Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена трудового красного знамени федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Дисциплина «Моделирование информационных систем»

Лабораторная работа №1

«Знакомство с SIMULINK, общие принципы моделирования систем связи и оценки их помехоустойчивости»

Выполнили

Студенты группы БСТ2104:

Серов Н.Р.

Станишевский И.А.

Филонов М.Д.

Проверил:

Бен Режеб Тауфик Бен Камель

Москва, 2024 г.

Содержание

Цели работы 3

Ход выполнения работы 3

Вывод 9

Цели работы 2

Ход выполнения работы 2

Блоки в модели 9

Вывод 10

Цели работы

Знакомство со средой Simulink. Построение простейшей системы цифровой связи и оценка ее помехоустойчивости. Формирование спектра сигнала и прием сигналов с линейной модуляцией. Исследование влияния мультипликативного скремблирования на вероятность ошибки.

Ход выполнения работы

Начиная работу с Simulink, запускаем программу Matlab и открываем окно Simulink.

Рисунок 1 – Окно Simulink

В качестве источника для модели мы используем генератор бинарного сигнала. При помощи блока измерения помехоустойчивости мы оцениваем качество передаваемого сигнала. Также схема включает в себя блок реляционного оператора, блок конвертации типа данных, блоки повышения и понижения частоты дискретизации и дискретные фильтры.

Для отображения используем дисплей, который показывает процент и количество ошибок, а также количество полученных бит. В данном случае мы сдвигаем сигнал вниз по оси Y, при этом оставив 0 на месте. Именно из-за этого наша частота ошибки равна 50%. Нули совпадают, а сдвинутые значения различаются. Мы умножаем значение на 2 и отнимаем 1. Таким образом, значения, которые были равны 1 становятся равны 2, после чего сдвигаются вниз по оси Y.

Рисунок 2 – Схема связи

Подключив 2 осциллографа к выходам приемного фильтра и блока понижения частоты дискретизации для контроля формы сигналов и подбора моментов взятия отсчетов, видим, что максимальный размах сигналов до и после понижения частоты дискретизации не совпадет. Это означает, что отсчеты берутся не в те моменты, когда сигнал на выходе согласованного фильтра достигает своего максимума.

Рассмотрим, какой блок за что отвечает:

• Bernoulli Binary Generator - псевдослучайный некоррелированный битовый поток;

• Error Rate Calculation – используется для визуальной демонстрации результатов измерения вероятности битовой ошибки (Bit Error Rate — BER);

• Data Type Conversion – блок преобразования сигнала логического типа к числовому.

• Discrete filter – дискретный фильтр, реализующий манчестерское кодирование;

• Downsample – блок выбирает отдельные отсчеты для понижения частоты дискретизации из выходного сигнала;

• Display – индикатор вероятности ошибки (блок числового дисплея). Дисплей должен показывает в двух первых строках (вероятность ошибки и число ошибок) и в третьей строке (число обработанных бит).

• Upsample - блок добавляет нули между существующими отсчетами входного сигнала для повышения частоты дискретизации.

• Scope – осциллограф, использующийся для контроля формы сигналов и выбора времени взятия отсчетов;

• Spectrum Scope – просмотр спектра формируемого сигнала;

• AWGN Channel – формирует белый гауссовский шум.

• Scrambler – блок, выполняющий скремблирование — обратимое преобразование цифрового потока без изменения скорости передачи с целью получения свойств случайной последовательности. После скремблирования появление «1» и «0» в выходной последовательности равновероятны.

График сигнала после согласованного фильтра

График сигнала до согласованного фильтра

Полученные исходя из формы КФ формула и график энергетического спектра используемой сигнальной посылки (по вертикали использовать логарифмический масштаб — в децибелах относительно некоторого произвольно выбранного значения) и полученный экспериментально график СПМ сигнала

Полученный экспериментально график спектральной плотности мощности сигнала

Измерим вероятность ошибки изменяя С/Ш в добавленном АБГШ. СКО оценки битовой ошибки рассчитывается по формуле:

_р = , где N_бит – число обработанных бит; P – вероятность ошибки.

Таблица 1. Зависимость вероятности ошибки от отношения сигнал/шум

Es/No, дБ	Pош	Nош	Nбит	р
-3	0,3003	100	333	0.0251
-2	0,2128	100	470	0.0189
-1	0,1984	100	504	0.0178
0	0,1832	100	546	0.0166
1	0,158	100	623	0.0146
2	0,1348	100	742	0.0125
3	0,1119	100	894	0.0105
4	0,08734	100	1145	0.00834
5	0,07468	100	1339	0.00718
6	0,05136	100	1947	0.00500
7	0,03697	100	2705	0.00363

Анализ влияния мультипликативного скремблирования на вероятность ошибки

Рисунок 8. Экспериментальная вероятность ошибки от соотношения сигнал/шум до скремблирования.

Вывод

В результате выполнения данной работы мы получили рабочую модель системы связи, а также графики сигналов до и после согласованного фильтра, а также график спектра сигнала.