Научная статья на тему 'ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СВЧ-СВЯЗИ С ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫМ СИГНАЛОМ В СРЕДЕ MATLAB'

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СВЧ-СВЯЗИ С ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫМ СИГНАЛОМ В СРЕДЕ MATLAB Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
43
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
частотно-манипулированный сигнал / моделирование сигналов с Matlab / цифровая радиосвязь / аддитивный белый гауссовский шум / вероятность битовой ошибки / быстрое преобразование Фурье / frequency-shift keyed signal / signal simulation with Matlab / digital radio communication / additive white Gaussian noise / bit error probability / fast Fourier transform

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — В.Ф. Суржиков

Настоящая статья посвящена исследованию сигналов с бинарной частотной манипуляцией (BFSK). В качестве физической модели предложена структурная схема системы связи с BFSK-сигналом (Binary Frequency Shift Keying), которая состоит из передатчика, канала связи и приемника. Источником информации предложенной схемы может служить как аналоговый в виде текста или речи, так и цифровой сигнал в виде двоичного кода, состоящего из единиц (1) и нулей (0). Разработанные программы в среде Matlab наглядно представляют графики информационного сигнала и модулированного СВЧ-радиосигнала с бинарной частотной манипуляцией как без воздействия помех, так и при воздействии шумовой помехи. Предлагаемая система связи оценивалась спектральной эффективностью. Спектральные характеристики сигналов с BFSK были получены с помощью быстрого преобразования Фурье. Помехоустойчивость приема СВЧ-радиосигналов с BFSK рассматривалась, как вероятность символьной ошибки в зависимости от отношения сигнал/шум. Проведен сравнительный анализ помехоустойчивости для сигналов с частотной манипуляцией по отношению с сигналами с амплитудной и фазовой манипуляциями. Представлена зависимость вероятности искажения букв в тексте в зависимости от отношения сигнал/шум.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — В.Ф. Суржиков

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PHYSICAL MODELING OF TEXT INFORMATION OF DIGITAL MICROWAVE COMMUNICATION CHANNELS WITH A FREQUENCY-KEYED SIGNAL IN THE MATLAB ENVIRONMENT

The article is dedicated to the study of signals with binary frequency shift keying (BFSK). As a physical model, a block diagram of a communication system with a BFSK (Binary Frequency Shift Keying) signal is proposed, which consists of a transmitter, a communication channel and a receiver. The information source of the proposed scheme can be either an analog signal in the form of text or speech, or a digital signal in the form of a binary code consisting of ones (1) and zeros (0). The developed programs in the Matlab environment visually represent the graphs of the information signal and the modulated microwave signal with binary frequency shift keying without interference, and under the influence of noise interference. The proposed communication system is evaluated by spectral efficiency. The spectral characteristics of the BFSK signals are obtained using the fast Fourier transform. The noise immunity of receiving microwave radio signals with BFSK is considered as the probability of a symbol error depending on the signal-to-noise ratio. A comparative analysis of the noise immunity for signals with frequency shift keying in relation to signals with amplitude and phase manipulations has been carried out. The dependence of the probability of distortion of letters in the text depending on the signal-to-noise ratio is presented.

Текст научной работы на тему «ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СВЧ-СВЯЗИ С ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫМ СИГНАЛОМ В СРЕДЕ MATLAB»

9. Караваев Н.Л., Соболева Е.В. Совершенствование методологии геймификации учебного процесса в цифровой образовательной среде. Киров: Вятский государственный университет, 2019.

10. Яровая Е.А., Ковшова Ю.Н., Сухоносенко М.Н. Использование геймификации в учебном процессе общеобразовательной школы: учебно-методическое пособие. Новосибирск: Общество с ограниченной ответственностью «Немо Пресс», 2021.

11. Титова С.В., Чикризова К.В. Геймификация в обучении иностранным языкам: психолого-дидактический и методический потенциал. Педагогика и психология образования. 2019; № 1: 135-152.

