Размещено на http://www.allbest.ru/

Хабаровск 2017

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

Тихоокеанский государственный университет

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра «Вычислительная техника»

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Общая теория связи»

Прилепиной Марии



ЗАДАНИЕ

1. Произвести статический анализ искажений;

2. Определить вероятности появления искажений заданной величины;

3. Определить исправляющую способность приемного устройства для нормативной вероятности ошибки в канале связи;

4. Определить вероятности появления ошибок кратностей 1, 2, 3 для объема сообщения, заданного согласно варианту (V = №*400 байт);

5. Определить параметры устройства преобразования сигналов для заданного по варианту вида модуляции (ОФМ);

6. Произвести анализ и описание заданного способа повышения верности передачи, заданного сообщения;

7. Определить количество блоков в передаваемом сообщении и выбрать помехозащищенный код и его параметры;

8. Составить структуру пакета передаваемых данных для заданного по варианту протокола (Протокол FDDI);

9. Составить алгоритмы функционирования передающего и приемного устройства для системы с РОС-ап;

10. Составить временные диаграммы работы передающего и приемного устройств;

11. Составить функциональные схемы работы передающего и приемного оконечных устройств;

12. Определить характеристики разработанной системы передачи с повышенной верностью: достоверность, время доставки сообщения, реальная скорость передачи информации;

· Скорость передачи B=8*600=4800 Бод

· Таблица распределения искажений:

· Вид модуляции : относительно-фазовая модуляция

· Протокол Fiber Distributed Data Interface (FDDI)

· Величина преобладания дпр=7 %

· Объем сообщения V=8*400 байт=3200 байт

D max, %	D min, %	Ni
-50	-11	1
-11	-9	5
-9	-7	20
-7	-5	58
-5	-3	110
-3	-1	187
-1	1	234
1	3	198
3	5	125
5	7	63
7	9	25
9	11	7
11	50	2

· Система с Решающей обратной связью с адресным переспросом (РОС-ап)



РЕФЕРАТ

Курсовая работа по дисциплине «Основы теории связи» содержит пояснительную записку на 36 листа формата А4, включая 6 таблиц, 9 рисунков и 4 использованных источников.

АДРЕСНЫЙ ПЕРЕСПРОС, ВЕРОЯТНОСТЬ ОШИБКИ, ВРЕМЕННАЯ ДИАГРАММА, ДЕМОДУЛЯЦИЯ, ,ИСКАЖЕНИЯ, КОДОВАЯ КОМБИНАЦИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОЖИДАНИЕ, МОДУЛЯЦИЯ, НОРМАЛЬНЫЙ ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, ПОМЕХОЗАЩИНЕННЫЙ КОД, ПРИЁМНОЕ УСТРОЙСТВО, ПРОТОКОЛ, СИГНАЛ, СРЕДНЕЕ КВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА.



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИСКАЖЕНИЙ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ПОЯВЛЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ ЗАДАННОЙ ВЕЛИЧИНЫ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСПРАВЛЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ НОРМАТИВНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ ДЛЯ ЗАДАННОГО СООБЩЕНИЯ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПО ВАРИАНТУ ВИДА МОДУЛЯЦИИ

6. АНАЛИЗ И ОПИСАНИЕ ЗАДАННОГО СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ЗАДАННОГО СООБЩЕНИЯ

7. ОПРЕДЕЛИТЬ КОЛИЧЕСТВО БЛОКОВ В ПЕРЕДАВАЕМОМ СООБЩЕНИИ И ВЫБРАТЬ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫЙ КОД И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

8. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПАКЕТА ПЕРЕДАВАЕМЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПРОТОКОЛА

9. СОСТАВЛЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЮЩЕГО И ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

10. СОСТАВЛЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ РАБОТЫ ПЕРЕДАЮЩЕГО И ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВ

11. СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМЫ ПЕРЕДАЮЩЕГО И ПРИЕМНОГО ОКОНЕЧНЫХ УСТРОЙСТВ

12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С ПОВЫШЕННОЙ ВЕРНОСТЬЮ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Передача сообщений по электрическим каналам связи является процессом, все более широко проникающим в различные отрасли человеческой деятельности: народное хозяйство, культуру, военное дело и т.д. Электрические процессы начали применяться для связи в 30-ч годах XIX в. С момента изобретения электрического телеграфа. Телеграфия представляет собой пример системы передачи дискретных сообщений.

До самого недавнего времени телеграфия по проводам и по радио представляла почти единственный вид передачи дискретных сообщений. Техника телеграфии и радиотелеграфии непрерывно развивается. В последние годы техника передачи дискретных сообщений вышла за пределы передачи текста и составляет одно из важнейших звеньев процесса комплексной автоматизации в самых различных отраслях (системы передачи данных). Широкое применение имеют также системы передачи дискретных сообщений для телеуправления.

Теория передачи дискретных сообщений представляет наиболее разработанную часть общей теории связи. Основной проблемой этой теории является отыскание методов передачи и приема, обеспечивающих получение требуемой верности принятого сообщения, повышение скорости передачи и понижения ее стоимости.

В реальном канале связи на передаваемый сигнал влияет большое количество различных помех. Это влияние приводит к тому, что значение получаемых искажений можно рассматривать с вероятностной точки зрения. Поэтому в данной курсовой работе необходимо определить достоверность функционирования незащищенного канала связи, что является основой для проектирования системы передачи данных с повышенной верностью.



1. СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИСКАЖЕНИЙ

Сигналы, передаваемые в канал связи, подвержены влиянию различного рода помех, в результате чего значение искажений изменяются случайным образом. Это дает основание все вопросы, связанные с характером изменения искажений рассматривать с вероятностной точки зрения.

Приемные оконечные устройства обладают определенной защищенностью от искажений, то есть исправляющей способностью. При превышении величины искажений исправляющей способности возникнет ошибка. Для оценки использования оконечных устройств и канала связи в системе передачи дискретной информации проводят анализ краевых искажений статистическим методом. Для этого проводят измерения искажений, составляют таблицу наблюдений, строят гистограмму, отображающую ряд распределений искажений.

Гистограмма дает наглядное представление о характере распределения смещений. Однако для расчетов нужно аппроксимировать ее функцией нормального закона распределения.

Плотность вероятностей нормального закона распределения определяется соотношением:

где д - случайная величина, в данном случае относительное значение краевого искажения;

,,

где - экспериментальная повторяемость смещений границ посылки.

б - математическое ожидание случайной величины, определяемое формулой:

у - среднее квадратическое отклонение д от значения б, определяемой формулой:

Таблица 1

Интервалы смещений Ддi, %	Повторя-емость смещений ni	Значение случайной величины дi, %			Нормированная частота	Ординаты кривой f(д)
-50 ч -11	1	-30,5	-30,5	942,22292	0,00002477	3,41132E-12
-11 ч -9	5	-10	-50	519,75639	0,002415459	0,007226352
-9 ч -7	20	-8	-160	1343,37357	0,009661836	0,018192660
-7 ч -5	58	-6	-348	2226,39257	0,028019324	0,037188304
-5 ч -3	110	-4	-440	1936,38268	0,053140097	0,061723375
-3 ч -1	187	-2	-374	901,50435	0,090338164	0,083181369
-1 ч 1	234	0	0	8,95726	0,113043478	0,091019737
1 ч 3	198	2	396	644,62442	0,095652174	0,080868280
3 ч 5	125	4	500	1809,13486	0,060386473	0,058338323
5 ч 7	63	6	378	2122,50017	0,030434783	0,034174020
7 ч 9	25	8	200	1522,69697	0,012077295	0,016251923
9 ч 11	7	10	70	672,87695	0,003381643	0,006275955
11 ч 50	2	30,5	61	1836,70725	0,0000495479	2,21893E-12
?	1035		202,5	16487,13043	0,4986250439

По найденным данным, находится математическое ожидание:

;



и среднее квадратическое отклонение:

;

Преобразуем формулу 1.2 для удобного подсчета значений ординат кривой:

.

После чего можно найти плотность вероятностей нормального закона распределения f(д), которая необходима для аппроксимации гистограммы распределения искажений:

Рис.1. Гистограмма распределения смещений

Для того чтобы проверить справедливость гипотезы о нормальном законе распределения величины краевых искажений, используем критерий Пирсона. Суть проверки заключается в нахождении величины чнабл2 и сравнении ее с табличным значением критических точек распределения чкр2 для заданного уровня защищенности и числа степеней свободы. Величина чнабл2 определяется:



,

где , - теоретическая повторяемость смещений границ посылки:

,

где N - общее число испытаний:

а - вероятность попадания смещения границы импульса в интервал i, которая определяется параметрами закона распределения и случайной величины : искажение приемный устройство ошибка

