Исследование системы передачи данных с двоичным симметричным каналом связи без использования корректирующего кода

Для выполнения исследований необходимо составить модель канала связи, выполнив следующие операции:

6.1.1. Используя команду commlibv1, вызвать на экран структурную схему системы связи и активизировать блок кодирования информации Error control coding;

6.1.2. В появившемся окне Demo Error-Control Coding/Decoding Library выбрать окно Hemming codec;

6.1.3. В новом окне выбрать систему с последовательной передачей двоичных элементов кодовой комбинации кода Хэмминга Binary sequence Hamming encode;

6.1.4. Активизировать окно зеленого цвета, которое позволяет получить эталонную модель для n,k-кода (7,4) Sequence Codec demo;

6.1.5. В строке главного меню нового окна активизировать слово File и в появившемся меню щелкнуть New, далее в меню справа щелкнуть Model, появляется свободное окно;

6.1.6.используя метод буксировки, собрать модель по образцу, показанному на рисунке 1.

Рисунок 1 - Образец модели для испытания двоичного канала

Прежде чем запустить модель для набора статистических данных необходимо установить параметры для каждого блока моделируемой системы.

Для выполнения данной процедуры необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши в поле интересующего блока. Появится панель с параметрами, как показано на рисунке 2.

На экран можно вызвать одну или несколько панелей.

Левая панель на рисунке 2 относится к блоку Read workspace (Датчику тес та). Первая с трока устанавливает вид комбинации для первоначального заполнения датчика рекуррентной последовательности, которая используется далее в виде тестовой последовательности. Цифра после запятой обозначает число датчиков (их может быть несколько).

Вторая строка устанавливает длительность импульса в единицах модельного времени (в данном случае это время равно 5 ед.).

В третьей строке наличие 1 свидетельствует о длительности цикла считывания.

В четвертой строке устанавливается номер активного выхода.

Справа приведена панель параметров для блока Error meter, который предназначен для сбора статистических данных.

Рисунок 2 - Вид панелей для установки параметров блоков

В первой строке устанавливается число бит, приходящихся на переданный символ (рекомендуется вводить в эту строку 1).

Во второй строке исследователь выводит число строк, которые появляются на экране в ходе проведения эксперимента. Если число строк установить 30, то в ходе проведения эксперимента заметна динамика появления ошибок в последовательности принятых символов. Для ускорения процесса моделирования не рекомендуется выводить на экран панель сбора статистических данных, чтобы не тратить время и объем оперативной памяти ПЭВМ на графику.

В третьей строке отображается задержка по времени между первым и вторым входом блока. Действительно, на первый вход сигнал поступает с выхода датчика информации без задержки, а на второй вход сигнал может проходить несколько блоков для кодирования и декодирования информации и временную разницу между двумя путями сигнала; необходимо учитывать, чтобы тестовые последовательности были синхронизированы между собой.

В четвертой графе устанавливается модельное время. Рекомендуется устанавливать 1.

Образец экрана со статистическими данными приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Пример экрана со статистическими данными эксперимента

Левая колонка Sender показывает последовательность двоичных символов на выходе датчика информации. Правая колонка Receiver демонстрирует результат приема информации. В этой колонке кранным цветом отмечаются ошибочно принятые символы. В нижней час ти панели желтым цветом выделяются данные о числе переданных комбинаций (верхние три с троки) и данные о числе переданных символов (4,…,6 строки).

Symbol Transferred – означает общее число переданных комбинаций.

Error Number – число комбинаций с ошибками.

Error Rate – частость ошибки, которая при определенных условиях

может быть принята за вероятность ошибочного приема комбинации.

Bit Transferred – число переданных бит.

Error Number – число ошибочных бит.

Error Rate – частость ошибки на бит.

В ходе проведения эксперимента исследователя часто интересуют осциллограммы сигналов на входе системы и ее выходе. Для этого предусматриваются возможности подключения неограниченного числа осциллографов (ондуляторов). На рисунке 4 показана схема с двумя такими устройствами Scope 1 и Scope 2. Для получения соответствующей «картинки» необходимо произвести двойной щелчок мыши в поле соответствующего прибора. Общий вид экранов двух приборов приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Общий вид экранов осциллографов

Из рисунков становится ясным, что экран по оси x рассчитан на 10 единиц модельного времени и что длительность импульсов составляет 5 единиц времени. Что соответствует параметру левой панели (рисунок 4) второй строки. Изучение статистики ошибок, возникающих при передаче информации по каналу с помехами, исторически велось в предположении, что мешающие факторы носят независимый характер. Такое предположение на первых этапах было вполне оправдано и удобно для исследования математических моделей каналов. В последующем было выявлено, что в большинстве каналов связи (линий связи) ошибки группируются, т. е. предположение о их независимости не всегда оправдано с точки зрения адекватности модели реально протекающим процессам. Тем не менее, в современной литературе по теории кодирования модели с независимыми ошибками используются для первоначальных оценок систем кодирования, поскольку аналитические модели таких систем просты и отражают главные вероятностные характеристики системы обмена данными. Каналы с независимыми ошибками получили названия дискретных каналов без памяти. В таком канале выполняются соотношения:

P(bv/au) = Puv,

где u = 1, 2, 3, …, U; v = 1, 2, 3, …, V.

Простейшей моделью канала без памяти является двоичный, симметричный канал (ДСК), схематически представленной на рисунке 5.

Рисунок 5 - Двоичный симметричный канал, граф переходных состояний

Для такого канала обязательно выполняются следующие вероятностные соотношения P11 = P00 = q, P10 = P01= P= 1 – q.

Поскольку в ДСК указывается только вероятность ошибки, то оценить поведение системы удается только на уровне символов, задавая значение P. Задать значение P можно активизируя блок канала модели двойным щелчком мыши и выставляя в первой с троке параметров (Error probability) соответствующую величину P, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 - Панель параметров двоичного симметричного канала

В нижнем правом углу рисунка 6 показана панель для установки параметров моделирования. Все параметры в данной лабораторной работе изучать не имеет смысла. Остановимся на главном: времени моделирования. Для установки этого параметра необходимо в строке Главного меню модели найти команду Simulation. После ее активизации появится контекстное меню, в котором необходимо нажать Simulation parameters. Это приводит к появлению панели (см. рисунок 6). На панели исследователь устанавливает модельное время в соответствующих окнах (Start time, Stop time).

Обычно для достижения требуемой точности моделирования необходимо обработать до 10⁶ символов. В целях экономии времени в данной работе допускается передача 10³–10⁴ символов.

Рекомендуется настраивать модель на параметрах малой величины. В случае наличия ошибок в установке параметров модели на экран в автоматическом режиме выводится панель ошибок, общий вид которой представлен на рисунке 7 в нижнем правом углу. При этом блок в котором не установлен (или ошибочно определен) параметр в модели подсвечивается желтым цветом с красной окантовкой. В приведенном примере не указаны параметры в третьей и четвертой строке источника информации.

Рисунок 7 - Панель ошибок и выделенный ошибочный блок модели

Поиск по сайту: