Речевое сообщение длительностью 3 мин требуется передать в течение 1 с

Обновлено: 30.06.2024

Задача 2.Найдите объем сигнала, представляющего комбинацию из 15 двоичных импульсных посылок длительностью по 20 мс при динамическом диапазоне 20 дБ. Ширину спектра сигнала принять обратно пропорциональной длительности импульса.

Дано: t_и=20 мс D_c=20 дБ N=15

Решение:

Объём сигнала рассчитаем по формуле (согласно [1]).

Определим ширину спектра сигнала:

Т.к. сигнал представляет собой комбинацию из 15 импульсов, то длительность сигнала определим как

Рассчитаем объём сигнала

Задачи для самостоятельного решения:

1.35 Что называют динамическим диапазоном сигнала? Запишите формулу для его определения. Укажите единицу измерения.

1.36 Что называют шириной спектра сигнала? Укажите единицу измерения.

1.37 Что называют длительностью сигнала? Укажите единицу измерения.

1.38 Что называют объемом сигнала? Укажите единицу измерения.

1.40 Определите, во сколько раз объем телевизионного сигнала превышает объем сигнала звукового вещания (при одинаковой их длительности), если ширина спектра телевизионного сигнала 6 МГц, а сигнала звукового вещания – 15 кГц. Динамические диапазоны сигналов считать одинаковыми.

1.42 Факсимильный сигнал c наибольшей мгновенной мощностью 1 мВт и объемом 30000 передается в течение 1 с по каналу с шириной полосы частот 3 кГц. Определите допустимый уровень шума в канале.

1.43 Известно, что ширина полосы частот телефонного сигнала 3100 Гц, а сигнала низкоскоростной передачи данных 50 Гц. При каких условиях объем первого сигнала превышает объем второго в 62 раза?

1.44 Сравните объемы факсимильного и телефонного сигналов с шириной полосы частот 3 и 4 кГц соответственно. Длительность и динамический диапазон сигналов принять равными.

1.45 Текст из ста букв передается по телефонному каналу в течение 30 с. Тот же текст, за то же время передается по телеграфному каналу пятизначным двоичным кодом. Приняв динамические диапазоны телефонного и телеграфного сигналов равными, определите, во сколько раз телеграфный сигнал экономичнее телефонного (сравните объемы двух сигналов).

1.46 Объем телевизионного сигнала 10 6 , а динамический диапазон 30 дБ. Определите базу сигнала и время его передачи, если ширина полосы частот сигнала 6,5 МГц.

1.49 Найдите базу сигнала при его объеме 10 6 и динамическом диапазоне 20 дБ. Во сколько раз при этом мощность сигнала должна превышать мощность шума в канале?

1.50 Известно, что объем телевизионного сигнала в 540 раз превышает объем сигнала звукового вещания. Определите полосу частот телевизионного сигнала, если он передается по каналу за то же время, что и сигнал звукового вещания с полосой частот 12 кГц. Динамические диапазоны сигналы принять одинаковыми.

1.51 Сигнал передачи данных передается последовательностью из 200 импульсов, длительность каждого импульса 10 мс. Динамический диапазон сигнала составляет 12 дБ. Определите базу и объем сигнала. Ширину полосы частот сигнала принять обратно пропорциональной длительности импульса. Приведите графическое изображение объема сигнала.

1.52 Скорость передачи даны равна 1200 бит/c, Определите объем сигнала, если его передавали 5 минут.

1.53 Определите время, в течение которого передавали по каналу сигнал звукового вещания, занимающий полосу 30…15000 Гц, если объем сигнала составляет , максимальная мощность сигнала - 2Вт, минимальная мощность - 2 мВт.

1.54 Максимальная мощность телефонного сигнала равна 2200 мкВт, минимальная – 220 нВт. Определите динамический диапазон и объем сигнала, если длительность разговора составила 0,25 часа.

1.55 Ёмкость канала электросвязи . Можно ли по этому каналу передавать сигнал звукового вещания первого класса качества, если динамический диапазон сигнала равен 40 дБ, сигнал передается в течение 5 мин.

1.56 По каналу связи ведется передача данных со скоростью 48 кбит/c в течение 3 минут. Динамический диапазон сигнала составляет 20 дБ. Емкость канала согласована с объемом сигнала . Как изменится время передачи сигнала, если скорость передачи сигнала увеличится в два раза, а динамический диапазон сигнала станет равным 15 дБ?

