Учебное пособие 800672

Далее нам потребуется модулятор. Здесь мы будем ис-

щий элемент, который нам понадобится – это формирующий фильтр (будем использовать фильтр приподнятого косинуса)

. Обратите внимание, то нам понадобится два таких фильтра для приемной и передающей стороны соответственно. Также, естественно нам понадобится канал связи, будем ис-

пользовать Гауссовский канал . Также нам нужно будет необходимо оценивать модели и для этого нам понадобится

счётчик битовой ошибки Error Rate Calculation , также мы будем наблюдать за фазовым созвездием Constellation Diagram. Также ждя отображения результатов моделирования нам понадобится анализатор спектра Spectrum Analyse. Также нам понадобится блок поиска задержки между приёмной и передающей стороной Find Delay. также мы будем наблюдать за

фазовым созвездием Constellation Diagram. . Также для отображения результатов моделирования нам понадобится

анализатор спектра Spectrum Analyse .

Также нам понадобится блок поиска задержки между

приёмной и передающей стороной Find Delay .

Теперь все блоки есть в наличии, и мы можем их соединять и настраивать нашу модель (рис. 7.3).

271

Рис.7.3. Модель системы связи

Чтобы блок подсчёта вероятности битовой ошибки посчитал количество ошибочных бит необходимо на его вход подать сигнал с передающей стороны и результат демодуляции на приёмной стороне. Также у нас есть блок Find Delay, который подсчитывает задержку между приемной и передающей стороной и вывести эту ошибку на дисплей и такой же дисплей нам понадобится для счетчика вероятности битовой ошибки, однако для адекватного отображения этих данных в настройках блока Error Rate Calculation надо настроить, чтобы эти данные выводились не в Workspase, а в порт. Также мы подключаем наши средства визуального контроля (Constellation Diagram и Spectrum Analyse) [56].

Теперь мы можем приступить к настройке параметров каждого блока.

1. В источнике случайной последовательности (рис.7.4) нам необходимо установить значения Sample time – это обратная величина частоты дискретизации, это будет Sample time для символа, а не для чипа, которая будет в два раза быстрее, так как мы используем QPSK – модуляцию, итак в поле Sample time заносим значение 1/200e/2. Так же нам необходимо задать размер фрейма (Samples per frame) – 100 символов. Далее нажмём Applay (применить).

272

Рис. 7.4. Настройка блока источника случайной последовательности Bernouilli Binary Generator

2. Дальше перейдем к QPSKмодулятору. Здесь нужно настроить, чтобы на вход QPSK-модулятор принимал биты

(рис.7.5).

Рис. 7.5. Настройка блока QPSKмодулятора

3. Фильтр приподнятого косинуса для передающей стороны содержит коэффицент интерполяции (Output samples per symbol), длину фильтра (Filter span in symbols) и т.д. Здесь менять ничего не будем (рис. 7.6).

273

Рис. 7.6. Настройка блока Фильтр приподнятого косинуса

4. Настроим теперь канал связи. Отношение сигнал шум / выберем достаточно большим – 15 дБ. Количество бит на символ (Number of bits per symbol) у нас 2 (так как

QPSK-модуляция), относительный уровень сигнала (input signal power, referenced to 1 ohm (watts)) будет 1/8, такой же как коэффициент интерполяции использованный в фильтре и период символов у нас 1/200e3 (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Настройка канала связи

274

На приёмной стороне настройка блоков происходит аналогично описанному подходу выше.

Запустим нашу модель, нажав на кнопку RUN (рис.7.8).

Рис. 7.8. Визуализация модели – работа блоков

Spectrum Analyzer и Constellation Diagram

У нас откроются средства просмотра. Здесь мы видим спектр сигнала, фазовые созвездия, однако нас больше интересует правая сторона модели где осуществляется подсчёт битовой ошибки (рис. блока 7.10)- верхнее окошко – отношение ошибочных бит к переданным, посередине – количество ошибочных бит и самое нижнее окноэто количество переданных бит.

