Системы радиосвязи и сети телерадиовещания.-5
.pdf
последовательность, соответствующая пути с минимальной метрикой. Если в одно и тоже состояние входят два пути выбирается тот, который имеет лучшую метрику. Такой путь называется выжившим. Отбор выживших путей проводится для каждого состояния. Это не иначе как алгоритм декодирования Витерби и он наиболее эффективный.
Расчет ширины спектра цифрового сигнала с заданным видом модуляции Вар
иант |
Расчеты |
|
|
16 |
кГц |
3 |
кГц |
8 |
кГц |
Определение допустимой скорости кода из условия непревышения полосой частот
кодированного сигнала полосы пропускания канала
Вариант Расчеты
16
3
8
Определение кода Полученный результат позволяет сформировать список подходящих сверточных кодов в
виде, представленном в таблице 14.6.
Таблица 14.6. Характеристики СК для выбора кода
Вар
иант |
Условия |
|
|
16 |
СК со скоростями 1/2 и сложностью решетки W не более 150 |
3 |
Все СК со сложностью решетки W не более 170 |
8 |
СК со скоростями ½ и сложностью решетки W не более 200 |
Произведен выбор СК из перечня, обеспечивающего заданную вероятность ошибки бита и удовлетворяющего требованию ограничения по сложности декодера.
Вар
Выбранный СК
иант
Код с порождающими многочленами (133, 171), который при скорости 1/2
16
обеспечивает АЭВК = 6,99 дБ
Код с порождающими многочленами (133, 171), который при скорости 1/2
3
обеспечивает АЭВК = 6,99 дБ
Код с порождающими многочленами (133, 171), который при скорости 1/2
8
обеспечивает АЭВК = 6,99 дБ Расчет ширины спектра кодированного цифрового сигнала с заданным видом модуляции
в зависимости от скорости кода
Вар
Расчеты
иант
16 |
кГц |
3 |
кГц |
8 |
кГц |
Рисунок 5.7 позволяет сделать вывод о том, что применение выбранного кода
обеспечивает выполнение поставленной задачи, так как
Вариант |
Отношение С/Ш hб 2, дБ |
Вероятность |
ошибки |
|
декодирования меньше |
||||
|
|
|||
|
|
|
|
|
16 |
7,0 |
10-6 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
6,0 |
10-5 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
6,0 |
10-6 |
|
|
|
|
|
|
|
Сравнение с кривыми помехоустойчивости некодированной ФМ показывает, что |
|
|||
|
|
|
|
|
Вариант |
Вероятность ошибки |
АЭВК, дБ |
|
|
|
|
|
|
|
16 |
10-6 |
более 10 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
10-5 |
9,4 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
10-6 |
более 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 14.7. Помехоустойчивость декодирования сверточных кодов |
Проверочный расчет зависимости вероятности ошибки на выходе декодера |
|
В результате получим (примерно для заданной вероятности ошибки бита): |
|
Вариант |
Расчеты |
16 |
|
3
8
Расчет показал, что реальное значение вероятности ошибки кодера меньше теоретического значения, следовательно, условия задачи были выполнены.
Разработка кодера и декодера СК 133, 171
В предыдущем разделе был описан выбор сверточного кодера (133,171).
1338 = 10110112;1718 = 11110012
Функциональная и структура схема кодера/декодера может быть представлена в следующем виде:
Рис. 14.8. Структурная схема сверточного кодера
Рис. 14.9. Функциональная схема сверточного кодера 133,171
Рис. 14.10. Структурная схема декодера Витерби
Рис. 14.11. Функциональная схема декодера Витерби кодера со скоростью 1/2.
В результате выполнения данного индивидуального задания было выполнено следующее:
Спроектирована телекоммуникационная система с использованием сверточного кодера;
Рассчитаны и оптимизированы параметры сверточного кода используемого в ТКС в целях повышения ее эффективности и помехоустойчивости при различных начальных заданных условиях (ширина спектра, скорость кода, битовая вероятность ошибки в зависимости от заданного значения отношения сигнал/шум);
Предложены структурные и функциональные схемы кодера и кодера, используемых в разработанной ТКС.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленном учебном пособии впервые рассмотрены основные виды модуляции, кодирования и сигнально-кодовые конструкции современных модемов и
кодеков перспективных стандартов телекоммуникационных систем - CDMA, |
IЕЕЕ |
802.11 (WiFi), IEEE 802.15.4 (ZigBee), IEEE 802.15.1 (Bluetooth), IEEE |
802.16 |
(WiMAX), IEEE 802. 20 (LTE), DVB-T, DVB-S и DVB-S2, DVB-C и DVB-C2, DVB-H и |
|
DVB-H2.
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.
Проведено имитационное моделирование на базе MATLAB 2015b Simulink
модемов и кодеков современных телекоммуникационных систем стандарта CDMA,
системы мобильной связи стандарта IЕЕЕ 802.11 (WiFi), мобильной связи стандарта IEEE
802.15.4ZigBee, системы мобильной связи стандарта IEEE 802.15.1 (Bluetooth),
системы мобильной связи стандарта IEEE 802.16 (WiMAX), системы мобильной связи стандарта IEEE 802. 20 LTE, системы цифрового наземного телевизионного вещания
DVB-T, системы цифрового спутникового телевизионного вещания DVB-S и системы высокоскоростного цифрового спутникового ТВ-вещания DVB-S2, системы цифрового кабельного телевизионного вещания DVB-C и системы высокоскоростного цифрового кабельного ТВ-вещания DVB-С2, системы цифрового мобильного телевизионного вещания DVB-Н и системы высокоскоростного цифрового мобильного ТВ-вещания
DVB-Н2.
Получены основные характеристики ТКС в зависимости от параметров систем,
характеристик сигналов и влияния шумов и многолучевости (для CDMA). Представлены созвездия для модуляторов, спектры сигналов на входе и выходе канов связи, а также Зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум и многолучевости.
Материалы учебного пособия могут быть использованы как для учебных целелей, так и как справочный материал при проектировании ТКС.
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.
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.