где - функция Лапласа:

Результаты вычислений сводятся в таблицу 2

Таблица 2

Ддi, %	ni	Z1(дmin)	Z2( max)	Ф(Z1)	Ф(Z2)	Pi
-50 ч -11	1	-3,1480495	-0,70214	-0,49918	-0,2587	0,2405	6,8735	2,182877
-11 ч -9	5	-0,7021417	-0,57671	-0,2587	-0,2179	0,0408	17,7885	2,590647
-9 ч -7	20	-0,5767106	-0,45128	-0,21793	-0,1741	0,0438	46,62475	2,898349
-7 ч -5	58	-0,4512794	-0,32585	-0,17411	-0,1277	0,0464	102,5568	0,713926
-5 ч -3	110	-0,3258482	-0,20042	-0,12773	-0,0794	0,0483	167,7075	0,514888
-3 ч -1	187	-0,2004171	-0,07499	-0,07942	-0,0299	0,0495	239,599	0,641842
-1 ч 1	234	-0,0749859	0,050445	-0,02989	0,02012	0,0500	268,2878	5,023671
1 ч 3	198	0,05044528	0,175876	0,020116	0,06980	0,0497	257,9333	0,31871
3 ч 5	125	0,17587645	0,301308	0,069804	0,11841	0,0486	181,6905	0,060283
5 ч 7	63	0,30130762	0,426739	0,11841	0,16521	0,0468	103,84	0,93245
7 ч 9	25	0,42673879	0,55217	0,165215	0,20958	0,0444	40,78375	0,190009
9 ч 11	7	0,55216996	0,677601	0,209584	0,25099	0,0414	16,15125	1,64293
11 ч 50	2	0,67760113	3,123509	0,250988	0,49911	0,2481	8,1715	3,272889
?	1035							20,98347

Значение, необходимое для сравнения с расчетным, выбирается по таблице критических точек распределения в соответствии с уровнем значимости а и степенью свободы S:

,

где k - количество интервалов;

r - количество параметров закона распределения (для нормального закона распределения r=2).

Следовательно:

Величина кр2 для разных уровней значимости находится по таблице.

При а = 0,01: кр2 = 23,2

При а = 0,05: кр2 = 18,3

Расчетное значение набл2 = 20,98, набл2 < кр2 (0,01), следовательно, принимаем гипотезу о нормальном распределении величины искажений.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ПОЯВЛЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ ЗАДАННОЙ ВЕЛИЧИНЫ

При распределении искажений по нормальному закону вероятность ошибки численно равна вероятности появления искажения, превышающего допустимое значение .

Необходимо определить вероятность превышения случайной величиной некоторого значения (по заданию вероятность превышения 25%, 30%, 35%, 45%)

Согласно варианту .

Вероятность превышения определится как:

где - функция Лапласа:

,

где Z - величина преобладания отклонения вправо или влево:

,

,

Результаты расчетов сведены в таблицу 3

Таблица 3

, %	Z1	Z2	Ф(Z1)	Ф(Z2)	Рош
20	-0,790080	0,464232	0,49918	0,43319	0,06763
30	-1,260447	0,934599	0,5	0,49942	0,00058
40	-1,417236	1,091388	0,5	0,49994	0,00006
42	-1,574025	1,248177	0,5	0,49999	0,00001

Так как вероятность ошибки должна быть не хуже, чем , а именно то следует выбрать допустимое значение искажения равным 42%.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСПРАВЛЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ НОРМАТИВНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ

Одним из основных параметров приемника дискретной информации характеризующим помехоустойчивость является исправляющая способность. Этим параметром оценивают способность приемника правильно фиксировать элементы сообщения при наличии на входе искажений в определенных пределах импульсов.

На основе результатов предыдущего пункта полагаем, что исправляющая способность регистрирующего устройства будет определяться величиной 42%.

Расчет интервала регистрации:

где - относительная величина краевых искажений,

- длительность элементарного импульса, с;

где В - скорость дискретной модуляции, Бод (согласно варианту В = 8•600 = =4800 Бод);

- интервал регистрации, при котором еще не возникает ошибки, с;



,

Таким образом, интервал регистрации для приемного устройства составляет 25,6 мкс.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ ДЛЯ ЗАДАННОГО СООБЩЕНИЯ

Вероятности появления ошибок кратностей 1,2 и 3 рассчитываются по формуле Бернулли:

где - вероятность появления ошибки в одном элементе данных, определенная расчетом:

- кратность ошибки;

- число элементов в сообщении.

