Задание на курсовой проект по дисциплине«Технология цифровой связи»

Тема «Проектирование устройств защиты от ошибок,использующих различные виды помехоустойчивого кодирования»

Требуется спроектировать среднескоростной тракт передачи данныхмежду двумя источниками и получателями информации, отстоящими друг отдруга на L км.

Для повышения верности передачи использовать систему с решающейобратной связью, непрерывной передачей и блокировкой приемника. Тип кода –циклический. Система с РОС работает в режиме обнаружения ошибок спереспросом неправильно принятой информации.

Распределение ошибок в дискретном канале описывается модельюПуртова Л.П. Для повышения надежности ТПД применяется постоянноерезервирование.

Требуется:а) пояснить сущность модели частичного описания дискретного канала

(модель Пуртова Л.П.), обратив особое внимание на параметр - коэффициентгруппирования ошибок;

б) построить структурную схему системы с РОСнп и блокировкой иструктурную схему алгоритма работы системы;

в) определить оптимальную длину кодовой комбинации n, при которойобеспечивается наибольшая относительная пропускная способность R;

г) определить число проверочных разрядов в кодовой комбинации r,обеспечивающих заданную вероятность необнаруженной ошибки. Найтипараметры циклического кода n, k, r;

д) выбрать тип порождающего (образующего) полинома g(x);е) построить схему кодера для выбранного g(x) и пояснить его работу;ж) построить схему декодера для выбранного g(x) и пояснить его работу;з) получить схему кодирующего и декодирующего устройства

циклического кода с модуляцией и демодуляцией данного варианта, а такжесобрать схему с применением пакета «System View»;

и) определить объем передаваемой информации W при заданном темпеTпер и критерии отказа t отк;

к) определить емкость накопителя М;л) рассчитать надежностные показатели основного и обходного каналов

ПД.м) по географической карте РК выбрать два пункта, отстоящие на L км,

выбрать магистраль, разбив ее на ряд участков длинной 500 – 1000 км. Пунктыпереприема привязать к крупным населенным пунктам;

н) построить временную диаграмму работы системы.

Исходные данные

Данные, общие для всех вариантов:- скорость модуляции В = 1200 Бод;- скорость распространения информации по каналу связи V = 80000 км/с;- вероятность ошибки в дискретном канале 3

ош 100,5Р .

Таблица 1 – Данные по вариантам

Варианты Параметры

Рно( х 10-6) L, км tотк , с Тпер , с d0 αТип

модуляции1 3,0 5500 180 320 4 0,47 АМ, ЧМ, ФМ2 3,5 5000 200 300 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ3 2,0

4000150 350 4 0,5 АМ,

ЧМ,ФМ

4 2,5 3500 220 250 4 0,45 АМ, ЧМ, ФМ5 4,0 3000 250 200 4 0,45 АМ, ЧМ, ФМ6 1,5 5500 150 350 4 0,47 АМ, ЧМ, ФМ7 2,0 2000 180 330 4 0,35 АМ, ЧМ, ФМ8 3,0 3500 200 360 4 0,6 АМ, ЧМ, ФМ9 3,5 25000 220 300 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ10 4,0 2000 250 280 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ11 3,5 5000 180 260 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ12 3,0 5500 200 300 4 0,48 АМ, ЧМ, ФМ13 2,5 4500 150 300 4 0,47 АМ, ЧМ, ФМ14 2,0 4000 150 350 4 0,42 АМ, ЧМ, ФМ15 4,0 2000 300 150 4 0,5 АМ, ЧМ, ФМ16 1,5 5000 300 200 4

0,51АМ,ЧМ,ФМ

17 2,0 4000 200 300 4 0,52 АМ, ЧМ, ФМ18 2,5 4500 320 180 4 0,56 АМ, ЧМ, ФМ19 3,0 5000 180 330 4 0,3 АМ, ЧМ, ФМ20 3,5 5500 200 360 4 0,36 АМ, ЧМ, ФМ21 4,0 2500 220 360 4 0,35 АМ, ЧМ, ФМ22 3,0 3500 180 220 4 0,6 АМ, ЧМ, ФМ23 2,0

4000150 330 4 0,62 АМ,

ЧМ,ФМ

24 1,5 5000 280 360 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ25 1,0 5500 180 320 4 0,72 АМ, ЧМ, ФМ26 1,5 5000 250 300 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ27 2,0 2000 150 350 4 0,47 АМ, ЧМ, ФМ28 2,5 2500 150 350 4 0,41 АМ, ЧМ, ФМ29 3,0 5000 180 320 4 0,63 АМ, ЧМ, ФМ30 3,5 5500 150 300 4 0,73 АМ, ЧМ, ФМ

Исходные данные

Данные, общие для всех вариантов:- скорость модуляции В = 1100 Бод;- скорость распространения информации по каналу связи V = 80000 км/с;- вероятность ошибки в дискретном канале 3

ош 100,5Р .

