АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

Автоматты электрлік байланыс кафедрасы

 

 

 

                

                                                                           БЕКІТЕМІН

                                                               Оқу - әдістемелік жұмыс жөніндегі

                      проректор

                                                                __________________Э.А. Сериков

                                                                «____»____________2005 ж.

 

 

 

ЦИФРЛЫҚ  БАЙЛАНЫС ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

 

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған

әдістемелік нұсқаулар

 

(050719- Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін)

 

 

 

КЕЛІСІЛДІ

ОӘБ бастығы

_____________О.З. Рутгайзер

«___»______________2005 ж.

 

Редакторы

___________Ж.А. Байбураева

«___»______________2005 ж.

 

Стандарттау жөніндегі маман

_______________Н.М. Голева

«___»______________2005 ж.

 

Кафедра мәжілісінде қаралды

және құпталды__________________

«___»________2005 ж. №___хаттама

Каф. меңгерушісі________________

(қолы, аты-жөні)

 

*Келісілді

Каф.меңгерушісі (бітіруші)

_______________________________

(қолы, аты-жөні)

«___»_________2005 ж.

 

Құрастырушылар (әзірлеушілер):

______________Ә.Ж. Жанқозин

______________ Ж.А. Жайнарбекова

 

 

Алматы 2005

 

 

Мазмұны

 

 Кiрiспе..........................................................................................................4

1   Зертханалық жұмыс.Дискреттi сигналдарды қалыптастыру..................7

1.1             Жұмыс мақсаты.......................................................................7

1.2             Алғашқы дайындық................................................................7

1.3             Жұмыс тапсырмасы.................................................................7

1.4             Жұмысты орындауға әдiстемелiк нұсқаулар..........................7

1.5             Бақылау сұрақтары..................................................................12

2   Зертханалық жұмыс. Дискреттi сигналдарды беру және

          қалпына келтiру..................................................................................12

2.1  Жұмыс мақсаты............................................................................12

2.2  Алғашқы дайындық.....................................................................12

2.3  Жұмыс тапсырмасы.....................................................................12

2.4  Жұмысты орындауға әдiстемелiк нұсқаулар.............................13

2.5  Бақылау сұрақтары......................................................................21

3   Зертханалық жұмыс. Көбретті модуляциялау әдістерін зерттеу..........21

3.1  Жұмыс мақсаты............................................................................21

3.2  Алғашқы дайындық......................................................................21

3.3  Жұмыс тапсырмасы......................................................................22

3.4  Жұмысты орындауға әдiстемелiк нұсқаулар..............................22

3.5  Бақылау сұрақтары........................................................................26

4   Зертханалық жұмыс. Циклдық кодтарды құрудың  әдістерін зерттеу...27

4.1  Жұмыс мақсаты............................................................................. 27

4.2  Алғашқы дайындық.......................................................................27

4.3  Жұмыс тапсырмасы.......................................................................27

4.4  Жұмысты орындауға әдiстемелiк нұсқаулар..............................27

4.5  Бақылау сұрақтары........................................................................34

Әдебиеттер тізімі............................................................................................35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Жанқозин Ә.Ж., Жайнарбекова Ж.А. Цифрлық байланыс технологиялары . Зертханалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар (050719 - Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін). – Алматы: АЭжБИ. 2005.- 36 бет.

 

 

 

 

Әдістемелік нұсқауларда «System View» пакетін қолдану арқылы зертханалық жұмыстарды өткізуді дайындау және оларды орындауға арналған мәліметтерді қамтиды. Онда тәжірибелердің орындалу жолдары, мәліметтерді өңдеу және жүргізу әдістері, ұсынылатын әдебиет және бақылау сұрақтарының тізбесі берілген.

Әдістемелік нұсқаулар 050719 - Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін арналған.

Без.31,  кесте 3, библиогр. - 7 атау.

 

 

 

 

 

 

 

Пікірші: тех.ғыл.канд.,доц. К.Х. Туманбаева

 

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының 2005 жылғы жоспары бойынша басылды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÓАлматы энергетика және байланыс институты, 2005 ж.

Кiрiспе

 

«Цифрлық байланыс технологиялары» пәнiнiң зертханалық жұмыстарына арналған әдiстемелік нұсқауларға курстың тӨрт негiзгi бӨлiмдерiнiң материалдары енгізілген және телекоммуникациялық жүйелердi моделдейтін System View пакетi кӨмегiмен ЦБТ құрылғыларының моделін қамтиды.

System View программасының аса пайдалығы сонда, ол байланыс жүйелерiн, сигналдарды цифрлап Өңдеу (СЦО) және талдау құралдарын іс жүзiнде көре алу мүмкiндiгiн  ұсынады.

System View пакетi мүмкiншiлiктерi шектелмеген қуаты интеграцияланған жобалау ортасы болып табылады:

-   күрделi цифрлық сигналдарда қолданатын кеңжолақты   байланыс   

       жүйелерiн моделiн құрастыру;

-   олардың түрлi бөгеттiк және шуыл  жағдайларындағы күйлерiн

       талдау;

-   цифрлық адаптивтiк фильтрлер жұмыстарының алгоритмдерiн

       өңдеу;

Программаның қолданбалы интерфейсi өте  қарапайым және сезiмтал. Пакеттiң негiзiнің базалық модулін құрайтын, оған жобалаушысы барлық қажеттi функциялық блоктардың моделдерімен қамтамасыз ететiн әртүрлi арнайы библиотекалар кiредi.

1-суретте System View-дiң моделдеу терезесi көрсетiлген. Жобалау терезесiнiң негiзгi элементтерiне құралдар панелi, күй жолағы және моделдер панелi болып табылады.

Меню жолағы, негiзгi функцияларды көрсететiн, құраушы менюден тұрады: F (файл), Edit (жөндеу), View (түр), Preferences (құрамы), Note (блокнот), Connections (қосулар), System (жүйе), Tokens (моделдер), Tools (құралдар), Help (сұраулар).

Құралдар панелi, келесi функцияларды орындайтын, пернелерден тұрады:

-       жобалау терезесiнде моделдердi немесе моделдер тобын басқару;

-       моделдеудi қосу және тоқтату;

-       талдау және басқа атқарушылық қызмет функцияларына кiрудi

     қамтамасыз ету.

Библиотекалар панелi моделдермен немесе моделдер тобымен түрлi операцияларды орындау үшiн қолданылады. Таңдаған моделдiң орнын ауыстыру үшiн:

-       керектi пернеге тышқанмен бiр мезетте екi рет басу керек;

-       немесе тышқанды басып және оны басылған күйде жобалау

     терезесiндегi белгiленген модель курсоры  арқылы ауыстыру.

Құралдар панелiнiң және библиотекалар панелiнiң әрбiр пернесi үшiн қысқаша мәлiмет берiлген. Ол мәлiметтi көру үшiн, нұсқаушыны керектi пернеге әкелiп қоямыз, сонда пайда болатын терезеде сол перне жайлы мәлiмет берiледi.

 

 

1-сурет.  «System View» моделдеу терезесі

 

зертханалық жұмысқа пайдаланатын сұлбаның бәрi,

 

С:\ПДС\.

каталогта орнатылған.

Моделдеу процессiн қосу үшiн, белгiлi моделдердi бiрiктiру арқылы жаңа жоба құрып немесе сәйкес жобаны ашу қажет. Алдын ала орнатылған жобаны ашу үшiн File (Файл) менюден Open Existing System (орнатылған жобаны ашу) жолағын таңдау қажет. Экранда таңдалған құрылғының немесе жүйенiң  сұлбасы пайда болуы керек.

Моделдеу процесiн iске қосу үшiн құралдар панелiндегi Run (пуск) пернесiн басу қажет. Моделдеу жүрісi кезiнде терезесiнің төменгi сол бұрышындағы күй жолағында, моделдеу процессi қай этапта екенiн көрсететiн, жылжымалы жолақ пайда болады.