Как видим вначале вероятность ошибки у нас 50%. Поскольку задержка между приёмной и передающей стороной 20 отсчётов, так как у нас каждый фильтр, который находтся в модели имеет количество коэффициентов 10 и мы не учли это в блоке подсчёта битовых ошибок. Давайте это сделаем в окне

Error Rate Calculation укажем значение 20 (рис.7.9). и запустим модель снова (рис. 7.10).

275

Рис. 7.9. Изменение задержки между приёмной и передающей стороной в модуле Error Rate Calculation

Рис. 7.10.Изменения вероятности битовой ошибки

Теперь, обращая внимание на блок Error Rate Calculation мы видим что вероятность ошибки -0, так как ни одного ошибочного бита не было зафиксировано.

Теперь изменим отношение сигнал шум / для того чтобы проанализировать насколько корректно работает наша

276

модель (поставим = 10,рис. 7.11) и снова кнопкой RUN за-

пустим модель.

Рис. 7.11. Изменение соотношения сигнал шум

Давайте некоторое время промоделируем, чтобы у нас накопилось достаточное количество статистики. Остановим модель (рис.7.12).

Рис. 7.12. Накопление статистики, после внесения изменений в модель

Как видно мы передали десять миллионов отсчётов, этого должно быть достаточно.

277

Как теперь понять, что мы сделали все правильно. Давайте теперь перейдем в Matlab. Там во вкладке Apps имеется специальное приложение Bit Error Rate Analysys (рис.7.13).

Рис. 7.13. Настройки инструмента Bit Error Rate Analysys

Здесь коснемся теоретической оценки (вкладка Theoretical) Здесь можно указать отношение сигнал/шум, канал связи

(Channel type), вид модуляции (Modulation type), кодирование

(Channel coding) и нажав Plot мы получим теоретическую зависимость битовой шибки от отношения сигнал шум (рис. 7.14).

Рис. 7.14. Апроксимация теоретической зависимости отношения сигнал шум и Вer

278

Увеличим график до значения по абсциссе = 10 дБ и

мы видим, что это значение чуть больше 3,8*10-6 и если мы вернемся в нашу модель то первая цифра на Display 1 будет 3,4*10-6, т.е. если мы проведем достаточно длинное моделирование мы приблизимся к теоретическому значению битовой ошибки.

7.2.РазработкасистемыпередачиданныхнаязыкеGPSSWorld

Рассмотрим задачу анализа СМО в следующей постановке [7]: Система передачи данных обеспечивает передачу пакетов данных из пункта А в пункт С через транзитный пункт В. В пункт А пакеты поступают в среднем через 10 ± 5 мс. (закон распределения экспоненциальный). Здесь они буферируются в накопителе емкостью 10 пакетов и передаются по любой из двух линий равновероятно АВ1— за время 18± 7 мс или АВ2 — за время 20 ± 5 мс. В пункте В они снова буферируются в накопителе емкостью 10 пакетов и далее передаются по линиям ВС1 (за 25 ± 3 мс) и ВС2 (за 15 ± 5 мс). Причем пакеты из АВ1 поступают в ВС1, а из АВ2— в ВС2. При поступлении пакетов, когда буфер заполнен полностью – пакеты считаются потерянными.

Смоделировать прохождение через систему передачи данных 500 пакетов. В случае возможности переполнения буферов в пунктах А и В определить необходимое для нормальной работы пороговое значение емкости накопителя.

Для того, чтобы составить модель системы нам нужно разобраться в том, как она работает и по какому принципу перемещаются пакеты в системе.

Пакеты поступают в систему и буферизуются в накопителе в пункте A, если там есть места. Если места нет, пакет те-

279

ряется. Из пункта A с вероятностью 0,5 заявки идут по линии AB1 или по линии AB2 в пункт B, где пытаются встать в накопитель. Если места в накопителе нет, пакет теряется. Из пункта B пакет передается в пункт C, причём пакеты, переданные по линии AB1, передаются по BC1, а переданные по AB2 – по BC2 (эта особенность показана на схеме пунктирными линиями). Все это можно увидеть на рисунке 7.15.

Рис. 7.15.Q-схема системы

В соответствии с Q-схемой можно составить блок схему, которая изображена на рис. 7.16.

280