12. Вронская И.В. Методика раннего обучения английскому языку. Санкт-Петербург: КАРО, 2015.

13. Мещерякова В.Н. Я люблю английский: развивающая методика преподавания английского языка. Москва: Чистые пруды, 2006. References

1. Stepanova K.I. Ispol'zovanie komp'yuternyh i mobil'nyh igr pri obuchenii anglijskomu yazyku. Sovremennoe obrazovanie: aktual'nye voprosy iinnovacii. 2021; № 2; 80-89.

2. Ilyushkina M.Yu., Shejnkman A.M. E-learning v prepodavanii anglijskogo yazyka: analiz kontenta mobil'nyh prilozhenij. Studia Humanitatis. 2019; № 2: 9.

3. Sokolova Yu.V. Metodika prepodavaniya inostrannogo yazyka v nachal'noj shkole s ispol'zovaniem obuchayuschih prilozhenij. Professional'naya podgotovka uchitelya inostrannogo yazyka v Rossii: realii i perspektivy: sbornik nauchnyh trudov po materialam II Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. Nizhnij Novgorod: Nizhegorodskij gosudarstvennyj lingvisticheskij universitet im. N.A. Dobrolyubova, 2021: 195-198.

4. Anisiforova T.S., Klochkova G.M. Razvitie leksiki anglijskogo yazyka u detej pokoleniya Al'fa posredstvom mobil'nyh prilozhenij. Pedagogika. Voprosy teorii ipraktiki. 2020; T. 5, № 2: 158-162.

5. Vorob'eva N.V. Preimuschestva vnedreniya 'elektronnyh trenazherov v process obucheniya inostrannomu yazyku v neyazykovom vuze. Pedagogika. Voprosy teorii i praktiki. 2022; T. 7, № 3: 319-325.

6. Zaslavnov D.A., Shirobokova C.N., Serikov O.N. Formalizovannyj analiz funkcional'noj polnoty mobil'nyh prilozhenij dlya vnedreniya v process obucheniya inostrannomu yazyku. Rossijskij 'ekonomicheskij internet-zhurnal. 2017; № 4: 25.

7. Shpakovskij Yu.D., Danilyuk F.M. Koncepciya obuchayuschej igry dlya detej mladshego i srednego shkol'nogo vozrasta. Trudy BGTU. Seriya 4: Print- i mediatehnologii. 2019; № 1 (219): 41-45.

8. Necheporenko A.V. Internet-prilozhenie podderzhki processa izucheniya leksiki anglijskogo yazyka. Informacionnye tehnologii, sistemnyj analiz i upravlenie (Itsau-2021): sbornik trudov XIX Vserossijskoj nauchnoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov. Rostov-na-Donu - Taganrog: Yuzhnyj federal'nyj universitet, 2021: 184-188.

9. Karavaev N.L., Soboleva E.V. Sovershenstvovaniemetodologiigejmifikaciiuchebnogoprocessa vcifrovojobrazovatel'nojsrede. Kirov: Vyatskij gosudarstvennyj universitet, 2019.

10. Yarovaya E.A., Kovshova Yu.N., Suhonosenko M.N. Ispol'zovanie gejmifikacii v uchebnom processe obscheobrazovatel'noj shkoly: uchebno-metodicheskoe posobie. Novosibirsk: Obschestvo s ogranichennoj otvetstvennost'yu "Nemo Press", 2021.

11. Titova S.V., Chikrizova K.V. Gejmifikaciya v obuchenii inostrannym yazykam: psihologo-didakticheskij i metodicheskij potencial. Pedagogika ipsihologiya obrazovaniya. 2019; № 1: 135-152.

12. Vronskaya I.V. Metodika rannego obucheniya anglijskomu yazyku. Sankt-Peterburg: KARO, 2015.

13. Mescheryakova V.N. Ya lyublyu anglijskij: razvivayuschaya metodika prepodavaniya anglijskogo yazyka. Moskva: Chistye prudy, 2006.