Моделдеу нәтижелерi талдау терезесiнде бейнеленедi. Талдау терезесiне ауысу үшiн құралдар панеліндегі “Analуsis Window” (Талдау терезесi) пернесiн басу керек.

Analysis Windows (Терезе талдау), алынған мәлiметтердi зерттеу және талдау үшiн, негiзгi құрал болып табылады.

«System View» - да зерттелiп отырған жүйенi толығырақ оқып үйренуге мүмкiндiк беретiн, көптеген түрлi функциялар бар. Терезенi талдау 2 - суретте көрсетiлген.

Терезені талдаудың ең қарапайым ерекшеліктерінің бірі – кез-келген графикті (үлкейту) өзгерту. Белгiлi бiр ауданды қарастыру үшiн «тышқан»

көмегiмен қажеттi ауданды  бөлу жеткiлiктi. Зерттелетiн процессiнiң  бөлек тетіктерін зерттеу үшiн осы қасиет өте тиiмдi.

 

 

2-сурет. «System View» талдау терезесі

 

Бейнелi бастапқы күйге келтiру үшiн құралдар панелiндегi ( Reset scale) пернесiн басып немесе тышқанның он құрағының көмегiмен кӨптекстi менюдi келтiрiп сондағы (Rescale) операциясын таңдау жеткiлiктi. Сонда кестелiк бейне бастапқы күйіне келеді.

Координаттарды бейнелеу режимiн басқару (log m/e log x)  пернелерiмен жүзеге асырылады. Сонымен қатар графиктiң координаттар остерiнiң біреуi немесе екеуi логарифмдiк маштабта бейнеленедi.

Терезелердiң орналасуын «tile vertikal» (тігінен орналыстыру) «tile gorizontal» (тігінен орналастыру) және «tile cascade» (каскадпен орналастыру) пернелерiнiң көмегiмен өзгертуге болады.

Графикалық бейнелердi метафайлдар немесе нүктелiк суреттер арқылы Windows-тың басқа бөлiмдерiн экспорттау мүмкiндiгi бар.

Нәтижелердi талдау үшiн «System View»-да қуатты калькулятор бар. Калькуляторды шығару, терезенi талдаудың он төменгi бөлiгiнде орналасқан, Sink Calculator  пернесiнiң көмегімен жүзеге асырылады.

Телекоммуникациялық жүйелердi моделдеушi «System View» пакетi жайлы терең мәлiметтердi (1) - ден  алуға болады.

 

 

 

1 Зертханалық жұмыс. Дискреттi сигналдарды қалыптастыру

 

1.1             Жұмыс мақсаты

Дискреттi хабарларды тарату және қалыптастыру әдiстерiн зерттеу.

 

1.2            Алғашқы дайындық

Дискреттi хабарларды қалыптастыру әдiстерiн, сызықтық кодтарды құру әдiстерiн зерттеу.

 

1.3  Жұмыс тапсырмасы

1.3.1      Қысқа импульстердi тарату кезiндегi байланыс жүйелерiнiң

сипаттамаларын зерттеу.

1.3.2     Тiкбұрышты импульстерді тарату кезiндегi байланыс жүйелерiнiң сипаттамаларын зерттеу.

1.3.3     RZ, ЧПИ, «ManchesterII» cызықтық кодтарды қалыптастыру әдiстерiн  зерттеудi жүргiзу және RZ, ЧПИ «ManchesterII»  кодтары арқылы, тiкбұрышты импульстермен, қысқа импульстермен тарату кезiндегi хабарлардың спектрлік сипаттамаларын салыстыру.

 

1.4  Жұмысты орындауға әдiстемелiк нұсқаулар

1.4.1      Қысқа ұзақтықты импульстік сигналдармен тарату

 Егер бiз хабарды екiлiк кодта (яғни 0 және 1) тарату керек болсақ, екiлiк 1 кезiндегi деңгейi +1В және екiлiк 0 кезiндегi деңгейi –1В болатын қысқа импульстермен тарату мүмкiндiгi болады.

 (DSP) цифрлық байланыс жүйесi, мәлiметтердi секундына 1/Т символ жылдамдығымен таратады. Алай да осы мәлiметтердi беру үшiн керектi жолақтық енi, тарату жылдамдығына қарағанда әлдеқайда жоғары болады. Өйткенi әрбiр бит ұзақтығы өте қысқа импульс сигналдары түрiнде берiлген. Бiрлiк импульстiк спектрi мына өрнек арқылы анықталады

 

.

 

 Жалпы жағдайда бiрлiк импульсiнің спектрi тек аргументтi мәнi шексiз үлкен болған жағдайда ғана өтедi (шексіз спектрге ие).

Impulse_data. svu  жүйесiн ашыңыз (3-сурет).

Берiлген мысалда хабарды беру жылдамдығы барлық кезде 2400 бит/с деп алынған. Соңдықтан импульстердiң қайталану жылдамдығы

 

 

                  

 

3-сурет

 

=1/2400=0,00041666 с.

 

«Аналогты» шығыс сигналын моделдеу үшiн моделдеудiң таңдау жиiлiгi бiршама жоғары деңгейде орнатылған 96 000 Гц (40х 2400 ).

 Жүйенi iске қосыңыз және талдау терезесiнде мыналарға көңіл аударыныз, импульстік мәліметтердің қажет етуі бойынша мәліметтер өткізу жолағының барлық ені бойынша таратылу қажет. Оны мәлiметтер тiзбегiнiң (БПФ) мәнi бойынша көз жеткiзуге болады.

 

1.4.2     Байланыс жолымен тарату үшін тікбұрышты импульстерді

             қалыптастыру

Өткiзу жолағын кiшiрейту үшiн, мәлiметтер импульстерiнiң спектріндегi жоғарғы жиілiктi гармоникалар деңгейiн кiшiрейту қажет. Сондықтан қалыптастырушы сүзгiшіті қолдану арқылы, мәлiметтер (импульстер) берiледі де алдындағы тiкбұрышты қалыпына түсіреді. Тікбұрышты импульстер тiзбегінің спектрі мынадай өрнекпен жазылады [2]

 

.

                

Импульстік  тізбектің қалыптастырылуы цифрлық сүзгiш көмегiмен жүзеге асырылуы мүмкiн.

Ол сүзгiш ұзақтығы 1/2400 секундқа тең тiкбұрышты импульстiк беру функциясына ие болады.

squ_pulse. svu жүйесiн ашыңыз (4- сурет).

 

4 - сурет

 

Бұл жүйеде тiкбұрышты импульстi қалыптастырушы фильтрдiң таңдалған бейнесi көрсетiлген. «Square Shaping» модулi System View–дiң қарапайым сызықты жүйелi модулi болып табылады. System View кез келген (кнопканың) сыртқы бейнесiн сiздiң қалауыңызша өзгертуге мүмкiмдiк жасайды. Ауыстыруды модуль таңбасынан шыққан мәтіндік менюдегi «Custom Piсture...» жолын тышқанның оң пернесiн басу арқылы таңдап жүзеге асыруға болады:

а) импульстiк беріліс функциясы және тiкбұрышты импульстi қалыптастыратын фильтрдiң (барлық құрылғылар 1/40=0,025 кезiнде) салмағын қарастырыңыздар және сол фильтр 40 салмақтық элементтен  тұратынына көз жеткiзiңіздер. Дискретизациялау жиiлiгi 96 000 Гц деп алынған. Импульстiк беріліс сипатамасының ұзақтығы мынаған тең

 

с.

 

Фильтрдің жиiлiктiк сипаттамасы, сызықтық сипаттамаға ие екенiне көз жеткiзiңiз. Импульстiк тiзбек жолағының кеңдiгiн бағалаңыз:

б)  моделдеу процесiн iске қосып, талдау терезесiне ауысыңыз. Берiлген импульстердi қарастырыңыз және тiкбұрышты импульстер тiзбегiнiң амплитуда жиiлiктiк сипатамасын қарастыра отырып, тiкбұрышты импульстер тiзбегiнiң өткiзу жолағын зерттеңiз;

 в)  таңдаулар (выборки) санын 8192-ге дейiн кӨбейтiп, жүйенi қайтадан iске қосыңыз, содан кейiн талдау терезесiне ауысыңыз.