Таблица 1 – Данные по вариантам

Варианты Параметры

Рно( х 10-6) L, км tотк , с Тпер , с d0 αТип

модуляции31 3,0 6500 180 310 5 0,47 АМ, ЧМ, ФМ32 3,5 5500 200 300 5 0,4 АМ, ЧМ, ФМ33 2,0 5000 180 350 5 0,5 АМ, ЧМ, ФМ34 2,5 3000

220300 5 0,5 АМ,

ЧМ,ФМ

35 1,5 4000 250 200 5 0,3 АМ, ЧМ, ФМ36 4,0 5000 200 300 5 0,36 АМ, ЧМ, ФМ37 2,5 4000 250 330 5 0,35 АМ, ЧМ, ФМ38 2,0 6000 200 3580 5 0,4 АМ, ЧМ, ФМ39 4,0 4500 180 380 5 0,48 АМ, ЧМ, ФМ40 3,0 5500 250 350 5 0,45

АМ,ЧМ,ФМ

41 3,5 3000 150 300 5 0,5 АМ, ЧМ, ФМ42 1,5 2000 180 380 5 0,48 АМ, ЧМ, ФМ43 2,0 3000 220 320 5 0,32 АМ, ЧМ, ФМ44 2,5 5000 250 300 5 0,3 АМ, ЧМ, ФМ45 2,5 5500 150 300 5 0,4 АМ, ЧМ, ФМ46 3,0 4000 180 200 5 0,5 АМ, ЧМ, ФМ47 4,0 2000 200 300 5

0,7АМ,ЧМ,ФМ

48 4,0 3000 250 320 5 0,4 АМ, ЧМ, ФМ49 3,5 6000 150 350 5 0,47 АМ, ЧМ, ФМ50 2,5 3500 200 300 5 0,5 АМ, ЧМ, ФМ51 1,5 6500 180 250 5 0,51 АМ, ЧМ, ФМ52 2,0 4000 200 150 5 0,3 АМ, ЧМ, ФМ53 3,0 5000 180 250 5 0,6 АМ, ЧМ, ФМ

54 4,0 3000 200 180 5 0,65 АМ, ЧМ, ФМ55 3,5 5000 180 200 5 0,7 АМ, ЧМ, ФМ56 1,5 6000 150 350 5 0,74 АМ, ЧМ, ФМ57 2,5 5500 300 250 5 0,72 АМ, ЧМ, ФМ58 4,0 3500 400 300 5 0,61 АМ, ЧМ, ФМ59 3,0 4000 350 200 5 0,67 АМ, ЧМ, ФМ60 2,0 2000 280 250 5 0,5 АМ, ЧМ, ФМ61 2,5 3500 280 180 5 0,4 АМ, ЧМ, ФМ62 3,5 3000 350 250 5 0,5 АМ, ЧМ, ФМ63 1,5 4000 180 250 5 0,6 АМ, ЧМ, ФМ64 4,0 2000 350 180 5 0,56 АМ, ЧМ, ФМ65 2,0 3000 200 150 5 0,7 АМ, ЧМ, ФМ

Исходные данные

Данные, общие для всех вариантов:- скорость модуляции В = 1200 Бод;- скорость распространения информации по каналу связи V = 70000 км/с;- вероятность ошибки в дискретном канале 3

ош 100,5Р .

Таблица 1 – Данные по вариантам

Варианты Параметры

Рно( х 10-6) L, км tотк , с Тпер , с d0 αТип

модуляции66 3,5 5000 180 320 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ67 2,5 3500 200 300 4 0,5 АМ, ЧМ, ФМ68 1,5 5500 300 200 4 0,45 АМ, ЧМ, ФМ69 4,0 2000 150 350 4 0,45 АМ, ЧМ, ФМ70 3,0 5000 350 150 4 0,3 АМ, ЧМ, ФМ71 2,0 5500 250 220 4 0,35 АМ, ЧМ, ФМ72 1,5

4000200 180 4 0,6 АМ,

ЧМ,ФМ

73 2,5 3000 180 320 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ74 3,5 4000 320 180 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ75 4,5 2500 330 180 4 0,6 АМ, ЧМ, ФМ76 3,0 5500 150 350 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ77 2,0 5000 200 360 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ78 1,5 5500 200 300 4 0,4

АМ,ЧМ,ФМ

79 4,0 2000 250 350 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ80 3,0 4000 280 360 4 0,5 АМ, ЧМ, ФМ81 2,0 5000 300 200 4 0,5 АМ, ЧМ, ФМ82 1,5 5500 150 350 4 0,6 АМ, ЧМ, ФМ83 3,5 3000 180 320 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ84 4,0 3000 180 320 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ

85 3,0 5000 300 200 40,45

АМ,ЧМ,ФМ

86 2,0 5500 150 350 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ87 1,5 6000 350 150 4 0,4 АМ, ЧМ, ФМ88 3,5 3000 200 300 4 0,47 АМ, ЧМ, ФМ89 2,5 4000 220 360 4 0,47 АМ, ЧМ, ФМ90 3,0 3500 180 320 4 0,5 АМ, ЧМ, ФМ91 2,0 5000 200 360 4 0,5 АМ, ЧМ, ФМ92 4,0 2000

250350 4 0,5 АМ,

ЧМ,ФМ

93 2,0 5000 300 200 4 0,6 АМ, ЧМ, ФМ94 3,0 4500 180 220 4 0,6 АМ, ЧМ, ФМ95 3,5 5000 300 150 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ96 2,5 5500 320 180 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ97 4,0 2000 150 300 4 0,65 АМ, ЧМ, ФМ98 3,5 3500 180 320 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ99 4,0 2500 200 360 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ100 4,0 3000 200 300 4 0,7 АМ, ЧМ, ФМ

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине«Технология цифровой связи»

Содержание

Введение1 Теоретическая часть1.1 Модель частичного описания дискретного канала (модель Пуртова Л.П.)1.2 Виды модуляции1.2.1 Амплитудная модуляция1.2.2 Угловая модуляция1.3 Структурная схема системы с РОСнп и блокировкой и структурная схемаалгоритма работы системы2 Расчетная часть2.1 Определение оптимальной длины кодовой комбинации, при которойобеспечивается наибольшая относительная пропускная способность.2.2 Определение числа проверочных разрядов в кодовой комбинации,обеспечивающих заданную вероятность необнаруженной ошибки. Нахождениепараметров циклического кода n, k, r2.3 Выбор типа порождающего (образующего) полинома2.4 Построение схемы кодера для выбранного образующего полинома ипояснение его работы2.5 Построение схемы декодера для выбранного образующего полинома ипояснение его работы2.6 Получение схемы кодирующего и декодирующего устройства циклическогокода с применением пакета «System View»

2.7 Определение объема передаваемой информации при заданном темпе Tпер икритерии отказа t отк.2.8 Определение емкости накопителя2.9 Расчет характеристик основного и обходного дискретного канала2.10 Построение временной диаграммы работы системы2.11 Выбор по географической карте Казахстана двух пунктов, отстоящих на LкмЗаключениеСписок литературы

Введение

Развитие телекоммуникационных сетей привело к необходимости в болееподробном изучении цифровых систем передачи данных. Этому посвященадисциплина «Технологии цифровой связи», которая излагает принципы иметоды передачи цифровых сигналов, научные основы и современноесостояние технологий цифровой связи; дает представление о возможностях иестественных границах реализации цифровых систем передачи и обработки,уясняет закономерности, определяющие свойства устройств передачи данных изадачи их функционирования. Курсовой проект по данной дисциплинепозволяет более подробно изучить разделы данной дисциплины.

Целью данной курсовой работы является освоение курса «Технологиицифровой связи» и получение навыков в решении задач.

В курсовой работе необходимо спроектировать тракт передачи данныхмежду источником и получателем информации. Так как необходима высокаяверность передачи, то при проектировании используется система с решающейобратной связью, непрерывной передачей и блокировкой приемника. Длякодирования используется циклический код.

С развитием компьютерных технологий для моделированиятелекоммуникационных систем стали использоваться программные средства. Всвязи с этим в работе необходимо собрать схему кодирующего и декодирующегоустройства циклического кода с использованием модуляции и демодуляции сприменением пакета «System View».

1 Теоретическая часть

1.1 Модель частичного описания дискретного канала

Зависимость вероятности появления искаженной комбинации от ее длиныn и вероятность появления комбинации длиной n с t ошибками.

Зависимость вероятности появления искаженной комбинации от ее длиныn характеризуется как отношение числа искаженной комбинации к общемучислу переданных кодовых комбинаций.

N(n)

(n)Nlimn)1,Р( ош

n

. (1)

Эта вероятность является неубывающей величиной функции n. Когда n=1,то Р=РОШ, когда n , Р=1.

В модели Пуртова вероятность вычисляется:

ошα1 Pnn)1,Р(

, (2)

где α – показатель группирования ошибок.Если α = 0, то пакетирование ошибок отсутствует и появление ошибок

следует считать независимым.Если 0.5 < α < 0.7, то это пакетирование ошибок наблюдается на

кабельных линиях связи, т.к. кратковременные прерывания приводят кпоявлению групп с большой плотностью ошибок.

Если 0.3 < α < 0.5, то это пакетирование ошибок наблюдается врадиорелейных линиях связи, где наряду с интервалами большой плотностиошибок наблюдаются интервалы с редкими ошибками.