Статья поступила в редакцию 09.01.23

УДК 621.391.072

Surzhikov V.F., Cand. of Sciences (Engineering), senior lecturer, Military Space Academy n.a. A.F. Mozhaisky (St. Petersburg, Russia),

E-mail: Vyacheslavs@bk.ru

PHYSICAL MODELING OF TEXT INFORMATION OF DIGITAL MICROWAVE COMMUNICATION CHANNELS WITH A FREQUENCY-KEYED SIGNAL IN THE MATLAB ENVIRONMENT. The article is dedicated to the study of signals with binary frequency shift keying (BFSK). As a physical model, a block diagram of a communication system with a BFSK (Binary Frequency Shift Keying) signal is proposed, which consists of a transmitter, a communication channel and a receiver. The information source of the proposed scheme can be either an analog signal in the form of text or speech, or a digital signal in the form of a binary code consisting of ones (1) and zeros (0). The developed programs in the Matlab environment visually represent the graphs of the information signal and the modulated microwave signal with binary frequency shift keying without interference, and under the influence of noise interference. The proposed communication system is evaluated by spectral efficiency. The spectral characteristics of the BFSK signals are obtained using the fast Fourier transform. The noise immunity of receiving microwave radio signals with BFSK is considered as the probability of a symbol error depending on the signal-to-noise ratio. A comparative analysis of the noise immunity for signals with frequency shift keying in relation to signals with amplitude and phase manipulations has been carried out. The dependence of the probability of distortion of letters in the text depending on the signal-to-noise ratio is presented.

Key words: frequency-shift keyed signal, signal simulation with Matlab, digital radio communication, additive white Gaussian noise, bit error probability, fast Fourier transform.

В.Ф. Суржиков, канд. техн. наук, доц., ФГБВОУ ВО «Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского» МО РФ (ВКА имени А.Ф. Можайского),

г. Санкт-Петербург, E-mail: Vyacheslavs@bk.ru

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СВЧ-СВЯЗИ

С ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫМ СИГНАЛОМ В СРЕДЕ MATLAB

Настоящая статья посвящена исследованию сигналов с бинарной частотной манипуляцией (BFSK). В качестве физической модели предложена структурная схема системы связи с BFSK-сигналом (Binary Frequency Shift Keying), которая состоит из передатчика, канала связи и приемника. Источником информации предложенной схемы может служить как аналоговый в виде текста или речи, так и цифровой сигнал в виде двоичного кода, состоящего из единиц (1) и нулей (0). Разработанные программы в среде Matlab наглядно представляют графики информационного сигнала и модулированного СВЧ-радиосиг-нала с бинарной частотной манипуляцией как без воздействия помех, так и при воздействии шумовой помехи. Предлагаемая система связи оценивалась спектральной эффективностью. Спектральные характеристики сигналов с BFSK были получены с помощью быстрого преобразования Фурье. Помехоустойчивость приема СВЧ-радиосигналов с BFSK рассматривалась, как вероятность символьной ошибки в зависимости от отношения сигнал/шум. Проведен сравнительный анализ помехоустойчивости для сигналов с частотной манипуляцией по отношению с сигналами с амплитудной и фазовой манипуляциями. Представлена зависимость вероятности искажения букв в тексте в зависимости от отношения сигнал/шум.

Ключевые слова: частотно-манипулированный сигнал, моделирование сигналов с Matlab, цифровая радиосвязь, аддитивный белый гауссов-ский шум, вероятность битовой ошибки, быстрое преобразование Фурье.

С появлением Интернета и смартфонов передача и прием цифровых данных являются обычным повседневным явлением. Цифровые системы связи находят широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. Этим системам в обязательном порядке требуется цифровой сигнал в качестве входного сигнала, но для передачи аналоговой информации, такой как текст или речь, сигнал должен быть преобразован в цифровой путем дискретизации, квантования и

кодирования. Существует несколько методов цифровой модуляции, и на каждый из них влияет шум в разной степени. Изучение помехоустойчивости различных методов модуляции при наличии аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ) в канале связи между источником излучения и потребителем и внедрение полученных результатов улучшит помехоустойчивость цифровых систем связи и обеспечит более быструю и относительно менее подверженную ошибкам связь [1].