Ескерту: Сигналдың спектрлiк сипаттамасы алғашқысына қарағанда бiршама тегiстелген болуы керек.

 

1.4.3 Нөлге қайта оралатын екiполярлы кодты қалыптастыру

Импульстi қалыптастырушы фильтрдi Өзгерте отырып, 1/4800 с ұзақтығын алыңыз. Бұл тiкбұрышты импульстер тізбегi нөлге қайта оралатын екiполярлы код атына ие (return to zero).

Мұндай  қалыптастыру, ұзақтығы 1/4800 с-на тең тiкбұрышты импульстiң берілу (передаточный) сипаттамасы бар цифрлық фильтр кӨмегiмен жүзеге асырылады. squ_pulse_rz.svu жүйесiн ашыңыз (5- сурет).

 

5 -сурет

 

   а)  импульстiк берілу сипаттамасын зерттеңiздер және тiкбұрышты импульс қалыптастырушы фильтрдiң салмақтық коэффициенттерi 1/20=0,05-ке сай екенiне және дискретизациялау жиiлiгi 96 000 Гц болып алынғанына кӨз жеткiзiңiз. Бұл фильтрдiң импульстiк берілу фунциясының ұзақтығы 1/4800 секунд. Фильтр кӨлемiнiң жиiлiктiк сипаттамасы суретке сай екенiне (график тек 10000 Гц дейiн кӨрсетiлген) және фильтр сызықтық сипаттамаға ие екенiне кӨз жеткiзiңiз;

б)  жүйенi қосып, талдау терезесiне өтiңiз. Берiлген импульстердi зерттеңiз және тiкбұрышты импульстер тiзбегiндегi спектр сигналының кӨмегiмен тiкбұрышты импульстер  тiзбегiнiң Өткiзу жолағын аңықтаңыз;

в) фильтрдiң жиiлктiк сипаттамасының әлдеқайда тегiстелген (әлдеқайда орташаланған) түрiн алу үшiн таңдаулар (выборки) санын 8192 дейiн кӨбейтiңiз, жүйенi қайта қосыңыз және талдау терезесiнде амплитуда жиiлiктiк сипаттамаға назар аударыңыз. Ендi сипаттама алғашқыға қарағанда қалыпы. Бiршама тегiс болуы керек.

 

1.4.4     Жолдар кодтары

Байланыс жолдарымен таратуға арналған цифрлық сигналдардың қалыптары байланыс кодтары (БК) атына ие болды. БК нөлден басталатын бiрiншiлiк жиiлiк жолағында хабарларды модуляциясыз таратуға арналған. Басқаша айтқанда, қарапайым екiлiк тiзбектен құралған хабарларды байланыс жолына берер алдында, сәйкесiнше сызықтық кодалауыш түрлендiруге ұшырайды. Байланыс аппаратурасында нөлге қайта оралмайтын код (Non Return to Zero - NRZ), импульс полярлығы кезектесетiн код (ИПК) (Alternate Mark Inversion - AMI), коррециялық кодтар (Manchester II) сияқты байланыс кодтары кең қолданыс тапқан.

binari_signalling.svu файлында (6-сурет) жоғарыда кӨрсетiлген кодтарды қалыптастыратын құрылғыларын құрастыру мысалы кӨрсетiлген. ИПК және манчестерлiк кодының кодалауыш метажүйелер кӨмегiмен қалыптасады, олардың құрылымы 7 және 8 - суретiнде кӨрсетiлген.

 

6- сурет

 

а)  импульстiң сигналдық жалғасуы – 0.1с, яғни хабар тарату

жылдамдылығы –10 бит/с. Дискритизациялау жылдамдығы –10 Гц, яғни 1 бит 10 таңдаумен (выборки) берiлген. Хабарлар кӨзiбiрлерден және нөлдерден тұратын текстiк файл. Ол мынадай тiзбектен басталады 0101011100100101000000....;

б) моделдеу процесiн iске қосыңыз, содан кейiн талдау терезесiнде түрлi сигналдық тiзбектердi салыстырыңыз;

в) таңдаулар санын 1000-ға дейiн кӨбейтiңiз, сӨйтiп жүйенi қайта iске  қосыңыз. Талдау терезесiнде, генерацияланған спектр жиiлiгiнiң кӨлемiн қарастырыңыз.

 

           

7 - сурет                                                         8 – сурет

 

1.5       Бақылау сұрақтары

1.5.1 Қысқа импульстермен (<<T) берiлетiн сигналдардың және тiкбұрышты сигналдардың спектрлері құрылымдары арасындағы айырмашылықты түсiндiрiңiз.

1.5.2 4-суретiнде кӨрсетiлген, сұлбадағы тiкбұрышты сигналдың қалыптасу принципiн түсiндiрiнiз.

1.5.3      RZ, ЧПИ, МанчестерII кодтарын қалыптастыратын құрылғыларды құрастыру приципiн түсiндiрiңiз.

 

 

2  Зертханалық жұмыс. Дискреттi сигналдарды беру және қалпына

    келтiру

 

2.1 Жұмыс мақсаты

Дискреттi сигналдарды  беру және қалпына келтiру әдiстерiн зерттеу.

 

2.2 Алғашқы дайындық

Дискреттi сигналдарды  беру және қалпына келтiру әдiстерiн зерттеу:

-       таңдаулар (выборки) кӨмегiмен қалпына келтiру;

-       орталандыру кӨмегiмен тiркеу;

-       қабылданатын сигналдарды қалпына келтiру сапасына әсер ететiн

    бӨгеттер.

 

2.3  Жұмыс тапсырмасы

2.3.1 Таңдаулар кӨмегiмен хабаларды қалпына келтiру әдiсiн зерттеу.

2.3.2 Бiртектес бӨгеттерi бар каналмен  хабарларды таратуға бӨгеттердiң әсер етуiн зерттеу.

2.3.3 Қалыпты - таратқыш бӨгеттерiмен каналдарға берілетін хабарларды таратуға әсер етуiн зерттеу.

2.3.4 Орталандыру кӨмегiмен сигналдарды тiркеу әдiсiн зерттеу.

 

2.4  Жұмысты орындауға әдiстемелiк нұсқаулар

2.4.1 Таңдаулар кӨмегiмен хабаларды қалпына келтiру

squ_pulse_recover.svu  жүйесiн ашыңыз  (9- сурет).

 

 

9 - сурет

 

Бұл жағдайға  импульстiк тiзбектiң қалыптастырылуына 1.4.2 т. сәйкес. Хабаларды қалпына келтiрудiң ең қарапайым жолы стробтау әдiсi болып табылады. Стробтау әдiсiмен тiркеу кезiнде қабылданатын элементтiң түрi

(0 немесе 1) бiрлiк интервал ортасындағы импульс белгiсiн талдау негiзiнде аңықталады. Бiрлiк интервалдың ортасына қатынасты тiркеу мезiгiнiң кез-келген ығысуы, сигналды тiркеудiң дұрыс болмау ықтималдығын жоғарылатады. Егер нақ сол кездегi мезетi идеалды күйiнен 0.5 аспаса, онда сигнал элементi дұрыс тiркеуде болады.

Дұрыс емес қабылдауды болдыртпайтын, берiлген мезеттiң ығысуына рұқсат етiлетiн мән, қабылдағыштың түзету қабiлеттiлiгiн анықтайды. Бiздiң түзету қабiлеттiлiк (теоретикалық) 0.5 немесе 50% -ке тең.