Объем сообщения V определяется вариантом: , .

,

,

,

,

,



,

,

Как видно, вероятность появления однократной ошибки в сообщении превышает нормативное значение для систем передачи данных (1 ошибка на 1000000 байт), поэтому необходимо прибегнуть к мерам повышения достоверности передачи.

К таким мерам повышения достоверности передачи мы можем отнести:

1)Изменение параметром канала связи. Данную операцию мы не можем выполнить, так как параметры заданы нам изначально.

2)Повышение отношение сигнал/шум. Данный метод в нашем случае тоже не годится, так как увеличение отношение сигнал/шум приведет к уменьшению скорости, следовательно, к уменьшению передаваемой информации.

3)Разделение информации на блоки. Данный метод мы как раз и будем применять в нашей курсовой работе.

4)Также мы будем использовать такой метод как применение помехоустойчивого кодирования: обнаружение ошибок путем использования помехозащищенный кодов, но в данном случаем будем использовать решающую обратную связь с ожиданием. А исправлять ошибки будет сам обратный канал.

Необходимо найти такой объем сообщения для передачи, вероятность ошибки тройной кратности которого не будет превышать нормативное значение, оставляя вероятность появления ошибки в одном элементе данных такой же, находим, что:

,



Вероятность 3-ой кратности ошибки для такого сообщения составит:

,

Следовательно, для дальнейшего расчета берем объем сообщения равный: бит.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПО ВАРИАНТУ ВИДА МОДУЛЯЦИИ

Задание по варианту:

Таблица 4

Вид модуляции	Уд.ск. В/F, бит/Гц	Вероятность ошибки	Отн. С/П, для Р=10-5
ОФМ	1	(1-Ф(1,4h))	9,9 3

ОФМ - относительно-фазовая модуляция. У такого метода модуляции информация заложена не в абсолютном значении начальной фазы, а в разности начальных фаз соседних посылок, которая остается неизменной и на приемной стороне. Для передачи первого двоичного символа в системах с ОФМ необходима одна дополнительная посылка сигнала, передаваемая перед началом передачи информации и играющая роль отсчетной.

Процесс формирования сигнала с ОФМ можно свести к случаю формирования сигнала с ФМ путем перекодирования передаваемой двоичной последовательности. Если обозначить как информационный символ, подлежащий передаче на n-м единичном элементе сигнала, то перекодированный в соответствии с правилами ОФМ символ определяется следующим рекуррентным соотношением:
. Для получения сигнала с ОФМ достаточно умножить полученный (перекодированный) сигнал на несущее колебание. Структурная схема модулятора для ОФМ (Рис.2) содержит генератор несущего колебания, перемножитель (ФМ) и перекодирующее устройство (относительный кодер) состоящий из перемножителя и элемента памяти.

Демодулятор сигнала с ОФМ содержит фазовый детектор, состоящий из перемножителя и ФНЧ, на который подается опорное колебание, совпадающее с одним из вариантов принимаемого сигнала.

Рис.2. Модулятор и демодулятор ОФМ

На Рис.3 представлены временные и спектральные диаграммы формирования сигналов ОФМ: а) непериодический информационный сигнал; б) информационный сигнал в относительном коде; в) несущее колебание; г) сигнал ОФМ на выходе модулятора.

Рис.3. Диаграммы формирования сигналов ОФМ



Найдем соотношения сигнал - шум для заданного вида модуляции. Формула для оценки вероятности ошибки модуляции:

,

где h - квадратичное отношение средней мощности сигнала Рс к мощности помехи Рп при ширине полосы пропускания канала ДF и скорости модуляции В ()

,

,

,

,

,

6. АНАЛИЗ И ОПИСАНИЕ ЗАДАННОГО СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ЗАДАННОГО СООБЩЕНИЯ

Вероятность появления однократной ошибки в сообщении превышает нормативное значение, поэтому необходимо прибегнуть к мерам повышения достоверности передачи. Один из способов повышения верности передачи - применение системы передачи с обратной связью.

Существуют две основные возможности использования обратной связи для осуществления процедуры последовательного анализа. В первом варианте принятие решения о необходимости повторить переданный сигнал возлагается на решающую схему приемника. Последняя в соответствии с установленным алгоритмом либо выносит решение о переданном сообщении и направляет его получателю, либо, при значительной неопределенности переданного сообщения, принимает решение о необходимости повторить сигнал. Обратный канал в этом случае служит для того, чтобы сообщить о последнем решении на передающую сторону. Такие системы называют системами с решающей обратной связью (РОС).

