Исследование помехоустойчивого канала передачи данных методом имитационного моделирования на ЭВМ

Исследование помехоустойчивого канала передачи данных методом имитационного моделирования на ЭВМ

Параметры источников занесем в таблицу 1 и сравним : Таблица 1

Параметр источника Регистровый способ Способ ГСЧ
Вероятностные характеристики КСП без учета зависимости между символами :
вероятность единицы 0.50000 0.50586
вероятность нуля 0.50000 0.49414
энтропия источника H, бит/символ 1.00000 0.99990
Вероятностные характеристики с учетом зависимости между символами :
условные вероятности единицы : p(1/1) 0.50000 0.49421
p(1/0) 0.50000 0.51779
условные вероятности нуля : p(0/1) 0.50000 0.50579
p(0/0) 0.50000 0.48221
финальная вероятность единицы: 0.50000 0.50586
финальная вероятность нуля: 0.50000 0.49414
условная энтропия '1' H 1 , бит/символ 1.00000 0.99990
условная энтропия '0' H 0 , бит/символ 1.00000 0.99909
энтропия источника H, бит/символ 1.00000 0.99950
Характеристики корреляционной функции :
значение КФ от нуля равно 0.25000 0.24997
эквивалентный интервал корреляции 2.00000 4 .00000
среди боковых лепестков наибольший с номером 61 2
его величина составляет % от главного 4.21286 15.28238
Как видно из таблицы, для моделирования случайного двоичного источника регистровый метод получения КСП предпочтительней т.к. выходная величина имеет характеристики случайной: p(0)=p(1)=0.5 ; p(1/0)=p(0/0)=0.5; p(1/1)=p(0/1)=0.5; H = p(0)H 0 +p(1)H 1 = 1 бит/символ. О лучших случайных характеристиках можно также судить по графикам АКФ(рисунок 2) : квазислучайная последовательность полученная регистровым способом обладает лучшими корреляционными свойствами (малый размер боковых лепестков, большая удаленность максимального из боковых от нулевого). рисунок 2 Итак, в роли источника сообщений выбран регистр КСП, показаный на рисунке 1. Длина периода КСП - 512 . Квазислучайная последовательность , в сокращенном виде : 00011110111000010....... 101111000001111111110. 2. Исследование линии на имитационной модели . Характеристики канала очень важно знать для построения качественных систем передачи информации. В данном случае в роли канала выступает линия - симметричная пара кабеля типа ТПП, диаметром 0.4 мм и длиной 5 км.

Естественно идеальным решением было бы измерение параметров уже существующей линии, но поскольку это довольно трудоемкая и длительная задача можно провести исследование на имитационной модели. В качестве такой модели можно выбрать аналитические выражения описывающие линию передачи (непрерывная модель линии), а можно использовать ее цифровой эквивалент (т.н. дискретная модель линии). Передаточная функция аналоговой линии, представленной в виде колебательного звена: , где - постоянная времени линии - коэффициент затухания линии. Если представить аналоговую линию в виде цифрового фильтра (рисунок 2), то используя Z -преобразование можно записать: откуда выражение для выходного сигнала: y n = a 0 x n + a 1 x n-1 + a 2 x n-1 + b 1 y n-1 + b 2 y n-2 , где x n , y n - сигнал на входе и на выходе соответственно, a i , b i - параметры, описывающие цифровую модель линии. рисунок 3 С помощью такой модели можно исследовать различные характеристики системы, варьируя входными сигналами.

Например при подачи на вход единичного ступенчатого импульса, на выходе имеем сигнал, соответствующий переходной характеристике линии. С помощью программы «liniam» исследуем переходную и импульсную характеристики линии, амплитудно-частотную характеристику линии A(w) и частотную характеристику затухания a(w) . Задавая удельные значения L = 0.6 мГн/км, С=45 нФ/км, R л = 280 Ом/км (для кабеля типа ТПП диаметром 0.4 мм) ,при сопротивлении нагрузки 600 Ом и принимая длину линии 5 км построим графики импульсной и переходной характеристики, АЧХ и ЧХ затухания (рисунок 3,4,5,6), приведя в таблице 2 численные значения этих характеристик.

Таблица 2

N 0 1 2 3 4 5 6
t, с 0 2.04e-6 4.08e-6 8.16e-6 1.42e-5 2.04e-5 3.88e-5
ИХ g(t) 0.584 1.000 0.693 0.331 0.112 0.037 0.001
ПХ h(t) 0.152 0.413 0.593 0.805 0.935 0.978 0.999
f, Гц 0,0000 24868 49736 74604 99472 198944 248680
АЧХ A(f) 1 0,52968 0,29273 0,19037 0,13361 0,03469 0,0001
ЧХ a(f) 0,0000 5,51977 10,6708 14,4081 17,4834 29,19741 49,7160
рисунок 4 рисунок 5 рисунок 6 рисунок 7 Из графика переходного процесса в линии (рис. 4) определяется время переходного процесса t п =0,0000 40 сек. (с 5-ти процентным допуском). Продолжительность переходного процесса в линии определяет номинальную скорость передачи информации В по этому каналу: В = 1/ t п = 1/0,000040 = 25000,00 бод. 3. Исследование спектра сигнала.

