Разработка программного имитатора цифрового канала связи с применением помехоустойчивого кодирования
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
>
Эти квантующие устройства являются более сложными и более дорогими, но они оправдывают себя с точки зрения улучшения производительности системы. Существуют приложения, для которых равномерные устройства квантования являются наиболее желаемыми преобразователями амплитуды. Это - приложения обработки сигналов, графические приложения, приложения отображения изображений и контроля процессов. Для некоторых иных приложений более приемлемыми преобразователями амплитуды являются неравномерные адаптивные квантующие устройства. Эти устройства включают в себя кодеры сигнала для эффективного запоминания и эффективной связи, контурные кодеры для изображений, векторные кодеры для речи и аналитические/синтетические кодеры (такие, как вокодер) для речи.
Полученный номер уровня кодируется, например, в двоичном коде. В этой работе для квантования применен принцип последовательного приближения или поразрядного уравновешивания. Такой АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N - разрядность АЦП. Количество же уровней определяется по формуле . На каждом шаге определяется по одному биту искомого цифрового значения, начиная от СЗР и заканчивая МЗР. Последовательность действий по определению очередного бита заключается в следующем. Бит, который должен быть определён на этом шаге, выставляется в 1, более младшие биты установлены в 0. Полученное значение сравнивается с входным аналоговым значением. Если значение входного сигнала больше этого значения, то определяемый бит получает значение 1, в противном случае 0. Таким образом, определение итогового цифрового значения напоминает двоичный поиск. АЦП этого типа обладают одновременно высокой скоростью и хорошим разрешением. Однако при отсутствии устройства выборки хранения погрешность будет значительно больше.
Рисунок 3. - Различные передаточные функции устройства квантования
1.2.4Помехоустойчивое кодирование
Кодер, представленный на рисунке 1, осуществляет канальное кодирование. Канальное кодирование представляет собой класс преобразований сигнала, выполняемых для повышения качества связи. В результате этого, сигнал становится менее уязвим к таким эффектам ухудшения качества передачи как шум, помехи и замирание. Канальное кодирование можно считать способом приведения параметров системы к желаемому компромиссу (т.е. соотношению между достоверностью передачи и шириной полосы пропускания или мощностью и шириной полосы пропускания). Канальное кодирование так распространено благодаря использованию больших интегральных схем (БИС) и применению высокоскоростной цифровой обработки сигналов. Данный метод позволил более чем на 10 дБ повысить производительность при значительно меньших затратах по сравнению с другими методами, например методами увеличения мощности передатчика или размера антенны[3].
Канальное кодирования можно условно разделить на два типа: кодирование (или обработка) сигнала и структурированные последовательности (или структурированная избыточность). Кодирование сигнала означает преобразование сигнала в некий "улучшенный сигнал", позволяющий сделать процесс детектирования менее подверженным ошибкам. Метод структурированных последовательностей - это преобразование последовательности данных в новую, "улучшенную последовательность", обладающую структурной избыточностью (которая вмещает избыточные биты). Эти избыточные разряды служат для определения и исправления ошибок. На выходе процедуры кодирования получается закодированный (формой сигнала или структурированной последовательностью) сигнал, имеющий лучшие пространственные характеристики, чем некодированный. В нашей задаче применяется кодирование структурированной последовательностью. Структурированные последовательности делятся на три подкатегории: блочные, свёрточные и турбокоды. Коды, применяемые в нашей задаче, относятся к блочным[2].
При использовании блочных кодов исходные данные делятся на блоки из k бит, которые иногда называют информационными битами, или битами сообщения; каждый блок может представлять любое из отдельных сообщений. В процессе кодирования каждый k-битовый блок данных преобразуется в больший блок из n бит, который называется кодовым битом, или канальным символом. К каждому блоку данных кодирующее устройство прибавляет бит, которые называются избыточными битами, битами четности, или контрольными битами; новой информации они не несут. Для обозначения описанного кода используется запись . Отношение числа избыточных бит к числу информационных бит, , называется избыточностью кода; отношение числа бит данных к общему числу бит, , именуется степенью кодирования. Под степенью кодирования подразумевается доля кода, которая приходится на полезную информацию. Например, в коде со степенью , каждый кодовый бит несет бит информации.
Первый используемый в задаче код это проверка на четность. Коды с контролем четности для обнаружения или исправления ошибок используют линейные суммы информационных битов, которые называются символами, или битами четности. Код с одним контрольным битом - это прибавление к блоку информационных битов одного контрольного бита. Этот бит (бит четности) может быть равен нулю или единице, причем его значение выбирается так, чтобы сумма всех битов в кодовом слове была четной или нечетной. В операции суммирования используется арифметика по модулю 2 (операция исключающего ИЛИ). Если бит чётност?/p>