Если 0.3 < α < 0.4, то наблюдается в радиотелеграфных каналах.Распределение ошибок в комбинациях различной длины оценивает и

вероятность комбинаций длиной n c t наперед заданными ошибками.

n/3 tпри Pt

nn)t,Р( ош

α1

. (3)

Сравнение результатов вычисленных значений вероятностей поформулам (2) и (3) показывает, что группирование ошибок приводит кувеличению числа кодовых комбинаций, пораженных ошибками большейкратности. Также можно заключить, что при группировании ошибокуменьшается число искаженных кодовых комбинаций, заданной длины n. Этопонятно также из чисто физических соображений. При одном и том же числеошибок пакетирование приводит к сосредоточению их на отдельных

комбинациях (кратность ошибок возрастает), а число искаженных кодовыхкомбинаций уменьшается.

1.2 Виды модуляции

Сигналы формируются путём изменения тех или иных параметровфизического носителя в соответствии с передаваемым сообщением. Этотпроцесс (изменения параметров носителя) принято называть модуляцией.

Общий принцип модуляции состоит в изменении одного или несколькихпараметров несущего колебания (переносчика) f (t, βα, , ...) в соответствии с пе-редаваемым сообщением. Так если в качестве переносчика выбраногармоническое колебание ),tUcos(ωf(t) 0 то можно образовать три видамодуляции: амплитудную (AM), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ).

Рисунок 1 - Формы сигналов при двоичном коде для различных видовдискретной модуляции

1.2.1 Амплитудная модуляцияАмплитудная модуляция состоит в пропорциональном первичному

сигналу x(t) изменении амплитуды переносчика ax(t)UU 0AM . В простейшем случае гармонического сигнала tΩXcosx(t) амплитуда

ΩcosXaUU 0AM . (4)

В результате имеем АМ колебание:

)tωcos(t)ΩcosXa(Uu 000AM . (5)

Рисунок 2 – Графики колебаний AMuиux(t), .

Рисунок 3 - Спектр АМ колебания

На рисунке 2 изображены графики колебаний AMuиux(t), . ОгибающаяАМ колебания соответствует выражению (3) Максимальное отклонениеамплитуды AMU от 0U представляет амплитуду огибающей ΩU ; согласно (3)

aXUΩ . Отношение амплитуды огибающей к амплитуде несущего(немодулированного) колебания

0Ω /UUm . (6)

называется коэффициентом модуляции. Обычно 1m . Коэффициентмодуляции, выраженный в процентах, т. е. (m 100)%, называют глубиноймодуляции. Коэффициент модуляции пропорционален амплитудемодулирующего сигнала.

Используя (5), выражение (4) записывают в виде

)tω(Ωcosm(1Uu 000 . (7)

Для определения спектра АМ колебания раскроем скобки в выражении(6):

]t)Ωωcos[(U2

m]t)Ωωcos[(U

2

m)tωcos(Uu 000000000 . (8)

Согласно (7) АМ колебание является суммой трех высокочастотныхгармонических колебаний близких частот (поскольку 0ωΩ или 0fF ):

а) колебания несущей частоты f0 с амплитудой U0,

б) колебания верхней боковой частоты f0+F с амплитудой 0в U

2

mU

,в) колебания нижней боковой частоты f0-F с такой же амплитудой

0н U2

mU

.Спектр АМ колебания (7) приведен на рисунке 3. Ширина спектра равна

удвоенной частоте модуляции: ∆fAM=2F. Амплитуда несущего колебания примодуляции не изменяется; амплитуды колебании боковых частот (верхней инижней) пропорциональны глубине модуляции, т. е. амплитуде Хмодулирующего сигнала. При m=1 амплитуды колебаний боковых частотдостигают половины несущей (0,5U0).

Несущее колебание никакой информации не содержит, и в процессемодуляции оно не меняется. Поэтому можно ограничиться передачей толькобоковых полос, что и реализуется в системах связи на двух боковых полосах(ДБП) без несущей. Больше того, поскольку каждая боковая полоса содержитполную информацию о первичном сигнале, можно обойтись передачей толькоодной боковой полосы (ОБП). Модуляция, в результате которой получаютсяколебания одной боковой полосы, называется однополосной (ОМ).

Очевидными достоинствами систем связи ДБП и ОБП являютсявозможности использования всей мощности передатчика на передачу толькобоковых полос (двух или одной) сигнала, что позволяет повысить дальность инадежность связи. При однополосной модуляции, кроме того, вдвоеуменьшается ширина спектра модулированного колебания, что позволяетсоответственно увеличить число сигналов, передаваемых по линии связи взаданной полосе частот.

