Разработка структурной схемы и испытания модели СПИ на ЭВМ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство РФ по связи и информатизации

Сибирский Государственный Университет

Телекоммуникаций и Информатики

Кафедра РТС

Курсовой проект

на тему: «Разработка структурной схемы и испытания модели СПИ на ЭВМ»

Студент

Группа: РТ-___, МРМ

Резван И.И.

Новосибирск 2013

Введение

Цель данного курсового проекта - разработать структурную схему СПИ с защитой от ошибок и провести статические исследования модели СПИ на ЭВМ с целью выбора необходимого варианта элементов структуры СПИ, определения информационных характеристик и их соответствия техническому заданию.

После выбора структурной схемы СПИ и обоснования целесообразности оценки параметров ее составных частей на ЭВМ производится моделирование и статические испытания как отдельных составных частей структуры СПИ так и всей СПИ в целом. В соответствии с рекомендацией задания для этого может быть использовано автоматизированное рабочее место (АРМ) Автоматизированной системы исследования и проектирования систем передачи информации (АСИП СПИ), программное обеспечение которого предоставляется кафедрой курсового проектирования.

АСИП СПИ предназначена для автоматизации труда инженеров и студентов, разрабатывающих системы передачи цифровой информации по двоичным каналам связи, в том числе с использованием корректирующих кодов для защиты от ошибок.

1. Выбор и описание структурной схемы СПИ

Структурная схема приведенная на рисунке 1 представляет собой систему передачи информации, которая включает в себя источник сообщений, устройство преобразования передаваемых сигналов (УПС передачи), линию связи (канал), устройство преобразования принимаемых сигналов (УПС приема) и получатель сообщений. При передаче дискретных сообщений УПС передачи и приема содержат кодек (кодер и декодер), в котором может использоваться помехоустойчивый код, способный обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие в канале связи под действием помех.

Рисунок 1- Структурная схема разрабатываемой СПИ

помехозащитный код двоичный информационный

Структурная схема содержит следующие блоки:

И - двоичный источник дискретных сообщений,

К - кодер,

ПРМ - перемежитель,

Канал - канал передачи информации,

ДПРМ - деперемежитель,

ДК - декодер,

Стат.обр. - блок статической обработки данных,

ГСП - генератор случайной последовательности.

Ошибки при передаче кодированного сигнала сводятся к тому, что некоторые из переданных кодовых символов из-за влияния помех заменяются другими, в двоичном канале это проявляется в переходах 1 в 0 или 0 в 1. Так как полностью устранить действие помех невозможно, используются различные методы, позволяющие снизить их влияние на качество передаваемой информации.

Поток данных, поступающих на вход кодера помехоустойчивого кода, преобразуются в новый поток данных путем разбиения на кодируемые группы и добавления избыточности, необходимой для борьбы с помехами, имеющими место в канале связи.

Основная задача перемежителя состоит в перестановке элементов потока данных с выхода кодера помехоустойчивого кода таким образом, чтобы деперемежитель на приемной стороне декоррелировал помехи, т.е. преобразовал пакет ошибок, происходящих в реальных дискретных каналах связи в поток независимых ошибок.

Декодер помехоустойчивого кода использует избыточность кодового слова для того, чтобы обнаружить или обнаружить и исправить ошибки в принятом слове, и затем выдает оценку кодового слова источника сигнала потребителю. Если все ошибки исправлены, то оценка кодового слова совпадает с исходным кодовым словом источника, следовательно, информация достигла получателя без искажений.

В данной работе необходимо построить систему передачи информации с защитой от ошибок.

2. Методика и алгоритм статических испытаний модели СПИ на ЭВМ

В процессе анализа и синтеза сложных систем, к которым относятся в большинстве случаев системы передачи информации (СПИ), содержащие устройства защиты от ошибок (УЗО), имеется объективная необходимость статических исследований моделей системы или отдельных ее подсистем на ЭВМ, так как во многих не удается найти оптимальное или близкое к оптимальному решение, используя только теоретические методы.

Применение метода статических исследований (метод Монте-Карло) для анализа вариантов структурно-функциональных схем СПИ требует знания вероятностных характеристик внутренних параметров рассматриваемых вариантов и диапазона изменения внешних параметров.

