Лабораторная работа №2 Разработка модели цифрового канала передачи данных

Цель работы: Исследование влияния помех в канале передачи данных на прохождение сигнала методами компьютерного моделирования.

Подготовка к лабораторной работе:

1. Повторить программирование в системе Mathcad.

2. Изучить соответствующие разделы в изданиях [1-3].

Порядок выполнения работы:

1. Определить два состояния канала как состояния цепи Маркова: 0 – связь хорошая, 1 – связь плохая и задать переходы из одного состояния в другое с помощью матрицы вероятностей переходов – P.

2. Определить SNR – соотношение сигнал/шум (dB) для двух состояний канала как вектор из двух элементов.

3. Определить N_ф – стандартное отклонение фонового шума канала.

4. Написать Mathcad-функцию изменения качества связи за один отсчет на основе матрицы вероятностей переходов, приблизительно такого вида:

State := nextState(PreviousState, P),

где State – текущее состояние канала, PreviousState – предыдущее состояние, P – матрица вероятностей переходов, а nextState() – функция, определяющая новое состояние канала.

Примечание: Использовать встроенную Mathcad-функцию rnd() (приложение 2)

5. Выбрать величину погонного затухания из таблицы П.1 для заданного по варианту типа связи.

6. Вычислить величину коэффициента затухания A, соответствующую длине линии.

7. Написать Mathcad-функцию, моделирующую прохождение сигнала по каналу связи с искажениями и ослаблением, приблизительно такого вида:

ReceiveSeq := channel(TransmitSeq, P, A, InitialState,N_ф),

где ReceiveSeq – принятый сигнал, TransmitSeq – переданный сигнал, а InitialState – начальное состояние канала, N_ф – характеристика фонового шума в канале, A – коэффициент затухания из п.6, channel() – функция, описывающая модель канала связи.

Приблизительное содержание функции channel():

• преобразование входного сигнала в амплитудно-частотную характеристику с помощью преобразований Фурье (функция cfft() из приложения 2);

• перемножение АЧХ сигнала с коэффициентом затухания;

• обратное преобразование Фурье (функция icfft() в приложении 2);

• добавление гауссовского шума с использованием функции rnorm() (приложение 2).

8. Проверить работу функций, из пп. 4, 7 на примере фиксированной последовательности бит.

9. Оформить отчет по лабораторной работе в виде рабочего листа Mathcad.

10. Сдать и защитить работу.

Содержание отчёта по лабораторной работе:

1. Номер название и цель лабораторной работы.

2. Задание к лабораторной работе.

3. Разработанные в лабораторной работе функции.

4. Результаты выполнения с пояснениями.

5. Выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте структурную схему системы связи.

2. Перечислите виды каналов связи.

3. Какие характеристики каналов связи вы знаете?

4. Дайте определение отношения сигнал/шум.

5. Что такое затухание сигнала, погонное затухание?

6. Как затухание влияет на качество передачи?

7. Для чего используются преобразования Фурье?

Литература

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.

2. Столлингс В. Компьютерные системы передачи данных, 6-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 928 с.

3. Блэк Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 506 с.