Кодирование в телекоммуникационных системах
..pdfВариант 14:
|
|
ист |
кГц; |
|
ФМ |
ФМ |
|||
|
|
; |
||
код |
|
|
|
Определение перечня кодов со скоростями, превышающими допустимую скорость,
которые могут быть использованы для решения поставленной задачи
Таблица 5.7. Характеристики СК для выбора кода
На основании таблицы 5.7 определим следующие коды:
Вариант 4:
Все коды.
Вариант 5:
Коды со скоростью выше 0,448.
Вариант 14:
Все коды.
Выбор СК из этого перечня, обеспечивающего заданную вероятность ошибки бита
и удовлетворяющего требованию ограничения по сложности декодера
Вариант 4:
Коды с порождающими многочленами (463,535,733,745) АЭВК = 8,29 дБ, (557, 663, 711)
АЭВК = 7,78 дБ, (247, 371) АЭВК = 6,99 дБ.
Вариант 5:
Код с порождающими многочленами (247, 371) АЭВК = 6,99 дБ.
Вариант 14:
Коды с порождающими многочленами (463,535,733,745) АЭВК = 8,29 дБ, (557, 663, 711)
АЭВК = 7,78 дБ.
Проверочный расчет зависимости вероятности ошибки на выходе декодера
б
312
В результате получим (примерно для заданной вероятности ошибки бита):
Вариант 4:
Вариант 5:
Вариант 14:
Разработка и описание структурных и функциональных схем кодера и декодера
выбранного СК
Вариант 4:
Кодер выглядит следующим образом:
Рис. 5.14. Структурная схема кодера Свёрточный кодер состоит из регистра сдвига, блока сумматора по модулю 2, входы
соединены с некоторыми выходами регистра сдвига. Таким образом, на каждом такте в регистр сдвига последовательно поступает блок из k исходных информационных символов.
В том же такте на выходе преобразователя формируется кодовая последовательность длиной n последовательных символов. С помощью мультиплексора они передаются в канал.
313
Рис. 5.15. Функциональная схема кодера с порождающими многочленами
(463,535,733,745)
Вариант 5:
Кодер выглядит следующим образом:
Рис. 5.16. Структурная схема кодера Свёрточный кодер состоит из регистра сдвига, блока сумматора по модулю 2, входы
соединены с некоторыми выходами регистра сдвига. Таким образом, на каждом такте в регистр сдвига последовательно поступает блок из k исходных информационных символов.
В том же такте на выходе преобразователя формируется кодовая последовательность длиной n последовательных символов. С помощью мультиплексора они передаются в канал.
314
Рис. 5.17. Функциональная схема кодера с порождающими полиномами (247, 371)
Вариант 14:
Кодер выглядит следующим образом:
Рис. 5.18. Структурная схема кодера Свёрточный кодер состоит из регистра сдвига, блока сумматора по модулю 2, входы
соединены с некоторыми выходами регистра сдвига. Таким образом, на каждом такте в регистр сдвига последовательно поступает блок из k исходных информационных символов.
В том же такте на выходе преобразователя формируется кодовая последовательность длиной n последовательных символов. С помощью мультиплексора они передаются в канал.
315
Рис. 5.19. Функциональная схема кодера с порождающими полиномами (557, 663, 711)
Общая структурная схема декодера:
Рис. 5.20. Структурная схема декодера сверточного кода.
Декодер состоит из АЦП в каналах Х и Y, вычислителя метрик ветвей, процессора, в
котором производятся операции сложения, сравнения и выбора, устройства памяти путей,
которые выжили, и мажоритарного элемента МЭ, в котором выбирается путь с наибольшей метрикой. Оптимальное значение шага квантования зависит от отношения сигнал/шум на входе АЦП.
В данном индивидуальном задании были исследованы внутренние составляющие телекоммуникационной системы (ТКС) при различных начальных заданных условий, а
именно были посчитаны: ширина спектра, скорость кода, битовая вероятность ошибки в зависимости от заданного значения отношения сигнал/шум.
Атакже было исследовано:
1.Работа кодера/декодера ТКС;
2.Модулятора/демодулятора ТКС;
3.Классификация корректирующих кодов;
4.Преимущества и недостатки корректирующих кодов;
5.Алгоритмы кодирования и декодирования сверточных кодов.
316
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленном учебном пособии впервые рассмотрены основные виды модуляции, кодирования и сигнально-кодовые конструкции.В учебном пособии рассмотрена теория и практика моделирования модемов сотовой связи FSK, MSK GMSK
и модемы спутниковых систем связи M-QAM, M-PSK. Для анализа использавано программное обеспеченире NI LabVIEW. Показана возможность создания созвездий различных видов модуляции, спектры сигналов с использованием различных фильтров,
получены глазковые диаграммы и фазовые зависимости от отношения отношения
сигнал/шум. Для каждого вида модуляции проведен численный анализ вероятности символьной ошибки от отношения сигнал/шум.
Рассмотрены вопросы пропускной способности канала связи, рассмотрены методы кодирование источника (Шеннона-Фано, алгоритмы сжатия Лемпеля - Зива,
вейвлет-фрактальное сжатие). Проведены численные оценки коэффициентов сжатия,
полученные с использаванием современного программного обеспечения.