В настоящей статье рассматриваются сигналы с бинарной частотной манипуляцией. Эти сигналы используются в таких системах СВЧ-связи, как телеметрия, радиозонды с метеозондами, система мобильной связи, устройства для открывания гаражных ворот и другие.

Таким образом, актуальность задачи заключается в моделировании цифровых систем связи и, в частности, приемопередатчиков с частотно-манипулированным сигналом в среде Matlab. Целью исследования является разработка программ для оценки помехоустойчивости цифрового канала связи с частотной манипуляцией при воздействии АБГШ. Основными задачами в соответствии с заявленной целью исследования являются:

1. Разработка структурной схемы цифровой системы связи с частотно-манипулированным сигналом.

2. Разработка программ в среде Matlab для оценки помехоустойчивости системы связи с сигнала при воздействии помехи.

3. Оценка помехоустойчивости этого сигнала с BFSK-мани-пуляцией и сравнение его с другими видами цифровой модуляции, а также нахождение вероятности искажения букв в текстовой информации от величины значения помехи.

Научная новизна полученных в статье результатов заключается в методах оценки помехоустойчивости текстовой информации в цифровых системах связи с BFSK-манипуляцией и анализе энергетической эффективности сигнала на основе быстрого преобразования Фурье.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования. Предложенные в статье методы оценки помехоустойчивости сигналов с BFSK-манипуляцией при воздействии аддитивных шумовпозволяютопределитьэффективностьэтих сигналов по сравнениюсдру-гими видами пифповыпсисеалов.Полрченные ркпдпьтаты мокут быть испосозэ-ваны в спутниковых системах связи для передачи телеметрической инфоуиации, с ласжис системах мобилтлий иссин,

Т-ер ис.1 представлвнаструктурная схема преемтиереднзохзс с CFSK-ыиг-ттлом,который соонкии взцифровквлсз, иг впткраш млтуи 1ттсес^(явмотв различных ыппы еомеы,и цпфеоепгк пнзeкрирт [2]. В передающем устройстве (ПДУ) (верхняя часть рис.) может использоваться как aндозгoыыйсешaлввэдстeклтoвoйили ксчовoйинфopмсцтн, оов е циф|зкт2п е видeCеолpного кода. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует тестовый или речевой сигнал в двоичный код.

Общее нпaлититескoeэыpaжeниe дляе FSK имплтвид [3]:

s(t)

(Л sin(2n/1t + фД 0 < t < Г, для двоичного кода 1 U sin(2n/0t + ф0), 0 < t < Г, для двоичного кода 0

где А - амплитуда сигнала, и / — несущие частотыСВЧ сигнала. ^дес^ь ф1 и ф0 - начальные фазы несущей при I = 0. Если ф1 = ф0 , то модуляция называется когарентнтй ВРтК,в протипнсм случаеэто называется нмтогарестнымлл8К.

и/0должны сежамьл рлвдстахптлосы пропувнвнся кмнала передтст и приема информации.

Рис.1.Основныеэлементыцифровойсистемысвязи сBFSKмодуляцией

Амплитуда передаваемого сигнала остается неизменной, а частота сигнала изменяется. Каждая несущая может быть назначена встречающемуся символу, например, если встречается единица (1), передается первый сигнал, а если появляется ноль(0),передается второйсигнал.Обратноетоже верно.

