Федеральное агентство по образованию РФ

Пермский государственный технический университет

Кафедра Автоматики и Телемеханики

Методические указания к лабораторной работе

«Исследование систем передачи данных, использующих циклические (БЧХ) коды»

Пермь 2007

---

Цель работы:

1. Ознакомиться c функциональной моделью системы передачи данных (СПД), использующей циклические (БЧХ) коды, реализованной в среде MATLAB.

2. Исследовать принципы построения функциональных моделей кодеров циклических систематических кодов (ЦСК).

3. Исследовать принципы построения функциональных моделей декодеров Меггита в режимах обнаружения и исправления ошибок.

Варианты заданий для лабораторной работы

В рамках лабораторной работы вам требуется построить функциональные модели СПД, использующих табличные (полные) ЦСК. Декодеры СПД функционируют в следующих режимах:

№ 1 – в режиме исправления однократной и обнаружения двукратной ошибки;

№ 2 – в режиме исправления двукратной ошибки;

А также требуется построить функциональную модель СПД, использующую укороченные ЦСК. Декодер СПД функционирует в следующем режиме:

№ 3 – в режиме обнаружения однократной ошибки и некоторых сочетаний ошибок большей кратности.

В соответствии с таблицей 1 и номером рабочего места определены используемые в СПД коды БЧХ:

Таблица 1. Варианты заданий для лабораторной работы

Номер варианта	Код №1	Код №2	Код №3
1	(7,3,4) g(x) = x4+x2+x+1	(15,7,5) g(x) = x8+x7+x6+x4+1	(14,10,3) g(x) = x4+x3+1
2	(15,10,4) g(x) = x5+x3+x+1	(15,7,5) g(x) = x8+x4+x2+x+1	(13,9,3) g(x) = x4+x3+1
3	(7,3,4) g(x) = x4+x2+x+1	(15,7,5) g(x)=x8+x7+x5+x4+x3+x+1	(12,8,3) g(x) = x4+x3+1
4	(15,10,4) g(x) = x5+x3+x+1	(15,7,5) g(x) = x8+x7+x6+x4+1	(11,7,3) g(x) = x4+x3+1
5	(7,3,4) g(x) = x4+x2+x+1	(15,7,5) g(x) = x8+x4+x2+x+1	(15,6,3) g(x) = x4+x3+1
6	(15,10,4) g(x) = x5+x3+x+1	(15,7,5) g(x)=x8+x7+x5+x4+x3+x+1	(14,10,3) g(x) = x4+x3+1
7	(7,3,4) g(x) = x4+x2+x+1	(15,7,5) g(x) = x8+x7+x6+x4+1	(13,9,3) g(x) = x4+x3+1
8	(15,10,4) g(x) = x5+x3+x+1	(15,7,5) g(x) = x8+x4+x2+x+1	(12,8,3) g(x) = x4+x3+1

---

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Проектирование структур кодера и декодера

(Задание на дом при подготовке к проведению лабораторной работы)

Целью данного пункта является построение (вручную) структур кодеров и декодеров БЧХ кодов и анализ их функционирования с использованием временных диаграмм.

Данный пункт требуется выполнить до начала проведения лабораторной работы.

Следует заметить, что построенные структуры в дальнейшем (п 5.6 и 6.4) используются для верификации проектов (функциональных моделей СПД).

Для каждого из 3-х заданных в табл 1 ЦСК требуется выполнить следующие пункты:

1) Построить функциональную схему кодера ЦСК с предварительным умножением на x^k. На рисунке 1.1 представлен пример кодера для кода (7, 4, 3);

Рис 1.1 Функциональная схема кодера ЦСК

2) Промоделировать вручную с использованием таблиц перехода работу кодера при подаче произвольного информационного вектора;

3) Построить временные диаграммы работы кодера для контрольных точек, помеченных крестом на рис 1.1, и синхронизирующего сигнала;

4) Построить функциональную схему декодера Меггита с предварительным умножением на x^k. На рисунке 1.2 представлен пример декодера для кода (7, 4, 3);

Рис 1.2. Функциональная схема декодера ЦСК

5) Промоделировать вручную с использованием таблиц перехода работу декодера при подаче на вход вектора однократной ошибки;

6) Построить временные диаграммы работы декодера для контрольных точек, помеченных крестом на рис 1.2, и синхронизирующего сигнала.

7) Определите вероятностные характеристики СПД, использующей ЦСК по аналитическим моделям. Требуется определить для каждой СПД:

а) вероятность трансформации ;

б) вероятность правильной передачи. ;

в) вероятность стирания ;

Вероятность искажения элементарного символа p = 0,001.

