Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Многоканальные телекоммуникационные системы (компьютерные упражнения). Часть 7. Изучение функций скремблирования и обнаружения ошибок. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 54 5 > Следующая >>>

2. Изменить количество символов в контролируемом блоке в большую, а

Рис. 17. Пример заполнения подменю

«Генерация случайных чисел»

затем в меньшую сторону. Для этих случаев также определить и за-

фиксировать для отчёта рассчитанные значения: mср, Т

, число бло-

изм

ков, а также график зависимости вероятности p(n, m) от р. Сравнить полученные результаты с результатами выполнения предыдущего пункта и сделать соответствующие выводы. При увеличении числа символов в контролируемом блоке следить за результатами в строке

24 Суммы, которые не должны отличаться от единицы более чем на

0,01. В противном случае надо или выбрать иной диапазон значений

вероятности появления ошибок р, или расширить диапазон числа ошибок m в блоке, изменив соответственно конфигурацию расчётных таблиц.

3. Определить среднее значение фиксируемых ошибок из m фактически

возникших. Величина m уста-

навливается по согласованию с преподавателем. Возможно проведение опытов для не-

скольких значений m. Выбранная величина m устанавливается в ячейке I22 (столбец Ош. факт. правой нижней

таблицы). В правую верхнюю таблицу (столбец Случ.) посредством функции Генерация

случайных чисел, распределе-

ние равномерное вводятся

случайные числа, начиная с верхней ячейки (I10) [1]. При этом слу-

чайные числа должны устанавливаться между 2 и числом, равным периоду используемого ПСП плюс единица, а выходной интервал должен соответствовать числу ячеек равному m, начиная с верхней ячей-

ки (I10). На рисунке 17 показано окно подменю Генерация случайных

чисел для m=2 и величине периода ПСП равной 15. После ввода слу-

чайных чисел следует подсчитать число зафиксированных ошибок,

которое равно числу m минус число одинаковых позиций, образующих пары. Так, для случая, показанного на рисунке 11, m=2, число одинаковых позиций – два, следовательно, число фиксированных ошибок равно нулю. Опыт повторяется до 15 раз, результаты вводятся в ячейки столбца Ош. фикс. правой нижней таблицы. В эту таблицу

нужно ввести число предполагаемых опытов (ячейка J38). Достовер-

ность вычисления среднего числа фиксированных ошибок будет тем

выше, чем больше будет произведено опытов. Зафиксировать результаты для отчёта.

4. Повторить пункт 3, но для периода ПСП, образованной полиномом,

отличным от х

+х+1. Сравнить результаты с полученными в пункте 3

и сделать выводы, которые зафиксировать в отчёте.

Лист 7б.4. Изучение кодов BIP-1 и BIP-2 (BIP).

1. В столбец В Сигнал модели ВIP-1 вручную ввести случайную комби-

нацию нулей и единиц. Выделяя те или иные ячейки модели и наблю-

дая строку формул, уяснить функционирование модели. Сравнивая

значения в правом и левом столбцах модели, убедиться, что значение в некоторой ячейке правого столбца дополняет сумму единиц левого столбца (сигнала), начиная от первой ячейки и заканчивая ячейкой,

находящейся в одной строке с данной ячейкой правого столбца до чётного значения. Так, на рисунке 12 нуль в ячейке D26 свидетельствует о чётном числе единиц в сигнале, что и видно на рисунке. Изменить в сигнале одно, затем два, а затем и более значений на обратные, имитируя тем самым возникновение ошибок. При этом наблюдать изменение контрольной суммы (ячейка D26). Результаты наблюдений зафиксировать в отчёте.

2. В столбец F Сигнал модели ВIP-2 вручную ввести случайную комби-

нацию нулей и единиц. Выделяя те или иные ячейки модели и наблю-

дая строку формул, уяснить функционирование модели. Скопировать контрольную сумму в строке Приём таблицы Контр. суммы и ввести её значение в строку Передача той же таблицы. Убедиться, что синдром в этом случае нулевой (строка Синдром), то есть ошибки на

приёме отсутствуют. Изменить в сигнале одно, затем два соседних и

два разнесённых значения на обратные, имитируя тем самым возник-

новение одиночных и двойных ошибок. Наблюдать и фиксировать

при этом десятичные значения синдрома (ячейка J10). Имитировать

возникновение пакетов с чётным и нечетным числом ошибок. При

этом также наблюдать и фиксировать десятичные значения синдрома.