Во втором варианте решение о повторении сигнала принимает сам передатчик на основании той информации, которая посылается к нему по обратному каналу. Такой вариант называется системой с информационной обратной связью (ИОС).

По заданию: система РОС с адресным переспросом.

Рис.4. Структурная схема системы с РОС

Характерные особенности систем с РОС:

1) Активная роль принадлежит приемнику;

2) Пропускная способность обратного канала связи может быть взята ниже пропускной способности прямого канала связи, так как по последнему передаются только сигналы решения;

3) Применение в прямом канале связи корректирующего кода. Чаще всего это циклический код;

4) Возможно появление специфических ошибок типа «вставка» (сигнал «Подтверждение» превратится в сигнал «запрос») и «выпадение» (сигнал «Запрос» превратится в сигнал «Подтверждение»);

5) Число повторных передач в системах с РОС ограничено и после отсчета определенного числа непрерывных повторений аппаратура передачи данных автоматически переходит в аварийный режим.

Системы с адресным переспросом (РОС-ап). Передача информации осуществляется блоками, содержащими i кодовых комбинаций, и в приёмнике имеется память на весь блок с регистрами для каждой комбинации. Приёмник системы РОС-ап вырабатывает сигнал переспроса адреса (условных номеров) комбинаций блока, в которых обнаружены ошибки. В соответствии с этими адресами передатчик повторяет только забракованные комбинации, а не весь блок, что уменьшает потери времени на весь переспрос.

Принцип действия простейшей системы с РОС-ап (рис. 5) заключается в следующем. По запросу УУ передающей станции ИИ выдается в накопитель передатчика НКпер блок информации, состоящий из m комбинаций. После заполнения накопителя датчик служебных комбинаций ДСК по команде УУ посылает по дискретному каналу ДК на противоположную станцию служебную комбинацию начала сообщения (циклового фазирования). После этого из НКпер информация k-разрядными комбинациями вводится в КУ, где она кодируется кодом (n,k) и передаётся по ДК. Получении комбинаций

фазирования, декодируемых дешифратором ДШСК, приёмник противоположной станции входит в цикловую фазу, после чего приходящие затем готовые комбинации проверяются на наличие ошибок дешифратором ДКУ.

Кодовые комбинации, в которых ДКУ не обнаружило ошибок, записываются в регистры накопителя приёмника НКпр, соотвествующие порядковому номеру комбинации в данном блоке. Кодовые комбинации, в которых ДКУ обнаружило ошибки, стираются в накопителе ДКУ и в НКпр не переписываются. Адрес (номера) искаженных комбинаций запоминаются в накопителе адресов искаженных комбинаций -НКА. Передача адресов искаженных комбинаций на противоположную станцию сожет быть организована по-разному. Адреса искаженных комбинаций могут накапливаться в приёмнике до окончания приёма всего сообщения. По окончании приёмника сообщения на противоположную станцию передается специальная комбинация, а вслед за ней одна или несколько адресных кодовых комбинаций, несущих номера искаженных комбинаций.

Рис.5. Функциональная схема РОС-ап.

К достоинствам этого метода следует отнести простоту схемы и высокую верность передачи сигналов запроса. Объясняется это тем, что адреса всех запрашиваемых комбинаций передаются одновременно. Это даёт возможность использовать наиболее оптимальные и простые групповые методы кодирования для передачи адресов.

Недостаток описанного метода передачи адресов связан с простоем канала с момента окончания передачи сообщения до момента начала повторной передачи искаженных комбинаций, равным двойному времени распространения сигнала в линии. Избежать этого можно путем увеличения емкости входного накопителя до двух блоков. В этом случае по окончании передачи первого блока начинается передача второго. Если во время передачи второго блока придёт адресная комбинаций, то по окончании передачи второго блока начнется передача отдельных комбинаций первого.

Если передавать адреса искаженных комбинаций до окончания приёма всего блока по мере обнаружения ошибочных комбинаций, то можно значительно уменьшить простой канал, не увеличивая ёмкости накопления.