Проведено иммитационное моделирование и исследование помеххоучтойчивых кодов Хемминга, БЧХ (Боуза-Чоудхури-Хоквенгема), Рида-Соломона на базе MATLAB 2015 Simulink, исследовано сверточные кодирование и декодирование. Проведено моделирование декодирование сверточных кодов по методу Витерби с использованием ПО MATLAB. Исследование турбокодирование, рассмотрена обобщенная схема турбокодера с параллельным каскадированием, сверточные турбокоды, декодирование
турбокодов. Характеристики помехоустойчивости сверточных турбокодов исследованы
с использованием ПО MATLAB 2015 Simulink. Впервые использовано ПО NI LabVIEW
для исследования низкоплотностных кодов - разработан программный комплекс для
визуализации и исследования LDPC-кодов. Проведена оценка помехоустойчивости
LDPC-кодов в зависимости от отношения сигнал/шум и параметров кода.
Рассмотрены сигнально-кодовые конструкции на основе Треллис кодовой
модуляции (ТСМ) и их анализ с использованием MATLAB. Исследование сигнально-
кодовой конструкции |
на базе системы с ортогональным частотным |
мультиплексированием и |
пространственно-временным кодированием OFDM - MIMO с |
использованием NI LabVIEW.
В главе 5. представлено задание на самостоятельную работу "Оптимизация методов помехоустойчивого кодирования для телекоммуникационных систем" - 32
варианта для самостоятельного расчета и примеры расчета для нескольких вариантов.
317
ЛИТЕРАТУРА
1. Банкет В.Л. Помехоустойчивое кодирование в телекоммуникационных системах:
учебн. пособие. - Одесса: ОНАС им А.С. Попова, 2011. - 104 с.
2.Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П., Банкет В.Л., Иващенко П.В.
Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М.:Радио и связь. 1985.
3.Методы повышения энергетической и спектральной эффективности цифровой радиосвязи: учеб. пособие / В. А. Варгаузин, И. А. Цикин. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — 352 с.
4.Банкет В.Л. Сигнально-кодовые конструкции в телекоммуникационных системах. -
Одесса: Фешкс, 2009. - 180 с.
5. Мелихов С.В. Аналоговое и цифровое радиовещание: Учебное пособие. Издание второе, исправленное. - Томск: Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники,
2012. – 233 с.
6.Голиков А.М., Уваровский В.Д. Исследование многоуровневых методов модуляции сигналов, используемых в космических системах связи, на базе аппаратуры и ПО labVIEW 2010. Методические указания по лабораторным работам – Томск: Том. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2011. – 50 с.
7.Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. Учебное пособие для вузов. – М.:
Горячая линия-Телеком, 2007. – 432 с..
8. Федосов В. П., Нестеренко А. К. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW: учеб.
пособие / под ред. В. П. Федосова. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 456 с.
9.Теория и техника передачи информации : учебное пособие /Ю. П. Акулиничев, А. С.
Бернгардт. — Томск: Эль Контент, 2012. — 210 с.
10. Скляр Б. Цифровая связь. — М.: Издательский дом Вильямс. 2003 — 1104с
11. Феер К.: Беспроводная цифровая связь. М.: Радио и связь, 2000. - 520 с.
12. Крейнделин В.Б., Колесников А.В. Оценивание параметров канала в системах связи с ортогональным частотным мультиплексированием. Учебное пособие / МТУСИ.-М.,
2010. -29 с.
13.Д. Ватолин, М. Смирнов «Методы сжатия данных: Сжатие изображений»
//http://www.compression.ru/book/part2/part2__3.htm
14.С. Уэлстид. “Фракталы и вейвлеты для сжатия изображений в действии”. Москва. “Издательство ТРИУМФ” 2003. 360 .
15.https://sites.google.com/site/szatieinformacii/lekcii/tema13
16.Дворкович В.П., Дворкович А.В. Цифровые видеоинформационные системы (теория
ипрактика) Москва: техносфера, 2012. – 1008 с.
318
17. LabVIEW. Справочник по функциям. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://chaos.sgu.ru/library/programms/progr/labVIEW/LabVIEW_suranov.pdf
18. Майков, Д.Ю. Оценка сдвига частоты для процедуры Initial Ranging в системе «мобильный WiMax» / Д.Ю. Майков, А.Я. Демидов, Н.А. Каратаева, Е.П. Ворошилин // Доклады ТУСУРа. – 2011. – №2 (24). – 59-63 с.
19. Серов А. В. Эфирное цифровое телевидение DVB-T/H. - БХВ-Петербург, 2010
– 465 с.
20 . Стандарт DVB-H. Система мобильного ТВ вещания. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.konturm.ru/tech.php?id=dvbh
21.http://www.mathworks.com/examples/simulink-communications/mw/comm_product- LTEDownlinkExample-lte-phy-downlink-with-spatial-multiplexing
22. J. H. Yuen, et. al. Modulation and Coding for Satellite and Space Communications. Proc. IEEE,vol. 78., n. 7, July, 1990, pp. 1250-1265.
23.Forney G. Concatenated Codes. Cambridge, Massachusetts: M. I. T. Press, 1966.
24.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. [2-е
изд., испр.]: пер. с англ. - М.: Изд. дом "Вильяме", 2003. - 1104 с.
319