ПРАКТИКА№2Определения понятий непрерывного, дискретного канала (ДК) и расширенного дискретного канала (РДК) и их основные характеристики. Помехи в каналах связи.

Основная литература:

1. Передача дискретных сообщений: Учебник для ВУЗов / В. П. Шувалов, Н. В. Захарченко, В. О. Шварцман и др.; Под ред. В. П. Шувалова. – М.: Радио и связь, 1990 - 464 с.

2. Теория электрической связи: Учебник для ВУЗов./ Зюко А.Г., Кловский Д.Д. – М:Радио и связь, 1999

Дополнительная литература:

1. Купинов Ю.П. и др. Основы передачи дискретных сообщений -М.: Радио и связь, 1992.

2. Мирманов А.Б. Курс лекций по дисциплине «Технология цифровой связи» - Астана: КазАТУ, 2009. (электронный)

Ключевые слова: Непрерывный канал связи, модель канала, помехи, искажения, расширенный дискретный канал, алфавит канала,

Рассматриваемые вопросы:

1. Непрерывный канал связи.

2. Модель НКС.

3. Дискретный канал.

4. Расширенный дискретный канал.

5. Методы повышения верности передачи.

Тезисы к лекции

Непрерывный канал связи (НКС)

На входе и выходе НКС – непрерывный сигнал, непрерывного времени. Непрерывный канал связи – это канал ТЧ, стандартный широкополосный канал (60-108 кГц), физическая линия (кабель, волокно, воздушная линия и т. п.).

Одной из основных характеристик непрерывного канала является его пропускная способность

(2.1)

Модель НКС.

Канал может быть представлен цепью с соответствующей импульсной характеристикой и источниками помех.

В канале всегда присутствуют аддитивные гаусовские помехи. Кроме гаусовских в канале действуют помехи:

- гармонические (сосредоточенные по частоте),

- импульсные (сосредоточенные по времени),

- мультипликативные,

- перерывы связи (17,4 дБ).

К искажениям формы сигнала, также приводят:

- сдвиг частотных составляющих по частоте,

- фазовые скачки,

- фазовое дрожание.

Дискретный канал

Дискретный канал включает НКС + УПС приема и передачи.

Алфавит ДК состоит из двух сообщений “1” и “0”.

Основными характеристиками ДК являются: скорость передачи информации R [бит/с], скорость модуляции B [Бод].

Верность передачи информации характеризуется коэффициентом ошибок по единичным элементам.

Расширенный дискретный канал

Расширенный дискретный канал включает ДК+ Кодер + Декодер канала.

Алфавит канала состоит из 2ⁿ сообщений, где n – число элементов в кодовой комбинаций.

РДК характеризуется: коэффициентом ошибок по кодовым комбинациям, эффективной скоростью передачи информации

Основная задача РДК - повышение верности передачи.

Методы повышения верности:

Меры эксплуатационного и профилактического характера

- повышения стабильности работы генераторного оборудования

- резервирование электропитания

- выявление и замена отказавшего оборудования

- повышение квалификации обслуживающего персонала

Мероприятия по увеличению помехоустойчивости передачи единичных элементов

- увеличение отношения сигнал – помеха (увеличение амплитуды, длительности)

- применение более помехоустойчивых методов модуляции

- совершенствование методов обработки

- выбор оптимальных сигналов

- введение избыточности в передаваемую последовательность т.е. помехоустойчивое кодирование

Контрольные вопросы по теме:

1. Что такое непрерывный канал связи (НКС).

2. Назовите основные характеристики НКС.

3. Нарисуйте модель НКС и поясните смысл входящих в неё элементов

4. Какие элементы общей структурной схемы входят в дискретный канал.

5. Перечислите основные характеристики дискретного канала.

6. Изобразите структурную схему расширенного дискретного канала.

7. Назовите основные характеристики расширенного дискретного канала.

8. Перечислите методы повышения верности передачи.

СРОП №2. ДК каналы без памяти, с памятью. Краевые искажения и дробления. Методы регистрации сигналов.

Основная литература:

1. Захарченко И.Б. и др. Основы передачи дискретных сообщений. -М.: Радио и связь, 1990.

2. Передача дискретных сообщений: Учебник для ВУЗов / В. П. Шувалов, Н. В. Захарченко, В. О. Шварцман и др.; Под ред. В. П. Шувалова. – М.: Радио и связь, 1990 - 464 с.

3. Теория электрической связи: Учебник для ВУЗов./ Зюко А.Г., Кловский Д.Д. – М:Радио и связь, 1999

Дополнительная литература:

4. Захарченко И.Б. и др. Основы передачи дискретных сообщений. -М.: Радио и связь, 1990.

5. Мирманов А.Б. Курс лекций по дисциплине «Технология цифровой связи» - Астана: КазАТУ, 2009. (электронный)

Ключевые слова: Симметричный канал без памяти, с памятью, Марковская модель, искажения, дробления, регистрация сигналов.

Рассматриваемые вопросы:

1. Модели дискретных каналов связи

2. Постоянный симметричный канал без памяти

3. Постоянный симметричный канал без памяти со стиранием

4. Несимметричный канал без памяти

5. Марковская модель.

6. Понятия краевых искажений и дроблений.

7. Методы регистрации сигналов.