Таким образом, для проведения статических исследований системы ПИ необходимо иметь алгоритмы и программы двух групп: первая группа предназначена для статических испытаний с целью измерения внутренних параметров и имитации состояния подсистем, вторая - для статического анализа результатов испытаний с исходными данными, полученными с помощью программ первой группы. Схема алгоритма статических испытаний СПИ приведена на рисунке2.

Исходными данными являются внутренние параметры необходимые для имитационного моделирования сигнала и канала данных с помощью генератора случайных чисел и охватывающие наиболее характерные и наихудшие условия работы систем ПД (диапазон измерения дисперсии уровней помех, сигналов и пр.).

Массив исходных параметров необходимых для проведения статических исследований состоит из параметров модели сигнала, параметров модели дискретного сигнала, параметров модели кодека и параметров, определяющих программу исследований.

Параметры модели дискретного канала в общем случае, когда сигнал описывается n-связной марковской последовательностью, задаются соответствующей матрицей переходных вероятностей или финальными вероятностями состояний , с матрицей переходных состояний || и вероятностями ошибок в состояниях . В данном случае в качестве модели сигнала предполагается использовать псевдослучайную последовательность «0» и «1», формируемую с помощью генератора случайных чисел ЭВМ; вероятности Р(0)=Р(1)=0,5.

Параметры модели дискретного канала содержит внутренние параметры непрерывного канала, входящего в дискретный: , , - регулярные, средние и пороговые отношения сигнал -шум, вид модуляции и другие параметры. Обращение к соответствующей подпрограмме позволяет рассчитать параметры модели дискретного канала. Значения параметров непрерывного канала определяются на основании известных характеристик каналов связи или результатов измерений.

Группа параметров модели кодека должна содержать данные и ограничения на обращение к пакету модулей алгоритмов кодирования и декодирования, ограничения на длину кодового блока (n), блока информационных элементов (k) и другие указания, необходимые для формирования требуемого алгоритма работы устройства защиты от ошибок.

В процессе обработки результатов статических исследований обычно определяются различные оценки средних значений внешних параметров анализируемой системы. При этом оценки математического ожидания и дисперсии определяются выражениями:

mj2 = ; =;

Где параметра в i-м испытании.

Испытания необходимо проводить таким образом, чтобы вероятность отклонения оценки измеряемой характеристики параметра от истинной вероятностной была наименьшей. Для этого необходимо выполнение условий, при которых оценка обладает свойствами несмещенности, эффективности и состоятельности.

Правильный выбор объема статических исследований N, с одной стороны, позволяет экономично использовать машинное время ЭВМ, а с другой - обеспечить заданную в массиве исходных параметров точность определения выходных параметров.

Погрешность оценки среднего значения выходного параметра системы по методу Монте-Карло определяется выражением:

=

Где - рассчитанное значение стандартного отклонения параметра ,

- величина, определяемая значением достоверности.

Погрешность оценки вероятности Р некоторого события от числа испытаний N определяется по аналогичной формуле:

=*

На основании формулы () можно определить минимальное количество кодовых слов (или блоков) Nk для статических исследований ДК или УЗО в зависимости от средней вероятности ошибки Р, которая характеризует качество канала:

=*

Где n - длина кодового слова;

- погрешность оценки в долях оцениваемой вероятности Р;

Например, если =0.1Р, то точность оценки вероятности составляет 10 %.

Для доверительной оценки измеряемой величины необходимо найти доверительный интрервал , который накрывает измеренную величину с заданной вероятностью. Если объем испытаний невелик (Nkn<30), то для вычисления доверительного интервала используется t-статистика, имеющая распределение Стьюдента:

=

Если объем испытаний n 30, то используется двухсторонняя статистика с нормированным нормальным распределением:

(1б)=Ф(

Cтатические исследования завершаются точечными или доверительными оценками и анализом результатов, на основании чего делается вывод о выполнении заданной функции цели или частного критерия оптимизации. Таким критерием может служить, например, максимум коэффициента исправления ошибок, максимум энергетического выигрыша или любой другой критерий, характеризующий качество декодирования. При необходимости исследуются другие УЗО и корректирующие коды. В этом случае объем статических исследований может значительно увеличиться, что необходимо для выбора наиболее оптимального варианта структуры СПИ.