Пусть информационный сигнал представлен в виде русского текста, состо-ящегоиз654слов,пробелов,точек изапятых:

«В настоящее время часто используются цифровые сигналы для передачи информации. Они задействованы в мобильной связи, телевидении и радио, GPS, медицинских инструментах, транспорте, дорожном движении и так далее. Кроме того, большинство областей технических разработок и исследований неразрывно связаны с сигналами и обработкой данных. Мы стремимся предоставить краткое и относительно полное изложение тем обработки сигналов, а также руководство для личного практического изучения на основе программ MATLAB. Многие эксперты по обучению говорят, что чтение может быть забыто, но эксперименты (1) оставляют след в нашем сознании и помогают обрести важные идеи».

Каждую букву и символ текста преобразуем в массив символов, представляющих двоичные коды и состоящих из 11 битов двоичного кода 1 и 0. Всего битов - 7 194.

Модулирующий цифровой сигнал и бинарный частотно-манипулированный СВЧ-сигналы, смоделированные в Matlab [4], приведены на рис. 2. Первый сигнал - это фрагмент двоичной информации, полученной после преобразования

Передача информации в виде цифрового сигнала

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Время, с Рис. 2. Модуляция BFSK

части текста в двоичный информационный сигнал. Второй сигнал представляет собой высокочастотный бинарный частотно-манипулированный сигнал, соответствующий фрагменту двоичной информации.

В канале связи на частотно-манипулированный СВЧ-сигнал действует флуктуирующаяпомеха, и иг ндздо премного ^п^сзвт аудеи нзесь сигнала ы шдма

x(t) = и(0 H-n(t)-

(2)

[Зкг^че^т^ее шума р^а^ссею^им АБПУО n(t) - случайная (}^унк1^ия,з^с^чение которое в пркчзяооеный мючоесссечегнени с<эрa^"^(5)ccyi^KCc^(ayacay(^3^iH Фоякцией плотносес верчетноееи:

УО(ГС):

Сф-^в-К^)2, (3)

ал=2л

гоесс(^Оео=(^коадратв^^€ксс(^^от ке о н е y с е , а2 - д и сп е р си я р а сп р едел е н ия. Ha риС-о> поставлена ес|емированчрс гиотофомма белооогауссовского Luypoa с се курмадозыЗ е^окоа (онзоосеседоное.

Оасом<орку фрзсеосссо воцеоироооеонцнууссой осотныыувоуи ВFSK езучелом в ыроку МеуоЬ.

На первом графике (рис. 4) представлен фрагмент двоичного сигнала от 0 до 210-5 с, полученного из преобразованного текста на входе ПРДУ. Частотно-ма-нипулированный СВЧ-сигнал на выходе ПРДУ этого же фрагмента приведен на втором графике.

График зависимости x(t) на входе РПМУ представлен на рис. 4 (третий сверху). Если амплитуды радиосигналов, представляющих символы "1" и "0", равны 5 В, а амплитуда АБГШ - 7 В, то влияние шума не сильно сказывается на искажении всего текста информации. В этом случае двоичный сигнал на выходе приемника полностью совпадает с входным сигналом на выбранном фрагменте времени, хотя, учитывая моделирование всего текста, получим на выходе приемника следующий текст: «В насто1щее вЕемя часто используется цифровые$-силналы для передачи информации. Они задуиствоваеы в мобильной связи, телевидении и радио, GPS, медацинских инструментах, ЧранспоQBе и до1ожном двиоении, и так далез. Кроме ткго, большинство областей техническйх разраа-оток и исследпваний неразрывно связаны с сигнайаби и обработкой данныхЮ Мы стремимся лредоставить лраткое м относительно полное ипловнн8е тем пбработки сигнало2, а также руководсBво для личного практического изучения на основе программ MATLAB. Многие экрперты по пбучению»говоФт, что чт5ние можзт бщть забыто, но эксперименты оставляют 2лед в нашем сознании и оомо-

0.16

-40 -20 0 20 40 Величина значений шума, В

Рис. 3. Гистограмма белого гауссовского шума и ее нормальный закон распределения

Передача информации в виде цифрового сигнала

FSK сигнал, соответствующий двоичной информации

б 0.2 0 . 4 б.б С.8 1 1 .0 1.4

Время, с

m . СВЧ opmanFSK сдобавленнымшумом

х 10""

