Исследование схем кодеров и декодеров с исправлением ошибок

1. Цель работы:

1.1. Исследование корректирующей способности кодов БЧХ.

1.2. Исследование системы передачи данных с двоичным симметричным каналом и кодами БЧХ с фиксированной длиной кодовой комбинации.

1.3. Исследование системы передачи данных с кодами БЧХ при использовании Гауссовского канала связи.

2. Литература:

2.1. Лазарев Ю. MatLAB 5.X / Ю. Лазарев. – Киев: Ирина, 2000. – 383 с.

2.2. Васильев К. К. Основы помехоустойчивых кодов / К. К. Васильев, Л. Я. Новосельцев, В. Н. Смирнов. – Ульяновск: УлГТУ, 2000.

2.3. Конспект лекций по теории кодирования и защите информации.

3. Подготовка к работе:

3.1. Повторить теоретический материал по данной теме.

4. Основное оборудование:

4.1. Персональный компьютер.

4.2. Программа Matlab.

5. Задание:

5.1. Произвести внешний осмотр рабочего места.

5.2. Активизировать программу Matlab, вывести ее на рабочий стол ПЭВМ;

5.3. Выполнить необходимые операции в соответствие с заданием в

течение времени, отведенного на каждый вопрос.

5.4.Исследование системы передачи данных с двоичным симметричным каналом и кодами БЧХ с фиксированной длиной кодовой комбинации.

5.5. Исследование системы передачи данных с кодами БЧХ при использовании Гауссовского канала связистами.

6. Порядок выполнения работы:

6.1. Исследование системы передачи данных с двоичным симметричным каналом и кодами БЧХ с фиксированной длиной кодовой комбинации.

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

•используя команду commlibv1, вызвать на экран структурную схему канала связи и активизировать блок кодирования информации Error

control coding;

•в появившемся окне Demo Error-Control Coding/Decoding Library выбрать окно BCH codec;

•в новом окне выбрать систему с последовательной передачей двоичных элементов кодовой комбинации кода BCH Binary sequence BCH encode;

•активизировать окно зеленого цвета, которое позволяет получить эталонную модель для кодов БЧХ Sequence codec demo;

•в строке главного меню нового окна активизировать слово File и в появившемся меню щелкнуть Ne w, далее в меню справа щелкнуть Model, появляется свободное окно;

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

Рисунок 1- Образец модели для испытания канала с кодом БЧХ

Прежде чем запустить модель для набора статистических данных необходимо установить параметры для каждого блока моделируемой системы. Этим достигается согласованное взаимодействие блоков модели по импульсам. Для выполнения данной процедуры необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши в поле интересующего блока и затем установить в открывшейся панели необходимые параметры. Настройку параметров блока рассмотрим на примере источника дискретных сигналов. Вид панели для установки параметров источника сигналов только на один период показан на рисунке 2. В первой строке устанавливается период следования сигналов в секундах и номер активного выхода. Например, установка значений 5,1 означает, что

5 секунд, а активным выходом блока является выход под номером 1. Вторая с трока указывает тактовую частоту считывания информационных символов с датчика случайного числа. Обычно эту частоту устанавливают в соответствие с соотношением 1/k, где k – число информационных символов в кодовой комбинации. В третьей строке устанавливается цикл следования случайной кодовой комбинации. При установке 1 цикл повторяется до завершения модельного времени. При установке 0 цикл повторяется только один раз. Указанные приемы необходимы для отладки модели. В четвертой строке определяется активный выход блока.

Рисунок 2 - Вид панелей для установки параметров источника сигналов

Используя опыт первой лабораторной работы, выполнить исследование системы с применением кодов БЧХ в ДСК с постоянными параметрами. Рекомендуется установить вероятность ошибки на символ в ДСК, равной 0.2. Таблица кодов БЧХ вызывается из окна эталонной модели, используя блок желтого цвета. Таблица показана на рисунке 3. Для выполнения работы целесообразно выбрать коды БЧХ с N = 127. Рекомендуется изменять параметр K с шагом около 20, например, 120; 99; 71; 50; 29; 8.

Рисунок 3 - Пример экрана с таблицей кодов БЧХ

После проведения исследований необходимо построить графики, поясняющие эффективность применения кодов БЧХ в ДСК с фиксированной вероятностью ошибки.

1. Построить график зависимости, принимая значение Т за аргумент, а полученные статистические данные по вероятности ошибки на символ за функцию. Образец отражения функциональной зависимости для построения графика приведен в лабораторной работе № 1.

2. Построить график зависимости, принимая за аргумент относительную скорость передачи информации К/N, а полученные статистические данные по вероятности ошибки на символ за функцию.