1.2.2 Угловая модуляцияРассмотрим особенности обоих видов угловой модуляции: фазовой и

частотной.Фазовая модуляция заключается в пропорциональном первичному

сигналу x(t) изменении фазы φ переносчика :)tcos(ωUu 00

x(t)a0 . (9)

где а — коэффициент пропорциональности. Амплитуда колебания прифазовой модуляции не изменяется, поэтому аналитическое выражение ФМколебания

ax(t)]tcos[ωUu 000 . (10)

Если модуляция осуществляется гармоническим сигналом x(t) =Xsin Ωt,то мгновенная фаза

sinΩXatωψ(t) 00 . (11)

Первые два слагаемых (10) определяют фазу немодулированногоколебания, третье — изменение фазы колебания в результате модуляции.

Фазомодулированное колебание наглядно характеризуется векторнойдиаграммой рисунок 4, построенной на плоскости, вращающейся по часовойстрелке с угловой частотой w0. Немодулированному колебанию соответствуетнеподвижный вектор U0. Фазовая модуляция заключается в периодическом счастотой Ω повороте вектора U относительно U0 на угол ∆φ(t)=aXsinΩt.Крайние положения вектора U обозначены U’ и U’’. Максимальное отклонениефазы модулированного колебания от фазы немодулированного колебания

M=∆φmax=aX. (12)

называется индексом модуляции. Индекс модуляции М пропорционаленамплитуде Х модулирующего сигнала. Он в такой же степени характеризуетФМ колебание, как коэффициент модуляции т — AM колебание.

Рисунок 4 - Векторная диаграмма фазомодулированного колебания

Используя (11), перепишем ФМ колебание (9) как

t)sinΩMtcos(ωUu 000 . (13)

Мгновенная частота ФМ колебания

t)cosΩΩM(ωω 0 . (14)

Таким образом, ФМ колебание в разные моменты времени имеетразличные мгновенные частоты, отличающиеся от частоты несущего колебания

0 на величину tcosΩΩMΔω , что позволяет рассматривать ФМ колебаниекак модулированное по частоте.

Наибольшее отклонение частоты ω от ω0 называется девиацией частоты∆ωД. Согласно (13):

∆ωд =MΩ или ∆fД =MF. (15)

Частотная модуляция заключается в пропорциональном первичномусигналу x(t) изменении мгновенной частоты переносчика:

ω=ω0+ax(t). (16)

где а — коэффициент пропорциональности. Мгновенная фаза ЧМ

колебания: t

0

00 x(t)dtatωψ(t)

.Аналитическое выражение ЧМ колебания с учетом постоянства

амплитуды можно записать в виде:

t

0

000 x(t)dt]atcos[ωUu

. (17)

В простейшем случае модуляции гармоническим колебаниемtcosΩXx(t) мгновенная частота tcosΩΔωωω Д0 , где aXΔωД — девиация

частоты, т. е. максимальное ее отклонение от несущей частоты ω0, вызванноемодуляцией. Аналитическое выражение этого ЧМ колебания:

t]sinΩ)/Ωω(tcos[ωUu Д000 Δ .Слагаемое t)sinΩ/Ωω( Д Δ характеризует изменение фазы, получающееся

при ЧМ. Это позволяет рассматривать ЧМ колебание, как ФМ колебание синдексом модуляции

/ΩΔωM Д , (18)

и записать его аналогично:

t]sinΩMtcos[ωUu 000 . (19)

Из сказанного следует, что ФМ и ЧМ колебания имеют много общего. Такколебание вида (18) может быть результатом как ФМ, так и ЧМ гармоническимпервичным сигналом. Кроме того, ФМ и ЧМ характеризуются одними и темиже параметрами (индексом модуляции М и девиацией частоты ∆fД), связаннымимежду собой одинаковыми соотношениями: (14) и (17).

Наряду с отмеченным сходством частотной и фазовой модуляции междуними имеется и существенное отличие, связанное с различным характеромзависимости величин М и ∆fД от частоты F первичного сигнала:

при ФМ индекс модуляции не зависит от частоты F, а девиация частотыпропорциональна F;

при ЧМ девиация частоты не зависит от частоты F, а индекс модуляцииобратно пропорционален F.

1.3 Структурная схема системы с РОСнп и блокировкой и структурнаясхема алгоритма работы системы

Структурная схема системы с РОСнп и блокировкой (рисунок 5)аналогична структурной схеме с решающей обратной связью и ожиданиемрешающего сигнала (РОС-ож).

Передача информации в системе осуществляется следующим образом.При поступлении от источника информации ИИ кодовой комбинациипроисходят ее кодирование помехоустойчивым кодом (в КУ) и запись внакопитель передачи Н1. Закодированная информация передается по прямомудискретному каналу.

Принятая из прямого дискретного канала (ДКпр) кодовая комбинациядекодируется (в ДКУ) и записывается в накопитель приема Н2. Комбинацияможет быть декодирована правильно, т.е. соответствовать переданной кодовойкомбинации; она может содержать необнаруженную ошибку в результатеперехода переданной кодовой комбинации в другую разрешенную кодовуюкомбинацию; наконец, в результате декодирования может быть обнаруженаошибка (если переданная кодовая комбинация перешла в неразрешенную).Вероятность наступления каждого из трех указанных событий зависит отхарактеристик дискретного канала, помехоустойчивого кода и методадекодирования.

