Выводы

В данном разделе проведён анализ основных параметров адаптивной системы передачи данных, которые могут быть изменены с целью повышения достоверности передаваемой информации при изменении качества канала связи. В разрабатываемой модели необходимо применить изменяющейся:

а) помехоустойчивый код (блочный);

б) метод передачи данных (частотную модуляцию и относительную фазовую модуляцию);

в) мощность передаваемых сигналов.

В структуру модели функционирования должны входить

а) функциональные действия объекта;

б) средства автоматизации моделирования;

в) подпрограммы запуска и завершения моделирования, в том числе, подпрограмму сбора статистики модели.

Эти элементы позволят имитировать работу основных устройств адаптивной СПД, а также прямой и обратный изменяющийся канал связи.

2. Разработка модели адаптивной системы передачи данных

2.1 Разработка структуры модели

2.1.1 Разработка обобщенной структуры модели

В ходе проведённого анализа в первой главе определено, что структура адаптивной системы в общем виде представляет собой систему передачи данных с обратной связью. Основной особенностью систем с обратной связью является то, что эти системы обеспечивают соразмерность избыточности, вводимой передаваемую информацию, с состоянием дискретного канала передачи данных в каждый момент времени, т.е. по мере роста числа ошибок избыточность увеличивается, а при их уменьшении - соответственно уменьшается. Из всего многообразия СПД с ОС наиболее подходящей к адаптивной СПД по своей структуре и функциональным задачам подходит СПД с КОС (рис. 2.1.). В случае приема данных без искажений, приемник выдает их получателю, а в канал ОС посылает квитанцию. Передатчик сравнивает полученную квитанцию с той, которая была сформирована при передаче и, при их совпадении, передает новую комбинацию. Если ошибки обнаружены, то принятая комбинация стирается и квитанция по обратному каналу не передается, в результате чего передатчик повторяет комбинацию.

Рис.2.1 - Структурная схема системы с КОС

Эти системы обладают наибольшей помехоустойчивостью, так как применение КОС позволяет устранить повторные передачи при искажении кодовых комбинации в обратном канале, что может быть в системах с ИОС. Кроме того, этот метод позволяет устранить ошибки за счет искажения в линии связи сигнала переспроса, что может иметь место в системах с РОС. Вероятность же искажения в обратном канале и кодовой комбинации и сигнала переспроса очень мала. Так как в передатчике и приёмнике имеются решающие устройства, то по обратному и прямому каналу можно передавать служебные сигналы для перестройки устройств по параметрам передаваемых кодовых комбинаций.

Обобщенная структурная схема СПД с КОС представлена на рисунке 2.2.

Рис.2.2 - Структурная схема системы с КОС

Передача информации в системе осуществляется следующим образом: при поступлении от источника информации ИИ кодовой комбинации КК происходит ее запись в накопитель передачи НК и кодирование помехоустойчивым кодом в кодирующем устройстве КУ. Одновременно она поступает на вход устройства формирования контрольной последовательности УФКП. Закодированная информация передается по прямому дискретному каналу.

Принятая из прямого канала кодовая комбинация декодируется в декодирующем устройстве ДКУ и записывается в накопитель приема НК Одновременно в устройстве формирования контрольной последовательности УФКП, аналогично УФКП, формируется квитанция.

В зависимости от результатов декодирования решающее устройство РУ принимает решение "Верно" в случае приема без ошибки или с необнаруженной ошибкой или "Неверно" при обнаружении ошибки в кодовой комбинации. В первом случае РУ обеспечивает выдачу комбинации из накопителя через схему И получателю информации ПИ, а УФКП выдает квитанцию, который по обратному дискретному каналу передается в передатчик.

В передатчике квитанция поступает на вход устройства сравнения УСр, а на второй вход устройства сравнения поступает квитанция из УФКП. Если квитанции совпадут, то по командам УСр в накопителе НК стирается переданная комбинация и источник информации ИИ выдает следующую комбинацию.

В случае приема комбинации с ошибкой РУ принимает решение "Неверно", в результате комбинация стирается из НК, а квитанция в обратный канал не передается. При этом передатчик, не получив квитанцию, автоматически повторяет выдачу комбинации из накопителя НК в прямой канал (до трех раз).

Таким образом, процесс передачи кодовой комбинации может быть закончен в течение одного цикла выдачей потребителю информации безошибочной или содержащей ошибки кодовой комбинации, а может продолжаться несколько циклов.

