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

Исследование помехоустойчивого канала передачи данных методом имитационного моделирования на ЭВМ

echo "Параметры источников занесем в таблицу 1 и сравним : Таблица 1 Параметр источника Регистровый способ Способ ГСЧ Вероятностные характеристики КСП без учета зависимости между символами

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

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

Гармонические колебания и их характеристики

echo "Колебательные процесс широко распространены в природе и технике, например качания маятника часов, переменный электрический ток и т.д. При колебательном движении маятника изменяется координата ег

Справочник Абонента (сотового телефона)

echo "Дисплей "; echo ''; echo " "; echo ''; echo " Буквенно-цифровые символы используются для отображения сообщений и номера телефона. "; echo ''; echo " Уровень заряда батареи – чем больше сегментов

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

Цифровые фотоаппараты

echo "Причем благодаря Интернету. Это действительно удобно: сделал снимок, “загнал” его в ноутбук и через Сеть передал куда нужно... От момента съемки до момента получения снимка в редакции проходит о