Результаты наблюдений зафиксировать в отчёте. По результатам опы-

тов сделать выводы, которые также внести в отчёт.

Лист 7б.5. Изучение кода BIP-8.

1. Ввести в диапазон В11:I26 случайный сигнал. Для этого воспользо-

ваться опцией Генерация случайных чисел, распределение дискретное, диапазон входных значений и вероятностей E3:F4. При этом установить вероятности появления нулей и единиц равные 0,5. Обратить внимание, что числа в строке Приём, представляющие собой контрольную сумму, дополняют суммы единиц по разрядам до чёт-

ных значений. Скопировать контрольную сумму в строке Приём и ввести эти данные в строку Передача. Убедиться, что при этом числа ошибок по разрядам и сумма равны нулю (имеет место нулевой синдром). Имитировать появление одиночных, двойных и тройных оши-

бок и пакетов ошибок, заменяя значения в сигнальных ячейках на обратные. Убедиться, что чётное число ошибок в одном разряде не фик-

сируется, а нечётное – фиксируется как одна ошибка. По результатам опытов сделать выводы, которые поместить в отчёт.

2. Повторить пункт 1, но для высокой плотности, а затем и низкой плот-

ности единиц. Сделать выводы о влиянии плотности единиц на ре-

зультаты обработки сигналов кодом BIP-N.

Лист 7б.6. Исследование статистики кодов BIP-N.

Эксперименты по исследованию статистики кода BIP-N во многом повторяют рассмотренные в разделе Лист 7б.3. Исследование статистики кода CRC-4. Отличия же носят в основном количественный характер.

1. Выбрать тип исследуемого блока и ввести соответствующие исходные

данные: число элементов n в проверяемом блоке, время передачи блока Т в мкс и несколько значений вероятности появления ошибок р

(считается, что вероятность появления ошибок равна коэффициенту по битам К

. Параметры стандартных блоков, которые проверяются

ош)

кодами BIP, приведены в таблице, расположенной на листе сверху справа. Диапазон значений Кош выбирается по согласованию с преподавателем, рекомендуется вначале исследовать случаи с высоким ко-

эффициентом ошибок, например, от 10

-3

эффициентами ошибок, например, от 10

до 10

-6

до 10

, а затем с малыми ко-

-11

. Установить также

требуемое число ошибок, необходимое для корректного проведения эксперимента по определению значения Кош. Рекомендуемые значения могут находиться в пределах от 10 до 1000. Зафиксировать для отчёта рассчитанные значения: mср, Т

, число блоков, а также график зави-

изм

симости вероятности p(n, m) от р. По полученным результатам сде-

лать выводы. В процессе экспериментов следить за результатами в

строке 72 Суммы, которые не должны отличаться от единицы более

чем на 0,01. В противном случае надо или выбрать иной диапазон

значений вероятности появления ошибок р, или расширить диапазон числа ошибок m в блоке, изменив соответственно конфигурацию расчётных таблиц.

2. Определить среднее значение фиксируемых ошибок из m фактически

возникших. Величина m устанавливается по согласованию с преподавателем. Возможно проведение опытов для нескольких значений m. Выбранная величина m устанавливается в ячейке N54 (столбец Ош.

факт. правой нижней таблицы). В правую верхнюю таблицу (столбец

Случ.) посредством функции Генерация случайных чисел, распределе-

ние равномерное вводятся случайные числа, начиная с верхней ячейки

(N10). При этом случайные числа должны устанавливаться между 2 и числом, равным глубине проверки N плюс единица, а выходной интервал должен соответствовать числу ячеек равному m, начиная с верхней ячейки (N10). После ввода случайных чисел следует подсчитать число зафиксированных ошибок, которое равно числу m минус

число одинаковых позиций, образующих пары. Так, для случая, пока-

занного на рисунке 14, m=8, число парных позиций – четыре, следова-

тельно, число фиксированных ошибок равно четырем. Опыт повторя-

ется до 15 раз, результаты вводятся в ячейки столбца Ош. фикс. пра-

вой нижней таблицы. В эту таблицу нужно ввести число предполагаемых опытов (ячейка О70). Достоверность вычисления среднего числа фиксированных ошибок будет тем выше, чем больше будет произве-

дено опытов. Зафиксировать результаты для отчёта.

3. Повторить пункт 2, но для другого значения m. Сравнить результаты с

результатами, полученными в пункте 2, и сделать выводы, которые зафиксировать в отчёте.