 

10- сурет

 

Бiздiң жағдайда берiлген (значащий) интервалдық ортасында стробтаушы импульстi орналастыру үшiн, таңдауды импульс ортасында iске қосатын қарапайым таңдау құрылғысы қолданылады  (10 -сурет).

Жүйенi iске қосыңыз, содан кейiн талдау терезесiнең 2400 бит/с бастапқы мәндер қалпына келтiрiлгенiне кӨз жеткiзiңдер.

Әрбiр таңдауды қалпына келтірумен байланысқан, тежеу мәнiн анықтаңыз.

 

2.4.2 Хабарды бӨгеттерi бар арнамен беру

squ_pulse_noisy.svu  жүйесiн ашыңыз (11 – сурет).

 

 

 

11 - сурет

 

Хабар - тӨмен деңгейдегi шуы бар, арнамен берiледi деп қарастырайық. Импульстiң модуляторы әрбiр Т секунд сайын қорытынды жасаған кездегi, шудың әсерiнен, фактiлi түрде нәтиже мынадай болады

 

Y(k)= z(kT)+n (kT).

 

Мынаған назар аударыңыз, таңдау тек «1» немесе «–1» берiлдi. Егер таңдауды жүзеге асырудың белгiлi бiр мезетiнде шу n(кТ)>1 мәндер 1 кезiнде немесе n(кТ)<1, мәндер –1 кезiнде болса, онда әрбiр қате дұрыс емес анықталған битке әкеледi.

Бұл мысалдағы BER модуль (bit error rate - қателiк биттердiң пайда болу жылдамдықтары) - қателiк биттердiң санын анықтау қолданылады. Бұл модуль екi кiрiс биттерiн салыстырады және салыстыру нәтижесiн анықтайды. Ол нәтиже анықталған қателер санын бейнеледi. Жүйені iске қосыңыз, алынған және берілген хабар биттерiн қарастыра отырып, BER маркер шығысын тексеріп, ортаквадраттық ауытқуы 0,1/40=2,5х10-3–ке тең шу үшін ешқандай қателік биттердің жоқ екендігіне кӨз жеткізіңіздер.

Ортаквадраттық ауытқуы 1/40=2,5х10-2-ке арнадағы гаустық шуды кӨбейтiңiз.  Ендi бiрнеше қателiк биттер кӨрiнуі  керек.

Таңдаулар саны 40х100=40 000-ға дейiн кӨбейтiңiз, оған 1000 бит сәйкес болады . Сонда ендi неше қателiк биттер алынады?

Арнадағы шуды ортаквадраттык ауытқуға 2,5х10-1  дейiн кӨбейтiңiз. Ендi BER мәнi қандай?

 

2.4.3 Бiртектi бӨгеуілмен арнаға хабар беру

uniform_noise_channel. svu  жүйесiн ашыңыз (12 – сурет).

 

12- сурет

 

Бұл тапсырмада 13-суретте кӨрсетiлгендей шуыл ықтималдылық тығыздығының  фунциясы бойыша арналарға бірқалыпты таралған. Сондықтан шуылық таңдаулар шамалы 1,2/40 арасында болады. Импульстiң қалыптасуынан кейiн, хабар импульстерінің амплитудасы 1/40. Егер күшейткіш - шектегiм (слайсер) кірісінде  0 В –дан кӨп болса, онда шығысында 1В беріледі, ал егер де 0 В –ден кiшi болса,  онда шығысында минус 1 В берiледi.

Сондықтан қателiктің болуына екi жағдай болуы мүмкiн:

-       “1” (1/40В) берiлген және 0 анықталған кезiнде , Р(0/1);

-       “0”  (1/40В) берiлген және 1 анықталған кезiнде , Р(1/0).

 

Қабылдаған белгiлер жүйесi бойынша Р(А/В) ықтималдығын “шартты ықтималдық” деп атайды.

Симметриялық екiлiк арнада былай өрнектеледі

 

Р(1)=Р(0)=0,5.

Бұл шарт кӨптеген цифрлық телекоммуникациялық жүйелер үшiн орындалады, Өйткені қарсы жағдайда осы шартқа келiстіру мақсатымен эффективтi кодтау (статистикалық ) әдiсi қолданылады.

 

          13 - сурет                                                  14 - сурет

 

Осындай жолмен, екiлiк симметриялық байланыс ортасында қателiктердiң пайда болу белгi ықтималдығы  мынадай теңдеумен анықталады

 

Рош = Р(1)Р(0/1)+Р(0)Р (1/0).

 

ФПВ қисығы арқылы “1” (яғни 1/40В) символын беру кезiнде қателiк тудырып алатын, шу ауданын анықтауға болады. ФПВ қисығының астындағы жалпы аудан 1-ге тең екендiгi ықтималдықтар теориясы курсынан белгiлi. Сондықтан сигналдың белгiлi ауданға түсу ықтималдығын аңықтау үшiн, ФПВ қисығы астындағы сәйкесi ауданы бойынша интегралдау қажет (2.6-сурет). Бiрқалыпты ФПВ үшiн есептеу Өте қарапайым орындалады

 

Р(0/1)=Р(n(k) <-1/40)==0.08333.

 

Сондықтан, бӨгеттерi бір қалыпта таралған екiлiк симмитриялы арна үшiн, қателiк ықтималдығы былай анықталады

 

Рош = Р(1)Р(0/1)+Р(0)Р(1/0)= (0,5х0,08333)+(0,5х0,08333)=0,08333.

 

Жүйенiң уақыттық баптау жүйелерін қондыру 4000 таңдаулар деп орнатылса, ол 100 бит берумен сәйкес болады:

а)  жүйенi iске қосыңыз  және сұлбада орнатылған ВЕР маркермен     анықталған қателiктердiң жалпы санын анықтаңыз. ВЕР маркері әрбір қателiктi анықтаған сайын Өзiнiң құрамын 1-ге кӨбейтедi. Көңiл  аударыңыз, сұлбада, қателiктердiң жалпы санын кӨрсетiп отыратын,  «FINAL VALUE sink» модулi қолданылған;

б) әр қайсысындағы қателiктердiң орта санын санай отырып жүйенi бiрнеше рет қосыңыз,

Nош = ,

 

мұндағы nОшi – бөлек іске қосудағы қателіктер саны; m – іске қосулар саны;

в) таңдаулар санын 40 000-ға дейiн кӨбейтiңiз, яғни 1000 бит берiледi,

сӨйтiп алынған нәтижелердi алғашқы тармақпен салыстырыңыз. Берiлген таңдаулар санымен б) тармағын орындаңыз;

г)  алдыңғы пунктi таңдаулар саны 400 000 кезiнде қайта орындаңыз.

Берiлген таңдаулар сонымен б) тармағын орындаңыз;

д) әрбір б), в) және г) тармақтар нәтижелерінің дисперсиялық және       ортаквадраттық ауытқуларын есептеңіз. Алдыңғы нәтижелерді түсіндіріңіз;

е)  шу диапазонын  ±1.4/40-қа дейін көбейтіңіз. “uniform noise” модулі үшін параметрлерінің максимал мәнін (Maximum Value and Minimum Value) өзгертуді ұмытпаңыз. Осы жағдайда қателіктер санын анықтаңыз: 100,1000 және 10000 берілген бит үшін.

 Шудың жаңа мәні үшін Р-тық теоретикалық мәнін есептеңіз. Өзіңіздің есептеулеріңізді модулдің нәтижелерімен салыстырыңыз.

 

2.4.4 Бөгеттері қалыпты таралған канал бойымен хабар беру

gaussian_noise_channel. svu жүйесін ашыңыз (15 - сурет).

Бұл тапсырма үшін мынадай канал шуы қолданылады – төменде көрсетілгендей ортаквадраттық ауытқуы  =1/40 болатын аддитивті ақ гаус шуы (ААГШ немесе AWGN).