Рисунок 2 - Схема алгоритма статических испытаний

3. Моделирование источника и канала связи на ЭВМ

3.1 Модель канала связи

Если входные и выходные сигналы канала являются дискретными, то и канал называется дискретным.

Канал моделируется в ЭВМ с помощью Марковской цепи с тремя состояниями.

Если уровень сигнала в канале меняется сравнительно медленно (интервал корреляции этих изменений больше длительности элемента сигнала), то дискретное отображение такого канала можно представить последовательностью состояний простой цепи Маркова, граф которой показан на рисунке 3.

Рисунок 3 - Граф переходов в канале

Матрица переходных вероятностей имеет вид якобиневой матрицы

Если дискретный канал имеет только три состояния, расчетные формулы для определения исходных параметров модели дискретного канала принимают вид:

Вероятность ошибки в 0 состоянии:

Вероятность ошибки в 1 состоянии:

Вероятность ошибки во 2м состоянии:

Где - Г(m)=(m-1)! - это полная гама-функция;

Г(m,z)=(m-1)!**

Г(m,z) - это неполная гамма функция, m - кратность разнесения.

Вероятности состояний:

Вероятность нахождения системы в нулевом состоянии:



Вероятность нахождения системы в первом состоянии:

Вероятность нахождения системы в первом состоянии:

Средняя вероятность ошибки:

3.2 Статические испытания дискретного канала связи на ЭВМ

Поскольку зависят от вида модуляции, проведем статические испытания канала для всех типов АМ, ЧМ, ОФМ. Расчеты проведены в программе АРМ.

Статические испытания канала для АМ:

Результаты испытаний

Исходные данные:

Сигнал двоичный: p(1) =0.5000000.

Непрерывный канал: Hp = 10.0; Hc = 1.0;

m = 1; Q = 0.0100000;

Модулятор: md =0.5; Демодулятор: dm =0;

Критерий качества: МП ;

Дискретный канал:

Пороговые уровни: H1 = 17.0; H2 = 3.4;

Вероятности состояний: P0 =0.4498042;

P1 =0.5359044;

P2 =0.0142914;

Вероятности ошибок: E0 =0.002373179;

E1 =0.042084053;

E2 =0.281049264;

Матрица переходных вероятностей:

0.9910586 0.0089414 0.0000000

0.0075048 0.9917778 0.0007173

0.0000000 0.0268984 0.9731016

Средняя вероятность ошибки: Pcp=0.01875531;

Параметры перемежителя: A=1; C=1; L=1.

УЗО не используется.

Объем испытаний NB=100000.

Распределение кратностей ошибок n=100

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.2690000; 0.1690000; 0.1469000; 0.1318400; 0.1071700

5 ; 0.0434000; 0.0488200; 0.0277700; 0.0157800; 0.0082700

10 ; 0.0020000; 0.0033300; 0.0022600; 0.0021400; 0.0018500

15 ; 0.0004000; 0.0012900; 0.0011000; 0.0010300; 0.0006400

20 ; 0.0003000; 0.0006800; 0.0005700; 0.0006300; 0.0006000

25 ; 0.0003200; 0.0003900; 0.0003600; 0.0002800; 0.0001800

30 ; 0.0001400; 0.0001700; 0.0001800; 0.0001300; 0.0000500

35 ; 0.0000700; 0.0000200; 0.0000300; 0.0000000; 0.0000200

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвх=0.018971100-+0.000056462;

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвых=0.000000000-+0.000000000;

Пропускная способность канала без УЗО: Ск/Смах=0.841985;

Пропускная способность канала c УЗО: Сs/Смах=0.000000.

Статические испытания канала для ЧМ:

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Исходные данные:

СИГНАЛ двоичный: p(1) =0.5000000.

