Моделирование передачи информации по линии связи
Закономерности и правила представления информации в виде физических сигналов и ее передачи по каналам связи. Порядок построения амплитудных и фазовых частных характеристик линии связи. Формирование модулированного сигнала. Исследование кода Хемминга.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.02.2019 |
| Размер файла | 474,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Моделирование передачи информации по линии связи
Введение
Одной из основных задач при работе с информацией является ее представление в виде физических сигналов и передача по каналам связи. Область науки, изучающая эти вопросы, называется радиотехникой.
На сегодняшний день радиотехника является наиболее изученным направлением обработки информации, ее методы активно заимствуются другими направлениями.
Для выполнения работы используется Matlab (сокращение от англ. «Matrix Laboratory», в русском языке произносится как Матламб) - пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений и одноименный язык программирования, используемый в этом пакете. Matlab используют более 1 000 000 инженерных и научных работников, он работает на большинстве современных операционных системах, включая Linux, Mac OS, Windows.
1. Линия связи
Постройте АЧХ и ФЧХ линии связи длиной 1 км. Результат выполнения задания показан на рисунке 1.
Рисунок 1. АЧХ и ФЧХ линии связи
2. Амплитудная модуляция
Построим модель передачи амплитудно-модулированного сигнала. Модулятор модулирует сигнал. Единице соответствует синусоидальный сигнал с частотой, определяемой глубиной модуляции. Нулю соответствует прямая.
Например, во время передачи последовательности 1110010010001010 получается следующий сигнал:
Рисунок 2. Модулированный сигнал
Для анализа прохождения модулированного сигнала через линию связи нужно знать, как выглядит спектр передаваемого сигнала. Спектр сигнала представлен на рисунке 3.
Рисунок 3. Спектр модулированного сигнала
При прохождении сигнала через линию связи сильнее затухают верхние частоты. Сигнал, прошедший линию связи представлен на рисунке 4.
Рисунок 4. Сигнал, прошедший линию связи
Проходя через линию связи с шумом, сигнал искажается. Сигнал с наложенным шумом представлен на рисунке 5.
Рисунок 5. Сигнал с наложенным шумом
Полосовой фильтр реализуется занулением ненужных частот в спектре сигнала после линии связи. На рисунке 6 представлен спектр передаваемого сигнала после полосового фильтра.
Рисунок 6. Спектр сигнала после полосового фильтра
Полосовой фильтр пропускает только ту часть спектра сигнала, полученного с линии связи, в которой есть полезный сигнал. На выходе полосового фильтра получается примерно следующее:
Рисунок 7. Сигнал после полосового фильтра
Сигнал на выходе выпрямителя равен модулю сигнала во временной области на его входе. Передаваемый сигнал после выпрямителя представлен на рисунке 8.
Рисунок 8. Сигнал после выпрямителя
Двухполупериодный выпрямитель и фильтр нижних частот выделяют огибающую:
Рисунок 9. Сигнал на выходе ФНЧ
Практически уровень порога можно оценить по среднему уровню принятого сигнала. Полученный массив бит следует сравнить с первоначальным.
В результате получаем следующее:
Рисунок 10. Результат программы
Ошибка 1 рода - если вместо переданного «0» будет приниматься «1». Ошибка 2 рода - если вместо переданнои? «1» будет приниматься «0».
То есть, вероятности ошибок 1 и 2 рода будут зависеть от количества передаваемых бит и количество битов «0» и «1». В данном задании количество передаваемых бит равно 16, количество битов «0» - 9, «1» - 7. Вероятность ошибки 1 рода равна 0,5625, 2 рода - 0,4375.
хемминг сигнал амплитудный фазовый
3. Код Хемминга
Приведенная ниже команда выводит на экран проверочную и порождающую матрицы для кода Хэмминга с длиной кодового слова 31 = 25 - 1 и длиной блока исходного сообщения 26 = 31 - 5.
[h, g, n, k] = hammgen(5);
H =
Columns 1 through 18
1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1
0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1
0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0
0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
Columns 19 through 31
1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0
1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1
0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0
0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1
G =
Columns 1 through 18
1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Columns 19 through 31
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Для выбранной модели вероятность правильного приема одного бита без помехоустойчивого кода равна 0.96; .
Закодируем последовательность из 26 бит и пропустим через линию связи. Результаты представлены ниже.
Передаваемые биты=
Columns 1 through 25
0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1
Columns 26 through 31
0 0 1 1 1 0
Прием=
Columns 1 through 25
0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1
Columns 26 through 31
0 0 1 1 1 0
S=
0 0 0 0 0
В результате передаваемая последовательность вся была принята верно, синдром ошибок равен 0.
Заключение
хемминг сигнал амплитудный фазовый
В ходе курсовой работы изучен пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений и одноименный язык программирования Matlab и принципы передачи информации по линиям связи.