 

15 -сурет

 

Сондықтан мәні 1/40-тан кіші болатын шудың ықтималдығы шамалап

Р(n(k) < – 1/40) = 0.15-ке тең. Сонда қателік ықтималдығы

 

Р = P(1)P(0/1) + P(0)P(1/0) = (0.5х0.15)+(0.5х0.15)=0.15.

 

 

p(x) =

Variance, E [(x2)] = 1/20

Standard Deviation = s

 

P(X<x) = F (X) =

 

16- сурет

 

17 - суретте көрсетілгендей, тікбұрышты импульстер болып табылады және күшейткіш шектегішпен (слайсермен) детекторленеді.

 

17 – сурет

 

Қателіктің санап табылған ықтималдығының теоретикалық мәні 0.15, оны моделдеу көмегімен дәлелдеуге болады. Жүйе 4000 таңдауға орнатылған, ол 100 бит берілуіне сай:

а) жүйені іске қосыңыз, BER маркермен анықталған қателіктердің жалпы санын анықтаңыз;

б) жүйені бірнеше рет қосыңыз, әрқайсысында қателіктердің орта санын санай отырыңыз

 

     мұндағы nОшi – бөлек іске қосудағы қателіктер саны;

     m – іске қосулар саны.

     Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз;

в) таңдаулар санын 4000-ға дейін үлкейтіңіз (1000 берілген бит), сөйтіп алынған нәтижелерді алғашқы тармақпен салыстырыңыз. Берілген таңдаулар санымен б) тармақты орындаңыз.

г) алдыңғы тармақты таңдаулар саны 400000 негізде қайта орындаңыз. Берілген таңдаулар санымен б) тармақты орындаңыз;

д) әрбір б), в) және г) тармақтар нәтижелерінің дисперсиялық және ортаквадраттық ауытқуларын есептеңіз. Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз.

е) шудың ортаквадраттық ауытқуын 1/20-ға дейін көбейтіңіз. Жүйені таңдаулар саны 40000 негізде қосқанда қателер саны қанша?

ж) 16-суреттегі ФПВ-ны қайта масштабтай отырып, шудың жаңа мәні үшін теоретикалық Р-ты есептеңіз. Сіздің нәтижелеріңіз моделдеу нәтижелеріне сәйкес келуі керек.

 

2.4.5 Сигналдарды орталау көмегімен тіркеу

Айталық, 2.4.1 тапсырмасындағыдай шулар деңгейі төмен болатын, канал бойымен хабар таратылады. Алғашқы тапсырмаларда мәні 1 немесе 1-ге тең биттер, тікбұрышты импульстің ортасында қабылданған бөлек бір таңдаумен анықталған. Егер таңдауды жүзеге асыру моменті шектік деңгейден үлкен, шу деңгейімен сәйкес болатын болса, онда алынған бит қате болып табылады. Жоғарғы сенімділік импульстің толық ұзақтығын талдау жағдайында жүзеге асырылады. Сондықтан, күшейткіш – шектегішке дейін, хабарлар битін ұзақтығы бойынша интегралдап, нәтиженің таңдауын жүзеге асырып және ақырында, күшейткіш-тежегіш көмегімен қабылданатын элемент мәні (+1 немесе –1) бойынша шешім қабылдау керек.

18 - суретте алдын-ала орталандыру жүйесінің сұлбасы берілген.

 

18 - сурет

Негізгі корректор қабылданған сигналды интегралдайды. Назар аударыңыз, мұндағы көрсетілген интегралдау орталау процесі бұл қабылданған бірлік амплитуданың идеалдық импульсі бар шуланған импульсті корреляциялау болып табылады.

Интеграция символын орталандыру үшін жиі қолданылады. System View-ді моделдеу негізінде қолданылатын  қарапайым сырғанауыш орта мән модулі болып табылады. Моделдеу негізінде ол 40/92000 = 416х10-6 болып қабылданады, ол соңғы 40 таңдаудың орта мәніне сәйкес, олар бір тікбұрышты импульс болып табылады.

gaussiаn_noise_channel.svu жүйесін ашыңыз (15-сурет).

 а) шудың ортаквадраттық ауытқуын 1/20 деп алыңыз. Сондықтан қателік ықтималдығы алдын-ала былай есептелуі мүмкін.

 

Р = P(1)P(0/1) + P(0)P(1/0) =(0.5х0.3)+(0.5х0.3)=0.3.

 

яғни әрбір 1000 бит үшін 300 бит қателік. (есептеу үшін, оқулықтағы қателіктер ықтималдығының интегралын қолданыңыз).

б) енді gaussiаn_noise_chan_averg. svu жүйесін ашыңыз (19-сурет), мұндағы тікбұрышты импульстің мәні оның ұзақтығының 40 таңдауы бойынша орталанады және уақыт бойынша орталануы мынаған сәйкес болады.

40/96000 = 0.00041667 c.

 

Қателік символ жиілігі 0.3-тен артық болған жағдайда, орталандыру саласы жоғарылай түсті ме?

 

 

19-сурет

 

в)  хабардың 1000 битіне сәйкес болатын таңдаулар санын 40х1000 = 40 000 дейін көбейтіңіз. Енді қате биттерінің саны неше болады?

г)  арнаның шуын одан да жоғары, ортаквадраттық ауытқуға 2.5х10-1 дейін үлкейтіңіз.

Сонымен, орталандыруды қолдану қабылданған қате биттердің санын азайта түседі. Бұл жаттығуда алғашқы 40 шулық таңдаулардың суммасы 1/40-тен жоғары болған жағдайда ғана, қателер тіркеледі. Ол бұл жаттығуда нөлдік бөгеттердің бар екендігін ескерсек, қатенің көрінуі мүмкін емес?

 

2.5 Бақылау сұрақтары

2.5.1 Сигналдарды стробтау әдісімен тіркеу қандай жағдайда қолданылады?

2.5.2  Сигналдарды орталандыру әдісімен тіркеу қандай жағдайда қолданылады?

2.5.3 Біртекті, гаустық және импульстік бөгеттердің қысқаша сипаттамасын беріңіз?

2.5.4  Шеткілік бұрмаланулар және ұсақтанулар болған кезде тіркеу әдісін таңдаудың шарттарын қалыптастырыңыз?

2.5.5  Бөгеуілге орнықтылық әдісімен стробтау және орталандыру әдісін салыстырыңыз?

 

 

3 Зертханалық жұмыс. Көбретті модуляциялау әдістерін зерттеу

 

3.1            Жұмыс мақсаты

3.1.1   Көбретті модуляциялау әдістерін зерттеу: квадраттық амплитудалық модуляциялау (QAM), композициялы амплитудалық модуляциялаудың түрлі типтері.

3.1.2    QAM модуляторларын және демодуляторларын, сегізпозициялы фазалық модуляцияны, D8PSK құрастыру әдістерін зерттеу және оларды іс жүзінде қолдану.

3.1.3    Бөгеуіл жағдайында түрлі типті модуляциялары бар сигналдарды зерттеу.

 

3.2  Алғашқы  дайындық

Квадрат туралы амплитудалық модуляция, сегізпозициялы фазалық манипуляция негізіндегі модуляция және демодуляция құрылғыларын әдістерін үйрену.

 

 

 

3.3  Жұмыс тапсырмасы

3.3.1   QAM квадраттық амплитудалық модуляциялар сипаттамаларын және қолдану әдістерді зерттеу.

3.3.2   8PSK сегізпозициялы фазалық манипуляция және D8PSK

сипаттамасы және реализация  әдістерін зерттеу?

 

3.4  Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

3.4.1      Квадраттық амплитудалық модуляцияны зерттеу

Квадраттық амплитудалық модуляция АМ-ДБП-ға қарағанда, жиілік жолағы қолдану тиімдірек болады. АМ-ДБП-сы бар жүйедегі беру жылдамдығын, оның алып жатқан жиілік жолағын кеңейтпей-ақ, екі есе жоғарылатуға болады. Ол тек тасымалдаушылары фаза бойынша 900-қа жылжытылған, бір-біріне қатарластырылған екі адитивті сигналдарды бір жолақпен таратқанда жүзеге асырылады.