НЕПРЕРЫВНЫЙ КАНАЛ: Hp = 10.0; Hc = 1.0;

m = 1; Q = 0.0100000;

Модулятор: md =1.0; Демодулятор: dm =0;

Критерий качества: МП ;

ДИСКРЕТНЫЙ КАНАЛ:

Пороговые уровни: H1 = 17.0; H2 = 3.4;

Вероятности состояний: P0 =0.4498042;

P1 =0.5359044;

P2 =0.0142914;

Вероятности ошибок: E0 =0.000019526;

E1 =0.006857782;

E2 =0.164940110;

Матрица переходных вероятностей:

0.9910586 0.0089414 0.0000000

0.0075048 0.9917778 0.0007173

0.0000000 0.0268984 0.9731016

Средняя вероятность ошибки: Pcp=0.0060411;

Параметры перемежителя: A=1; C=1; L=1.

УЗО НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ.

ОБЪЕМ ИСПЫТАНИЙ NB=100000.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТЕЙ ОШИБОК n=100

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.6837900; 0.2093600; 0.0602600; 0.0161100; 0.0066200

5 ; 0.0046800; 0.0037500; 0.0029900; 0.0025900; 0.0020300

10 ; 0.0018000; 0.0013400; 0.0010400; 0.0008300; 0.0005700

15 ; 0.0006300; 0.0004200; 0.0003000; 0.0002700; 0.0002400

20 ; 0.0001400; 0.0000900; 0.0000500; 0.0000300; 0.0000500

25 ; 0.0000000; 0.0000200; 0.0000000; 0.0000000; 0.0000000

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвх=0.006133900-+0.000032098;

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвых=0.000000000-+0.000000000;

Пропускная способность канала без УЗО: Ск/Смах=0.958917;

Пропускная способность канала c УЗО: Сs/Смах=0.000000.

Статические испытания канала для ОФМ:

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Исходные данные:

СИГНАЛ двоичный: p(1) =0.5000000.

НЕПРЕРЫВНЫЙ КАНАЛ: Hp = 10.0; Hc = 1.0;

m = 1; Q = 0.0100000;

Модулятор: md =2.0; Демодулятор: dm =0;

Критерий качества: МП ;

ДИСКРЕТНЫЙ КАНАЛ:

Пороговые уровни: H1 = 17.0; H2 = 3.4;

Вероятности состояний: P0 =0.4498042;

P1 =0.5359044;

P2 =0.0142914;

Вероятности ошибок: E0 =0.000000002;

E1 =0.000465237;

E2 =0.065737458;

Матрица переходных вероятностей:

0.9910586 0.0089414 0.0000000

0.0075048 0.9917778 0.0007173

0.0000000 0.0268984 0.9731016

Средняя вероятность ошибки: Pcp=0.0011888;

Параметры перемежителя: A=1; C=1; L=1.

УЗО НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ.

ОБЪЕМ ИСПЫТАНИЙ NB=100000.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТЕЙ ОШИБОК n=100

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.9414400; 0.0347800; 0.0091000; 0.0054100; 0.0033300

5 ; 0.0022900; 0.0015400; 0.0008700; 0.0005700; 0.0003200

10 ; 0.0001100; 0.0001100; 0.0000800; 0.0000300; 0.0000000

15 ; 0.0000100; 0.0000100; 0.0000000; 0.0000000; 0.0000000

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвх=0.001207200-+0.000014275;

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвых=0.000000000-+0.000000000;

Пропускная способность канала без УЗО: Ск/Смах=0.991881;

Пропускная способность канала c УЗО: Сs/Смах=0.000000.

Статические исследования были проведены для трех видов модуляции АМ, ЧМ, ОФМ с использованием программы АРМ. По результатам испытаний необходимо произвести выбор модуляции при заданных параметрах.

По результатам испытаний можно сделать вывод, что оптимально является относительная фазовая модуляция (ОФМ), так как эквивалентная вероятность ошибки наименьшая по сравнению с другими видами модуляции.

Однако, из результатов исследований видно, что модель канала не удовлетворяет заданным требованиям. Требуемая вероятность ошибки на выходе системы . Следовательно, для получения заданной точности требуется применить УЗО.