Примеры программы для вывода графиков приведены ниже:

>> x = [4 11 26 59];

>> y = [0.01 0.02 0.06 0.1];

>> x1 = [4 11 26 59];

>> y1 = [0.001 0.01 0.012 0.1];

>>semilogy(x,y,x1,y1), grid

Результаты исследований предъявить преподавателю для проверки и занести в отчет

6.2 Исследование системы передачи данных с кодами БЧХ при использовании Гауссовского канала связистами.

Для выполнения данной части лабораторной работы необходимо:

•составить модель на основе эталонного образца с использованием кодов БЧХ;

•используя модулятор и демодулятор, включить систему с помехоустойчивым кодом в канал с Гауссовскими помехами;

•провести сравнение канала без избыточного кода и канала с кодированием;

•результаты оформить в виде графиков.

Используя команду commlibv1, вызвать на экран структурную схему канала связи и активизировать блок кодирования информации Error control coding. Активизировать блок Modulation и в открывшемся окне Library: com_modu дважды щелкнуть блок Digital mo/dem. Откроется окно цифровых модемов. В этом окне необходимо двойным щелчком активизировать блок зеленого цвета MASC demo и сохранить открывшееся окно на экране монитора для последующего перетаскивания из него виртуального осциллографа.

Для подготовки необходимой модели в окне Library: com_modu активизировать демонс трационный блок зеленого цвета S-QASK demo2 и собрать модель по образцу, представленному на рисунке 4.

Рисунок 4 - Модель для исследования кодов БЧХ при КАМ модуляции

В данной модели используется квадратурно-амплитудная модуляция на 16 позиций. Источник сигналов передает данные в виде десятичной последовательности от 0 до 15, которые преобразуются в двоичные вектора, обрабатываемые в канале связи. Причина такого подхода заключается в необходимости одновременного повышения надежности и скорости передачи информации при существенных ограничениях на энергетику и занимаемую полосу частот. Нумерация сигналов показана на рисунке5. Новым элементом в модели является применение блока Display. Этот блок может использоваться для вывода как скалярных, так векторных величин. Если отображаемая величина является вектором, то исходное окно изменяется автоматически, о чем свидетельствует появление маленького черного треугольника в правом нижнем углу блока. Для каждого элемента вектора создается свое мини-окно, но чтобы они стали видимы, необходимо рас тянуть изображение блока. Для этого следует выделить юлок, подвести курсор к одному из его углов, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, растянуть изображение блока так, чтобы черный треугольник исчез.

Рисунок 5 - Нумерация элементов в сигнально-кодовой конструкции

Следовательно, число информационных элементов, сбрасываемых источником информации в систему, должно быть кратным числу 4.

В ходе работы необходимо изучить параметры каждого блока модели и изменяя вероятность искажения символа в Гауссовском канале связи исследовать возможности кодов БЧХ при различной их длине, но одинаковой корректирующей способности. Первоначальные данные для источника сообщений, кодера кода БЧХ и канала связи показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 - Установка данных модели

В этой модели для ее запуска необходимо в строке главного меню выбрать Simulation и далее Start. Атрибуты модели установить, исходя из накопленного опыта работы с обязательным отражением в протоколе и отчете. Для подготовки отчета рекомендуется свести результаты исследований на один график. За аргумент целесообразно принять параметр k, а за функцию полученные вероятности ошибочного приема символа. Для выполнения этого пункта задания необходимо в командной строке набрать программу вывода графиков. Например, программа для вывода двух графиков имеет вид:

>> x = [4 11 26 59];

>> y = [0.01 0.02 0.06 0.1];

>> x1 = [4 11 26 59];

>> y1 = [0.001 0.01 0.012 0.1];

>>semilogy(x,y,x1,y1), grid

Нажать Enter и представить график на проверку преподавателю в электронной форме, после чего перенести график в отчет по лабораторной работе.

7. Содержание отчета:

7.1. Исследуемые схемы и краткие их характеристики.

7.2. Описание параметров модели по блокам.

7.3. Статистические и графические результаты испытаний имитационной модели.

7.4. Выводы по работе, содержащие анализ полученных зависимостей.

8. Контрольные вопросы:

8.1. Характеристики Гауссовского канала связи.

8.2. Принцип оценки вероятности искажения кодовой последовательности в каналах с независимыми ошибками.

8.3. Принцип задания параметров источника сообщений модели.

8.4. Порядок задания параметров кодера (декодера) модели.

8.5. Порядок задания параметров канала связи.

8.6. Порядок выявления ошибок в моделируемой системе связи.

8.7. Принцип настройки виртуальных осциллографов.

8.8. Порядок настройки дисплея.

8.9. Принцип расчета и установки модельного времени.

8.10. Порядок задания кодов БЧХ.

8.11. Принцип синхронизации элементов имитационной модели.

Поиск по сайту: