Общая теория связи. Лабораторная работа №2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РАБОЧЕМ МЕСТЕ СПИ. Для всех вариантов

Общая теория связи. Лабораторная работа No2

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 сигналов, 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 электрической 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 передачи 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 системы 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 передачи информации:
*  получать дискретное отображение непрерывных каналов связи с постоянными 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 марковской последовательности с тремя состояниями и различной глубиной памяти;
*  моделировать оптимальный приемник дискретных сигналов, в том числе шумоподобных последовательностей с различными видами модуляции
(АМ, ЧМ, ФМ) по критериям максимального правдоподобия и максимума апостериорной 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 кодеки сверточных кодов в диапазоне скоростей от 1/8 до 7/8 с итерационными пороговыми алгоритмами декодирования и ряд других кодеков, в том числе с мажоритарными 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 различными видами модуляции, критериями качества, методами приема, статистикой и видом помех, устройствами защиты от ошибок и перемежения;
*  синтезировать заданную структуру СПИ и находить параметры подси-стем (модуляторов, детекторов, кодеков и пр.), обеспечивающие необходимые статистические характеристики системы;
*  анализировать статистические характеристики СПИ заданной конфигурации и известном диапазоне изменения статистики ошибок в канале связи;
*  использовать в качестве инструмента проведения исследовательских работ в области передачи информации по каналам связи с постоянными и переменными параметрами.
Используются двоичные сигналы, вероятности передачи которых обозначены 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 многократного 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 различных видов дискретной модуляции (АМ, ЧМ, ФМ) при когерентном приеме в канале связи с постоянными параметрами.
3. Исследовать различие в помехоустойчивости когерентного и некогерентного 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 исследуемой СПИ – раздел структура модели СПИ. При этом открывается дополнительная 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, демодуляции, 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 дискретного канала: хорошее, удовлетворительное и плохое, с соответствующими вероятностями 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 работе 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 следую-щих 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 релеевскими замираниями. Условия те же, что и в предыдущих пунктах, с той лишь разницей, что Hp = 0, а Hc = Uar = 4, 8, 12, 16, 20, 30.

8 Содержание отчета
Отчет должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, структурную схему измерений, результаты измерений в виде таблиц, графиков с соответствующими заголовками и пояснениями, оценку погрешности измерений, 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 студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Общая теория связи
Вид работы: Лабораторная работа 2
Оценка: Зачет
Дата оценки: 08.01.2020
Рецензия: Уважаемый .......................................,

Резван Иван Иванович