4. Выбор и обоснование УЗО

4.1 Выбор помехозащитного кода с исправлением ошибок

В качестве УЗО используется помехоустойчивый код с исправлением ошибок. При использовании УЗО обеспечивается требуемая вероятность ошибки на выходе системы - это объясняется отсутствием обратного канала. Введение помехоустойчивого кодирования повышает качество, надежность и эффективность системы передачи данных.

Для того, чтобы определить наиболее подходящий код для достижения требуемого значения вероятности ошибки на выходе системы, проведем испытания двух различных кодов, циклического и сверточного, так как они являются оптимальными для обеспечение предъявляемых требований.

Циклическим кодом называется линейный блочный код (n,k), который характеризуется свойством цикличности, то есть сдвиг влево на один шаг любого разрешенного кодового слова дает другое разрешенное кодовое слово, принадлежащее этому же коду; множество кодовых слов циклического кода представляется совокупностью полиномов степени (n-1) и менее, делящихся на некоторый полином g(x) степени r=n-k, который является сомножителем двучлена . Полином g(x) называется производящим. Кодирование циклического кода осуществляется путем деления информационной последовательности на производящий полином. Поэтому для формирования циклического кода достаточно знать производящий полином. Основной задачей стоящей перед разработчиками устройств защиты от ошибок (УЗО) при передаче дискретных сообщений по каналам связи, является выбор g(x) для построения циклического кода, обеспечивающего требуемое минимальное расстояние d для гарантийного обнаружения и исправления t - кратных ошибок. Существуют специальные таблицы по выбору g(x) в зависимости от предъявляемых требований к корректирующим свойствам кода.

Выберем циклический код (127;57). Максимальное число исправляемых данным кодом ошибок равно 7.

4.2 Статические испытания СПИ с УЗО

Статические испытания циклического кода (127;57):

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Исходные данные:

СИГНАЛ двоичный: p(1) =0.5000000.

НЕПРЕРЫВНЫЙ КАНАЛ: Hp = 10.0; Hc = 1.0;

m = 1; Q = 0.0100000;

Модулятор: md =2.0; Демодулятор: dm =0;

Критерий качества: МП ;

ДИСКРЕТНЫЙ КАНАЛ:

Пороговые уровни: H1 = 17.0; H2 = 3.4;

Вероятности состояний: P0 =0.4498042;

P1 =0.5359044;

P2 =0.0142914;

Вероятности ошибок: E0 =0.000000002;

E1 =0.000465237;

E2 =0.065737458;

Матрица переходных вероятностей:

0.9910586 0.0089414 0.0000000

0.0075048 0.9917778 0.0007173

0.0000000 0.0268984 0.9731016

Средняя вероятность ошибки: Pcp=0.0011888;

Параметры перемежителя: A=1; C=1; L=1.

ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЦИКЛИЧЕСКИЙ КОД: n=127 k=57;

Производящий многочлен (8-ичная запись):

g(x)=335265252505705053517721;

МАКС.кратность исправл.ошибок t=7;

Декодер синдромно-матричный.

ОБЪЕМ ИСПЫТАНИЙ NB=10000.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТЕЙ ОШИБОК ДО ДЕКОДИРОВАНИЯ: n=127;

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.9257000; 0.0436000; 0.0124000; 0.0060000; 0.0041000

5 ; 0.0031000; 0.0026000; 0.0010000; 0.0007000; 0.0004000

10 ; 0.0002000; 0.0001000; 0.0000000; 0.0001000; 0.0000000

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТЕЙ ОШИБОК ПОСЛЕ ДЕКОДИРОВАНИЯ: k=57;

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.9595000; 0.0253000; 0.0079000; 0.0034000; 0.0023000

5 ; 0.0008000; 0.0004000; 0.0003000; 0.0001000; 0.0000000

Вероятность обнаружения Робн=0.0000000;

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвх=0.001216535-+0.000040211;

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвых=0.001224561-+0.000060219;

Пропускная способность канала без УЗО: Ск/Смах=0.991881;

Пропускная способность канала c УЗО: Сs/Смах=0.442710.