QAM-ы бар жүйенің құрылымдық сұлбасы 20– суретте көрсетілген.

Бастапқыда берілетін f1(t) және f2(t) сигнал дар және квадратты  модуляторлар (Mt,Mq) көмегімен бөлек модуляцияланады, төменгі жиілікті фильтрлерге  ТЖР беріледі. Құрылғының шығыстарында қабылданатын екі сигналдардың комбинациялары бойынша бастапқы екілік тізбегі қалпына келтіріледі. Модуляциялау жылдамдығы 1/Т негізде тәуелсіз екі  бұтаққа бөлу есесінен таратуды екі есе жылдамдықпен 2/Т жүзеге асыруға болады. Жылдамдықты өзгерту негізіндегі қажетті синхронизация жергілікті генератормен орындалады.

 

 

20 – сурет

 

Қабылданатын сигналды қалпына келтіру үшін

 

g (t) = a(t)cos0t + b(t)sin0t.

Қажетті фазасы бар ортогоналді тасмалдаушы тербеліске көбейту жолымен DM  және DM-да демодуляцияланады

 

(t)=a(t)cost+b(t)sintcost=[a(t)+a(t)cos2t+ b(t)sin2t];

(t)=a(t)costsint+b(t)sint=[b(t)+b(t)sin2t+ a(t)cos2t].

 

Қабылдаушы төменгі жиілікті фильтрлерде жоғары жиіліктік компоненттерді басудан кейін екі каналдық сигналдары толығымен ажыратылған

(t)=a(t);

(t)=b(t).

 

Егер тасымалдаушы тербелістің фазасы қажетті мәннен ауытқитын болса, онда I немесе Q каналында басқа каналдық бөтен компоненттері пайда болады.

Қабылдаудағы фазаны синхронизациялау үшін жиілік жолағының ортасында орнатылған (сигнал спекторында арнайы осы үшін арналған аралықта) пилот-сигнал қолданылады немесе хабарлардың сигналынан фаза ауытқуына пропорционалды сигнал бөлінеді.

Композициялы сигналдары бар QAM жүйесі үшін сигнал векторлары түрлі жолдармен орналасуы мүмкін.

QAM-ның түрлі жүйелері бір-бірінен, едәуір болмаса да, бөгеттерге сезімталдылығымен ажыратылады. Бұған себеп болатын нәрсе, сигналдар векторларының орналасуына байланысты, бөгеттерге сезімталдықты анықтайтын көршілес күйлері әртүрлі болуына себеп.

3.4.1.1   qam _two_ signals. svu жүйесін ашыңыз (21 - сурет)

 

 

21– сурет. QAM жүйесімен моделдердің құрылымдық сұлбасы

а) жүйені іске қосыңыз, жүйенің кірісіндегі және оның шығысындағы сигналдарды салыстырыңыз;

б) қабылдағыштық жергілікті генераторында шамалы фазалық қателік мысалы, 40-ке тең беріңіз. Алынған уақыттық диаграмманы сызып алыңыз және нәтижелерін түсіндіріңіз;

в) сұлбаға Гаусстық шу көзін қосыңыз, шудың орта квадраттық мәнін (Standard Deviation) 0.2 B-қа тең деп алыңыз, сөйтіп жүйені қайта қосыңыз.

Шудың ортаквадраттық мәнін 0.1 В-ге өзгерте отырып, қабылданатын сигналдардың бұрмалануы болатын кездегі сигнал деңгейін анықтаңыз.

Шулық сигналдың әрбір мәні үшін сигнал/шу қатынасының мәнін бағалаңыз.

3.4.1.2   16 qam_ru_.svu жүйесін ашыңыз (22 - сурет)

Бұл сұлбада, 16 позициялық, квадраттық, амплитудалық модуляцияны

(16 KAM немесе 16 QAM) алуға мүмкіндік жасайтын, псевдокездейсоқтық екілік сигналдың екі көзі қолданылады (PRBS).

 

 

22 -  сурет.  16 -QAM жүйесі моделінің құрылымдық сұлбасы

 

а) жүйені орындалуға жіберіңіз.

System View калькуляторының көмегімен кіріс және шығыс сигналдарының 16-QAM жұлдызшасын құрыңыз. Ол үшін System View калькуляторында Style менюін таңдаңыз және содан кейін Scatter Plots. Менюдің оң жағында кіріс сигналдарының жұлдызшасын құру үшін Pseudorandm1 in-ді жоғарғы терезеден және Pseudorandm2 in-ді төменгіден таңдаңыз. ОК-ді басыңыз;

б) шу көзінің Standard Deviation мәнін 0.2 В деп алыңыз. Жүйені қайта қосыңыз, сөйтіп артық нәтижелерді алдыңғылармен салыстырыңыз;

в) standard Deviation параметрінің мәнін қате қабылданған сигнал пайда болғанша, 0.1 В-ке өзгертіп отырыңыз.

Әрбір жағдай үшін сигнал/шу қатынасын есептеңіз. Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз.

 

3.4.2 Көппозициялы фазалық модуляцияларды зерттеу

Берілген тапсырмада сегізпозициялы фазалық монипуляциясы (8PSK) және салыстырмалы сегізпозициялы фазалық монипуляциясы қолданылған модуляция-демодуляция құрылғыларының сипаттамалары зерттеледі.

Информация көзінен келіп түсетін кіріс хабарларының ағымы, элементтердің сегіздік тізбегіне түрлендіріледі. Алынған тізбек синус - косинустық түрлендіргіш арқылы QAM модуляторға келіп түсіп одан әрі байланыс арнасына кетеді. Қабылдау жағында қабылданған хабар кері түрленуге түседі. Салыстырмалы сегізпозициялық фазалық манипуляциялық қалыптастыру және демодуляциялау процесі толығырақ [1] –де жазылған.

 

 

23 - сурет. Сегізпозициялы фазалық модуляциялардың (8-PSK) жүйесі

                         моделінің құрылымдық сұлбасы

 

3.4.2.1   Сегізпозициялы фазалық монипуляцияның 8psk.svu жүйесін

ашыңыз.

а) жүйені орындауға жіберіңіз.

Талдау терезесіне ауысыңыз. Мұнда I/Q сигналының графиктері орналасқан. Бір график кіріс, ал екіншісі - шығыс сигналдары үшін (фазалық демодулятор символының алдында).  I/Q графигіндегі кіріс сипаттамасын түсіндіріңіз;

б) шу көзінің  Standard Deviaton мәнін 0.2 В деп беріңіз. Сұлбаны қайта қосыңыз, сөйтіп алынған нәтижелерді алдынғылармен салыстырыңыз;

в) standard Deviaton параметрінің мәнін, қайта қабылданған сигнал пайда болғанша 0.1 В-қа өзгертіп отырыңыз.

Әрбір жағдай үшін, сигнал/шу қатынасын есептеңіз. Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз.

 

3.4.2.2   Салыстырмалы сегізпозициялы фазалық манипуляцияның 8psk

ber.svu. жүйесін ашыңыз.

а) осы сұлбаны алдыңғы тапсырмамен салыстырыңыз. Назар аударыңыз, жүйеде Грей кодері және декодері қосылған;

б)    элементтердің енгізілу қажеттіліктерін түсіндіріңіз;

в) моделдеуді орындаңыз. Қате биттердің BER пайда болу жылдамдығының қисығын көру үшін, талдау терезесін ашыңыз. Моделдеу нәтижелерін [1] -де ұсынылған, теоретикалық нәтижелермен салыстырыңыз.

 

 

24 - сурет. Салыстырмалы сегізпозициялы фазалық модуляциялық жүйесі моделінің құрылымдық сұлбасы (D8PSK).