C J K

Q(t)

Q(t+1)

1 0 0 0 0

хранение

1 0 0 1 1

1 0 1 0 0

уст. 0

1 0 1 1 0 1 1 0 0

уст. 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

счет

1 1 1 1 0

для любых

хранение

0 1 1

C K R Q Q

Рис. П.1.1. JK-триггер и его таблица истинности

Рис. П.1.2. Т-триггер на базе JK-триггера и его таблица истинности

Q(t)

Q(t+1)

0 0 0

хранение

0 1 1

хранение

1 0 1

счет 1→0

1 1 0

счет 0→1

C K R Q Q

R Q Q



Реализация регистров сдвига и делителей-распределителей

Приложение 1

Реализация большинства цифровых устройств базируется на универсаль-

ном, так называемом JK-триггере [6]. На рисунке П.1.1 показана обобщённая схема этого триггера и его таблица истинности.

Входы J и K являются управляющими, вход С служит для синхронизации,

то есть любые изменения состояния триггера возможны только при подаче на

вход С «1» (единичного импульса). Триггер обычно имеет два выхода: прямой Q и инверсный Q. Из таблицы истинности видно, что подача на входы JK комбина-

ции «01» устанавливает на прямом выходе триггера «0», а подача комбинации «10», устанавливает на выходе «1». Подача «1» одновременно на оба входа реализует режим счёта, то есть на каждом следующем такте состояние триггера изме-

няется на обратное. При подаче на вход R единицы устанавливается исходное состояние триггера, то есть «1» на его прямом выходе. Иногда вход R выполняется инверсным.

На рисунке П.1.2 показана реализация счётного триггера (Т-триггера) на ба-

зе JK- триггера и его таблица истинности.

Очевидно, что Т-триггер может использоваться как делитель импульсных

последовательностей на два, а цепочка таких триггеров как делитель с коэффициентом 2

, где n – число триггеров в цепочке.

D-триггер может быть получен на базе JK-триггера так, как это показано на

Таблица П.1.1

Выходы триггеров

Вход

Т1

Т2

Т3

….

Тn

Такты

0 1 1 1 …. 1 t

0 0 1 1 …. 1 t+1

0 0 0 1 …. 1 t+2 0 0 0 0

…. 1 t+3

….

…. 0 0 0 0

…. 0 t+n

Рис. П.1.3. D-триггер на базе JK-триггера и его таблица истинности

Q(t)

Q(t+1)

0 0 0

хранение

0 1 1

хранение

1 0 1

память

1 1 0

память

D C R Q Q



J C K R Q

Рис. П.1.4. Регистр сдвига на базе D-триггеров

Т1

Т2

Тn

Вход

Выход

Тактовая син-

хронизация

C C C

рисунке П.1.3.

D-триггер запоминает состояние входа и при получении следующего син-

хронизирующего импульса передаёт состояние входа на прямой выход. Иными словами, D-триггер является элементарной (однобитовой) ячейкой памяти. Цепочка таких триггеров образует регистр памяти (или регистр сдвига) – состояние

входа регистра сдвига будет смещаться вправо на одну ячейку с каждым тактом

синхросигнала (рисунок П.1.4).

В таблице П.1.1 показаны состояния входа регистра сдвига и прямых выходов триггеров в течение n тактов. Предполагается, что перед первым тактом посредством подачи единицы на все входы R на всех прямых выходах триггеров были установлены единицы.

В цифровых телекоммуникационных системах находят широкое примене-

Таблица П.1.2

Вход

1 1 1 1 1 1 1

Выходы

триггеров

Т1

0 1 0 1 0 1 0

Т2

0 0 1 1 0 0 1

Т3

0 0 0 0 1 1 1

Выходы схем



1

1 0 0 0 0 0 0

2

0 1 0 0 0 0 0

3

0 0 1 0 0 0 0

4

0 0 0 1 0 0 0

5

0 0 0 0 1 0 0

6

0 0 0 0 0 1 0

7

0 0 0 0 0 0 1

8

0 0 0 0 0 0 0

Рис. П.1.5. Делитель – распределитель на 8 с дешифратором

Выходы

Входной

(тактовый)

сигнал

Т1

C Т R

Т2

C Т R

Т3

Начальная

установка

1

2

3

8

ние делители – распределители импульсных последовательностей. На рисунке П.1.5 показана схема делителя – распределителя с коэффициентом деления восемь. Такие устройства широко используются для поразрядной обработки информации, содержащейся в отдельном байте.

