Проектування тракту передачі даних

     

 

Тоді для р = 0,0005 Rmax =0,957, а для р = 0,005 Rmax =0,750.

Довжина кодової комбинації складає:

для р = 0,0005  n_опт = 2047

для р = 0,005    n_опт = 511

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ЗНАЙТИ ПАРАМЕТРИ ЦИКЛІЧНОГО КОДУ   n, k, r.

 

Визначаємо число перевірочних розрядів r в кодовій комбінації за формулою:

 

r =3,32*[ (1-

.   (6.1)

Для р = 0,0005 и  n_опт =2047 число перевірочних символів r =13 ,

а для р = 0,005 и  n_опт = 511  -   r =15

    

З розрахунків видно, що найбільшу пропускну спроможність для р = 0,0005 R=0,941 забезпечує циклічний код з параметрами n=1023, r=14,  k=1009. А для р = 0,005 R=0,682 забезпечує циклічний код з параметрами n=127, r=16,  k=111.

Тепер  для n=1023 та n=127  можна побудувати розподіл імовірностей кратності помилок:

 

   , t£n/3   (6.1)

 

● при Рпом = 0,0005, n_опт = 2047

t	1	50	100	150	200	250	300
p, • 10-ᴲ	9,06	2,04	1,57	1,34	1,21	1,11	1,03

 

 

 

 

Табл 6.1. Результати розрахунку проміжних  точок залежності для графіка  розподілу імовірностей кратності  помилок t для n_опт = 2047, при Рпом = 0,0005

 

● при Рпом = 0,005, n_опт = 511

 

t	1	50	100	150	200	250
p	0,05	0,02	0,016	0,014	0,012	0,01

 

 

 

Табл 6.2. Результати розрахунку проміжних точок залежності для  графіка розподілу імовірностей кратності помилок t для n_опт = 511, при Рпом = 0,005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.1 Графік розподілу імовірностей кратності помилок t для n_опт = 2047, при Рпом = 0,0005

 

 

 

 

 

Рис 6.2 Графік розподілу імовірностей кратності помилок t для n_опт = 511, при Рпом = 0,005

 

 

 

 

 

 

 

7. ВИБІР ТИПУ УТВОРЮЮЧОГО ПОЛІНОМА g(x)

 

 

Утворюючий поліном  знаходимо по таблиці поліномів, що не приводять, залежно від числа  перевірочних розрядів, це число буде дорівнює старшого ступеня утворюючого  полінома:

 

g(x) = x¹³  + x¹²+x⁸+ x⁷+ x⁶  + x⁵ + 1   (7.1)

 

8. СХЕМА КОДЕРА І ЙОГО РОБОТА

 

    Структурна схема кодера приведена на Рис. 8.1.

    Розглянемо принцип дії кодера циклічного (2047, 2034) коду. Створюючий поліном

g(x) = x¹³  + x¹²+x⁸+ x⁷+ x⁶  + x⁵ + 1

     Цикл роботи кодера для передачі n = 2047 одиничних елементів складає n тактів. Тактові сигнали формуються передавальним розподільником, який на схемі не вказаний.

     Перший режим роботи кодера триває k = 2034 тактів. Від першого тактового імпульсу трігер Т займає положення, при якому на його прямому виході з'являється сигнал «1», а на інверсному - сигнал «0». Сигналом «1» відкриваються ключі (логічні схеми &) 1 і 3. Сигналом «0» закривається ключ 2. У такому стані трігер і ключі знаходяться в k + 1 тактів, тобто 2035 тактів. За цей час на вихід кодера через відкритий ключ 1 поступлять 2034 одиничних елементів інформаційної групи k = 2034.

     Одночасно через відкритий ключ 3 інформаційні елементи поступають на пристрій ділення многочлена К(x)* x^r на g(x). Ділення здійснюється багатотактним фільтром з числом осередків, рівним числу перевірочних розрядів (ступені полінома, що породжує).

     У даному випадку число осередків рівне r = 13. Число суматорів в пристрої рівне числу ненульових членів g(x) мінус одиниця. У нашому випадку число суматорів рівне 3. Суматори встановлюються після осередків, відповідних ненульовим членам g(x). Оскільки всі поліноми, що не приводяться, мають член x0 = 1, то відповідний цьому члену суматор встановлений перед ключем 1.

     Після k = 2034 тактів в осередках пристрою ділення виявиться занесеними залишок від ділення r(x).