 

3.4.2.3   Осы тәжірибелердің нәтижелерін квадраттық амплитудалық манипуляция QAM үшін сегізпозициялы фазалық манипуляция 8PSK үшін және салыстырмалы сегізпозициялы фазалық манипуляция D8PSK үшін салыстырыңыз.

 

3.5 Бақылау сұрақтары

3.5.1 Неге QAM сигналдар жүйесі АМ және ФМ сигналдар жүйесінің қорытпа түрі болып табылады? Түсіндіріңіз.

3.5.2    QAM және 8PSK сигналдарындағы спектрді салыстырыңыз.

3.5.3    D8PSK және 8PSK сигналдарын қалыптастырудағы айырмашылық неде?

3.5.4       Неге салыстырмалы ФМ-да кодтау Грей кодының көмегімен жүзеге асырылады.

3.5.5       Кері жұмыс деген не? Қандай жағдайда кері жұмыс пайда болады? Кірісте кері жұмыстың пайда болуын анықтауға мүмкіндік беретін әдісті ұсынынаң және оны орындаңыз.

3.5.6     Гаусстық бөгеуілдер жағдайында PSK  сигналдарын қабылдауда, қандай әдісті қолдану төменгі қателік ықтималдығын қамтамасыз етеді?

 

 

4  Зертханалық жұмыс. Циклдық кодтарды құрудың әдістерін зерттеу

 

4.1        Жұмыс мақсаты

Түрлі құраушы көпмүшелері бар циклдық кодтардың кодерлерін және декодерлерін құрастыру әдістерін үйрену.

 

4.2        Алғашқы  дайындық

4.2.1      Циклдық кодтармен кодалау және декодалау әдістерін оқып үйрену.

4.2.2      Циклдық кодтармен кодалау және декодалау кезінде қолданылатын, техникалиқ құралдарды үйрену.

4.2.3      Циклдық кодтардың қателерін табу және түзеу мүмкіндіктерін үйрену.

 

4.3       Жұмыс тапсырмасы

4.3.1      Бірлік қатені табатын, циклдік кодты колданушы құрылғыны зерттеу.

4.3.2      Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар. 

 

4.4  Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

4.4.1   Кодтаушы құрылғыларды зерттеу

Циклдық кодтардың кез-келген түріне арналған жылжыту регистрлерінде орындалған барлық белгілі кодтаушы құрылғыларды сұлбалардың екі түріне жатқызуға болады.

Сұлбалардың бірінші түрі а(x)xm  көпмүшесін тікелей түрде құраушы g(x) көпмүшесіне бөлу жолымен тексеруші символдардың мәндерін есептейді. Бұл, n – k разрядтан тұратын (25-сурет) жылжыту резисторының көмегімен жүзеге асырылады. Берілген сұлбада кодталатын мүшенің коэффиценттері кері байланыста n*k жылжытулар арқылы емес, бірден бірінші тактіге қатысады. Бұл информациялық және тексеруші символдар арасындағы айырылысты жоюға мүмкіндік жасайды.

Кілт K1 бастапқы күйде 1 жағдайында болады. Информациялық символдар бір уақытта байланыс жолдарына түсе отырып, сол уақытта жылжыту регистріне түсіп отырады, мұндағы k такті аралығында қалдық құралады. Содан кейін кілт K1 2 күйіне ауысып, байланыс жолына түседі.

 

 

25– сурет. Циклдік код кодерінің жартыланған құрылымдық сұлбасы

 

а(х)хm = (x+1)x көпмүшесінің k тактілер ішінде  g(x)= x3 + x2 +1 көпмүшесіне бөлу процесін қарастырайық.

 

 

26–сурет. g(x)  = x3 + x2 +1 құраушы көпмүшесі бар.

                                       Циклдік код кодерінің сұлбасы.

 

Берілген g(x) үшін кодтаушы құрылғы сұлбасы 26 - суретте берілген. Кодтық комбинацияның әр қадамы бойынша қалыптасу процесі 4.1 - кестесінде берілген, мұнда сызықшалармен босалып, жаңа информациялық символдармен толығатын ұяшықтар белгіленген. Сұлбалардың екінші типімен тексеруші символдардың мәндерін, информациялық символдардың сызықтық комбинациясы ретінде есептейді, яғни олар систематикалық кодтардың негізгі қасиеттерін қолдану негізінде құрастырылған кодтаушы құрылғы k разрядты жылжыту регистрінің негізінде құрастырылады (27-сурет). Кері байланыс тізбегінде жады құшықтары сумматорға генераторлық көпмүшенің түрімен сәйкестендіріліп қосылады.

 

h(x) = (xn + 1)/g(x) = h0 + h1x + …+ hkxk.

 

Кілт k1 бастапқы жағдайда 1-ші күйінде болады. Бірінші k тактілер ішінде кіріспе келетін информациялық символдар регистрдің барлық ұяшықтарын толтырады. Содан кейін кілтті 2-ші күйіне ауыстырады. Әрбір кезекте шеп такті ішінде информациялық символдардың біреуі байланыс арнасына беріледі және сол уақытта, регистрдің соңғы ұяшығына жазылатын тексеруші символ қалыптасады. n–k тактілері өткен соң тексеруші символдардың қалыптасу процесі аяқталады. Сөйтіп, K1 кілті қайтадан 1-ші күйіне ауысады.

 

 

27 – сурет. Кері байланыс тізбегіндегі сумматоры бар k циклдік кодтар

                    кодерінің құрылымдық сұлбасы.

 

4.1 - кесте

Такті нөмірі

Кіріс

Регистрдың ұяшықтар күйі

Шығыс

1

2

3

1

1

1

0

1

1

2

0

1

1

1

01

3

0

1

1

0

001

4

1

1

1

0

1001

5

0

-

1

1

01001

6

0

-

-

1

101001

7

0

-

-

-

1101001

 

Келесі k тактілер ішінде құрамы байланыс арнасына беріліп, бір уақытта ұяшықтар жаңа информациялық символдар тізбегімен толықтырылып отырады.

g(x)  = x3 + x2 +1 және а(х) = x3 + 1  жағдайы үшін, генераторлық көпмүшесі қолданылған кодтық комбинацияны қалыптастыру процессін қарастырайық. Генераторлық көпмүшені анықтау.

 

 

Кодтаушы құрылғының сәйкес h(x) сұлбасы 28 - суретте көрсетілген. Кодтық комбинацияның қалыптасуы 4.2 - кестеде түсіндірілген. Ол регистр информациялық символдармен толғаннан кейін басталады.

 

 

 

28- сурет. Кері байланыс тізбегіндегі сумматоры бар циклдық кодтың

                кодері.

 

4.2- кесте

Такті нөмірі

Регистрдың ұяшықтар күйі

Шығыс

1

2

3

4

1

1

1

0

1

1

2

0

1

1

1

01

3

0

1

1

0

001

4

1

1

1

0

1001

5

0

-

1

1

01001

6

0

-

-

1

101001

7

0

-

-

-

1101001

 

4.4.1.1    crc_encoder.svu жүйесін ашыңыз. (29 - сурет)

 

 

29- сурет. Зерттеліп отырған циклдық код кодерінің сұлбасы (7,4)

 

 

Сұлба циклдық кодтық (7,4) қалыптасуын жүзеге асырады. Бұл сұлба құраушы поликомға болудан қалған қалдықты есептеу көмегімен әрбір 4 информациялық символ үшін 3 қосымша бақылаушы разрядтар қалыптастырады. Алғашқы 4 такті жүрісі кезінде хабарлар 1-ші кілт арқылы жылжыту регистріне келіп түседі және екінші кілт арқылы құрылғының шығысына беріледі. Кілт бір ажырайды, сонда 2-ші кілт арқылы бақылау разрядтары сұлбаның шығысына келіп түседі. Құраушы полином – G(X) = X3 + X +1.

Бірінші кіріс хабары – {1011}. Жоғарыда көрсетілген құраушы көпмүшені және осы кіріс хабарларын қолдану кезіндегі шығыс символдарының мәндерін анықтаңыздар. Жүйені орындауға қосыңыз және алынған мәндердің дұрыстығын тексеріңіз.

