Материал: Курсовая работа по ТПС
0
00
|
1 |
00 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
11 |
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
10 |
1 |
01 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
1 |
|
|
0 |
|
|
|
01 |
|
|
|
||
|
|
|
01 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
11 |
|
|
|
1
10
Рис. 2. Диаграмма состояний кодера
Решетчатая диаграмма состоит из узлов (показаны жирными точками) и ребер. Каждый узел соответствует внутреннему состоянию кодера. Для кодера двоичного кода из каждого узла выходит два ребра, над каждым ребром отмечены значения символов, передаваемых на вход модулятора. Последовательность ребер – это последовательность символов, выданных кодером, образующих кодовую последовательность U - путь на решетке, показанный жирной линией. Кодовая решетка устанавливается за три такта (соответствует значению кодового ограничения) и на всех последующих тактах, начиная с третьего, переходы из состояния в состояние повторяются в соответствии с диаграммой кодера. Из каждого узла (состояния кодера) выходят две линии: пунктирная линия соответствует единице «1» на входе кодера, сплошная линия - нулю «0» на входе кодера.
Для формирования кодовой последовательности из информационной требуется составить таблицу 4, в которой нужно указать: тактовые интервалы t1-ti (i≥9), за которые формируется кодовая комбинация; символы информационной последовательности k, поступающей на вход кодера (в таблице приведен пример информационной последовательности k - 1 0 0 0 1 1 1 1 1, соответствующей уровню квантования j=287). Информационную последовательность необходимо представить в виде полинома l(x), который нужно умножить на полином g1(x), результат умножения представить в виде последовательности символов T1, действующей на первом выходе каждого такта кодера. Результат записать во вторую строку таблицы. Действуя аналогично, умножить полином l(x) на полином g2(x), результат умножения представить в виде последовательности символов T2, действующей на втором выходе кодера, которую занести в третью строку таблицы. В четвертой строке таблицы
21
записать кодовую последовательность U, образованную объединением символов T1 и T2, действующих последовательно на первом и втором выходах кодера каждого такта. На решетчатой диаграмме кодера (пример - рисунок 2) показать полученную кодовую последовательность U.
В последней строке таблицы записывается кодовая последовательность U с искаженными символами на тактовых интервалах ti, указанных в задании (в качестве примера в таблице 5 искаженные символы выделены жирным шрифтом на тактах t3 и t6).
Таблица 5
№ |
Тактовый интервал |
|
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
t6 |
|
t7 |
t8 |
t9 |
|
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
Информационные символы k |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
T1 – последовательность |
на |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
первом выходе кодера |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
T2 – последовательность |
на |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
втором выходе кодера |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Символы |
кодовой |
11 |
10 |
11 |
00 |
11 |
01 |
|
10 |
10 |
10 |
|
|
последовательности U |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
Кодовая последовательность |
11 |
10 |
01 |
00 |
11 |
01 |
|
10 |
10 |
10 |
||
|
U с искаженными символами |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По решетчатой диаграмме кодера определяется минимальное свободное расстояние dL сверточного кода. Поскольку сверточный код является линейным кодом, то среди различных путей на решеточной диаграмме кода обязательно будет путь с нулевым весом (нулевой путь), т. е. путь, последовательность кодовых символов которого состоит полностью из нулей. Следовательно, минимальное свободное расстояние сверточного кода будет равно минимальному числу единиц, т. е. минимальному весу путей, которые расходятся и сливаются с нулевым путем.
22
|
1 |
|
0 |
0 |
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
t1 |
0/00 |
t2 |
|
t3 |
t4 |
0/00 |
t5 |
0/00 |
t6 |
0/00 |
t7 |
0/00 |
t8 |
0/00 |
t9 |
0/00 |
t10 |
|
|
0/00 |
0/00 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
a=00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1/11 |
|
1/11 |
1/11 |
|
1/11 |
|
1/11 |
|
1/11 |
|
1/11 |
|
1/11 |
|
1/11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0/11 |
0/11 |
|
0/11 |
b=10 |
1/ |
|
1/ |
1/ |
|
00 |
|
00 |
|
|
|
00 |
||
|
|
|
|
0/11 |
0/11 |
0/11 |
0/11 |
|
1/ |
1/ |
1/ |
||
1/ |
||||
00 |
00 |
00 |
00 |
0/10 |
|
|
|
|
|
|
0/10 |
0/10 |
0/10 |
0/10 |
0/10 |
0/10 |
0/10 |
c=01
|
|
|
0/01 |
0/01 |
0/01 |
0/01 |
0/01 |
0/01 |
0/01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1/01 |
1/01 |
1/01 |
1/01 |
1/01 |
1/01 |
1/01 |
1/01 |
|
|
|
|
|
|||||
d=11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1/10 |
1/10 |
1/10 |
1/10 |
1/10 |
1/10 |
1/10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
11 |
10 |
11 |
00 |
11 |
01 |
10 |
10 |
10 |
Рис. 3. Решетчатая диаграмма кодера
Минимальное свободное расстояние dL сверточного кода равно весу импульсной реакции кодера на единичное воздействие, поданной на вход кодера:
dL W (hi ) , |
(34) |
где W(hi) – вес импульсной реакции кодера hi на единичное воздействие вида 100…0, то есть число единиц в ней; i – номер тактового интервала.