Существует множество «кодовых» видов сигналов (квазитроичный, биимпульсный, двухполярный). Выбор линейного сигнала позволяет найти сигнал, который согласовывался с параметрами линии по ширине спектра, амплитуде. Также это определяет метод согласования передатчика с линией, который в зависимости от этого может быть оптроном, трансформатором, реле. Реже передатчик и линия связаны гальванически.

Выбирая двухполярный сигнал (вид сигнала показан на рис. 8): рисунок 8 с помощью программы SPECTRSX определим основные параметры сигнала и построим его спектр (приняв скорость передачи равной 25000 Бод). рисунок 9 Параметры СПМ сигнала : Эквивалентная ширина СПМ равна 11740 Гц Нижняя граничная частота эфф-ой полосы: F1=0 Гц Верхняя граничная частота эфф-ой полосы: F2=17188 Гц Ширина эффективной полосы СПМ равна: 17188 Средняя частота эффективной полосы: 8594 Из приведенных данных следует, что параметры сигнала согласуются с частотным диапазоном линии.

Значения спектральной плотности мощности приведены в таблице 3. Таблица 3

f, Гц 0,0000 15625 31250 46875 62500 125000 187500
S , Вт 0,07 0,0136 0,0021 0,0002 0,00157 0,0002 0,0001
4. Исследование искажений сигнала в линии. Для устойчивого приема сигнала необходимо, чтобы интерференционные искажения сигнала в линии не превышали допустимого значения на данной скорости передачи. С помощью программы « Skrivlen » определим величину интерференционных искажений. Для этого приведем на рисунке 10 интерференционную диаграмму сигнала (расчет ведем для длины линии 5 км, диаметра кабеля 0,4 мм, отношение сигнал/шум - 10 Дб и скорости передачи сигнала 17188 Бод - такая эффективная полоса СПМ сигнала): рисунок 10 Величину краевых значений интерференционных искажений при такой скорости не представляется возможным определить по данному графику (слишком большие интерференционные искажения). Поэтому необходимо понизить скорость передачи и построить интерференционную диаграмму заново.

Диаграмма для скорости передачи В=4800 Бод приведена на рисунке 11. рисунок 11 Величина интервальных искажений: =12/119=0.1001, что соответствует заданному значению для интерференционных искажений (10%). 5. Исследование помехоустойчивого приема.

Существует множество оптимальных и практических методов приема сигналов. Все они основаны на выборе истинного значения сигнала по пришедшему, определяя минимальное к нему расстояние.

Разное

Подобные работы

Особенности и классификация систем подвижной радиосвязи (СПРС)

echo "Транкинговый принцип положен в основу всех коммерческих систем радиосвязи. Наиболее распространенным средством подвижной связи являются радиально-зоновые (транкинговые) системы и сотовые систем

Расчет показателей эффективности радиосвязи

echo "Значения С Q k рассчитываются по формуле: "; echo ''; echo " "; echo ''; echo " "; echo ''; echo " "; echo ''; echo " "; echo ''; echo " Среднее время работы на одной частоте р в общем случае за

Системы связи

echo "Каждая глава реферата не вдается в детали, а сосредотачивает все внимание на понимании методов и средств связи, осуществляемой с помощью электромагнитных волн. Более того, будут рассмотрены толь

Автоматизированные технологические комплексы

echo "Сложность такой подготовки обусловлена техническим прогрессом в электронной и приборостроительной промышленностях. За последнее десятилетие эти отросли освоили выпуск средств автоматического кон

Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола продольно-строгального станка

echo "Подача резца производится периодически от индивидуального привода во время холостого хода стола в прямом направлении. Поскольку при строгании резец испытывает ударную нагрузку, то значения макс

Радиолокация

echo "Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения. 16 янва

Разработка компенсационного стабилизатора напряжения на базе операционного усилителя (ОУ). Разработка цифрового логического устройства

echo "Курсовой проект состоит из двух частей. Цель первой части - разработка стабилизатора напряжения с использованием операционного усилителя и схемы защиты от короткого замыкания. Цель второй части

Радиоматериалы и радиокомпоненты

echo "Благодаря перекрытию оболочек электроны могут без изменения энергии посредством обмена переходить от одного атома к другому, то есть перемещаться по кристаллу. Обменное взаимодействие имеет чис