он согласован. Для этого необходимо предва-рительно рассчитать временную функцию ожидаемого сигнала на выходе фильтра у(t) в виде последовательности значений для дискретных моментов времени
tk = kи, где –n k n. Значения y(kи) вводятся с клавиатуры по запросу ЭВМ.
Примечание: Pасчёт у(kи) основан на том, что напряжение на выходе СФ представляет собой по форме корреляционную функцию входного сиг-нала.
Зарисовать график сигнала у(t) на выходе согласованного фильтра.
6.4 Исследовать форму сигнала на выходе согласованного фильтра при вводе различных сигналов, с которыми фильтр не согласован, в том числе и сигнала, инвертированного по отношению к S(t).  
Зарисовать графики сигналов у(t) и сравнить их с сигналом у(t) предыдущего пункта.
6.5  Исследовать влияние искажений элементов входной последова-тельности S(t) на изменение формы сигнала на выходе согласованного филь-тра и, прежде всего, на изменение основного максимума (пика, то есть y(t = T)) и уровня боковых выбросов.
Выполнение данного пункта производится по методике п. 6.4 (выпол-нение п. 6.5 можно объединить с п. 6.4), при этом вводятся последовательно-сти, отличающиеся от используемой последовательности S(t) одним, двумя, тремя и т.д. элементами. Для каждого случая записать значения уровней ос-новного пика и максимального бокового выброса. Полученные результаты сравнить с результатами п. 6.3.

Оценка зачёт октбрь 2021