Тезисы к лекции

Модели дискретных каналов связи

Дискретный канал всегда содержит внутри непрерывный канал. Преобразование непрерывного канала в дискретный производит модем. Поэтому в принципе можно получить математическую модель дискретного канала из модели непрерывного канала при заданном модеме. Образно говоря, модем, осуществляющий переход от непрерывного канала в поток ошибок. Наиболее важные и достаточно простые модели дискретных каналов следующие.

Постоянный симметричный канал без памяти определяется как дискретный канал, в котором каждый переданный кодовый символ может быть принят ошибочно с фиксированной вероятностью р и правильно с вероятностью 1-р, причём в случае ошибки вместо переданного символа может быть с равной вероятностью принят любой другой символ. Термин “без памяти” означает, что вероятность ошибочного приёма символа не зависит от предистории, т.е. от того, какие символы передавались до него и как они были приняты. Вероятности переходов в двоичном симметричном канале схематически можно представить в виде графа (рис.3.1).

Рисунок 3.1. Переходные вероятности в двоичном симметричном канале

Постоянный симметричный канал без памяти со стиранием отличается от предыдущего канала тем, что алфавит на выходе канала содержит дополнительный (m+1)-й символ, который часто обозначают знаком “?”. Этот символ появляется тогда, когда демодулятор не может надёжно опознать переданный символ. Вероятность такого отказа от решения или стирания символа p_c в данной модели постоянна и не зависит от передаваемого символа. За счёт введения стирания удаётся значительно снизить вероятность ошибки, иногда её даже считают равной нулю. На рис.3.2 показаны вероятности переходов в такой модели.

Рисунок 3.2. Переходные вероятности в двоичном симметричном канале со стиранием

1

Рис.5.10. Переходные вероятности в двоичном симметричном канале

p

1

Несимметричный канал без памяти характеризуется тем, что ошибки в нём возникают независимо друг от друга, однако вероятности ошибок зависят от того, какой символ передаётся. Так, в двоичном несимметричном канале вероятность приёма символа 1 при передаче символа 0 не равна вероятности приёма 0 при передаче 1.

Простейшей моделью двоичного канала с памятью является марковская модель, определяемая матрицей переходных вероятностей:

(3.1)

где р₁—условная вероятность принять (i+1)-й символ ошибочно, если предыдущий принят правильно; (1-р₁)-условная вероятность принять (i+1)-й символ правильно, если предыдущий символ принят правильно; р₂- условная вероятность принять (i+1)-й символ ошибочно, если предыдущий принят ошибочно; (1-р₂)-условная вероятность принять (i+1)-й символ правильно, если предыдущий символ принят ошибочно.

Безусловная (средняя) вероятность ошибки p в таком канале должна удовлетворять уравнению:

р=Р₂р+З₁(1-р)

Откуда

(3.2)

Другой подход к построению математических моделей каналов связан с методом переменных состояния. Важной особенностью этого метода является возможность непосредственного моделирования систем, описываемых уравнениями состояния с помощью аналогового или цифрового вычислительного устройства. Уравнения состояния обычно составляют в виде системы дифференциальных уравнений первого порядка, которую приводят к форме векторного (матричного) дифференциального уравнения первого порядка. Этот метод даёт универсальный подход для моделирования каналов передачи информации систем связи для самых различных сообщений, способов кодирования и модуляции, линий связи с детерминированными и случайными параметрами и аддитивными шумами.

Краевые искажения и дробления.

Под действием различных дестабилизирующих факторов: не идеальность характеристик НКС; действие помех, элементы сигнала могут искажаться по длительности, т. е. появляются краевые искажения и дробления.

Индивидуальные КИ – смещения ЗМ относительно идеального значащего момента

Относительные КИ – это индивидуальные, отнесенное к длительности единичного элемента.

Преобладания – элементы одного знака удлиняются, а другого укорачиваются.

Дробления – это искажения, при которых один элемент преобразуется в несколько более коротких (дробится).

Методы регистрации сигналов.

Процесс определения и запоминания значащей позиции сигнала данных – называется регистрацией.

Метод стробирования – значащая позиция принимаемого элемента определяются на основании анализа знака импульса в середине единичного интервала. Если индивидуальное КИ не превышает 0,5τ, то элемент регистрируются правильно.

Исправляющая способность – это величина, на которую допускаются смещения ЗМ, не вызывающее неправильный прием элемента.

Интегральный метод регистрации - решение о виде принятого элемента выносится на основании анализа напряжения на всем единичном интервале.

В идеальном случае (если единичный. элемент не искажен), то U_вых = 1; решением о «1» принимается при U_вых >= 0,5; решением о «0» принимается при U_вых < 0,5.

Контрольные вопросы по теме:

1. Чем определяется симметричный канал без памяти

2. Отличие симметричного канала без памяти со стиранием от без стирания

3. Чем характеризуется несимметричный канал без памяти

4. Матрица переходов для Марковской модели

5. Что такое краевые искажения и чем они характеризуются.

6. Что такое преобладания и дробления.

7. Каково назначение методов регистрации.

8. Что такое исправляющая способность приемника

9. В чем состоит основная идея регистрации методом стробирования

10. Нарисуйте структурную схему устройства, реализующего регистрацию методом стробирования и поясните принцип её работы.

11. В чем состоит основная идея интегрального метода регистрации.

12. Нарисуйте структурную схему устройства, реализующего регистрацию интегральным методом и поясните принцип работы.

13. Сравните методы регистрации.