Переданные адреса искаженных комбинаций накапливаются на передающей станции в накопителе адресов запрошенных комбинаций НКА. По окончании первой передачи блока адреса запрошенных комбинаций в порядке поступления подаются в схему управления входного накопителя и начинается вторичный, выборочный процесс передачи некоторых комбинаций. Передаче каждой повторяемой комбинации предшествует передача её адреса, который подается в кодирующее устройство КУ.

7. ОПРЕДЕЛИТЬ КОЛИЧЕСТВО БЛОКОВ В ПЕРЕДАВАЕМОМ СООБЩЕНИИ И ВЫБРАТЬ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫЙ КОД И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

В качестве помехоустойчивого кода будем использовать циклический код. Количество разрядов, которыми отличаются две кодовые комбинации, называют кодовым расстоянием d. Наименьшее кодовое расстояние называется минимальным кодовым или Хэмминговым расстоянием dmin. От минимального кодового расстояния зависит число обнаруживаемых и исправляемых ошибок.

При dmin= 1 (простые коды) - все кодовые комбинации являются разрешенными и ошибки не обнаруживаются;

При dmin = 2 - обнаруживаются одиночные ошибки;

При dmin = 3 - исправляются одиночные и обнаруживаются двойные ошибки.

Зависимость между числом проверочных символов в кодовой комбинации длиной для минимального кодового расстояния dmin= 3 определяется как:

,

,

,

,

Используя таблицу, основанную на расчетах по приведенной выше формуле, определим количество блоков в передаваемом сообщении. Воспользуемся следующей формулой:

,

Таблица 5

			S	Pош(2)	Pош(3)
7	4	3	2400	3,500E-14	2,1E-09
15	11(8)	4	872,73	4,550E-13	1,05E-08
31	26(24)	5	369,23	4,495E-12	4,65E-08
63	57(56)	6	168,42	3,971E-11	1,953E-07
127	120	7	80,00	3,334E-10	8,001E-07
255	247(240)	8	38,87	2,731E-09	3,2385E-06
511	502(496)	9	19,12	2,211E-08	1,30305E-05
1023	1013(1008)	10	9,48	1,779E-07	5,22753E-05
2047	2036(2032)	11	4,72	1,427E-06	0,000209408
4095	4083(4080)	12	2,35	1,144E-05	0,000838247
8191	8178(8176)	13	1,17	9,156E-05	0,003354215

длина кодовой комбинации (количество бит в одном блоке);

- число информационных символов в блоке, ;

- число проверочных символов в блоке;

S - количество блоков;

Вероятность трехкратной ошибки меньше, чем двукратной, при этом вероятность ошибки должна быть не хуже, чем .

Требуется, чтобы число блоков было наименьшим, что обеспечивает большую скорость передачи.

Учитывая вышеизложенные условия, выбирается вариант из 3 блоков по 2047 разрядов каждый:

Так как в СПД информация передается побайтно, то требуется величину m брать кратной 8. Таким образом, реально устанавливаемое m = 2032 бит (254 байт).

Порождающим полиномом циклического (n,k) кода С называется такой ненулевой полином из С, степень которого наименьшая и коэффициент при старшей степени . Порождающий полином степени выбирается так, чтобы было как можно меньше членов в полиноме, то есть меньшее число сумматоров в кодере и декодере.

За порождающий полином для синтеза кодера и декодера выбирается полином вида: .

8. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПАКЕТА ПЕРЕДАВАЕМЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПРОТОКОЛА

Согласованное взаимодействие передающей и принимающей станций реализуется посредством обмена их служебными данными. Сюда входят биты синхронизации и фазирования, биты управления блоком данных, адрес источника и получателя, информация о структуре и типе передаваемого фрейма, флаги начала и конца блока.

Протокол по заданию: FDDI

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) -- Волоконно-оптический интерфейс передачи данных -- стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей. Форматы блока данных FDDI, представлены в таблице ниже, аналогичны форматам Token Ring.

Таблица 6

PA	SD	FC	DA	SA	PDU	FCS	ED/FS
16 бит	8 бит	8 бит	48 бит	48 бит	до 4478х8 бит	32 бита	16 бит

Preamble (PA) -- Заголовок подготавливает каждую станцию для приема прибывающего блока данных.

Start Delimitter (SD) -- Ограничитель начала указывает на начало блока данных. Он содержит сигнальные структуры, которые отличают его от остальной части блока данных.

Frame control (FC) -- Поле управления блоком данных указывает на размер адресных полей, на вид данных, содержащихся в блоке (синхронная или асинхронная информация), и на другую управляющую информацию.