Многочлен для данного кода в 8-миричной записи

g(x)=335265252505705053517721

в 2ичной будет выглядеть так:

g(x)=110111010101101010101010101010001011110001010001011101001111

Избыточность кода составляет 55,2%.

Скорость кода составляет R=0,99

Сверточные коды - это древовидные коды, на которые накладываются дополнительные ограничения по линейности и постоянстве во времени. Сверточные коды, скорость которых не равно 0,5 позволяют либо увеличить скорость кода R= за счет потерь корректирующей способности, либо увеличить корректирующую способность кода за счет уменьшения скорости R=.

Выберем сверточный код (423;282). Максимальное число итераций 6. Производящие многочлены: g(x)=0,21,25,26,81,87,89,127,

0,19,59,68,85,88,103,141;

Избыточность кода составит 33%. Скорость кода =2/3.

Статические испытания сверточного кода (423;282):

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Исходные данные:

СИГНАЛ двоичный: p(1) =0.5000000.

НЕПРЕРЫВНЫЙ КАНАЛ: Hp = 10.0; Hc = 1.0;

m = 1; Q = 0.0100000;

Модулятор: md =2.0; Демодулятор: dm =0;

Критерий качества: МП ;

ДИСКРЕТНЫЙ КАНАЛ:

Пороговые уровни: H1 = 17.0; H2 = 3.4;

Вероятности состояний: P0 =0.4498042;

P1 =0.5359044;

P2 =0.0142914;

Вероятности ошибок: E0 =0.000000002;

E1 =0.000465237;

E2 =0.065737458;

Матрица переходных вероятностей:

0.9910586 0.0089414 0.0000000

0.0075048 0.9917778 0.0007173

0.0000000 0.0268984 0.9731016

Средняя вероятность ошибки: Pcp=0.0011888;

Параметры перемежителя: A=1; C=1; L=1.

ИСПОЛЬЗУЕТСЯ СВЕРТОЧНЫЙ КОД: n=423; k=282;

Производящий(е) многочлен(ы): g(x)= 0,21,25,26,81,87,89,127, 0,19,59,68,85,88,103,141,;

(степени мн-на(ов))

Декодер итерационный пороговый, МАКС.число итераций: 6.

ОБЪЕМ ИСПЫТАНИЙ NB=10000.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТЕЙ ОШИБОК ДО ДЕКОДИРОВАНИЯ: n=423;

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.7984000; 0.1109000; 0.0304000; 0.0183000; 0.0126000

5 ; 0.0092000; 0.0056000; 0.0045000; 0.0024000; 0.0028000

10 ; 0.0019000; 0.0010000; 0.0004000; 0.0004000; 0.0000000

15 ; 0.0005000; 0.0003000; 0.0002000; 0.0000000; 0.0000000

20 ; 0.0001000; 0.0001000; 0.0000000; 0.0000000; 0.0000000

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТЕЙ ОШИБОК ПОСЛЕ ДЕКОДИРОВАНИЯ: k=282;

КРАТНОСТЬ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4

0 ; 0.9961000; 0.0012000; 0.0011000; 0.0001000; 0.0002000

5 ; 0.0001000; 0.0003000; 0.0000000; 0.0002000; 0.0004000

10 ; 0.0002000; 0.0000000; 0.0000000; 0.0000000; 0.0000000

15 ; 0.0000000; 0.0001000; 0.0000000; 0.0000000; 0.0000000

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвх=0.001163830-+0.000021551;

Эквивалентная вер-ть ошибки Рвых=0.000055319-+0.000005758;

Пропускная способность канала без УЗО: Ск/Смах=0.991881;

Пропускная способность канала c УЗО: Сs/Смах=0.666092.

Проведя статические испытания СПИ с УЗО, получили, что сверточный код лучше справляется с поставленной задачей. По сравнению с циклическим кодом он имеет лучшую пропускную и корректирующую способности. Сверточный код можно принять для дальнейшей работы в качестве устройства защиты от ошибок.

4.3 Моделирование кодека на ЭВМ

Кодирование осуществляется с помощью регистров сдвига с обратной связью. Структура обратной связи определяется производящим многочленом кода. Количество регистров сдвига кодера соответствует максимальной степени многочлена. Кодер изображен на рисунке 4.

g(x)=1++

Рисунок 4 - Структурная схема кодера

Кодер представляет собой двоичный регистр сдвига с обратной связью через сумматоры по модулю 2, которые расположены в позициях, определяемых видом производящего полинома. Кодирование производится за 423 такта. В течение первых 282 тактов ключ К1 замкнут, ключ К2 находится в положении 1; происходит вычисление проверочных символов в регистре путем сдвига, путем деления поступающих на вход информационных символов на производящий полином, одновременно информационные символы через ключ К2 подаются на выход кодека. В течение последующих 141 такта ключ К1 разомкнут, ключ К2 в положении 2; происходит считывание на выход кодера проверочных символов из ячеек регистра сдвига.

Декодирование производится словами по k пар двоичных символов канала. В блоке 1 эта последовательность преобразуется в четвертичную последовательность (0,1,2,3) по количеству состояний кодера.

Для реализации этого алгоритма k должно быть существенно больше кодового расстояния.

В блоках 2 и 3 производится оценка состояний кодера, вычисление и сохранение, относительно этих состояний, метрики четырех путей измерения состояний с учетом символов канала; при этом в соответствии с метрикой по мере увеличения i всегда сохраняется только 4 (из 8 возможных) выживших путей (ближайшие к декодируемой последовательности). Далее, после обработки всех k символов канала первого кодового слова, начинается обработка символов второго кодового слова и одновременно, в блоке 4 по выжившим путям вычисляется окончательная оценка состояний кодера и определяются все k информационных символов предыдущего кодового слова.

В блоке 5 формируется двоичная последовательность декодированных информационных символов в N информационных слов для статической обработки.

После кодера ставится перемежитель символов канала, структурная схема которого показана на рисунке 1.1 в приложении Б, с целью декорреляции локальных неоднородностей потока ошибок на выходе канала или на выходе внутреннего декодера при использовании в УЗО каскадного кодека.

Перемежитель использует генератор всевдослучайных (ПСП) чисел на интервале (0, n*L-1) в виде

a[n+1]=(A*a[n]+C)mod(n*L)

где А и С - параметры генератора, меняя которые можно получить различные последовательности чисел от 1 до (nL-1);

n - длина кодового блока (слова);

L - число кодовых блоков в последовательности.

Меняя значения А и С, можно изменять ПСП чисел с максимальным периодом (n*L).

Перемежитель состоит из трех самостоятельных устройств:

- генератора псевдослучайной последовательности чисел (ГПСП);

- устройства перемежения символов на входе канала связи и такого же устройства перемежения символов на выходе канала.

ГПСП включается один раз в начале работы программы; последовательность пвсевдослучайных чисел объемом nL (L-число кодовых блоков участвующих в перемежении), записывается в ПЗУ. Устройства перемежения на входе и выходе канала используют одно и то же ПЗУ для перемежения и восстановления последовательности символов на выходе кодека и входе декодера соответственно.

Заключение

В данном курсовом проекте согласно техническому заданию была разработана система передачи информации.

В работе проведены испытания дискретного канала связи на ЭВМ при помощи программы АРМ.

В ходе разработки была получена требуемая вероятность ошибки декодирования, выбран тип декодера, также было использовано устройство защиты от ошибок (УЗО) для получения заданной точности вероятности ошибки. Декодирование проводилось с помощью алгоритма Витерби. Разработанная система в рамках требуемой точности позволяет предотвратить последствия потери или ошибок данных в результате действия помех при передаче дискретной информации.

Библиография

1. Макаров А.А. АРМ исследования и проектирования системы передачи информации : учеб.пособие, Новосибирск, 2001

2. Макаров А.А., Прибылов В.П. Помехоустойчивое кодирование в системах телекоммуникаций : учеб.пособие, Новосибирск, 2004

3. Макаров А.А., Ковязин В.И. Автоматизация проектирования систем передачи данных : учеб пособие, Одесса, 1987

4. Макаров А.А., Чернецкий Г.А. Корректирующие коды в системах передачи информации, СибГУТИ, Новосибирск, 2000

Размещено на Allbest.ru

...