Общая теория связи. Лабораторная работа №2. Вариант 07. Исследование помехоустойчивости методов приёма дискретных сигналов

РАБОТА No 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА
ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РАБОЧЕМ МЕСТЕ СПИ

1 Цель работы

Цель работы: Исследование помехоустойчивости дискретных видов
модуляции и способов приема сигналов в каналах связи с постоянными
и переменными параметрами на ПЭВМ – автоматизированном рабочем месте кафедры для исследования систем передачи информации.
Настоящая работа имеет исследовательский характер и предоставляет студентам широкие возможности изменения параметров передаваемых сигна-лов, способов их приема, характеристик непрерывного и дискретного каналов связи.
2 Литература
1. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электри-ческой связи: Учебник для вузов связи / Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 1999 (стр. 165...180, 186...192).
2. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи
сигналов. Учебник для вузов / – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1986 (стр. 159...174, 181...184).
3 Предварительная подготовка к работе
Самостоятельная подготовка студентов к данной работе определяется требованиями раздела 3 предыдущих лабораторных работ No 9 и No 10.
результатов.
4 Описание лабораторной установки
5.1 Лабораторная установка выполнена в виде программно управляемой модели автоматизированного рабочего места для исследования систем переда-чи информации (АРМ_СПИ) на ПЭВМ в штатной комплектации.
5.2 Запуск программы ПЭВМ производится выбором программы Lab3_ЭВМ.ехе. В дальнейшем необходимо руководствоваться указаниями на экране дисплея и лабораторным заданием.
5.3 Краткое описание возможностей структурной схемы исследуемой си-стемы передачи информации приводится ниже (рисунок 11.1).



Лабораторная установка представляет собой имитационную модель
системы передачи информации (СПИ). Программное обеспечение позволяет решать широкий спектр задач, возникающих при исследовании систем переда-чи информации:
*  получать дискретное отображение непрерывных каналов связи с посто-янными и переменными параметрами (релеевскими замираниями, m-кратным разнесением, перерывами связи и др.) с различными видами модуляции
(АМ, ЧМ, ФМ, ОФМ) и методами приема;
*  моделировать поток двоичных сигналов в дискретном канале в виде мар-ковской последовательности с тремя состояниями и различной глубиной памя-ти;
*  моделировать оптимальный приемник дискретных сигналов, в том числе шумоподобных последовательностей с различными видами модуляции
(АМ, ЧМ, ФМ) по критериям максимального правдоподобия и максимума апо-стериорной вероятности;
* моделировать псевдослучайный перемежитель двоичных сигналов с за-данной памятью и длиной кодового слова;
*  моделировать устройства защиты от ошибок, содержащие универсаль-ные кодеки двоичных и недвоичных циклических кодов с синдромным алго-ритмом декодирования и алгоритмом Берликэмпа-Месси; универсальные коде-ки сверточных кодов в диапазоне скоростей от 1/8 до 7/8 с итерационными по-роговыми алгоритмами декодирования и ряд других кодеков, в том числе с ма-жоритарными алгоритмами и алгоритмом Витерби, а также каскадных кодеков на основе циклических и свёрточных кодов ( банк блочных и сверточных кодов АРМ содержит около 300 производящих многочленов корректирующих кодов, позволяющих моделировать несколько тысяч вариантов устройств защиты от ошибок с разнообразными свойствами);
*  исследовать статистические характеристики СПИ в каналах связи с раз-личными видами модуляции, критериями качества, методами приема, статисти-кой и видом помех, устройствами защиты от ошибок и перемежения;
*  синтезировать заданную структуру СПИ и находить параметры подсис-тем (модуляторов, детекторов, кодеков и пр.), обеспечивающие необходимые статистические характеристики системы;
*  анализировать статистические характеристики СПИ заданной конфигу-рации и известном диапазоне изменения статистики ошибок в канале связи;
*  использовать в качестве инструмента проведения исследовательских ра-бот в области передачи информации по каналам связи с постоянными и пере-менными параметрами.
Используются двоичные сигналы, вероятности передачи которых обозна-чены как P(S0) и P(S1), амплитуда, параметры помех в канале и способ приема задаются вариантами. Сигнал представляет собой импульсы постоянного тока вида
    S0(t) = 0, 0 t T ;
    S1(t) = A, 0 t T ;
помеха флуктуационная с гауссовским распределением мгновенных значений и дисперсией D. Прием осуществляется методом однократного или многократно-го отсчёта с использованием критерия МАВ (по максимуму апостериорной
вероятности w(Si/x), когда минимизируется средняя вероятность ошибки
pош= P(S0) p(S1/0) + P(S1) p(S0/1)) или критерия МП (по максимуму функции правдоподобия, когда минимизируется средний риск R= p(S1/0) + p(S0/1)).
На экран дисплея выводятся следующие сведения:
  установочные данные работы СПИ по варианту;
  окна, показывающие процессы передачи и приема символов ‘0’ и ‘1’;
– таблицы вероятностей p(S1/0), p(S0/1), pош по критериям МАВ и МП
в виде зависимостей от параметра (дисперсии помехи D, числа отсчётов K,
амплитуды сигнала A или отношения сигнал/помеха h2 =A2/D) согласно
установленного по лабораторному заданию пункта измерений.
6 Лабораторное задание
1. Ознакомиться с лабораторной установкой.
2. Исследовать и сравнить между собой помехоустойчивость различ-ных видов дискретной модуляции (АМ, ЧМ, ФМ) при когерентном приеме в канале связи с постоянными параметрами.
3. Исследовать различие в помехоустойчивости когерентного и неко-герентного способов приема сигналов в условиях п. 1.
4. Исследовать влияние на помехоустойчивость замираний в канале
с релеевскими замираниями для случая некогерентного приема ЧМ сигналов.
7 Порядок выполнения лабораторной работы
Работа выполняется с помощью программы АРМ_СПИ.
1. Выбрать программу Arm_СПИ.exe (двойным щелчком левой кнопки мыши), при этом с небольшой задержкой откроется окно «Автоматизированное рабочее место исследования СПИ», опции, помощь; их выбор обеспечивается соответствующими одноименными кнопками. Краткие сведения о программе можно получить, открыв раздел «помощь».