В зависимости от результатов декодирования решающее устройство РУпринимает решение о выдаче кодовой комбинации из накопителя приема черезсхему И2 потребителю или о ее стирании в накопителе. Первое из этих решенийпринимается в случае отсутствия ошибок или при необнаруженных ошибках, авторое – при обнаружении ошибок. В первом случае одновременно с выдачейкодовой комбинации получателю информации ПИ устройством управления УУ2

и устройством УФС формирования сигнала ОС формируется сигналподтверждения, который по обратному дискретному каналу (ДКобр) передается впередатчик. После получения сигнала подтверждения и его декодировании вУДС УУ1 передатчика запрашивает у источника информации следующуюкодовую комбинацию и описанный выше цикл работы повторяется. Схема И1

при этом закрыта, поэтому при поступлении новой кодовой комбинации ранеепереданная комбинация в накопителе стирается. Во втором случаеодновременно с решением о стирании в УФС формируется сигнал переспроса,который по обратному дискретному каналу передается в передатчик. Послеполучения и декодирования сигнала переспроса из накопителя передачи черезсхему ИЛИ повторно передается та же кодовая комбинация.

Рисунок 5 – Структурная схема системы с РОС

Рисунок 6 – Структурная схема алгоритма системы с РОСНП

2 Расчетная часть

2.1 Определение оптимальной длины кодовой комбинации, прикоторой обеспечивается наибольшая относительная пропускная

способность

Рассчитаем пропускную способность R, соответствующую заданномузначению n, по формуле (20).

n))].B/VL(2(4nP[1

]}lgPlgP1))lg(n/(dα)[(1(3,32/n){1Rα1

ош

HOош0

(20)

n R r

31 0,719468592 8,16177574

63 0,841852769 8,70369533

127 0,903306325 9,23942873

255 0,93146092 9,7721238

511 0,940130931 10,3033131

1023 0,935926818 10,8337529

2047 0,921418374 11,3638187

4095 0,896661966 11,8936977

Максимальное R=0,940130931Следовательно n=511

2.2 Определение числа проверочных разрядов в кодовой комбинации,обеспечивающих заданную вероятность необнаруженной ошибки

Нахождение параметров циклического кода n, k, r.Значение r находится по формуле (21).

}.lgPlgP1))lg(n/dα)(1{3,32r HOош0 (21)

n – длина кодовой комбинации, k – количество информационных символов,r – количество проверочных символов.r=10Параметры циклического кода n, k, r ;n, k, r имеют следующую зависимость Следовательно k = n - r = 511 – 10 = 501

2.3 Выбор типа порождающего (образующего) полинома

Образующий полином степени r находится по таблице неприводимыхполиномов и с учетом последней цифры зачетной книжки:

g(x) = х10+х4+х3+х+1

2.4 Построение схемы кодера для выбранного образующего полиномаи пояснение его работы

Работа кодера на его выходе характеризуется следующими режимами.1.Формирование k элементов информационной группы и одновременно

деление полинома, отображающего информационную часть хr m(х), напорождающий (образующий ) полином g(х) с целью получения остатка отделения r(х).

2. Формирование проверочных r элементов путем считывания их с ячеексхемы деления хr m(х) на выход кодера.

Структурная схема кодера приведена на рисунке 6.Цикл работы кодера для передачи n = 511 единичных элементов

составляет n тактов. Тактовые сигналы формируются передающимраспределителем, который на схеме не указан.

Первый режим работы кодера длится k = 501 такт. От первого тактовогоимпульса триггер Т занимает положение, при котором на его прямом выходепоявляется сигнал "1", а на инверсном - сигнал "0". Сигналом "1" открываютсяключи (логические схемы И) 1 и 3 . Сигналом "0" ключ 2 закрыт. В такомсостоянии триггер и ключи находятся k+1 тактов, т.е. 502 такта. За это время навыход кодера через открытый ключ 1 поступят 501 единичных элементовинформационной группы k = 501.

Одновременно через открытый ключ 3 информационные элементыпоступают на устройство деления многочлена хr m(х) на g(х).

Деление осуществляется многотактным фильтром с числом ячеек, равнымчислу проверочных разрядов (степени порождающего полинома). Врассматриваемом случае число ячеек r=10. Число сумматоров в устройстверавно числу ненулевых членов g(х) минус единица. В данном случае число

сумматоров равно четырем. Сумматоры устанавливаются после ячеек,соответствующих ненулевым членам g(х). Поскольку все неприводимыеполиномы имеют член х°=1, то соответствующий этому члену сумматорустановлен перед ключом 3 (логической схемой И).