1.57 Определите допустимый уровень шумов в канале с шириной полосы частот 10 кГц и емкостью 10 6 при передаче в течение 10 с сигнала мощностью 10 мВт.

1.58 Определите максимальную мощность сигнала, который передают в течение 10 с по каналу с шириной полосы пропускания 10 кГц и емкостью 10 6 . Уровень шума в канале 1 мВт.

1.59 Канал связи с шириной полосы частот 10 кГц предполагается использовать в течение 10 с. В канале действует шум со средней мощностью 1 мВт. Какова предельная мощность сигнала, который может быть передан по данному каналу, если объем сигнала 10 6 . Минимальное значение мощности сигнала принять равным средней мощности шумов в канале.

1.60 Определите, пригоден ли канал связи с емкостью 10 7 для передачи сигнала длительностью 0,2 часа, динамический диапазон которого 35 дБ. Математическую модель сигнала можно представить в виде суммы .

Документ из архива "В.Н. Васюков - Теория электрической связи", который расположен в категории " ". Всё это находится в предмете "общая теория связи (отс)" из раздела "", которые можно найти в файловом архиве НГТУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГТУ, его также можно найти и в других разделах. .

Онлайн просмотр документа "В.Н. Васюков - Теория электрической связи"

Текст из документа "В.Н. Васюков - Теория электрической связи"

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.Н. ВАСЮКОВ

Редакционно-издательским советом университета

в качестве сборника задач

Рецензент: д-р техн. наук, профессор И.С. Грузман

Работа подготовлена на кафедре теоретических

основ радиотехники НГТУ

для студентов, обучающихся по специальностям

В 333 Теория электрической связи : сборник задач / В.Н. Васюков,

К.В. Новиков. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 44 с.

УДК 621.391(076.1)

технический университет, 2006

1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 4

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИГНАЛОВ 5

3. СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ 13

4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛИС-ЦЕПЕЙ 19

5. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ 21

6. ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ 22

7. КАНАЛЫ СВЯЗИ 24

8. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ 26

9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ

10. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ

11. ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ 32

12. ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ 33

В СИСТЕМАХ СВЯЗИ 35

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ 36

Материал задачника может быть использован преподавателями при проведении практических занятий, а также студентами для самостоятельной работы. Содержание задачника и последовательность тем в основном соответствуют ранее изданному учебнику [1]. Большинство предлагаемых задач составлено авторами. Отдельные задачи заимствованы из литературы по теории электрической связи [2–4].

1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Динамический диапазон речевого сигнала равен 30 дБ. В канале связи действует сильная помеха, так что максимальное значение сигнала превышает минимальное (по напряжению) всего в 2 раза. Определите требования к полосе пропускания канала для передачи без потерь.

Громкость звука обычно выражают в децибелах. Уровень гром-кости определяется выражением , где – эффективное звуковое давление, а – стандартный порог слышимости. Максимальная громкость звука, допустимого для восприятия человеческим ухом, определяет болевой порог, который принят равным 20 Па. Найдите максимальный динамический диапазон звуков, воспринимаемых человеком.

Постройте графики сигналов

Путем графического суммирования постройте график функции .

Представьте сигнал, показанный на рис. 1, суммой функций включения.

Представьте сигнал, показанный на рис. 2, суммой функций включения и их интегралов.

4. Постройте графики сигналов, описывамых выражением

5. Постройте графики сигналов

если определено, как в предыдущем задании.

Постройте график сигнала

а также графики функций

Постройте график сигнала

Постройте графики сигналов

Постройте графики сигнала :

Экспоненциальный импульс задан выражением

Определите эффективную длительность импульса как длину интервала, на котором сосредоточено 90 % энергии сигнала.

Определите эффективную длительность биэкспоненциального
импульса как длину интервала, на котором сосредоточено 95 % энергии сигнала ( ).

Колокольный (гауссовский) импульс определяется выражением . Найдите эффективную длительность по энергети-ческому критерию при .

Постройте графики вещественной и мнимой частей комплексного колебания .

Постройте векторные диаграммы для колебания

Проверьте, образует ли множество действительных чисел группу относительно операции сложения; относительно операции умножения.

Пусть – множество всех четных целых чисел. Образует ли множество группу относительно операции сложения? относительно операции умножения?

Найдите нормы (в ) сигналов:

Найдите скалярные произведения пар сигналов, упомянутых в предыдущей задаче: а) и б); в) и г); б) и д); а) и г).

Найдите расстояния между сигналами в этих же парах в евкли-довой метрике.

Найдите углы между сигналами как векторами в гильбертовом пространстве при , , , . Постройте на основе этой совокупности функций ортонормальный базис. Охарактеризуйте пространство сигналов, натянутое на этот базис. Смените нумерацию сигналов на обратную и постройте ортонормальный базис. Сравните результаты.

Найдите угол между сигналами и как векторами гильбертова пространства, если ; если .

Найдите скалярные произведения сигналов:

Прямоугольные функции Радемахера при описываются выражением , где – номер функции, а квад-ратные скобки обозначают целую часть числа, заключенного в них. По-стройте графики первых 8 функций. Проверьте ортонормальность системы функций Радемахера. Убедитесь в том, что функция ортогональна всем функциям , (что говорит о неполноте системы Радемахера в качестве базиса пространства ).

На основе системы функций Радемахера постройте графи-
ки новых функций , воспользовавшись формулой

Постройте графики 8 первых функций Уолша , , пользуясь выражением

Убедитесь, что функции , построенные в предыдущей задаче, являются функциями Уолша.

Найдите первые 8 коэффициентов разложения импульса, показанного на рис. 3, в базисах Радемахера и Уолша. Постройте графики соответствующих аппроксимаций импульса.

Найдите первые 8 коэффициентов разложения импульса, показанного на рис. 4, в базисе Уолша.

Постройте график аппроксимации импульса.

Функции Хаара, образующие ортонормальный полный базис пространства , определяются следующими выражениями:

 _ni при и .

Постройте графики функций , , , , , , , .

Постройте аппроксимацию треугольного импульса (рис. 4) суммой этих функций.

Четный прямоугольный импульс единичной амплитуды, заданный на интервале (–1; 1) и имеющий длительность 0,5 с, ап-проксимируется конечной суммой комплексного ряда Фурье. Определите норму ошибки аппроксимации, если количество слагаемых .

Найдите скалярное произведение пары функций из набора

при одинаковых индексах; при разных индексах.

Найдите импульсную характеристику цепи с комплексной частотной характеристикой (КЧХ) вида

Найдите импульсную характеристику цепи с КЧХ вида

Определите колебание, сопряженное по Гильберту, по отношению к к к .

На множестве, состоящем из чисел 0 и 1, приведенными ниже таблицами определены операции сложения и умножения.

Васюков В.Н., Новиков К.В. Теория электрической связи: Сборник задач и упражнений. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – с.

Кафедра Теоретических основ радиотехники НГТУ

Рецензент: профессор, д.т.н. И.С. Грузман

технический университет, 2006

1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.. 4

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИГНАЛОВ.. 5

3. СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ. 14

4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛИС-ЦЕПЕЙ.. 19

5. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ.. 21

6. ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ. 22

7. КАНАЛЫ СВЯЗИ.. 24

8. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ.. 26

11. ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ.. 32

12. ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ.. 33

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ.. 37

Предисловие

1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

2. Динамический диапазон речевого сигнала равен 30 дБ. В канале связи действует сильная помеха, так что максимальное значение сигнала превышает минимальное (по напряжению) всего в 2 раза. Определите требования к полосе пропускания канала для передачи без потерь.

5. Громкость звука обычно выражают в децибелах. Уровень громкости определяется выражением , где – эффективное звуковое давление, а – стандартный порог слышимости. Максимальная громкость звука, допустимого для восприятия человеческим ухом, определяет болевой порог, который принят равным 20 Па. Определите максимальный динамический диапазон звуков, воспринимаемых человеком.

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИГНАЛОВ

1. Постройте графики сигналов

Путем графического суммирования постройте график функции .

2. Представьте сигнал, показанный на Рис. 1, суммой функций включения.

3. Представьте сигнал, показанный на Рис. 2, суммой функций включения и их интегралов.

Так как передача речевой информации составляет основу телекоммуникации в человеческом обществе, то ее защита — важнейшая задача инженерно-технической защиты информации. Речевая информация, передаваемая по каналу связи, содержится в информационных параметрах электрических и радиосигналов. Сигналы распространяются по линиям связи в аналоговом и цифровом виде. В результате несанкционированного перехвата этих сигналов и их модуляции речевая информация может быть добыта злоумышленником.

Для структурного скрытия речевой информации в каналах связи применяют шифрование и техническое закрытие.

При шифровании аналоговый речевой сигнал с выхода микрофона преобразуется с помощью аналогово-цифрового преобразователя в цифровой сигнал. При аналого-цифровом преобразовании амплитуда сигнала измеряется через равные промежутки времени, называемые шагом дискретизации. Для того чтобы цифровой речевой сигнал имел качество не хуже переданного по телефонному каналу в аналоговой форме, шаг дискретизации в соответствии с теоремой Котельникова не должен превышать 160 мкс, а количество уровней квантования амплитуды речевого сигнала— не менее 128. В этом случае один отсчет амплитуды кодируется 7 битами.