Сутью работы является рассмотрение методов модулирования и прием сигнала, кодирования и декодирования информации. Программа была написана на языке программирования Matlab. Также познакомились c особенности языка и среды Matlab, реализовали амплитудную модуляцию и код Хэмминга, самостоятельно контролирующийся и самокорректирующийся код.
Библиографический список
1 Советов, Б.Я. Теоретические основы передачи информации/ Рето Майер. - М.: Экcмо,2013. - 816 с.
2 Лебедько Е.Г. Теоретические основы передачи/
3 Е.Г. Лебедько / М., Лань. 2011. 352 с.
4 Линия связи - [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Линия связи.
Приложение
Листинг программы
=1024;
f=0:n-1;%частота сигнала в 2 МГц
i=1:n;
l=1000;% длина линии связи, м
R (f+1)=5+42*sqrt(f)/1000;% погонное сопротивление
L (f+1)=0.27*10^-9;% погонная индуктивность
G (f+1)=20*f*10^-9;% погонная проводимость
C (f+1)=48*10^-12;% погонная емкость
w (f+1)=2*pi*f;
gamma=zeros(n);
for (k=1:n)
% Коэффициент распространения волны
gamma(k)=sqrt((R(k)+1i*w(k)*L(k)).*(G(k)+1i*w(k)*C(k)));
end
%Соотношение напряжения на входе линии связи и выходе
H=exp((-gamma*l));
figure;
loglog (abs(H));
title ('АЧХ и ФЧХ линии связи');
bit=[1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0];
fnes=64;% частота несущей
nes=sin (2*pi*(i-1)*fnes/n);% несущая
sig=zeros(n);
for k=1:n
sig(k)=nes(k)*bit (round((k+31)/64));
end
disp ('Передаваемые биты=');
disp(bit);
figure(2);
plot(sig);
title ('Модулированный сигнал');
%пропускаем через линию связи
sp=fft(sig);
for i=1:n
sp1 (i)=sp(i)*H(i);
end
figure(3);
plot (abs(sp1));
title ('Спектр сигнала');
sig1=ifft(sp1);
figure(4);
plot (abs(sig1));
title ('Передаваемый сигнал, прошедший через линию связи');
MU=0;
SIGMA=0.1;
m=[1 n];
Листинг А.1, лист 1 - Код программы, моделирующий передачу информации через линию связи
noise=normrnd (MU, SIGMA, m);
for k=1:n
sig2 (k)=sig1 (k)+noise(k);
end
figure(5);
plot (real(sig2));
ylim([-0.5 1.5])
title ('Передаваемый сигнал с наложенным шумом');
%полосовой фильтр, зануляем ненужные частоты
sp2=fft(sig2);
for k=1:47
sp2 (k)=0;
end
for k=81:n
sp2 (k)=0;
end
figure(6);
plot (abs(sp2));
title ('Спектр передаваемого сигнала после полосового фильтра');
sig3=ifft(sp2);
figure(7);
plot (real(sig3));
title ('Передаваемый сигнал после полосового фильтра');
%выпрямляем
for k=1:n
sig4 (k)=abs (sig3 (k));
end
figure(8);
plot (real(sig4));
title ('Передаваемый сигнал после выпрямителя');
%ФНЧ
sp4 = fft(sig4);
for k=15:n
sp4 (k)=0;
end
sig5=ifft(sp4);
figure(9);
plot (real(sig5));
title ('Передаваемый сигнал после ФНЧ');
porog=((max (real(sig5)) - min (real(sig5)))/2)+min (real(sig5));%среднее значение
for k=1:16
bit1 (k)=0;
if (sig5 ((k-1)*64+32)>porog)
bit1 (k)=1;
end
end
disp ('Прием =');
disp(bit1);
disp(porog);
%Код Хемминга
bit=[1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0];
Листинг А.1, лист 2
m=5;
n=31;
k=26;
parmat=hammgen(m);
trt=syndtable(parmat);
msg=bit;
codemsg=encode (msg, n, k);
bit=codemsg;
disp ('Передаваемые биты=');
disp(bit);
disp ('Прием=');
disp(bit1);
disp(porog);
S=rem (bit1*parmat', 2);
S_de=bi2de (S, 'left-msb');
disp ('S= ');
disp([num2str(S)]);
E=trt (1+S_de,:);
codeCorrect=rem (E+codemsg, 2);
disp(codeCorrect);
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ условий передачи сигнала. Расчет спектральных, энергетических характеристик сигнала, мощности модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Определение вероятности ошибки приемника в канале с аддитивным "белым шумом".