Destination address (DA), Source address (SA) -- Также, как у Ethernet и Token Ring, размер адресов равен 6 байтам. Поле адреса назначения может содержать односоставный (единственный), многосоставный (групповой) или широковещательный (все станции) адрес, в то время как адрес источника идентифицирует только одну станцию, отправившую блок данных.

Protocol data unit (PDU) -- Информационное поле содержит либо информацию, предназначенную для протокола высшего уровня, либо управляющую информацию.

Frame check sequence (FCS) -- Также, как у Token Ring и Ethernet, поле проверочной последовательности блока данных (FCS) заполняется величиной "проверки избыточности цикла" (CRC), зависящей от содержания блока данных, которую вычисляет станция- источник. Станция пункта назначения пересчитывает эту величину, чтобы определить наличие возможного повреждения блока данных при транзите. Если повреждение имеется, то блок данных отбрасывается.

End delimiter (ED) -- Ограничитель конца содержит неинформационные символы, которые означают конец блока данных.

Frame status (FS) -- Поле состояния блока данных позволяет станции источника определять, не появилась ли ошибка, и был ли блок данных признан и скопирован принимающей станцией.

Протокол FDDI имеет объём кадра в размере 4654 бит.



9. СОСТАВЛЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЮЩЕГО И ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Выше мы разбирали характеристики системы с РОС и адресным переспросом. В данном пункте необходимо составить алгоритмы функционирования передающего и приемного устройства системы с РОС.

В приёмнике сначала принимается адрес повторяемой комбинации, который записывается в накопителе адресов повторенных комбинаций. Схема сравнения адресов сравнивает принятый адрес с адресами запрошенных комбинаций. При установлении тождества принимаемая вслед за тем кодовая комбинация, если она не содержит ошибок, записывается в накопитель приёма в соответствии со своим адресом. Если при вторичной передаче информации вновь возникли ошибки в информационных или адресных комбинациях и эти ошибки обнаружились , то процесс повторения продолжается до исправления всех ошибочных комбинаций в блоке. Алгоритм работы системы РОС-ап с передачей адресов по окончании приёма блока представлен на рис.6.

Рис.6. Алгоритм работы системы с РОС-ап.

10. СОСТАВЛЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ РАБОТЫ ПЕРЕДАЮЩЕГО И ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВ

В системах РОСап всегда присутствует задержка на адресный переспрос tап. Это время складывается из нескольких интервалов:

tап=tрпк+tан+tос+tрос+tаос

-tpпк - время распространения сигнала в прямом канале

-tан -- время анализа правильности приёма

-toc - длительность сигнала обратной связи (ОС)

-tpoc - распространение сигнала ОС

-taoc - анализ сигнала ОС

Следует отметить, что в системах с ОС появляются специфические искажения, вследствие ошибок в канале обратной связи. Такие искажения называют ''вставками'' и ''выпадениями''.

Причины и их возникновения:

-если в результате действия помех в обратный канал (ОК) сигнал ''подтверждения'' трансформировался в сигнал ''переспроса'', то уже принятая КК выдаётся получателю, а в канал повторно отправится этаже комбинация. Таким образом преобразование сигнала (ПС) получит две последовательно идущие одинаковые комбинации - ''вставка''.

- если произойдёт переход ''переспрос'' ''подтверждение'', то ошибочно принятая комбинация будет стёрта, но в канал пойдёт следующая. Значит ПС не получит данной комбинации - произойдёт ''выпадение''.

-Явления ''вставки'' и выпадения получили общее название ''сдвига''

Немного поясним данную временную диаграмму,

во-первых, используем 5 кодовых комбинаций. Сначала подаем первую кодовую комбинацию от источника сообщения. Она попадает на передающее устройство прямого канала. На приеме прямого канала не обнаруживается ошибка, то есть она передана правильно, по обратного канала приема мы формируем и подтверждаем правильность данной комбинации, отправляем ее на передачу обратного канала и передаем уже получателю.

- Второй случай мы находим какую-то ошибку на приеме прямого канала, в приеме обратного канала мы формируем запрос об обнаружении ошибки, и отправляем на повторение данной комбинации. Далее получим все тоже самое, что в первом случае.

- Третий случай мы также отправляем ее по прямому каналу, там мы не обнаруживаем никаких ошибок, но вдруг у нас происходит сбой канала и мы видим в обратном канале перезапрос, и получаем сначала тут же комбинацию, а не следующую.