0.8 1 1.2 1.4

Время(ое х10Л

Цифровой сигнал после двоичной демодуляции FSK

Рис.4.Модуляция идемодуляция СВЧ сигналасBFSKмодуляцией

3000

4 5 6

Частота (ГГц)

Рис. 5. Спектр мощности ВРЭК сигнала на входе ПРМУ

гают обресри 2аУные идеи». В этом тексте искажены 46 русских букв и текстовых символов и 47 символов двоичного кода.нотекст ещёюжноьрочитать.

На рис. 5 изображен фафивкпек^алчно^оотмстимощнчити для модулированного СВО-сигнаот ВF41, пледчтакенного на рьс. 4, на входт при€^1\лного устройства без воздействия шума в канале связи и при воздействии АБГШ. Результирующий споктр читала пеедснавлвлтсойой стпечяояицчюдвухспеттчот на частотах 4 и 6 ГГц, что соответствует частотам f0 и f в формуле (1). СВЧ сигнал с частотной ман-чульричЯьоеетболеч выьоеуючьер Го"^ичеслюэф4^е по сравнению вмикналым иВ/3^5^КаСред-

ний уровень мо-чясорчокосых полос срществе^f^-o^^ey чоcтoтнч-оониптои( рованных сигн алмв.

Воздействеа шутч мявет стжecнва(нт исказчяь сьентр Рlтщнoютж BFSM, что приводит к текетовмснЩэормиции на выхода ^^^г^е^иогт устром-

ства. Однако ислолчоо-овмешозывлтго филттма со ваодс Bl C2I00 с талачн с я|но-пускания DF позволяет минимизировать появления ошибок в принятой информации.

Оценим помехоустойчивость канала связи, представленного на рис. 1. Частота ошибок по битам (BER - Bit Error Rate) представляет собой количество би-

тов, полученных с ошибкой, деленное на общее количество переданных битов, т.е. я вляетсявероятностьютого,чтобит будет прин ят неправильно из-за шума. Зависимостьвероятности битовой ошиткиде отнишвтия сигнал/шум, выражен-няе ш сериалах, хартктт|иизует кяеирнстяонто тшмвтоуитойчивость цифровой (эядиссинчо.Ведоятсотть [ито есмоербктдот сипела с ча стотной манипуляци-еРНСОКтпиенялясчсттд фо рллел^[0]:

(4)

О сяодеМаАа Ь рсвнвиепнюехлустойчивости цифрово-

го еан^^ла свясипушето^г^родоенмя вм|тоятноскт биеовойошибки от отношения сигнал/шум, выптжeпнoор у тeрвИeеax. На рис. Л тватставпены эти зависимости длтцифросп1хпастопиыруодрля^раосчртапные пафв^уле (4), и смодели-ровоеппигм (лл11"аалн бпЗК дшм 20С ИОН бипоо. Ср гушфдка видно, что для того, чтобы получить один ошибочный бит на каждые 10 000 полученных, необходимо иметь отношение сигнал/шум, равное Еь№0 = 10,7 дБ. Вероятность битовой ошибки смоделированного BFSK-сигнала, состоящего из 200 000 битов, полностью совпадает с теоретической кривой.

— теоретическая О моделированная

6 8 сигнал/шум (дБ)

Рис. 6. Графики вероятности битовой ошибки для BFSK сигнала

Рис. 7. График вероятности битовых ошибок от отношения сигнал/шум для частотной BFSK, амплитудной BASK и фазовой BPSK манипуляций

Сравним помехоустойчивость сигнала с частотной манипуляцией BFSK с сигналами с амплитудной (BASK) [2] и фазовой манипуляциями (BPSK) [6] (рис. 7).

