Тестирование и диагностика в радиоэлектронных системах передачи информации

321

Рис. П1.87. Структура блока «Turbo-decoder»

«Bit Ordering» - Выстраивание потока бит в параллельный поток.

Схема самого турбо-декодера представлена на рисунке П1.88:

Рисунок П1.88. Схема турбо-декодера

Декодер имеет сложную структуру. Параллельный поток приходит на входы (1) и (2).

Данные с входа (2) декодируются и поступают на вход блока на деперемежитель. Затем данные поступают на сумматор и через задержку на декод «Decoder1». Выход этого декодера поступает на сумматор и на перемежитель, данные с которого поступают на второй декодер.

Таким образом, декодеры влияют друг на друга и помехоустойчивость и сумма их выходных значений поступает на блок принятия жёстких решений «Hard Decision». Операция декодирования повторяется столько раз, сколько указано в блоке турбо-декодера в параметре

«количество итераций».

322

Binary Input RS Decoder – декодер Рида-Соломона. Параметры и структура аналогична блоку кодера.

Error Rate Calculation – вычислитель ошибок между переданной и принятой последовательностью.

Display - дисплей, отражающий ошибки.

Исследование каскадных кодов

1. Спроектированна модель передачи данных демонстрирует работу каскадного кодирования. Данная модель позволяет исследовать применение последовательно-

параллельного кодирования на примере использования кодера Рида-Соломона (внешний код)

и Турбо-кодера (внутренний код), а также позволяет исследовать исправляющую способность кодов для разных видов модуляции и сравнить её характеристики с работой указанных выше кодеров в отдельности.

2. В качестве турбо-кода используются два параллельных свёрточных кодера с треллис-

модуляцией (для ускорения передачи данных).

На рисунке П1.89 представлен график зависимости битовой вероятности ошибки (BER)

от отношения сигнал/шум в канале (SNR) для разных видов модуляции:

Рис. П1.89. График зависимости BER от SNR для разных видов модуляции

Из рисунка П1.89 можно заметить, что зависимость BER от SNR является неправильной в явном виде. Предположительно, данное явление связано с ошибочным программным кодом самого блока QAM-Modulator, поэтому данную зависимость рассматривать не будем.

323

На рисунке П1.90 представлен график зависимости BER от SNR в каскадных кодах для видов модуляции BPSK, QPSK и QAM-64:

Рис. П1.90. График зависимости BER от SNR для разных видов модуляции

На рисунке П1.91 представлена диаграмма созвездий QAM-64 сигнала на выходе передатчика:

Рис. П1.91. Диаграмма созвездий QAM-64 сигнала на выходе передатчика

324

На рисунке П1.92 представлена диаграмма созвездий QAM-64 сигнала на приёмном конце после канала с шумом (SNR = 3 дБ) :

Рис. П1.92. Диаграмма созвездий QAM-64 сигнала на входе приёмника

На рисунке П1.92 представлена диаграмма созвездий QAM-64 сигнала после исправления ошибок каскадным декодером (SNR = 3 дБ) :

Рис. П1.93. Диаграмма созвездий QAM-64 сигнала после декодирования

На рисунке П1.94 представлены временные формы сигнала QAM-64 с каскадным кодированием (SNR = 3 дБ) :

325

Рис. П1.94. Временные формы сигналов (сверху вниз):

1)на выходе генератора псевдослучайной последовательности;

2)на выходе внешнего кодера (РС);

3)на выходе внутреннего кодера (турбо-кодера);

4)на выходе QAM-модулятора;

5)на входе QAM-демодулятора;

6)на выходе QAM-демодулятора;

7)на выходе преобразователя сигнала из однополярного в биполярный;

8)на выходе внутреннего декодера (турбо-декодера);

9)на выходе внешнего декодера (РС).

Рис. П1.95. График зависимости BER от SNR для каскадного кода, кода Рида-Соломона и турбокода

Как видно из рисунка П1.95, применение каскадного кодирования неоправданно по сравнению с применением простого турбокодирования, однако он имеет гораздо лучшую характеристику, чем применение простого помехоустойчивого кодирования (РС).

Также данная модель позволяет исследовать исправляющую способность каскадного кода в зависимости от количества итераций декодирования (рисунок П1.96).

Как видно из графика, повышение количества итераций декодирования не улучшает помехоустойчивость, а даже делает её чуть хуже, и, к тому же, приводит к повышению времени декодирования каждой посылки, кратное количеству этих итераций.

Можно сделать предположение, что повышение количества итераций необходимо при увеличение размера фрейма.

В результате работы спроектированы модель исследования каскадных кодов.

Модель позволяет исследовать работу каскадных кодов. В качестве внешнего кода используется код Рида-Соломона, в качестве внутреннего – Турбо-код на базе свёрточного кодирования и треллис-модуляции. Данная модель позволяет исследовать зависимость битовой вероятности ошибки (BER) системы от отношения сигнал/шум (SNR) в канале.

Получены следующие результаты и выводы:

Как видно из рисунка П1.95, применение каскадного кодирования неоправданно по сравнению с применением простого турбо-кодирования.

Повышение количества итераций декодирования не улучшает помехоустойчивость при одинаковой характеристики канала, и, к тому же, приводит к повышению времени декодирования каждой посылки, кратное количеству этих итераций.

Повышение количества итераций необходимо при изменении параметров канала.

Эффективность от применения каскадного кодирования заметна лишь при значительном размере фрейма (k>10000).

Методические указания позволяют использовать данные модели на лабораторных работах студентами для исследования помехоустойчивых кодов.

328

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

КОМПЬЮТЕРЫЕ ЛАБОРОТОРНЫЕ РАБОТЫ

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ № 1

СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НА БАЗЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ [13]

(Комплекс для измерения характеристик испытываемого устройства на основе АСК-4106)

Описание программной части АСК на примере комбинированного прибора-

приставки АСК-4106

Работа с генератором сигналов АСК-4106

Чтобы начать работу с режима генератора, откройте меню

«Пуск→Программы→АКТАКОМ→АСК-4106» и запустите программу «АСК-4106

Генератор сигналов». На экране появится главная панель программы генератора.

Чтобы задать сигнал требуемой формы:

329

1.Вызовете панель редактора сигнала, нажав кнопку или на главной панели;

2.На панели редактора сигнала выберите канал, форму сигнала которого требуется задать;

3. Если требуется стандартная форма сигнала (синус, прямоугольник, треугольник и

т.п.), задайте её в окне «Форма»;

330

4. Если требуется нестандартная форма сигнала, то задайте ее (формулу) в окне формула, установите диапазон значений аргумента в окнах «От» и «До» графы «Диапазон аргумента», установите количество точек на период сигнала в графе «Дискретность» и

выберите нужный метод интерполяции в окне «Метод интерполяции»;

добавить случайный шум.

6.Нажмите кнопку ;

7.После того как выбраны требуемые сигналы или сигнал, необходимо нажать на

кнопку , чтобы запомнить полученный сигнал. При этом в основном окне главной панели и в окне редактора отобразится заданная форма сигнала для каждого канала;

8. Аналогично можно задать форму сигнала типа «фигура Лиссажу» произвольного вид а, для этого необходимо включить панель «Лазерное шоу», нажав на кнопку на главной панели.