-Четвертый случай, мы в прямом канале обнаруживаем ошибку, отправляем на перезапрос, но из-за сбоев или помех обратного канала получаем подтверждение от передатчика обратного канала, комбинация стирается.

-Пятый случай повторяем первый случай.

Рис.7. Временные диаграммы работы системы РОС с адресным переспросом

11. СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМЫ ПЕРЕДАЮЩЕГО И ПРИЕМНОГО ОКОНЕЧНЫХ УСТРОЙСТВ

По запросу управляющее устройство (УУ) передающей станции источник информации (ИИ) выдается в накопитель передатчика накопитель передатчика (НКпер) блок информации, состоящий из m комбинаций. После заполнения накопителя датчик служебных комбинаций датчик служебных команд (ДСК) по команде УУ посылает по дискретному каналу дискретный канал (ДК) на противоположную станцию служебную комбинацию начала сообщения (циклового фазирования). После этого из НКпер информация k-разрядными комбинациями вводится в корректирующем устройстве (КУ), где она кодируется кодом (n,k) и передаётся по ДК. Получении комбинаций фазирования, декодируемых дешифратором (ДШСК), приёмник противоположной станции входит в цикловую фазу, после чего приходящие затем готовые комбинации проверяются на наличие ошибок дешифратором декодирующее устройство (ДКУ).

Рис.8. Структурная схема передающего и приёмного оконечных устройств.

ИИ-источник информации; ПИ-приёмник информации;

НКА-накопитель адресов искаженных комбинаций;

КОС- комбинированная обратная связь;

12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С ПОВЫШЕННОЙ ВЕРНОСТЬЮ

Под характеристиками системы передачи понимается достоверность передачи, время доставки сообщения и реальная скорость передачи полезной информации. Для упрощения расчетов считаем, время без переспросов (т.е. информация передается достоверно).

Время передачи для системы с РОС - это время передачи по прямому каналу без ошибок:

,

где - время приема информации:

,

где S - количество блоков;

n - количество символов в блоке;

r - объем всех остальных атрибутов пакета по используемому протоколу; - длительность единичного импульса, с.

- время обработки пакета, с:

,

где - число проверочных символов.

,

Реальная скорость передачи определится по формуле:

,

где N - исходный объем передаваемой полезной информации.

Достоверность передачи для системы с РОС определяется вероятностью необнаруживаемой ошибки, то есть 3-ей кратности:



,

Тогда вероятность ошибки во всем сообщении из S блоков:

,

Коэффициент использования канала находится:

,



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы получены основы для проектирования систем передачи дискретной информации.

Во-первых, были получены статистические искажения канала связи, в данном пункте также была проведена проверка нормального закона распределения, где было уставлено, что мы принимаем гипотезу о нормальном распределении.

Во-вторых, была определена вероятность появления ошибок для заданной величины. Далее была определена вероятность для заданного сообщения для различной кратности ошибки, также для того, чтобы понять, какой объем данных необходимо взять, был рассчитан реальный объем сообщения, который не будет превышать установленное значение.

Далее была рассмотрела частотная модуляция для данного канала, рассмотрены работы модулятора и демодулятора.

После этого были рассчитаны необходимое число блоков для передачи исходного сообщения, был проведен анализ заданного протокола.

Для того чтобы защитить данный канал связи, была введена обратная связь, а именно решающая обратная связь с адресным переспросом, рассмотрен принцип работы передающего и приемного устройств данной системы, нарисована временная диаграмма передачи и приема комбинации по заданной системе. И в итоге выяснены основные характеристики полученной системы с повышенной точностью.

Данная курсовая работа помогает разобраться в проектировании системы связи с реальной точностью, помогает понять, как инженерам необходимо считать количество блоков передаваемой информации, количество самой информации, какой протокол лучше выбрать, как использовать все лучшие варианты для построения системы передачи.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1)В.А. Кудряшов, Н.Ф. Семенюта «Передача дискретной информации на ж.д. транспорте», М:Транспорт, 1986 г.

2) В.С. Гольдштейн, Н.А. Соколов «Сети связи» 2010 г.

3)В.П. Писаренко, Методическое пособие по выполнению курсового проекта, 2013г.

4) В.О. Шварцман, Г.А. Емельянов «Теория передачи дискретной информации», М: Связь, 1979 г.

Размещено на Allbest.ru

...