     При дії k + 1 = 2035 тактового імпульсу, трігер Т змінює свій стан. На інверсному виході з'являється сигнал «1», а на прямому - сигнал «0». Ключі 1 і 3 закриваються, а ключ 2 - відкривається. За r, що залишилися = 12 тактів елементи залишку від ділення (перевірочна група) через ключ 2 поступає на вихід кодера, також починаючи із старшого розряду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. СХЕМА ДЕКОДЕРА  І ЙОГО РОБОТА

 

Структурна схема декодера зображена  на Рис. 9.1.

Прийнята кодова комбінація, яка відображається поліномом Р(х), поступає в той, що декодує регістр і одночасно в комірки буферного регістра, який містить k комірок.

     Комірки буферного регістра зв'язані через логічні схеми «НЕТ», проникні сигнали тільки за наявності «1» на першому вході і «0» -  на другому.

     На вхід буферного регістра кодова комбінація поступить через схему &1. Цей ключ відкривається з виходу трігера Т першим тактовим імпульсом і закривається k+1 тактовим імпульсом (аналогічна робота трігера Т в схемі кодера). Таким чином, після k = 2034 тактів інформаційна група елементів записуватиметься в буферний регістр. Схеми «НЕТ» в режимі заповнення регістра відкриті, бо на другі входи напруга з боку ключа &2 не поступає.

     Одночасно в декодуючому регістрі відбувається в продовженні всіх n = 2047 тактів ділення кодової комбінації (поліном Р(х) на породжуючий поліном g(x)). Схема декодуючого регістра повністю аналогічна схемі ділення кодера.

     Якщо в результаті ділення вийде нульовий залишок - синдром S(x)= 0, то подальші тактові імпульси спишуть інформаційні елементи на вихід декодера.

     За наявності помилок в прийнятій комбінації синдром S(x) ¹ 0. Це означає, що після n-того (2047) такту хоч би в одній комірці декодуючого регістра буде записана «1».

     Тоді на виході схеми «ИЛИ» («1») з'явиться сигнал. Ключ «&2» спрацює, схеми «НЕТ» буферного регістра закриються, а черговий тактовий імпульс переведе всі комірки регістра в стан «0». Неправильно прийнята інформація буде стерта. Одночасно сигнал стирання використовується як команда на блокування приймача і перезапит.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.СТРУКТУРНА  СХЕМА МОДЕМУ З ВФМ

Термін «модем» означає буквально модулятор - демодулятор, тобто визначає приймальну і передаючу частину апаратури, яка на відомій структурній схемі системи передачі даних позначається як ППС - пристрій перетворення сигналів. З іншого боку, так називають сучасний телефонний модем, який широко поширений в комп'ютерних мережах. Він включає не тільки ППС, але і пристрій захисту від помилок ПЗП, а також інші пристрої, які виконують різні додаткові функції, наприклад, стиснення повідомлень джерела, автоматичне встановлення з'єднання, тестування  каналу зв'язку і інш.  Фактично сучасний телефонний модем є апаратурою передачі даних, яка складається з ППС і ПЗП.

Розглядаючи структурну схему пристрою перетворення сигналів, потрібно точно представляти його призначення. Основна задача ППС на передачі - сформувати  лінійний сигнал, який по спектральних і інших своїх параметрах добре узгодиться з параметрами неперервного каналу зв'язку, що забезпечує хороше проходження сигналу по каналу. На прийомі ППС повинен здійснити найкращий (близький до оптимального) прийом елементів сигналу, наприклад, на кожному тактовому інтервалі потрібно ухвалити рішення: «1» або «0» з мініма-льною імовірністю помилки  р.  При цьому, крім основних операцій (модуляція - демодуляція), ППС повинен зробити ще цілий ряд додаткових - корекцію, фільтрацію, синхронізацію і інш.

Розглянемо узагальнену спрощену структурну схему пристрою перетворення сигналів ППС (рис. 5.1). На ній представлені не тільки основні, але і деякі додаткові елементи, які в конкретних прикладах ППС можуть бути відсутні.