Результаты вычислений занесите в таблицу и поместить в отчет.

2. Ознакомление с принципами построения функциональных моделей СПД в среде MATLAB

2.1. Быстрое соединение блоков

Если требуется соединить верхний свободный выход первого элемента с верхним свободным входом второго, то для ускорения процесса нужно:

1. Выделить первый блок нажатием на нем левой кнопки мыши;

2. Нажать и удерживать клавишу Ctrl;

3. Нажать левой кнопкой мыши на втором блоке;

4. Отпустить клавишу Ctrl.

2.2. Изменение числа входов блока просмотра временных диаграмм Scope

1. Двойным щелчком на блоке открыть окно просмотра временных диаграмм;

2. Нажать левой кнопкой мыши кнопку настроек ;

3. Установить требуемое число входов блока в поле с названием «Number of axes»;

4. Нажать кнопку «OK»;

5. Закрыть окно просмотра временных диаграмм.

2.3. Уменьшение числа входов (выходов) подсистем

1. Двойным щелчком на блоке подсистемы откроется структура подсистемы;

2. Выделите лишние входы (выходы);

3. Нажмите клавишу «Delete»;

4. Закройте окно подсистемы.

---

2.4. Увеличение числа входов (выходов) подсистем

1. Двойным щелчком на блоке подсистемы откроется структура подсистемы;

2. Выделите один вход (выход);

3. Наведите указатель мыши на этот вход;

4. Нажмите и держите правую клавишу мыши;

5. Сместите указатель мыши на свободное место в окне подсистемы;

6. Отпустите правую клавишу мыши;

7. Во всплывшем окне выберите пункт «Copy here» (при копировании выходов подсистемы всплывающее окно не появляется);

8. Закройте окно подсистемы.

---

3. Ознакомление с модифицируемой структурой базовой функциональной модели СПД

Целью данного пункта является изучение базовой структуры функциональной модели СПД, использующей ЦСК, в которой вам необходимо адаптировать модели отдельных узлов с учетом индивидуального задания.

3.1. Ознакомления со структурной схемой базовой модели СПД

Базовая функциональная модель СПД, использующей циклический систематический код с параметрами (7, 4, 3) приведена на рис.3.1

Проект MATLAB, содержащий функциональную модель находится в файле C:\ПДИУС\АТ\Лаб3\LabCsk.mdl. Требуется скопировать этот файл (не открывая) в папку E:\ПДИУС\АТ\Лаб3\***\LabCsk.mdl, где *** отражает название вашей группы и номер подгруппы, записанные латинскими буквами (например АТ-04-1(2)). Все изменения структуры проекта разрешается производить только в КОПИИ.

Запустите из среды MATLAB скопированный файл.

Структурная схема модели проекта представлена на рисунке 3.1.

Рис 3.1. Структурная схема функциональной модели СПД

Модель предназначена для проведения процессов кодирования информации, передачи информации по каналу связи в условии помех и декодирования информации на приемной стороне. В рамках данной лабораторной работы рассматриваются процессы кодирования и декодирования циклических БЧХ кодов.

Данная модель реализует возможность однократной передачи информации, т.е. одно информационное сообщение кодируется, передается и декодируется один раз. Для повторной передачи будет необходимо заново запустить процесс моделирования.

Определим функциональное назначение блоков базовой модели:

Coder – Подсистема кодера БЧХ кода по g(x);

DeCoder – Подсистема декодера БЧХ кода;

Signal Generator – Блок выработки информационного вектора и вектора ошибки;

Channel – Блок внесения ошибки в канале связи;

CLK – Генератор тактовой частоты, период одного такта 1 сек MATLAB;

Scope (здесь и далее) – Блок просмотра временных диаграмм;

1,2 – Служебные блоки.

В рамках лабораторной работы будет применяться аддитивная модель канала связи. с независимыми ошибками, тогда:

Блок Channel представляет собой логическое преобразование – сложение двух логических сигналов «по модулю два» («исключающее ИЛИ»). В системе к передаваемому вектору добавляется вектор ошибки. Этот процесс имитирует аддитивную модель канала связи, т.е. при передаче кодового вектора по каналу связи происходит искажение тех разрядов кодового вектора, где в соответствующих позициях вектора ошибки стоят единицы.

3.2. Ознакомление с подсистемой формирования сигналов

Ознакомление со структурой проекта начнем с блока Signal Generator. Двойным щелчком на блоке открывается диалоговое окно:

Рис 3.2. Настройка блока генерации сигналов

В пункте «Моделирование передачи информации» заполните поля диалогового окна данного блока. Описание полей:

Information vector length – Длина информационной части кода, равная m.

---