курсовая работа [934,6 K], добавлен 07.02.2013Расчет характеристик линии связи и цепей дистанционного питания. Построение временных диаграмм цифровых сигналов. Определение числа каналов на магистрали. Расчет ожидаемой защищенности цифрового сигнала от собственной помехи. Выбор системы передачи.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 10.06.2010Временные функции сигналов, расчёт спектра. Определение интервала дискретизации и разрядности кода. Расчет мощности модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчет вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
курсовая работа [1020,8 K], добавлен 07.02.2013Классическое шифрование передачи криптографического ключа. Протоколы квантовой криптографии, их сущность и содержание. Анализ возможности передачи конфиденциальной информации по квантовым каналам связи. Способы исправления ошибок при передаче информации.
курсовая работа [394,3 K], добавлен 08.05.2015Анализ основных положений теории сигналов, оптимального приема и модуляции сигналов. Обзор способов повышения верности передаваемой информации. Расчёт интервала дискретизации сигнала и разрядности кода. Согласование источника информации с каналом связи.
курсовая работа [217,1 K], добавлен 07.02.2013Первичная сеть, включающая линии передачи и соответствующие узлы связи, образующие магистральную, дорожную и отделенческую сеть связи как основа железнодорожной связи. Конструкция и характеристика оптических кабелей связи, особенности ее строительства.
курсовая работа [428,0 K], добавлен 21.10.2014Изучение метода преобразования и кодирования информации, используемого для передачи данных по физическим каналам вычислительных сетей и телекоммуникаций. Разработать диалоговой программы, формирующей сообщение в виде классического кода Хемминга.
лабораторная работа [162,6 K], добавлен 22.03.2015Схема линии связи и подключения абонентов. Ведение передачи информации в последовательном коде. Использование интерфейсного модуля-контроллера связи для ее реализации. Схема микроконтроллера, описание работы портов. Создание проекта в AVR Studio.
контрольная работа [82,6 K], добавлен 24.02.2014Сведения о характеристиках и параметрах сигналов и каналов связи, методы их расчета. Структура цифрового канала связи. Анализ технологии пакетной передачи данных по радиоканалу GPRS в качестве примера цифровой системы связи. Определение разрядности кода.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 07.02.2013Средства связи как технологии передачи информации: история, характеристика. Проводные, кабельные, воздушные, оптоволоконные линии связи. Беспроводные, радиорелейные, спутниковые системы; буквенно-цифровые сообщения. Сотовая связь, Интернет-телефония.
курсовая работа [158,8 K], добавлен 18.12.2012Принципы построения радиорелейной связи. Сравнительный анализ методов выбора высот антенн на интервалах цифровых радиорелейных линий. Анализ влияния замираний на показатели качества передачи. Расчет субрефракционных составляющих показателей качества.
дипломная работа [989,4 K], добавлен 06.12.2021Определение интервалов дискретизации и квантования сигнала. Исследование характеристик кодового и модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчёт разрядности кода, вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
курсовая работа [917,1 K], добавлен 07.02.2013Структура канала связи. Расчет спектральных характеристик модулированного сигнала, ширины спектра, интервала дискретизации сигнала и разрядности кода, функции автокорреляции, энергетического спектра, вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.02.2013Расчет спектральных и энергетических характеристик сигналов. Параметры случайного цифрового сигнала канала связи. Пропускная способность канала и требуемая для этого мощность сигнала на входе приемника. Спектр модулированного сигнала и его энергия.
курсовая работа [482,4 K], добавлен 07.02.2013Этапы развития различных средств связи: радио, телефонной, телевизионной, сотовой, космической, видеотелефонной связи, интернета, фототелеграфа (факса). Виды линии передачи сигналов. Устройства волоконно-оптических линий связи. Лазерная система связи.
презентация [301,0 K], добавлен 10.02.2014Изучение закономерностей и методов передачи сообщений по каналам связи и решение задачи анализа и синтеза систем связи. Проектирование тракта передачи данных между источником и получателем информации. Модель частичного описания дискретного канала.
курсовая работа [269,2 K], добавлен 01.05.2016Составление сметы на строительство линии связи. Выбор трассы прокладки кабеля и системы передачи. Размещение усилительных пунктов. Расчет надежности проектируемой линии связи, параметров передачи кабеля КМБ-4 и вероятности повреждения его молнией.
курсовая работа [586,5 K], добавлен 21.03.2014Проектирование цифровой линии передачи между пунктами Гомель и Калинковичи. Выбор системы передачи для осуществления связи. Структурная схема аппаратуры ИКМ-120. Параметры системы передачи, трассы кабельной линии. Расчет схемы организации связи.
курсовая работа [129,2 K], добавлен 08.05.2012Расчет практической ширины спектра сигнала и полной энергии сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчет интервала дискретизации и разрядности кода, вероятности ошибки при воздействии "белого шума". Определение разрядности кода.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.02.2013Основная задача развития электрической связи. Расчет характеристик передачи по оптическим волокнам. Строительство волоконно-оптической линии связи, монтаж оптического кабеля и работа с измерительными приборами. Охрана труда и техника безопасности.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 24.04.2012