После k=501 такта в ячейках устройства деления окажется записаннымостаток от деления r(х).

При воздействии k+1=502 тактового импульса триггер Т изменяет своесостояние: на инверсном выходе появляется сигнал "1", а на прямом - "0".Ключи 1 и 3 закрываются, а ключ 2 открывается. За оставшиеся r=10 тактовэлементы остатка от деления (проверочная группа) через ключ 2 поступают навыход кодера, также начиная со старшего разряда.

Рисунок 6 – Структурная схема кодера

2.5 Построение схемы декодера для выбранного образующегополинома и пояснение его работы

Функционирование схемы декодера (рисунок 7) сводится к следующему.Принятая кодовая комбинация, которая отображается полиномом Р(х) поступаетв декодирующий регистр и одновременно в ячейки буферного регистра,который содержит k ячеек. Ячейки буферного регистра связаны черезлогические схемы "нет", пропускающие сигналы только при наличии "1" напервом входе и "0" - на втором (этот вход отмечен кружочком). На входбуферного регистра кодовая комбинация поступит через схему И1. Этот ключоткрывается с выхода триггера Т первым тактовым импульсом и закрываетсяk+1 тактовым импульсом (полностью аналогично работе триггера Т в схемекодера) . Таким образом, после k=501 тактов информационная группа элементовбудет записана в буферный регистр. Схемы НЕТ в режиме заполнения регистраоткрыты, ибо на вторые входы напряжение со стороны ключа И2 не поступает.

Одновременно в декодирующем регистре происходит в продолжение всехn=511 тактов деление кодовой комбинации (полином Р(х) на порождающийполином g(х)). Схема декодирующего регистра полностью аналогична схемеделения кодера, которая подробно рассматривалась выше. Если в результатеделения получится нулевой остаток - синдром S(х)=0, то последующиетактовые импульсы спишут информационные элементы на выход декодера.

При наличии ошибок в принятой комбинации синдром S(х) не равен 0.Это означает, что после n-го (511) такта хотя бы в одной ячейке декодирующегорегистра будет записана “1”.Тогда на выходе схемы ИЛИ появится сигнал. Ключ2 (схема И2) сработает, схемы НЕТ буферного регистра закроются, а очереднойтактовый импульс переведет все ячейки регистра в состояние "0". Неправильнопринятая информация будет стерта. Одновременно сигнал стиранияиспользуется как команда на блокировку приемника и переспрос.

Рисунок 7 – Структурная схема декодера

2.6 Получение схемы кодирующего и декодирующего устройствациклического кода с применением пакета «System View»

На вход кодера подается сигнал 1 и 510 нулей

Рисунок 8 – Схема кодера

На рисунке 10 представлены входной и выходной сигналы кодера, а такжеисправляющая комбинация к.

Рисунок 10

Рисунок 11 – Схема декодера

Рисунок 12 – сигналы декодера, полученные в окне анализа

На рисунке 13 представлен декодер с исправлением ошибок.

Рисунок 13 декодер с исправлением ошибок

Рисунок 14 сигналы декодера с исправлением ошибок

2.7 Определение объема передаваемой информации при заданномтемпе Tпер и критерии отказа t отк.

Объем передаваемой информации находится по формуле (22).

W = R.B.(Tпер – tотк). (22)

157942180)(32012000,9401W (бит).где R - наибольшая относительная пропускная способность для

выбранных параметров циклического кода.

2.8 Определение емкости накопителя

Емкость накопителя определяется по формуле (23)

)/tt(23M kp , (23)

где tp – время распространения сигнала по каналу связи, с;tk – длительность кодовой комбинации из n разрядов, с.

Но (n/B)t(L/V);t kp ,

где L – расстояние между оконечными станциями, км;V – скорость распространения сигнала по каналу связи, км/с;B – скорость модуляции, Бод.

0.068880000

5500

V

Lt p

(с).

0.42581200511

Bn

tk (c).

3.32320.42580.0688

23M

.

2.9 Расчет характеристик основного и обходного каналов ПД

Для основного канала:1) Максимальная скорость работы канала В = 1200 Бод.2) Распределение вероятности возникновения хотя бы одной ошибки на

длине n.

ошα1 Pnn)1,Р(

(24)

3347.01îø

α1 10628.13105.0511Pnn)1,Ð( .3) Распределение вероятности возникновения ошибок кратности t и более

на длине n.31-41dt 0îá

îø

α1

îáîá P

t

nn),tÐ(

. (25)

33-0.471

îá 10613.7100.53

511n),tÐ(

.4) время распространения сигнала tp = 0.0688 с.5) вероятность необнаруживаемой декодером ошибки.

n),tÐ(*)2/1(Ð îáHO r

(26)

6310HO 10435.710613.7*)2/1(Ð .

6) вероятность обнаружения кодом ошибки.

