Материал: Курсовая работа по ТПС

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Варианты заданий с использованием пакета прикладных программ

MATLAB, Sumulink в курсовой работе

1. Построить зависимости pe в функции Eб/N0, пользуясь пакетом прикладных программ MATLAB версии R2017a и выше.

Для этого необходимо вызвать функцию «bit error rate analysis» следующим образом: на ленте инструментов нажать кнопку «APPS»: под кнопкой, на ленте, появится строка с перечнем инструментов. Левой кнопкой мыши щелкнуть на символ в конце строки («show more» - показать больше), в выпадающем окне строки «Signal processing and communications» (обработка сигнала и связь) вы-

брать символ и щелкнуть по нему левой кнопкой мыши: откроется окно

«Bit Error Rate Analysis Tool» (инструмент анализа BER – анализатор BER), ри-

сунок 7.

Рис. 7.

Анализатор BER рассчитывает вероятность ошибки на бит pb, как функцию отношения энергии элементарного сигнала Eb, переносящего один бит информации, к спектральной плотности мощности помехи (Eb/N0), действующей в канале, тремя методами: теоретическим (определяется верхняя граница pb), полуаталитическим и методом Монте-Карло.

41

С помощью анализатора в курсовой работе выполняются теоретические расчеты верхней границы BER (кнопка «Theoretical» в интерфейсе анализатора) для разных типов помехи в канале передачи: канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN); релеевский канал (Rayleigh) - канал с помехой, распределенной по закону Рэлея; канал Райса (Rician) - канал с помехой, распределенной по закону Райса; видах модуляции (использовать три вида модуляции - PSK, QAM, FSK) без кодирования сообщения (Channel coding – None) и кодированием (Convolutional – сверточное кодирование; Block – блочное кодирование, вариант – General) при когерентном (PSK, QAM) и некогерентном

железнодорожном транспорте» выполняют теоретические расчеты BER для канала с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN) для двух видов модуляции (PSK, FSK) и определенном ранее числе возможных значений символа – М=2m (в интерфейсе «Modulation order» – порядок модуляции) и канала без кодирования сообщения (Channel coding – None) и блочным кодированием (вариант – General), устанавливая в интерфейсе определенные ранее параметры блочного циклического кода (N, K, dmin).

Студенты специализации «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта» выполняют теоретические расчеты BER для канала с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN), для трех видов модуляции (PSK, QAM, FSK) и определенном ранее числе возможных значений символа – М=2m (в интерфейсе «Modulation order» – порядок модуляции), канала без кодирования сообщения (Channel coding – None) и канала с сверточным кодированием (Convolutional), устанавливая в интерфейсе определенные ранее параметры сверточного кода (dfree, N, K, где dfree – свободное кодовое расстояние, K – число информационных символов, соответствующее определенной ранее разрядности АЦП, N – общее число символов, информационных и контрольных, необходимое для кодирования j уровня квантования).

Студенты специализации «Радиотехнические системы на железнодорожном транспорте» выполняют теоретические расчеты BER для трех типов канала с помехой (AWGN, Rayleigh, Rician), для двух видов модуляции (PSK, FSK) и определенном ранее числе возможных значений символа М=2m (в интерфейсе «Modulation order» – порядок модуляции), канала без кодирования сообщения

(Channel coding – None) и канала со сверточным кодированием (Convolutional),

устанавливая в интерфейсе определенные ранее параметры сверточного кода (dfree, N, K, где K – число информационных символов, соответствующее определенной ранее разрядности АЦП, N – общее число символов,

42

информационных и контрольных, необходимое для кодирования j уровня квантования).

После того, как установлены все параметры в интерфейсе, необходимо нажать клавишу «Plot» и в открывшимся окне будет отображен график зависимости pb=f(Eb/N0). При изменении параметров интерфейса и нажатии клавиши «Plot» на графике будет отображена новая зависимость pb=f(Eb/N0), рисунок 8.

Рис. 8.

2. Студентам специализаций «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта», «Радиотехнические системы на железнодорожном транспорте» исследовать цифровой системы передачи с использованием сверточного кодирования-декодирования по алгоритму Витерби. Пример имитационной модели показан на рисунке 9. В модели используется источник сообщения

– генератор случайных двоичных импульсов, распределенных по закону Бернулли; кодер сверточного кода (Convolutional encoder); модулятор с двоичной фазовой манипуляцией (BPSK); канал с аддитивным гауссовским шумом (AWGN); демодулятор BPSK с мягким решением и декодер сверточного кода с мягким и жестким решением, анализатор ошибок и дисплей.

43

Для обращения к модели, на панели инструментов MATLAB-Simulink требуется нажать кнопку «Help», в появившемся окне в строке «search help» набрать Viterbi Decoder. В окне появится список различных моделей. В списке нужно вы-

брать строку «Viterbi Decoder - Decode convolutionally encoded data using Viterbi algorithm» и щелкнуть по ней левой кнопкой мыши. В открывшемся окне показаны две модели : с жестким решением Fixed-point Hard-Deci- sion Viterbi Decoding и мягким решением Fixed-point Soft-Decision Viterbi Decoding.

Рис. 9.

Требуется сравнить эффективность системы передачи при декодировании сверточного кода с жестким и мягким решением и различном уровне помехи в канале AWGN по вероятности ошибки на бит pb (BER).

3. В среде имитационного моделирования Simulink построить модель цифровой системы передачи в соответствии с рисунком 1.

Студенты специализации «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» используют модели кодера и декодера циклического (n, k) кода из библиотеки Simulink, канал с аддитивным белым гауссовским шумом AWGN. Источник сообщений – генератор случайных импульсов, вероятность появления которых подчиняется распределению Бернулли. В системе передачи используется фазовая манипуляция.

Студенты специализации «Радиотехнические системы на железнодорожном транспорте» строят модель, аналогичную предыдущей, для двух типов радиоканалов, в которых помеха распределена по закону Рэлея и Райса (Rayleigh, Rician).

Студенты специализации «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта» используют в системе передачи квадратурную амплитудную модуляцию, турбо коды, канал с аддитивным белым гауссовским шумом

44

AWGN и оценивают помехоустойчивость системы передачи.

Литература

1. Дьяконов В.П. MATLAB/R2007/2008/2009 для радиоинженеров. – М.:

ДМК Пресс, 2010. - 976 с.

45