Лабораторная работа 6: Исследование мультиплексирования в многоканальных системах связи

Описание моделирующей программы и инструкция по ее использованию в лабораторной работе

1.1. Описание моделирующей программы

Программа позволяет исследовать процесс работы многоканальной системы передачи информации наглядно, а так же продемонстрировать работу многоканальной системы при различных видах мультиплексирования: побитовом и побайтовом. Подфункции мультиплексирования и демультиплексирования являются универсальными, пользователь может задавать любое количество бит в кодовой комбинации.
С помощью данной программы можно пронаблюдать работу многоканальной системы при различных видах импульсной характеристики (ИХ) канала, разном отношении сигнал/шум, АЧХ соответствующей ИХ. Программа строит осциллограммы на выходе всех блоков многоканальной системы.
В качестве входных данных пользователь может задавать количество каналов 4, 8 или 12; длину сообщения; вид мультиплексирования: побитовое - 1, побайтовое - 8 или другое количество символов в кодовой комбинации; параметры канала связи: отношение сигнал/шум, импульсную характеристику канала.
Программа вычисляет вероятность ошибки по каждому каналу, общую ошибку и позволяет наблюдать осциллограммы в различных точках многоканальной системы.
Программа написана в среде программирования Matlab версии 6.5.

1.2. Графический интерфейс

Считывание данных программа производит из текстового файла "dann.txt". Необходимо чтобы этот файл находился в рабочем каталоге Matlab, вместе с рабочей программой.
Для ввода данных необходимо записать напротив соответствующего параметра его значение, если вводится вектор (например импульсная характеристика) то данные вводятся через пробел ( 0.7_0.2_0.1).
Длина сообщения должна быть кратна кодовой комбинации, иначе будут возникать ошибки при демодуляции. Если это условие не выполняется происходит прерывание в выполнении программы и выводится сообщение об ошибке рис. 1.2.
Рис. 1.2 Сообщение об ошибке.
Также в файле dann.txt есть возможность включения/отключения вывода осциллограмм. Для включения вывода соответствующей осциллограммы необходимо напротив поставит "1", для отключения "0".
Программа строит следующие осциллограммы:
1 Окно: a - Импульсная характеристика КС, b - АЧХ канала, с - сигнал на входе канала, d - сигнал в частотной области.
2 Окно: Прохождение сигнала через канал связи. a - сигнал на входе канала, b - шум, c - сигнал + шум, d - сигнал на выходе канала связи.
3 Окно: Мультиплексирование. a1...a4 - сигналы 1...4 источников, b - сигнал после мультиптексора.
Графики a, b, c, d размещаются в окне последовательно соответственно слева - направо и сверху - вниз. См., например, рис.1.3.
Рис 1.3.
Вывод результатов вычислений (вероятностей ошибок) происходит в командной строке Matlab в виде представленном на рис. 1.4.
Рис. 1.4 Вывод результатов вычислений

1.3. Инструкция по использованию моделирующей программы в лабораторной работе

Для запуска программы необходимо в командной строке Matlab набрать "MSPI" , и нажать "Ввод". После этого программа считывает данные из текстового файла "dann.txt", производит вычисления, выводит результат в командной строке, а также строит графики и осциллограммы и выводит их в виде отдельных окон Windows.
Рабочая программа и текстовый файл должны находиться в рабочем каталоге Matlab. Для этого в пункте “Current directory” главного окна Matlab выбираем соответствующий путь к папке с файлами лабораторной работы.
Для корректного считывания данных из файла не рекомендуется сдвигать текст в файле, а также добавлять новые символы. Для ввода новых значений можно вместо уже существующих записать новые и после этого обязательно сохранить файл. Для ускорения процесса снятия значений рекомендуется это делать с помощью комбинаций клавиш клавиатуры “Ctrl + S”.
Необходимо уточнить специфику вывода осциллограмм в продукте Matlab. Например, последовательность приведенная на
рис. 1.4 является непрерывной последовательностью длиной восемь символов: 1 1 1 0 0 1 1 0. Никаких защитных интервалов между битами нет.
Рис. 1.4 Последовательность 1 1 1 0 0 1 1 0.

2. Лабораторное задание

Построить осциллограммы на выходе всех блоков многоканальной системы, а также АЧХ канала связи и сигнала на выходе мультиплексора.
Получить зависимости вероятности ошибки от отношения сигнал/шум, при побитовом мультиплексировании (1 бит), для различного количества объединяемых каналов. Вид импульсной характеристики должен соответствовать: а) Каналу связи без искажений, б) Каналу связи с комплексно-частотной характеристикой (КЧХ) близкой к идеальному фильтру нижних частот (ФНЧ) – построить зависимости для ФНЧ с разной полосой пропускания
То же, что и пункт 2., но при побайтовом мультиплексировании (8 бит).
То же, что и пункт 2., но при 4 битном мультиплексировании (4 бит).
Исследовать зависимость качества работы системы при разных видах КЧХ канала связи.
Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.
Длина каждого сообщения принять равной 192 бита.

3. Контрольные вопросы

Структура и принципы работы системы с временным уплотнением каналов.
Сформулируйте требования к каналу связи для передачи группового сигнала без искажений. От чего зависит количество объединяемых каналов.
В чём отличие мультиплексора и асинхронного мультиплексора.
Назовите ключевые характеристики системы с временным уплотнением каналов.
Какие системы с временным уплотнением каналов вы знаете.