4.4.1.2   Мұғалімнің тапсырмасы бойынша 4.3 - кестесінде келтірілген полиномдардың біреуі үшін құрып және циклдық код кодерінің жұмысының дұрыстығын тексеріңіз.

 

4.3 - кесте

Келтірілмеген көпмүшенің деңгейі

Құраушы көпмүше

Қалдықтардың саны (кодтың ұзындығы )

2

x2 + x +1

3

3

x3 + x +1

7

3

x3 + x2 +1

7

4

x4 + x3 +1

15

4

x4 + x +1

15

5

x5 + x2 +1

31

5

x5 + x3 +1

31

4.4.2   Декодтаушы құрылғыларды зерттеу

Қателерді табатын кодтарға арналған декодтаушы құрылғылар, негізінен кодтау құрылғылардан ешқандай айырмашылығы жоқ. Олардың құрамына тек, қабылданған хабарды бөлу операциясына кететін уақыт ішінде сақтауға арналған регистрлік буфер қосылады. Егер қалдық табылмаса (қатенің болмаған жағдайы), онда буферлік регистрден информация дешифраторға кетеді. Егер қалдық табылған жағдайда (қатенің болу жағдаый), буферлік регистрдегі информация жойылып, беруші жаққа қайтадан берудің сұраныс импульсі жіберіледі.

Қатені түзеу жағдайында сұлба аздап күрделенеді. Қате болған разрядтар жайлы информацияны бұрынғыдай қалдық тасымалдайды. Декодтаушы құрылғының сұлбасы 30 - суретте көрсетілген.

Қателіктің болу мүмкіндігі бар, кодалық комбинацияның декодталуына жататын символдар, үлкен разрядынан бастап, тізбектеліп, n–разрядты буферлік жылжыту регистріне және бір уақытта бөлу сұлбасына енгізіледі. Бөлу сұлбасында, үзіліссіз берілу жағдайында соған ұқсап бөлу сұлбасының 2-ші регистріне жазылатын n–тактінің ішінде қалдық анықталады.

(n+1)-ші тактіден бастап буферлік регистрге және бірінші бөлу сұлбасына келіс кодтық комбинацияның символдары келіп түсе бастайды. Бір уақытта әр тактіде буферлік регистрден бір символ келіп, ол 2-ші бөлу сұлбасының регистрінде жақ қалдық (синдром) пайда болып отырады. Осы регистрдің ұяшықтар күйін қадағалап отыратын қателіктер детекторы, комбинациялы-логикалық сұлбадан тұрады. Бұл сұлба әрбір қателік символ буферлік регистрдің шеткі оң ұяшығын босатқан жағдайда, бөлу сұлбасында пайда болатын барлық синдромдарды белгілеп отыратын есептен құрылады.

 

 

30 - сурет . Циклдік кодтің декодтаушы құрылғының сұлбасы

 

Келесі жылжыту кезінде детектор “1” сигналын қалыптастырады, ол өз негізінде коррекциялау сумматорына әсер етіп, бұрмаланған символды түзейді. Бір уақытта детектор шығысынан кері байланыс тізбегімен екінші бөлу сұлбасының регистрі сумматорының кірісіне “1” сигналы беріледі. Бұл сигнал түзетуге жарату және  қателікті қайтадан әлдеқайда қарапайым түрге сай келтіру үшін, бөлінген синдромды өзгертеді.

Жылжытуларды жалғастыра отырып, басқа да бөлінген синдромдарды байқаймыз. Соңғы қателікті түзеуден кейін декодтаушы регистрдің барлық ұяшықтары нөлдік күйге ауысуы керек. Егер автономды жылжытулардың нәтижесінде регистрдің күйі нөлдік болмаса, онда түзелмейтін қателіктің орындалғанын білдіреді.

 

4.4.2.1   crc_decoder.svu жүйесін ашыңыз (31 - сурет)

Сұлба, циклдық кодтармен 7,4 қорғалған қабылданатын мәліметтердің синдромын есептейді. Қабылданған комбинацияның 7 биті, тұйықталған кері байланысы (кілт 1 тұйықталған) бар регистрге келіп түседі. Жеті тактіден кейін жылжыту регистрінде қателік синдромы пайда болады. Ол қателіктерді түзеу

үшін қолданылуы мүмкін. Егер синдромның кейбір разрядтары нөлге тең болмаса, онда қабылданған комбинацияда қателіктер бар.

Қателіктер болмаған жағдайда синдром разрядтарының мәндері нөлге тең болуы мүмкін. Жүйені іске қосып содан кейін кіріс комбинациясының қатесін қабылданғанын тексеріңіз.

 

 

31-сурет. (7,4) Циклдік кодтің декодтаушы зерттеу сұлбасы

 

Комбинацияны беру кезінде  байланыс арасында бірлік қателік енгізіледі. Қателік бит нөмерін анықтаңыз.

Қателікті енгізу уақытын өзгертіп жүйені қайтадан орындауға қосыңыз. Осы жағдайда декодер жұмысының дұрыстығын тексеріңіз.

4.4.2.2   Келтірілген 4.3 - кестесіндегі, поликомдардың бірі үшін циклдық кодтық кодер жұмысын құрастырып, оқытушының тапсырмасы бойынша жұмысын тексеріңіз.

4.5       Бақылау сұрақтары

4.5.1    Қандай кодтарды бөгетке тұрақты деп атаймыз?

4.5.2    Бөгетке тұрақты кодтар ненің есесінен қателікті анықтау және

түзеу қабілетін иемденеді?

4.5.3      Минималды кодтың аралықты байқаушы және түзетуші қателер санымен байланыстыратын қатынастарды жазыңыз?

4.5.4      Циклдық кодтық құрушы көпмүшесінде қандай сұраныстарды қанағаттандыру керек?

4.5.5      Циклдық кодтарды  техникалық реализациялау негізін қандай құрылғылар құрайды?

4.5.6      Циклдық кодтың кодтаушы құрылғысының сұлбасын салыңыз және оның жұмысын түсіндіріңіз?

4.5.7      Циклдық кодты декодтау процесін түсіндіріңіз?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әдебиеттер тізімі

1.     Разевиг В.Д., Лаврентьев Г.В., Златин И.Л. SystemView - средство системного проектирования радиоэлектронных устройств. - М.: Горячая линия-Телеком, 2002.

2.      Дмитриев В.И. Прикладная теория информации: Учебник.- М.: Высш.шк., 1989.

3.      Скляр Б. Цифровая связь: Теоретические основы и практическое применение. - М.: Вильямс, 2003.

4.      Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации. - М.: Радио и связь, 2000.

5.      Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. Т.1 /Под ред. В.П. Шувалова: - М.: Горячая линия-Телеком, 2003.

6.      Передача дискретных сообщений: Учебник/Под ред. В.П. Шувалова.- М.: Радио и связь, 1990.

7.      Боккер П. Передача данных. Техника связи в системах телеобработки данных./Пер. с нем. Т.1. - М.: Связь, 1980.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2005 ж.жиынтық жоспары, реті 3

                

 

                                                                           

Жанқозин Әдылжан Жақыпбекұлы

Жайнарбекова Жанар Аманжолқызы

 

 

 

 

 

ЦИФРЛЫҚ БАЙЛАНЫС ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

 

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған

әдістемелік нұсқаулар

 

(050719-Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін)

 

 

 

 

 

 

 

 

Редакторы  Ж.А. Байбураева

 

 

 

 

 

Басуға қол қойылды ____.____.____.                     Пішімі 60х84  1/16

Тиражы 50 дана.                                                       №1 типография қағазы

Көлемі  2,0 оқу-басп.т.                                             Тапсырыс_____. 

Бағасы 68 теңге.

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының

көшірмелі-көбейткіш бюросы

480013 Алматы, Байтурсынов к., 126