На решетчатой диаграмме минимальное свободное расстояние dL сверточного кода определяется как наименьший вес пути, начинающийся и заканчивающийся в состоянии 00 (и отличный от нуля). На рисунке 2 это путь между тактовыми интервалами t1-t4, вес которого W(111011) определяет минимальное свободное расстояние кода dL = 5. Этот результат обусловлен тем, что на вход кодера на первых четырех тактовых интервалах t1–t4 поступают символы информационной последовательности k–1000…, соответствующие единичному входному воздействию, и за это время кодер проходит путь 111011, начинающийся и заканчивающийся в состоянии 00. Так бывает далеко не всегда, чтобы информационная последовательность начиналась с единичного воздействия, за время действия которого кодер прошел путь, начинающийся и заканчивающийся в состоянии 00. Поэтому для определения минимального свободного расстояния кода по решетчатой диаграмме на вход кодера следует подавать единичное воздействие 100…0.
По найденному минимальному свободному расстоянию dL и формулам (25, 26) определяется обнаруживающая и исправляющая способность сверточного кода.
23
Студентам специализации «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте», использующим в курсовой работе систематический циклический (n, k) код, требуется:
1.Определить параметры кода для обнаружения и исправления ошибок заданной кратности.
2.Определить производящий полином кода.
3.Используя алгоритм кодирования в систематический циклический код закодировать двоичную последовательность информационных символов k в кодовую комбинацию n систематического циклического (n, k) кода.
4.Изобразить структурную схему кодера, заполнить таблицу состояний триггеров кодера при подаче на его вход информационных символов k.
5.Сравнить кодовую комбинацию, полученную с помощью алгоритма,
скомбинацией, выданной кодером - они должны совпадать.
6.Сделать вывод по данному разделу работы.
Студентам специализации «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта», «Радиотехнические системы на железнодорожном транспорте», использующим в курсовой работе сверточный код, исходными параметрами которого являются:
-порождающие полиномы g1(x)=1+x+x2; g2(x)=1+x2;
-импульсная характеристика h (k ) задается информационной
последовательностью 111011000…, где k – номер тактового интервала;
требуется:
1.Определить параметры сверточного кода: скорость кода R; память кодера m; кодовое ограничение ν.
2.Изобразить структурную схему кодера, соответствующую заданным параметрам.
3.Построить решетчатую диаграмму сверточного кодера на число интервалов времени, равное числу символов входной информационной последовательности k (k/ для биполярного сигнала).
4.По решетчатой диаграмме кодера определить последовательность кодовых символов – комбинацию U на выходе кодера при поступлении на вход кодера последовательности информационных символов k (k/ для биполярного сигнала), соответствующей заданному уровню квантования j.
5.На решетчатой диаграмме кодера отметить путь, соответствующий полученным кодовым символам.
6.Определить минимальное свободное расстояние dL сверточного кода
иего обнаруживающую и исправляющую способность.
7. Сделать выводы по данному разделу работы.
24
6 МОДУЛЯТОР
Кодовую последовательность импульсов постоянного тока модулятор преобразует в аналоговый сигнал так, чтобы его спектральная плотность мощности (далее спектр сигнала) находилась в полосе частот непрерывного канала передачи. На практике это означает, что 99% спектральной плотности мощности должно быть сосредоточено в полосе частот канала, ширина которого задана, или её нужно определить, чтобы передавать информацию с определенной скоростью. Выполнение этого условия достигается выбором вида преобразования последовательности импульсов в аналоговый сигнал исходя из требований энергетической эффективности, характеризующей энергию битовых символов, которую необходимо затратить для передачи информации с заданной достоверностью.
Преобразование заключается в том, что последовательность кодовых импульсов делится на группы из m битов – символы, число которых равно М=2m. Каждому символу соответствует определенное изменение одного (амплитуды, частоты или фазы) или двух параметров (амплитуды и фазы) гармонического несущего колебания. Такое преобразование называется амплитудной, частотной, фазовой или амплитудно-фазовой манипуляцией.
Изменение длительности символов Ts и фазы или частоты гармонического колебания влияют на ширину его спектра и помехоустойчивость.
Длительность символов Ts определяется соотношением
Ts m Tc , |
(35) |
где Tc Tb k / n (Tc Tb k / n - при биполярном сигнале) - длительность импульсов, поступающих с выхода циклического кодера на вход модулятора; Tc Tb / 2 - длительность импульсов, поступающих с выхода сверточного кодера.
Для оценки влияния параметра m на ширину спектра фазоманипулированного и частотно-манипулированного сигналов вычисляются спектры сигналов, строятся зависимости спектральной плотности мощности от частоты на одном графике для каждого из видов манипуляции сигналов, выполняется ихсравнение по ширине спектра основного и боковых лепестков (не менее трех) и скорости их убывания с ростом частоты.
Спектр фазоманипулированного сигнала определяется для трех значений m:
m=1 – количество битов в символе (М=2m=21=2 – количество символов: 0, 1), - бинарная фазовая манипуляция BPSK (Binary Phase Shift Keying): мо-
дулированный сигнал имеет вид гармонических колебаний, начальная фаза которых в зависимости от передаваемого символа (0 или 1) может меняться
25