В адаптивных СПД осуществляется необходимый контроль и по обратному каналу передается информация о состоянии канала связи и аппаратуры с целью изменения режима работы (скорости, кода, параметров сигналов и т.п.) передатчика и приемника. Тогда модель передатчика и приёмника кроме устройств перечисленных выше должна состоять из устройств обеспечивающих работу в различных режимах.

2.1.2 Разработка модели передающего устройства адаптивной СПД

Модель передатчика обеспечивающая работу адаптивной СПД должна включать в себя (рисунок 2.3.) следующие устройства:

1) Модель источника информации (ИИ);

2) Модель кодирующего устройства (модель КУ);

3) Модель устройства согласования или буферного накопителя (модель Б);

4) Модель модулятора (модель М);

5) Модель блочной (цикловой) синхронизации (модель БС);

6) Модель решающего устройства (модель РУ).

Для обеспечения работы этих устройств, как цельной системы между её элементами должны быть функциональные связи

Рисунок 2.3 - Структурная схема модели передающего устройства

Модель источник информации обеспечивает выдачу символьной информации в передатчик в параллельном двоичном коде.

Модель кодирующего устройства предназначен для:

а) преобразования символьной информации в двоичную согласно кодировки КОИ-8, каждая буква кодируется восьмизначной последовательностью 0 и 1;

б) кодирование двоичной кодовой комбинации помехоустойчивым циклическим кодом. Для различного состояния канала связи образующий полином выбирается с максимальной степенью к = 7,15 или 23( Р(х) = х⁷ + х⁶+ х³+ х²; х¹⁵+ х¹⁴+ х¹¹+ х¹⁰+ х⁷+ х⁶+ х³+ х²; х¹⁹ + х¹⁸ +х¹⁵+ х¹⁴+ х¹¹+ х¹⁰+ х⁷+ х⁶+ х³+ х² ;

При увеличении значности кода n, будет увеличиваться и его избыточность.

в) выдачу информации в буфер.

При увеличении значности кода n, будет увеличиваться и его избыточность.

Модель буфера выполняет функции оперативного запоминающего устройства, ёмкость буферного накопителя зависит от производительности источника сообщений и пропускной способности канала ПД.

Вывод информации с УС может осуществляться тремя способами: параллельным, последовательным и параллельно-последовательным. При параллельном способе все символы сообщения выдаются по отдельным проводам (шинам) одновременно. При последовательном способе все символы сообщения выдаются по одной шине последовательно друг за другом. При параллельно-последовательном способе символы одного слова передаются параллельно, а сами слова - последовательно. Кроме того, в УС сообщение преобразуется к виду, удобному для последующего кодирования или формирования сигнала. Так, в частности, если с ООД сообщение записывается параллельным способом, а для кодирования необходим последовательный ввод символов, то осуществляется преобразование параллельного кода в последовательный. С выхода УС информация поступает в модель модулятора в последовательном коде, т.к практически все современные каналы передачи данных осуществляют последовательную передачу.

Модель блока синхронизации предназначена для цикловой синхронизации передатчика и приемника, т.е. для их синфазной работы.

Фазирование по циклам обеспечивает определение начала кодовых комбинаций или блоков данных с целью их правильного декодирования в устройствах повышения достоверности. Требуемая высокая точность фазирования не может быть достигнута применением на приемной и передающей сторонах автономных генераторов даже очень высокой стабильности. Так, при использовании генераторов с относительной нестабильностью порядка синфазность системы передачи данных с В = 1200 бод нарушится примерно через 2 мин. Поэтому для поддержания синфазности по циклам должны быть предусмотрены специальные фазирующие устройства.

В СПД используются два метода фазирования - стартстопный и синхронный.

При стартстопном методе фазирования передающий и приемный распределители в промежутках между передачей кодовых комбинации не работают ("стоят на стопе"). Это положение является исходным и расхождение по фазе между ними равно нулю. С началом работы передающего распределителя посредством специального стартового сигнала (маркера) запускается приемный распределитель. После приема кодовой комбинации приемный распределитель останавливается (устанавливается в исходное состояние) специальным стоповым сигналом. Таким образом, расхождение по фазе происходит в течение только одного цикла. Фазирование по циклам обеспечивается стартовым и стоповым сигналами, а фазирование по импульсам - генераторами управляющих импульсов, запускаемыми стартовыми сигналами.

