7-Помехоустойчивое кодирование

Лабораторная работа №7

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ

1 ЦЕЛИ РАБОТЫ

1.1 Исследовать кодер систематического линейного блочного кода (СЛБК).

1.2 Исследовать кодер циклического СЛБК.

1.3 Исследовать свёрточный кодер.

2 ЛИТЕРАТУРА

2.1 Панфилов И. П. Дырда В. Е. Теория электрической связи — М.: Радио и связь, 1991. — C. 307…319.

2.2 Зюко А. Г. Кловский Д. Д. Назаров М. В. Финк Л. М. Теория передачи сигналов — М.: Радио и связь, 1986. — С.109…112, 131…152.

2.3 Клюев Л.Л. Теория электрической связи—Мн.: Дизайн ПРО, 1998.—C. 174…176, 185…211.

2.4 Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – С. 331 …459.

3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

3.1 Изучить по [2.1], [2.2], [2.3] принципы эффективного и помехоустойчивого кодирования сигналов.

3.2 Составить схему электрическую функциональную кодера Хэмминга для канонической порождающей матрицы кода G_{4,7 ,} проверочные символы которой приведены в таблице 7.1. Номер варианта соответствует последней цифре записи фамилии студента в учебном журнале.

Таблица 7.1- Исходные данные

1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
111 110 101 011	110 101 011 111	101 011 111 110	011 111 110 101	111 011 110 101	111 101 011 110	110 111 101 011	110 011 111 101	101 110 011 111	011 101 111 110

3.3 Закодировать разделимым циклическим кодом (7,4) номер записи студента по журналу (для номеров больше 16 отбросить старший разряд), если порождающий полином g(x) = X ³ + X ² +1.

3.4 Подготовить бланк отчета.

3.5 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.

4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

4.1 Дайте определение термина — «код».

4.2 С какой целью применяют помехоустойчивое кодирование сигналов и в чем оно заключается?

4.3 Какой код является корректирующим?

4.4 От какого параметра кода зависит его корректирующая способность?

4.5 Какие коды называют блочными, групповыми?

4.6 Как формируются проверочные символы в кодах с проверкой на четность? Как передать сигнал с этим кодом без ошибок?

4.7 Какие способы формирования разрешенных кодовых комбинаций линейных блочных кодов Вам известны?

4.8 Какие полиномы можно использовать в качестве порождающих для формирования линейных циклических кодов?

4.9 Как формируются разрешенные кодовые комбинации разделимых и неразделимых циклических кодов?

4.10 Какие существуют методы декодирования помехоустойчивых кодов?

4.11 Поясните принцип синдромного декодирования помехоустойчивых кодов.

4.12 В чем заключается эффективное кодирование сигналов и в каких случаях можно его применять?

4.13 Что означает термин — совершенный код?

5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАМНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

5.2 Графический манипулятор мышь.

5.3 Программа Electronics Workbench 5.12.

5.4 Принтер.

6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1 Ответить на вопросы программированного допуска.

6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

6.3 Включить персональный компьютер, для этого:

6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя POWER на системном блоке.

6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера и выход компьютера в операционную среду Windows.

6.3.3 Открыть программу Electronics Workbench 5.12, согласно каталогу D:\Work\EWB512\WEWB32.exe. Получить изображение стандартного окна программы.

6.4 Исследовать кодер систематического линейного блочного кода Хэмминга, для этого:

6.4.1 Поместить генератор кодовых слов Word Generator на рабочее поля компьютера.

6.4.2 Двойным щелчком манипулятора мышь открыть изображение генератора кодовых слов Word Generator.

6.4.3 Щёлкнуть манипулятором мышь на надписи Pattem… в раскрывшемся окне генератора, а затем установить счёт вверх Up counter и нажать на Accept в окне Presaved patterns.

6.4.4 Установить с помощью клавиатуры в окне слов начальное значение счёта Initial 0000, а конечное Final 000F.

6.4.5 Составить схему кодера СЛБК согласно схеме пункта 3.2 (см. домашнее задание). В качестве сумматора по модулю 2 использовать логическое устройство 2-input XOR Gate из папки Logic Gates. (см. рисунок 7.1).

Рисунок 7.1- Сумматор по модулю два

Количество входов сумматора выбрать равным 3. Для этого выделить сумматор двойным щелчком манипулятора мышь и в закладке Number of inputs установить 3. 6.4.6 Подключить четыре первых выхода генератора кодовых слов Word Generator к сумматорам согласно схеме, составленной в п. 3.2. Для их соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпускать клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения.

6.4.6 Подключить семь индикаторов состояния Red Probe Properties согласно методике п.6.4.6.