Сигнал с частотной манипуляцией BFSK обладает большей помехоустойчивостью и является на 3 дБ эффективнее бинарного амплитудно-манипулиро-ванного сигнала BASK и на 3 дБ менее эффективнее бинарного фазоманипули-риванногосигнала BPSK.

На рис. 8 представлены графики сигналов с бинарной частотной манипуля-цией.Рриампвияуоихс2шаяа свмвила "1я и "Я", равных 5 Воамплитнде АБГШ дь15 В,на ЕФходе радвоприемногоустройства произошел сбой двух символ ов инфирмациина прядстввлннниммавом фрагминнпн течиние ззвмени от 0 цо 2Ю5 с, чтосоставляетпо времени всего 0,3 % отвсеиовремени переоачитекста.

В этом случае текст, который мы получим на выходе приемника, будет сильноисважен:«ЯРнаёЪЯСс1рваМиш1р)Рв уОя^ж^мвщяП^тф"□Ёа"^ И#ЖаЛуТе*^ уПОежРЬиПиПжшм^иРЪ-П 7деХп^м2ёны^ЬОБ0{кйОТвуз-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

бl%□vЛежйденам»0GË□^1O,íGSa!Ю□□:YкhЁ□^чeнстр мунЪаЖ □у^п -пКстЬ 2 □ Ю □ мжнпо»дТа □ е№8 GJта¿да□fкй!□lо€d Ь^бо4 □^шш^н^вФ о□ Ыасре□ 0□цх9ичес£и^р"бмАКл И'иДЁо^деаб□ л(н1раЖе^С□ЯО^Уяерну ВП^в^Роун-о нБсиМко^е^ъх^К

щ^Al6ийsяз□жv□пAтд90y□н □ьат:онËи»оB=оdицч¿ь□о пп^чШ^ ^веп8ë©□Хм$п3уа□^ЪкибEилн¥пA2( в йа0жYР□ч□оЫодёта<^Пэ >Тч-ногк п-y□т(jдщЪпго$йЗ^уеwJю$нРaWсЙгP проУрЦ^йазЕС^РюмО30е$И^ 'Цтж□пЖПж□Гя5kjцг□воруЪ, чЦоgцтХн□чL□дгцTбы'Ьь ЗРутШ,кнм име^д^О^ЪУвл^шр Ё*нЕ а9нвшймQfмз=Р□И□wQ □омпвРю□(□б-ЧeжOy#í а4^ей(а^еи^'».

Искажено 490 русских букв и символов из 654 букв текста и 847 двоичных символов бинарного кода 0,1 из 7194 символов. Русский текст на выходе приемника нельзя прочесть.

На рис. 9 представлен график вероятности искажения букв и других символов текста от отношения сигнал/шум. Анализируя график, можно прийти к выво-

CQ

ГО л

£ 0.5 Ü О

I «

CD ГО

Передача информации в виде цифрового сигнала

"1

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Время, с х 10"г

FSK сигнал, соответствующий двоичной информации

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Время, с

СВЧ сигнал FSK с добавленным шумом

х 10~ч

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Время (с) х10"!

Цифровой сигнал после двоичной демодуляции FSK

0.4

0.6

0.8

1.2

1.4

1.6

Время, с

Рис. 8. Модуляция и демодуляция СВЧ сигнала с BFSK модуляцией при воздействии АБГШ с максимальной амплитудой 15 В

-10 -5

Отношение сигнал/шум, дб

Рис. 9. Вероятность искажения букв и других символов текста от отношения сигнал/шум

ду, что вероятность искажения русских букв в тексте резко уменьшается с 0,9 до 0,1 при увеличении отношения сигнал/шум от -12,5 до -3,5 дБ.

В силу простоты изготовления систем связи с частотно-манипулированным сигналом они широко используется в телеграфных системах как в проводных, так и на радиолиниях связи, а также в системах наземной мобильной связи и для передачи телеметрической информации в космических системах.

1. В статье разработана структурная схема цифровой системы связи с частотной манипуляцией BFSK.

