Материал: 670_Maglitskij_B.N._Otsenka_vlijanija_iskazhenij_i_pomekh_
Федеральное агентство связи
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
(СибГУТИ)
Б.Н. Маглицкий
А.С. Сергеева
Оценка влияния искажений и помех на качественные показатели цифровых систем радиосвязи
методом имитационного моделирования
Учебное пособие
Новосибирск
2016
УДК 621.396.43
К.т.н, доцент Б.Н. Маглицкий, А.С. Сергеева. Оценка влияния искажений и помех на качественные показатели цифровых систем радиосвязи методом имитационного моделирования. Учебное пособие/ СибГУТИ. – г. Новосибирск – 2016 г. – 129 стр.
Учебное пособие включает в себя теоретическую и лабораторную части. В теоретической части рассмотрены основные способы оценки качества передачи информации в ЦСРС. Лабораторный практикум включает работы по изучению принципов построения цифровых систем радиосвязи с использованием СКМ MATLAB с расширением Simulink.
Приведены описания лабораторных работ, методика их выполнения, перечень литературы.
Рецензенты: Пальчун Ю.А., Бородихин М.Г.
Кафедра СРС
Ил. 81, табл.20, список лит.– 6 назв.
Для специальностей 11.03.02 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», квалификация (степень) – бакалавр.
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» в качестве учебного пособия
©«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики», 2016
©Б.Н. Маглицкий, А.С. Сергеева, 2016
2
Содержание |
|
Введение ................................................................................................................... |
4 |
1. Теоретическая часть......................................................................................... |
5 |
1.1. Структура цифровых систем радиосвязи .................................................. |
5 |
1.2. Способы оценки качества передачи информации в ЦСРС...................... |
7 |
1.2.1. Коэффициент ошибок ........................................................................... |
7 |
1.2.2. Глаз – диаграмма ................................................................................... |
9 |
1.2.3. Сигнальное созвездие ......................................................................... |
13 |
1.2.3.1. Полярные диаграммы .................................................................. |
14 |
1.2.3.2. Сигнальные созвездия ................................................................. |
15 |
1.2.4. Диаграмма фазовых переходов.......................................................... |
17 |
1.2.5. Джиттер и вандер цифровых сигналов ............................................. |
18 |
1.2.6. Измерение джиттера в ЦСП............................................................... |
20 |
1.3. Кодирование и защита от ошибок в ЦСРС. Общие сведения ………..22
1.3.1. Этапы канального кодирования......................................................... |
22 |
1.3.2. Основные параметры помехоустойчивых кодов ............................. |
25 |
1.3.3. Эффективность кодирования ............................................................. |
26 |
1.3.4. Блочное кодирование.......................................................................... |
28 |
1.3.5. Сверточные коды................................................................................. |
32 |
1.3.6. Перемежение........................................................................................ |
37 |
1.3.7. Скремблирование цифровых потоков............................................... |
38 |
2. Лабораторный практикум............................................................................. |
42 |
2.1. Лабораторная работа №1 «Анализ влияния параметров системы |
|
радиосвязи на качество передачи сигналов.............................................. |
42 |
2.2. Лабораторная работа №2 «Изучение принципов формирования |
|
спектра модулированного сигнала в ЦСРС»............................................ |
49 |
2.3. Лабораторная работа №3 «Изучение принципов помехоустойчивого |
|
кодирования и скремблирования в ЦСРС» .............................................. |
60 |
2.4. Лабораторная работа №4 «Исследование помехоустойчивости ЦСРС с
помехоустойчивым кодированием» .......................................................... |
71 |
2.5. Лабораторная работа №5 «Исследование помехоустойчивости |
|
методов модуляции в цифровых системах радиосвязи»......................... |
76 |
2.6. Лабораторная работа № 6 «Анализ влияния межсимвольных |
|
искажений на помехоустойчивость ЦСРС» ............................................. |
85 |
2.7. Лабораторная работа № 7 «Анализ помехоустойчивости |
|
цифровой системы радиосвязи» ................................................................ |
94 |
2.8. Лабораторная работа № 8 «Исследование влияния эффекта |
|
Доплера на помехоустойчивость ЦСРС в каналах с замираниями» ... |
108 |
3. Заключение ..................................................................................................... |
121 |
4. Список литературы....................................................................................... |
121 |
3 |
|
Введение
На сегодняшний день повсеместно используются цифровые методы переда-
чи и обработки сигнала. Особенности цифровой передачи данных:
–высокая помехоустойчивость;
–стабильность параметров каналов;
–эффективное использование пропускной способности;
–высокие технико-экономические показатели.
Правильность оценки полученных результатов принципиально важна не только на этапе эксплуатации системы, но и на этапе проектирования.
В данной работе исследуются способы оценки качества передачи информа-
ции в ЦСРС. Исследования базируются на блочной модели системы радиосвя-
зи, которая реализуется с помощью программного пакета MATLAB Simulink.
Пакет MATLAB является универсальное средой для моделирования любых си-
стем и предоставляет пользователю возможность экспериментально оценить систему без использования какого-либо оборудования.
Теоретическая часть учебного пособия рассматривает ключевые методы оценки качества ЦСРС, помогая читателю объективно исследовать систему.
Лабораторный практикум включает работы по изучению принципов по-
строения цифровых систем радиосвязи с использованием СКМ MATLAB с
расширением Simulink.
4
1. Теоретическая часть
1.1. Структура цифровых систем радиосвязи
Основные элементы цифровой системы радиосвязи связи в общем виде показаны на рисунке 1.1. Источник информации может выдавать данные для передачи по каналу связи как в цифровом виде (современные носители цифровой информации, различные датчики с цифровым интерфейсом и т. д.), так и в аналоговом виде (аналоговые датчики, передача звука и изображения и др.). В независимости от типа источника информации данные должны быть представлены в как можно более сжатом цифровом виде.
|
Передающая часть |
|
|
|
ЦС |
FEC Encoder |
Scrambler |
ФФпрд |
Модулятор |
|
Приемная |
ПРМ |
Channel |
ПРД |
|
часть |
|||
|
|
|
|
|
ЦС |
|
|
|
|
FEC Decoder |
Descrambler |
ФФпр |
Demodulator |
Equaliser |
|
Рисунок 1.1. – Развернутая структурная схема ЦСРС |
|||
Передающая часть ЦСРС содержит:
1.ЦС – источник цифрового сигнала (в формате NRZ);
2.Кодер канала (FEC Encoder (предварительное кодирование). Кодер канала используется практически во всех современных системах цифровой радиосвязи. Его основное назначение – повышение достоверности передаваемой информации. Повышение достоверности передачи производится за счет добавления избыточности к исходной информации. Данная операция называется помехоустойчивым кодированием. Эффективность работы кодера канала описы-
5