При синхронном методе фазирования приемный и передающий распределители работают непрерывно, независимо от наличия передаваемых данных. Синхронный метод основывается на том, что в приемнике известны моменты начала и конца принимаемых циклов, так как циклы передачи - строго определенной длины и следуют непрерывно друг за другом. В результате появляется возможность декодирования принимаемых блоков данных.

В модели будет применено устройство с стартстопным методом фазирования.

Модель решающего устройства предназначена для:

а) оценки состояния канала связи путём передачи проверочного сообщения, которое известно приемнику;

б) принимает решение о изменении параметров передатчика (мощности, вида модуляции, величине контрольных разрядов);

в) анализирует сообщения поступающие от передатчика.

Канал связи приемником оценивается путём сравнения эталонного сообщения и принятого (служебного). Приёмник считает количество ошибок в кодовой комбинации путем расчёта минимального кодового расстояния d, которое определяется как наименьшее значение кодовых расстояний между эталонным и служебной комбинаций. В дальнейшем определим количество обнаруженных ошибок по формуле:

ld-1;

По количеству обнаруживаемых ошибок и будет оцениваться состояние канала связи. Информацию об ошибках приемник передает на передатчик, который делает выводы о состоянии канала связи и принимает решение о выборе длины образующего полинома в зависимости от состояния канала связи. Модель модулятора имитирует параметры сигнала (мощность, вид модуляции), задает скорость передачи сообщения.

2.1.3 Разработка модели приёмного устройства адаптивной СПД

Модель приёмника адаптивной СПД должна включать в себя следующие устройства:

а) модель демодулятора (модель ДМ);

б) модель декодирующего устройства (модель ДКУ);

в) модель блочной синхронизации (модель БС);

г) модель решающего устройства (модель РУ);

д) модель получателя информации.

Для обеспечения работы этих устройств, как цельной системы между её элементами должны быть функциональные связи.

Модель декодирующего устройства производит перевод двоичной последовательной кодовой комбинации, поступившей из канала связи, в двоичный код КОИ-8. В модели ДКУ (рисунок 2.4) осуществляется декодирование кодовых комбинаций, обнаружение ошибок (кодовая комбинация поступившая из канала связи делится на образующий полином и выдает результат деления на решающее устройство), таким образом, обеспечивается требуемая достоверность передаваемых данных.

Модель блочной синхронизации выполняет следующие задачи:

а) анализирует сообщения, поступающие с демодулятор, с целью выявления синхронизирующих сигналов (сигнал "старт", сигнал "стоп");

б) устанавливает декодирующее устройство в исходное положение

Модель решающего устройства обеспечивает:

в) анализирует остаток от деления и принимает решение о правильности принятого сообщении;

г) посылает по обратному каналу на передатчик сигнал о повторной передаче, либо сигнал о том, что сообщение принято без ошибок.

Рисунок 2.4 - Структурная схема модели приёмного устройства

Модель модулятора выполняет следующие задачи:

а) анализирует параметры сигнала (мощность, вид модуляции и скорость передачи сообщения);

б) устанавливает модель декодирующего устройства в исходное положение для приема кодовых комбинаций на определенной скорости;

в) производит коммутацию с другими блоками.

2.2 Разработка алгоритма работы передатчика и приемника

Алгоритм - это описание последовательности действий, необходимых для решения конкретной задачи.

Существует несколько способов описания алгоритмов:

а) словесная запись алгоритма;

б) запись алгоритма в виде блок-схемы;

в) запись алгоритма в виде таблицы.

В настоящее время наибольшее распространение получил способ записи алгоритма в виде блок-схемы, при котором отдельные операции вычислительного процесса изображаются в виде отдельных графических символов.

В зависимости от способа организации управления вычислительным процессом различают следующие типы алгоритмов:

а) линейные алгоритмы;

б) циклические;

в) ветвящиеся;

г) структурированные;

д) неструктурированные.

Процесс разработки алгоритма включает четыре этапа:

1 этап - разделение алгоритма на составные части;

2 этап - установка порядка выполнения составных частей;

3 этап - описание содержания каждой части;

4 этап - проверка реализуемости выбранного метода.

Для реализации всех этапов разработки алгоритма применяют два принципа алгоритмитизации:

а) восходящее (снизу вверх) проектирование;

б) нисходящее (сверху вниз) проектирование.