ÍÎÐ-n)1,Ð(θ . (27)

363 10621.1310435.710628.13Ð-n)1,Ð(θ .7) избыточность кода.

n

k)-(nWk

. (28)

02.0511

)501511(

n

k)-(nWk

.8) скорость кода.

kk W1R . (29)

98.002.01W1R kk .9) Средняя относительная скорость передачи в РОСнп бл

.10333.81200

1

Â

1τ

(30) ).τn

t(1h

40

0

îæ

tож = tр + tр + tак + tас + tс = 0.0688+ 0.0688+ 0.4258+ 0.4258= 0.9892 с.

tк = tс= 0.4258

tак = tас = 0.5 tк = 0.5. 0.4258 = 0.2129 с.

3232.3)108.333115

0.9892(1)

τnt

(1h 4-0

îæ

10) Вероятность правильного приема.

θ.1Pnn (31)

.986.010621.13-1θ1P 3nn

Для обходного канала:1) максимальная скорость работы канала В = 75 Бод.2)

813.675

511

B

nt k

с.

2) Распределение вероятности возникновения хотя бы одной ошибки надлине n.

3347.01îø

α1 10628.13105.0511Pnn)1,Ð( .

3) Распределение вероятности возникновения ошибок кратности t иболее на длине n.

31-41dt 0îá

33-0.471

îá 10613.7100.53

511n),tÐ(

.

4) время распространения сигнала tp = 0.0688 с.5) вероятность необнаруживаемой декодером ошибки.

6310HO 10435.710613.7*)2/1(Ð .

6) вероятность обнаружения кодом ошибки.

363 10621.1310435.710628.13Ð-n)1,Ð(θ .

7) избыточность кода.

02.0511

)501511(

n

k)-(nWk

.

8) скорость кода.

98.002.01W1R kk .

9) Средняя относительная скорость передачи в РОСнп бл

.10333.13751

Â1

τ 30

tож = tр + tр + tак + tас + tс = 0.0688+ 0.0688+ 813.6 + 813.6 = 13.7636 с.tк = tс= 813.6

tак = tас = 0.5 tк = 0.5. 813.6 = 3.407 с.

02.3)1013.333115

13.7636(1)

τnt

(1h 3-0

îæ

10) Вероятность правильного приема.

θ.1Pnn (21)

.986.010621.13-1θ1P 3nn

2.10 Построение временной диаграммы работы системы

Система с решающей обратной связью, непрерывной передачей иблокировкой приемника строят таким образом, что после обнаружения ошибкиприемник стирает комбинацию с ошибкой и блокируется на h комбинаций (т. е.не принимает h последующих комбинаций), а передатчик по сигналупереспроса повторяет h комбинаций (комбинацию с ошибкой и h-1комбинаций,следующих за ней). Эти системы позволяют организовать непрерывнуюпередачу кодовых комбинаций с сохранением порядка их следования. Поэтомуодновременно с формированием сигнала переспроса УУ приемной стороныблокирует (т. е. запрещает) вывод информации потребителю из Нпр на время,равное h комбинациям. Получив сигнал переспроса по обратному каналу, УУприемной стороны ожидает конца передачи последней комбинации, во времякоторой получен этот сигнал. Затем ИС блокируется также на время передачи hкомбинаций, а из Нпер в это время в канал через кодер передаются хранящиеся внакопителе последние h комбинаций. После их передачи ИС опять получаетразрешение на передачу очередных комбинаций. Таким образом,последовательность передаваемых и принимаемых комбинаций не нарушается.

Временная диаграмма, соответствующая параметры h, tож и tр, которыебыли рассчитаны выше (п. 2.9), изображена на рисунке 15.

Рисунок 15 – Временная диаграмма работы системы ПДС с РОСнпбл

Заключение

В данном курсовом проекте произведены основные расчеты дляпроектирования кабельных линий связи (так как показатель группированияошибок 0.47α ).

В теоретической части работы изучена модель Пуртова Л.П., котораяиспользуется в качестве модели частичного описания дискретного канала,построена структурная схема системы РОСнпбл и описан принцип работы этойсистемы, а также рассмотрена относительная фазовая модуляция.

В соответствие с заданным вариантом найдены параметры циклическогокода и по ним определен порождающий полином. Для полученногоциклического кода были построены кодирующее и декодирующее устройство.Также схемы кодера и декодера были построены с использованием пакета«System View». В работе представлены все структурные схемы и рисунки.

Для основного и обходного канала передачи данных рассчитаны основныехарактеристики (распределение вероятности возникновения хотя бы однойошибки на длине n, распределение вероятности возникновения ошибоккратности t и более на длине n, скорость кода, избыточность кода, вероятностьобнаружения кодом ошибки и др.). В данной работе построена временнаядиаграмма, соответствующая работе системы РОСнпбл.