Разработка программного имитатора цифрового канала связи с применением помехоустойчивого кодирования
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ие теоретических материалов по работе цифрового интерфейса, помехоустойчивому кодированию;
выбор среды программирования;
разработка структуры и алгоритма работы ПО
создание интерфейса для отображения результатов работы и взаимодействия с пользователем.
1.РАСЧЁТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1Анализ технического задания
Согласно техническому заданию на дипломный проект, требуется реализовать программный имитатор цифрового канала связи с применением помехоустойчивого кодирования. Структурная схема ПЧИ изображена на рисунке 1.
Рисунок 1. - Структурная схема ПЧИ
Источник аналогового сигнала представляет собой генератор аналоговых периодических сигналов трех видов: прямоугольный, гармонический и треугольный. Параметры сигналов - амплитуда и частота. Для прямоугольного сигнала доступен ещё один параметр - скважность.
Источник некодированного сообщения представляет собой АЦП набора стандартных сигналов с генератора. Основные параметры АЦП это число бит на число (разрядность) и частота дискретизации. Объем сообщения (число дискретов) ограничен и задаётся пользователем. Динамический диапазон зависит от максимального и минимального значения сигнала.
Кодер получает с АЦП первичный код и кодирует его в соответствии с заданным алгоритмом помехоустойчивого кодирования. Этих алгоритмов предусмотрено три: проверка на четность, код Хэмминга для исправления однократных ошибок и циклический код для исправления однократных ошибок. Для циклического кода возможна установка задающего полинома. Также предусматривается отсутствие помехоустойчивого кодирования.
Модулятор осуществляет модуляцию битов кода, полученного с кодера. Возможны два вида модуляции: амплитудная и частотная. Так же возможна передача в канал связи немодулированного, потенциального кода. При амплитудной модуляции возможно установка двух параметров: несущей частоты и амплитуды. При частотной модуляции - трёх: частоты колебания модулирующего ноль, частоты колебания моделирующего единицу и амплитуды этих колебаний. Для передачи сигнала в канал связи потенциального кода возможна установка только амплитуды.
Канал связи представляет собой канал передачи данных с источником аддитивных помех. Скорость поступления данных сообщения в канал связи задается пользователем.
Аддитивная помеха представляет собой Гауссовский белый шум с двумя параметрами: математическое ожидание и дисперсия.
Усилитель-детектор осуществляет детектирование и усиление модулированного сигнала, поступившего из канала связи. Возможно задание коэффициента усиления и уровня детектирования модулированного сигнала. Для фильтра нижних частот [1], стоящего после детектора возможна установка частоты среза. При отсутствии ошибок код, полученный после детектирования, эквивалентен коду после помехоустойчивого кодирования.
Декодер осуществляет декодирование детектированного сигнала, в соответствии с алгоритмом помехоустойчивого кодирования. При отсутствии ошибок код, полученный после декодирования, эквивалентен коду после аналого-цифрового преобразования.
Код, полученный после декодера, поступает на цифро-аналоговый преобразователь, который преобразует получаемый код в соответствующий уровень аналогового напряжения. Параметры цифро-аналогового преобразования соответствуют параметрам АЦП. Для фильтра нижних частот, стоящего после ЦАП, возможна установка частоты среза.
Все обозначенные выше параметры должны задаваться пользователем. Для контроля работы имитатора необходимо отображать получаемые после каждого модуля результаты. Для источника сигнала можно отображать заданный сигнал, а также его спектр. Для АЦП можно отобразить дискретизированный сигнал, а также код, полученный после оцифровывания. Помехоустойчивый кодер выдаёт цифровой код, который также можно отобразить. Модулятор передаёт в канал связи с помехами модулированный сигнал, необходимо отобразить сигнал и воздействующие помехи. Для детектора можно отобразить вид детектированного сигнала, и соответствующий этому сигналу код. После декодирования получается исходный код, соответствующий оцифрованному исходному сигналу. Из-за возможности возникновения ошибок, этот код может отличать от кода после АЦП, поэтому его также необходимо отобразить. Для ЦАП можно отобразить восстановленный после декодирования сигнал.
Кроме моделирования работы самого интерфейса и отображения результатов работы необходимо предусмотреть протоколирование результатов, сбор статистики и аутентификацию пользователей.
1.2Описание принципов работы блоков интерфейса
1.2.1Форматирование
Задачей первого необходимого этапа обработки сигнала, форматирования, является обеспечение совместимости сообщения (или исходного сигнала) со средствами цифровой обработки. Форматирование с целью передачи - это преобразование исходной информации в цифровые символы. Если помимо форматирования применяется сжатие данных, процесс называется кодированием источника. Источник сигнала - это, в общем случае, случайный процесс некоторой случайной переменной. Считается, что эта случайная переменная - время, так что рассматриваемый сигнал - это изменяющийся во времени сигнал. Важными примерами изменяющихся во времени сигналов являются выходы датчиков, используемых для контроля процессов и описывающих такие физические величины, как темпе?/p>