В таблице П.1.2 показаны состояния на входе делителя – распределителя, на выходах триггеров и выходах схем  (последние являются выходами делителя – распределителя) в течение восьми тактов последовательности импульсов.

Заметим, что каждая схема 

имеет определённый набор типов входов (прямых и инверсных). Так,

например, схема 1 имеет все входы инверсные и выдаёт на выход

«1», когда на всех её входах «0» (см. первый столбец таблицы П.1.2).

У схемы 2 первый вход пря-

мой – два других – инверсные и на

её выходе «1» возникает на втором такте последовательности (см. вто-

рой столбец таблицы П.1.2) и так далее.

Набор схем  в данном устройстве играет роль дешифратора. Делители

Рис. П.1.6. Делитель – распределитель с обратной связью

D C R

Т1

C R

Т2

C R

Т3

C R

Тn



Тактовая син-

хронизация

Установка

по циклу

Выходы

Логическая ОС

№1

№2

№3

№n

№n-1

с дешифраторами имеют минимум элементов, но обладают существенным

недостатком, их коэффициенты деления ограничены целочисленными степенями

числа два.

Делитель – распределитель с любым целочисленным коэффициентом деле-

ния может быть получен на основе регистра сдвига с логической обратной связью. Число триггеров в регистре должно быть равно выбранному коэффициенту

деления. На рисунке П.1.6 представлена схема такого делителя – распределителя.

При установке по циклу происходит сброс всех триггеров (на их выходах устанавливаются нули). Поскольку все входы многовходовой схемы  инверс-

ные, на её выходе устанавливается «1». На первом такте срабатывает первый

триггер (Т1) и на выходе №1 устанавливается «1». При этом выход схемы  обнуляется. На втором такте срабатывает триггер Т2, а триггер Т1 обнуляется. «1» устанавливается на выходе №2 и так далее. Одновременно со срабатыванием

триггера Тn на всех входах схемы  устанавливаются «0» на выходе № n устанавливается «1», и цикл заканчивается. Очередной цикл начинается с подачи на вход триггера Т1 единицы с выхода многовходовой схемы .

Существуют и другие схемы целочисленных делителей – распределителей [6], но рассмотренные являются наиболее распространёнными.

Приложение 2

Рис. П.2.1. Принцип деления многочленов по модулю 2

Остаток (контрольная сумма)

Деление многочленов по модулю 2

Деление многочленов по модулю 2 базируется на том, что блок цифрового потока можно представить полиномом степени, показатель которой равен числу элементов блока. Так, например, блок из восьми циклов представляется полино-

мом 2048 степени, в котором члены, соответствующие единицам, имеют коэффи-

циент, равный 1, а нулям – равный 0.

На рисунке П.2.1 приведен пример операции деления полинома, отображающего произвольную комбинацию 1100101101, на полином 10011. Деление осуществляется, как обычно, только вычитание из делимого произведения члена частного на делитель заменяется сложением по модулю 2 [2; 3].

Итак, первый член полинома имеет степень 9, поэтому первый член частного будет х

(х

таем из исходного полинома по модулю два. Получаем полином х8+х6+х3+х2+х который вновь делим на полином делителя. Получаем второй член частного, равный х4, и повторяем операцию. В конечном счете получаем частное х5+х4+х2+х+1

и остаток (контрольную сумму), равный 0+х нации 0100 (число членов полинома остатка равно или меньше степени полинома делителя).

9/х4

= х5). Умножаем полином делителя на х5 и произведение вычи-

+0+0, который соответствует комби-

Список литературы

1. Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы

(компьютерные упражнения). Ч.1. Методические указания по выпол-

нению упражнений. Учебное пособие / МТУСИ. – М., 2011. – 30 с.: ил.

2. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникаци-

онные системы. Учебник для вузов. Изд. 2-е, испр. и доп. – М.: Горячая линия – Телеком, 2013. – 396 с.: ил.

3. Емельянов Г.А., Шварцман В.О. Передача дискретной информации:

Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1982. – 240 с.: ил.

4. Бородин Л.Ф. Введение в теорию помехоустойчивого кодирования.

– М.: Советское радио, 1968. – 408 с.: ил.

5. Карасев А.И. Теория вероятностей и математическая статистика.

– М.: Статистика, 1970. – 344 с.: ил.

6. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.:

Металлургия, 1988. – 352 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека. Вып.

1111).

7. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для

инженеров и учащихся втузов. – Изд. 13-е, испр. – М.: Наука, 1986. – 544 с.

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 54 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]