Библиографическийсписок

2. Произведена оценка помехоустойчивости и эффективности сигнала с частотной манипуляцией с помощью моделирования в среде МаИаЬ.

3. Сигнал с частотной манипуляцией BFSK обладает наибольшей помехоустойчивостью и является на 3 дБ эффективнее амплитудно-манипулированного сигналаBASK.

4. С учетом воздействия АБГШ произведена оценка вероятности искажения букв и других символов русского текста от отношения сигнал/шум. При искажении 10% букв отношение сигнал/шум равно -3,5 дБ.

1. СклярБ. Цифроваясвязь.Москва:ИздательскийдомВильямс,2003.

2. Суржиков В.Ф., Компанийцев А.В. Физическое моделирование цифровых каналов СВЧ-связи с бинарным амплитудно-манипулированным сигналом в среде MATLAB. Мир науки,культуры, образования.2022;№ 1 (92):119-122.

3. Прокис Дж. Цифровая связь. Москва: Радио и связь, 2000.

4. ДьяконовВ.П. MatlabиSimulinkдлярадиоинженеров.Москва:Профобразование, 2019.

5. Суржиков В.Ф., Компанийцев А.В. Физическое исследование помехоустойчивости фазоманипулированных сигналов в каналах СВЧ-связи. Мир науки, культуры, образования. 2022; № 2 (93): 137-141.

6. Галкин В.А. Цифровая мобильнаярадиосвязь:учебноепособиедля вузов.Москва:Горячаялиния-Телеком,2012.

References

1. Sklyar B. Cifrovaya svyaz'.MoskvaMzdatel'skij dom Vil'yams,2003.

2. Surzhikov V.F., Kompanijcev A.V. Fizicheskoe modelirovanie cifrovyh kanalov SVCh-svyazi s binarnym amplitudno-manipulirovannym signalom v srede MATLAB. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2022; № 1 (92): 119-122.

3. ProkisDzh. Cifrovayasvyaz'.Moskva:Radio\ svyaz',2000.

4. D'yakonov V.P. Matlab i Simulink dlya radioinzhenerov. Moskva: Profobrazovanie, 2019.

5. Surzhikov V.F., Kompanijcev A.V. Fizicheskoe issledovanie pomehoustojchivosti fazomanipulirovannyh signalov v kanalah SVCh-svyazi. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2022; № 2 (93): 137-141.

6. Galkin V.A. Cifrovaya mobil'naya radiosvyaz': uchebnoe posobie dlya vuzov. Moskva: Goryachaya liniya-Telekom, 2012.

Статьяпоступилавредакцию16.01.23

УДК 37

Tarhanova A.M., senior teacher, Department of Physics, Methods of Control and Diagnostics, Tyumen Industrial University (Tyumen, Russia),

E-mail: tarhanovaam@tyuiu.ru

Chelombitko SI, Professor, Department of Physics, Methods of Control and Diagnostics, Tyumen Industrial University (Tyumen, Russia),

E-mail: chelombitkosi@tyuiu.ru

ABOUT PHYSICAL OLYMPIADS AT A TECHNICAL UNIVERSITY. The paper examines the potential of using physical Olympiads in technical universities in order to train high-level specialists. Modern graduates should be ready for systematic, continuous improvement throughout their professional activities. To achieve this goal, a wider introduction of the Olympiad movement into the educational process can be used. The article analyzes views of researchers and suggests a new approach to the Olympiad movement that allows for the development of an individual educational trajectory of a student, the formation of professionally-oriented motivation for learning activities, the development of systemic thinking, self-realization and self-development in the learning process, and the pedagogical process taking place within the framework of the Olympiad movement, as its specific form, including education, training, development.

Key words: olympiad, applied tasks, professional problems, professionally-oriented motivation.

А.М. Тарханова, ст. преп., Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень,

E-mail: tarhanovaam@tyuiu.ru

С.И. Челомбитко, проф., Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень,

E-mail: chelombitkosi@tyuiu.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.