2. Работа с программой АРМ начинается с выбора вариантов иссле-дуемой СПИ – раздел структура модели СПИ. При этом открывается дополни-тельная панель меню вариантов структуры СПИ – дискретный канал (ДК) или решающее устройство (РУ) (показано на рисунке 11.2).



Рисунок 11.2 – Рабочее окно АРМ «Структура модели СПИ / ДК»

3. Выбрать в разделе «Структура модели СПИ» модель дискретного канала (кнопка ДК) – на панель монитора выводятся блоки структурной схемы системы передачи дискретных сообщений:
Блок «Сигнал» моделирует источник двоичных дискретных сообщений («1» и «0») и позволяет задавать априорные вероятности элемента 1
(и соответственно 0) – набором значения p1 и нажатием кнопки «Ввод».
Блок «Непрерывный канал» позволяет задавать режим модуляции, демо-дуляции, канал с постоянными и переменными параметрами, два пороговых уровня перехода к дискретному каналу с тремя состояниями. При этом задается скорость замираний.
Блок «Дискретный канал» позволяет отображать три состояния дискрет-ного канала: хорошее, удовлетворительное и плохое, с соответствующими ве-роятностями их появления p0, p1, p2 переходными вероятностями p01 и p21 и вероятностями ошибки в состояниях E0 (хорошее), E1 (удовлетворительное), E2 (плохое); остальные блоки структурной схемы в данной лабораторной рабо-те не используются. Определяется средняя вероятность ошибки Pср по формуле:
Pср = p0 * E0 + p1*E1 + p2*E2.
3. Исследовать помехоустойчивость различных видов дискретной модуляции – АМ, ЧМ, ФМ при когерентном приеме сигналов для следующих условий:
а) Источник сигнала:
p1 = p0 = 0,5;
б) Параметры непрерывного канала:
(mc Hc = 0) = 2, 4, 8, 12, 16, 20.
m = 1; Q = 0,01;
в) Параметры дискретного сигнала:
P0, P1, P01, P21, E0, E1, E2, Pср.
Построить кривые полученной зависимости Pср = f(Hp) на одном и том же графике и сравнить между собой помехоустойчивость АМ, ЧМ, ФМ.
4 Исследовать различие в помехоустойчивости КГ и НКГ способов
приема в условиях п. 3. Кривые помехоустойчивости НКГ приема построить на том же графике.
Примечание: целесообразно совместить выполнение пунктов 3 и 4.
5 Исследовать влияние на ПУ замираний в канале связи с релеевски-ми замираниями. Условия те же, что и в предыдущих пунктах, с той лишь раз-ницей, что Hp = 0, а Hc = Uar = 4, 8, 12, 16, 20, 30.
8 Содержание отчета
Отчет должен содержать результаты предварительной подготовки к рабо-те, структурную схему измерений, результаты измерений в виде таблиц, графи-ков с соответствующими заголовками и пояснениями, оценку погрешности из-мерений, краткие выводы. Полученные зависимости pош = f(h2) для различных методов передачи и приема сигналов, а также характеристик канала связи должны быть построены на одноименных графиках.

Уважаемый слушатель, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Общая теория связи
Вид работы: Лабораторная работа 2
Оценка:Зачет
Дата оценки: 11.05.2015
Рецензия:Уважаемый,

Резван Иван Иванович