Алгоритм криптографического преобразования, определяемый ГОСТ 28147-89, обладает криптостойкостью, оцениваемой 10 70 операций (длина ключа 256 бит), обеспечивает скорость шифрования 50-70 кБ/с и реализуется в основном аппаратно. С увеличением длины ключа время раскрытия шифртекста резко возрастает. Например, при быстродействии компьютера около 10 12 оп./с это время составляет около 10 ч для ключа длиной 56 бит, для ключа в 64 бита оно повышается до 3,2 месяца, при длине 70 бит — 17,5 лет, а для 75 бит превышает 560 лет.

Хотя развитие связи характеризуется постепенной заменой аналоговой техники на цифровую, менее дорогая аналоговая связь, особенно телефонная проводная, еще длительное время будет одним из основных видов связи. Но стандартный телефонный канал имеет узкую полосу пропускания в 3 кГц, недостаточную для передачи с высоким качеством шифрованного цифрового сигнала.

По виду преобразования сигнала различают частотные и временные методы технического закрытия, а по режиму закрытия — статическое и динамическое. Частотные методы скремблирования, реализуемые на элементах аналоговой техники, появились раньше временных методов, которые выполняются существенно проще на элементах дискретной техники. В настоящее время в связи с прогрессом в микроминиатюризации дискретной техники оба метода используют дискретную элементную базу.

Рис. П.1. Классификация методов технического закрытия

Наиболее простыми способами являются частотная и временная инверсии. В скремблере, осуществляющем инверсию спектра и называемом также маскиратором, осуществляется поворот спектра речевого сигнала вокруг некоторой центральной частоты (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Принципы инверсии частотного спектра речевого сигнала

В скремблере, выполняющем частотные перестановки, спектр исходного речевого сигнала разделяется на несколько частотных полос равной или неравной ширины (в современных моделях число полос может достигать 10-15) и производится их перемешивание по некоторому алгоритму - ключу (рис. 11.3). При приеме спектр сигнала восстанавливается в результате обратных процедур

Изменение ключа в ходе сеанса связи в скремблерах с динамическим закрытием позволяет повысить степень закрытия, но при этом требуется передача на приемную сторону сигналов синхронизации, соответствующих моментам смены ключа.

Рис. 11.3. Принципы частотной перестановки

Изменением ключа в ходе сеанса связи в скремблерах с динамическим закрытием можно существенно повысить уровень защиты речевой информации. Остаточная разборчивость зависит от длительности кадра и с увеличением последнего уменьшается.

Рис. 11.4. Принципы временной перестановки

Вследствие накопления информации в блоке временного преобразования появляется задержка между поступлением исходного речевого сигнала в передающий скремблер и восстановлением его в приемном скремблере. Если эта задержка превышает 1-2 с, то она создает дискомфорт во время разговора по телефону. Поэтому T_k выбирают менее этого предельного времени и делят на 4-16 сегментов.

Их появление вызвано тем, что искажаются границы частотных полос и временных сегментов при обратном преобразовании сигнала на приемной стороне,, что приводит к некоторому искажению спектра восстановленного речевого сигнала. Нежелательное влияние оказывают и групповые задержки составляющих речевого сигнала. Внесенные техническими средствами искажения приводят к снижению избыточности восстановленного речевого сигнала на (3-5)%.

Однако, несмотря на указанные недостатки, методы временного и частотного скремблирования, а также их различные комбинации позволяют обеспечить защиту информации на тактическом и на приближающемся к стратегическому уровнях защиты. Для технического восстановления речи требуется запись закрытого сообщения на аудиомагнитофон, длительная и трудоемкая работа с использованием дорогостоящей аппаратуры. Техническое закрытие в основном используется в коммерческих каналах связи для защиты конфиденциальной информации.

Передача по узкополосному телефонному каналу речевого сигнала в цифровой форме, позволяющая шифровать речевое сообщение, начала претворяться в жизнь с конца 30-х годов в устройстве, названном вокодером (кодировщиком голоса). Метод передачи речевой информации в вокодере принципиально отличается от иных методов ее передачи. Отличие заключается в том, что в приемном вокодере речевой сигнал синтезируется (восстанавливается) по медленно меняющимся признакам исходного речевого сигнала.