На вхід передаючої частини ППС поступає сигнал даних у вигляді двійкової послідовності «1» і «0». Сигнал даних може формуватися в кодері пристрою захисту від помилок ПЗП ( зава-достійкий код )  або в кінцевому обладнанні даних КОД, що входить до складу абонентського пункту передачі даних (при відсутності ПЗП  - первинний код ). На вході передавача і виході приймача ППС включені С2 - вузли сполучення ППС з ООД (з ПЗП), виконані по стандартному інтерфейсу «стик С2». До сигналів стику відносяться сигнали даних, синхронізації і управління. Сигнали даних мають вигляд послідовності двополярних імпульсів прямокутної форми. Синхро-нізуючі коливання мають вигляд коротких імпульсів, частота проходження яких дорівнює швидкості передачі даних. Сигнали управління можуть приймати значення «включено» і «вимкнено». На виході передавача і вході приймача розташовані вузли сполучення з каналом зв'язку (стандарт «стик С1»). Для С1 регламентуються вхідні і вихідні опори, рівень сигналу, можливі межі регулювання вихідного рівня в передавачі і допустимі зміни вхідного рівня приймача.

На схемі показаний один з додаткових вузлів пристрою перетворення сигналів скремблер Ск. Він може також знаходитися в пристрої захисту від помилок ПЗП або взагалі бути відсутнім в складі абонентського пункту ПД. Його задача - надати послідовності даних (незалежно від їх структури) в каналі вигляд, близький до випадкового. Операція скремблювания створює в каналі псевдовипадкову послідовність символів «0» і «1», що потрібно для правильної роботи системи синхронізації по тактах, оскільки практично виключаються довгі серії однополярних сигналів даних. Іншою задачею, яку іноді покладають на скремблювання, є захист інформації внаслідок шифрування. У приймач відповідно входить дескремблер ДСк,  що здійснює зворотне перетво-рення сигналу даних. Очевидно, що необхідна точна синхронізація обох перетворювачів передавача і приймача, тобто скремблера і дескремблера.

Тепер розглянемо основний вузол ППС передавача -  власне Модулятор. Мета модуляції -  перенести частотний спектр початкового сигналу даних (а точніше   його основну енергію) в смугу частот, які добре передаються неперервним каналом зв'язку. Для цього початковий модулюючий сигнал міняє деякі параметри несучого сигналу -  гармонічного коливання несучої частоти. Модуляція може бути представлена математично як перемноження низькочастотного модулюючого сигналу на несуче коливання. У частотній області цьому відповідає формування

спектра модульованого сигналу  шляхом перенесення спектра модулюючого сигналу на несучу частоту, в смугу частот каналу зв'язку. Структура модулятора залежить від вибраного виду модуляції. Найбільш складною є багатократна модуляція з числом інформаційних позицій   m > 2, наприклад багатофазна ФМ, комбінована амплітудно-фазова модуляція АФМ  або квадратурна амплітудна модуляція КАМ. Загальна структура такого модулятора приведена на схемі рис 5.1. Вона реалізовує наступний принцип. Послідовність елементів двійкового коду  даних, що передаються, розбивається на комбінації, які представляються далі паралельним кодом. Потім кожному значенню такої комбінації ставиться у відповідність значення лінійного сигналу, що передається в канал  і має необхідний спектр. Число розрядів k в комбінації визначимо, знаючи що кількість інформаційних позицій  -  значень  лінійного сигналу  m  повинно дорівнювати кількості всіх можливих комбінацій:   m =  2 ^k.  Відомо, що кратність модуляції дорівнює log₂ m,  тобто k. На прийомі визначається значення сигналу, формується відповідна йому паралельна комбінація і відновлюється початкова послідовність двійкових символів.

  У нашій схемі передавача цей принцип реалізується наступними вузлами. Формування паралельних комбінацій з двійкової послідовності сигналу даних здійснюється  послідовно-паралельним перетворювачем Пос/Пар. Далі формуються значення лінійного сигналу для передачі в канал. На схемі показаний один з варіантів, коли використовується так званий модуляциійний  код. У модулятор включають кодер Код, вихідний сигнал якого перетворюється в лінійний сигнал із заданою формою спектра в формувачі модульованого сигналу ФМС.

 

На вході приймача після узгоджуючого пристрою С1 включений попередній фазовий коректор ПФК фазочастотної характеристики каналу. Він виконує грубу компенсацію міжсимвольних спотворень сигналу, викликаних не ідеальністю частотних характеристик каналу зв'язку.

Більш ретельну корекцію сигналу здійснюють, як правило, у часовій області за допомогою точного коректора ТК міжсимвольних спотворень. Такий коректор може бути включений після демодулятора сигналу і виконаний як адаптивний коректор міжсимвольних спотворень в цифровому вигляді, тому для його роботи необхідне відлікове значення сигналу перетворити в цифрову форму. Коректор остаточно усуває взаємний вплив один на одну сигналів сусідніх тактових інтервалів.