С указанных выходов генератора снимаются входные кодовые комбинации кодера (4 разряда: а₁, а₂, а₃, а₄; счёт выходов справа налево)

С указанных индикаторов снимаются выходные кодовые комбинации кодера (7 разрядов). Включенное состояние индикатора соответствует состоянию логической единицы «1» (красный цвет индикатора), выключенное – логического нуля «0» (белый цвет).

Пример составления схемы см. на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1- Схема кодера СЛБК

6.4.7 Нажать в раскрытом окне генератора кодовых слов Word Generator на надпись Step. Проделать 16 шагов для всех разрешённых входных кодовых слов. Записать значения разрядов кодовых комбинаций в таблицу 7.2.

Таблица 7.2- Разрешённые кодовые слова

Шаг	Входная кодовая комбинация (4 разряда)	Выходная кодовая комбинация (7 разрядов)
1
…
16

6.4.8 Закрыть файл не сохраняя.

6.5 Исследовать кодер циклического СЛБК, для этого:

6.5.1 Собрать схему циклического СЛБК согласно рисунку7.3. Переключатель Spase (ключи) установить в верхнее положение, нажав клавишу пробела на клавиатуре. Зарисовать схему в отчёт.

6.5.2 Двойным щелчком на генератор слов Word Generator открыть его лицевую панель.

Рисунок 7.3- Схема циклического СЛБК

6.5.3 Установить с помощью мыши и клавиатуры в поле слов кодовые комбинации, последние разряды которых формируют кодовую комбинацию, соответствующую номеру записи студента по журналу. Для примера на рисунке 7.4 показано, что на выходе генератора слов установлено кодовое слово 0110 (соответствует номеру записи 6) и 16 циклов (Final 000F). Пробелов в поле слов быть не должно.

Рисунок 7.4- Генератор слов

6.5.4 Нажать манипулятором мышь изображение Step.

В колонку Разряд входного слова записывать по одному разряды входного слова с выхода генератора слов.

В колонку Остаток (3 разряда) записывать значения, снимаемые с индикаторов 1-3 в порядке справа налево.

В колонку Выходная кодовая комбинация (7 разрядов) записывать значения, снимаемые с индикаторов а₁ – а₇ в порядке справа налево. Данные занести в таблицу 7.3.

6.5.5 Проделать п.6.5.4 для четырёх информационных разрядов плюс один, чтобы закончить деление (5 шагов). Данные записать в таблицу 7.3.

6.5.6 Нажать клавишу Пробел на клавиатуре (перевести переключатель Space в нижнее положение на схеме).

6.5.7 Проделать п.6.5.4 для оставшихся проверочных разрядов кода (ещё 3 шага). Всего должно быть выполнено 8 шагов. Данные записать в таблицу 7.3. Закрыть файл, не сохраняя .

Таблица 7.3- Результаты исследований

Шаг	Разряд входного слова	Остаток (3 разряда)	Выходная кодовая комбинация (7 разрядов)
1
2
…
7
8

6.6 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

6.7 Сделать выводы.

6.8 Выключить оборудование.

6.9 Составить отчёт по работе.

7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

7.1 Наименование и цели работы.

7.2 Наименование аппаратного и программного обеспечения.

7.3 Схемы измерений.

7.4 Результаты измерений, вычислений и наблюдений п. 6.4,6.5.

7.5 Выводы по работе.

7.6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

8.1 Поясните по составленной Вами схеме, как работает кодер СЛБК?

8.2 Как работает кодер циклического СЛБК? Поясните по схеме рисунка 7.2.

8.3 Как работает свёрточный кодер? Поясните по схеме рисунка 7.4.

8.4 Является ли порождающим полином g(x) = X ³ + X ² +1 для кодера циклического СЛБК (см. рисунок 7.2)?

8.5 Какие порождающие полиномы используются для работы свёрточного кодера (рисунок 7.3)?

8.6 Помехоустойчивость какого из исследуемых в лабораторной работе кодеров будет выше и почему?

8.7 Ошибки какой кратности позволяет корректировать код на выходе кодеров: Хэмминга (для Вашего варианта), циклического СЛБК (рисунок 7.2), свёрточного (рисунок 7.3)?

8.8 Какие выходы генератора слов Word Generator используются при выполнении работы?

8.9 Какой прибор может использоваться для оценки параметров кода?

8.10 Чему равно минимальное кодовое расстояние в кодах лабораторной работы: циклическом, свёрточном и Хэмминга?

8.11 На сколько разрядов увеличиваются коды на выходе кодеров исследуемых в лабораторной работе?

8.12 Какова избыточность полученных кодов?

СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЁТА

Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должны уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу и анализировать полученные результаты.