Такими параметрами являются:

- частота основного тона акустического сигнала, возникающего при прохождении воздушного потока через голосовые связки говорящего человека;

- моменты произношения локализованных (звонких) и глухих звуков;

- параметры речевого сигнала, зависящие от типа вокодера.

В зависимости от видов параметров речевого сигнала и методов их определения различают фонемные, формантные, полосовые, ортогональные, ЛПК-вокодеры (с линейно-прогнозирующим кодированием). Скорость передачи речевой информации вокодерами составляет 1200-2400 бит/с.

По переданным информационным параметрам синтезируется речь человека в соответствии с электрической моделью его голосового аппарата, указанной на рис. 11.5.

Рис. 11.5. Электрическая модель голосового аппарата человека

Недостатком устройств цифрового шифрования речи являются необходимость использования модемов, техническая сложность и относительно большие габариты шифраторов, неустойчивая работа устройств в каналах с большим затуханием сигнала и с высоким уровнем помех.

Сравнительные возможности различных методов закрытия речи указаны на рис. 11.6.

Под тактическим (низким или закрытием с временной стойкостью) понимается уровень, обеспечивающий защиту информации от подслушивания посторонними лицами в течение от минут

Рис. 11.6. Уровни защиты различных методов закрытия речевой информации

до нескольких дней. Для дешифрования перехваченных сообщений со стратегическим (высоким, с гарантированной стойкостью) уровнем защиты информации высококвалифицированному, технически хорошо оснащенному специалисту потребуется от нескольких месяцев до многих лет.

Имеется массив данных о телефонных переговорах. Определить среднее время переговоров, длительность которых более трех минут. Определить также их долю в общем количестве переговоров.

Помогите сделать программу

Найти вероятность того, что за это время произойдет не более трех отказов
РЭС состоит из 100 независимых узлов. Вероятность отказа любого из этих узлов в течение времени t.

Напечатать все строки файла, в которых имеется более трех пробелов
Имеется текстовый файл. Напечатать: все его строки, в которых имеется более трех пробелов;

Записать голос с микрофона, длительность до 10-20 минут в mp3 формате
Здравствуйте, друзья! задача следующая: записать голос с микрофона, длительность до 10-20 мин. в.

и переводить в проценты наверное тоже не стоит

размер статического массива должен быть известен заранее, так:

не по стандарту С++

про стандарты спорить не стану, но когда решаю задачи, почти постоянно пишу таким способом, так как изначально не дан размер массива и он задается пользователем. А так хотелось бы полное условие задачи, не даны ни единицы измерения, ни то, какого размера массив (или же размер задается пользователем)

в этом случае применяется динамический массив. насчёт доли в общем количестве - понимаете что в Вашем коде она определяется неправильно ?

Yetty, там где не должны быть проценты - да, благодарю, что указали, иначе бы не додумал сам. Сейчас исправлю код заменой статического на динамический массив и изменением расчета доли, а также заменю минуты на секунды

SelivaneZ, Вы считаете долю от общего времени, а нужна доля от количества (штук звонков ) и память не забывайте освобождать.

зачем тип переменных и массива заменили на int ? вычисления станут ошибочными из-за целочисленного деления. если менять тип - так на double

Yetty, надеюсь теперь я правильно понял?)

SelivaneZ, потому что делим целое на целое. например 1/3=0, чтобы получить 0.333333 нужно преобразовать хотя бы одно в float. напишите окончательный вариант.

Решение

Текстовый файл. Напечатать все его строки, в которых имеется более трех пробелов
НЕмогу решить пару простых задач. НУЖНА ПОМОЩЬ. 16. Имеется текстовый файл. Напечатать: в).

Удалить из файла все числа, число бит установленных в единицу, в которых более трех
Народ нужна помощь, у меня есть задание: Файл содержит целые числа. Удалить из файла все числа.

Одномерный массив, удаление элементов более трех
Доброго времени суток ув. форумчане! Подтолкните пожалуйста в решении задачи. Звучит следующим.

Вычислить количество минут до полуночи. Увеличить время на 107 минут
Написать программу в Python, которая будет вычислить количество до полуночи и увеличивать время на.

Определить количество слов в предложении, которые содержат более трех символов
Мне нужна помощь. Мне задали написать программу, которая вычисляет кол-во слов в предложении.

Имеется текстовый файл. Напечатать все его строки, в которых имеется более трех пробелов
Имеется текстовый файл. Напечатать все его строки, в которых имеется более трех пробелов.

Читайте также: