Лабораторное задание №2. Моделирование канала передачи информации. Детектирование импульсного сигнала. Вероятность ошибки при различных характеристиках сигнала

1. В окне запуска Getting Started выберите File → New VI, чтобы создать новый ВП.

2. Формирование потока битов, который требуется передать. Для генерации потока битов, который будет передаваться вызовите на поле блок-диаграммы функцию MT Generate Bits(poly).vi для этого щёлкните правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы и в появившемся контекстном меню выберите RF Communications → Digital → MT Generate Bits(poly).vi. Данный блок генерирует случайную последовательность битов(?). Для задания количества бит, которое необходимо передать, щёлкните правой кнопкой мыши на входе total bits функции MT Generate Bits. В появившемся контекстном меню выберите Create → Constant, введите число бит, которое необходимо передать. К входам PN Sequence order и seed in подсоедините константы, с определёнными по умолчанию значениями, для этого щёлкните правой кнопкой мыши на каждом из входов и в появившемся контекстном меню выберите Create → Constant.

3. Формирование символов сообщения и импульсная модуляция сформированных символов. Вызовите на поле блок-диаграммы функцию MT Modulate PAM, для этого щёлкните правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы и в появившемся контекстном меню выберите RF Communications → Modulation → Digital → MT Modulate PAM. В списке, расположенном под иконкой функции MT Modulate PAM выберите тип модуляции передаваемого сигнала (PAM(M)). Для правильной работы блока MT Generate Bits вызовите на экран функции: MT Generate System Parameters (RF Communications → Modulation → Digital → Utilities → MT Generate System Parameters) и MT Generate Filter Coefficients (RF Communications → Modulation → Digital → Utilities → MT Generate Filter Coefficients). Щёлкните правой кнопкой мыши на входе modulation type функции MT Generate Filter Coefficients и впоявившемся контекстном меню выберите Create → Constant,задайте тип модуляции PAM (амплитудно-импульсная модуляция). Щёлкните правой кнопкой мыши на входе pulse shaping filter функции MT Generate Filter Coefficients, значение созданной константы должно быть none. Щёлкните правой кнопкой мыши на входе matched samples per symbol и впоявившемся контекстном меню выберите Create → Constant. Эту же константу подсоедините к входу samples per symbol функции MT Generate System Parameters. Чтобы задать число уровней сигнала в кодировке PAM щёлкните правой кнопкой мыши на входе M-PAM функции MT Generate System Parameters.

4. Чтобы добавить шум к передаваемому сигналу, вызовите на поле блок-диаграммы функцию MT Add AWGN (RF Communications → Modulation → Digital → Impairments → MT Add AWGN).

5. Для моделирования согласованной фильтрации вызовите на поле блок-диаграммы функцию MT Matched Filter (RF Communications → Modulation → Digital → Utilities → MT Matched Filter). Щёлкните правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы и в появившемся контекстном меню выберите Programming → Boolean → True constant. Подсоедините созданную константу к входу reset каждой из функций: MT Modulate PAM, MT Add AWGN, MT Matched Filter.

6. Для моделирования процессов демодуляции и детектирования вызовите на поле блок-диаграммы функцию MT Demodulate PAM. MT Map Symbols To Bits (RF Communications → Modulation → Digital → Utilities → MT Map Symbols To Bits. В списке под иконкой функции MT Map Symbols To Bits выберите тип передаваемого сигнала (PAM). Щёлкните правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы и в появившемся контекстном меню выберите Programming → Boolean → True constant. Подсоедините созданную константу к входу reset каждой из функций: MT Modulate PAM, MT Add AWGN, MT Matched Filter.

7. Соедините созданные блоки следующим образом: выход output bit stream функции MT Generate Bits соедините с входом input bit stream функции MT Modulate PAM. Выход PAM system parameters функции MT Generate System Parameters соедините с входом PAM system parameters функции MT Modulate PAM. Выход pulse shaping filter coefficients функции MT Generate Filter Coefficients соедините с входом pulse shaping filter coefficients функции MT Modulate PAM. Выход output complex waveform функции MT Modulate PAM соедините с входом input complex waveform функции MT Add AWGN. Выход output complex waveform функции MT Add AWGN соедините с входом input complex waveform функции MT Matched Filter. К входу matched filter coefficients подсоедините выход matched filter coefficients функции MT Generate Filter Coefficients.

8. Используя навыки, полученные при выполнении предыдущих заданий, подсоедините в соответствующие места созданной схемы функции для отображения: 1) передаваемого сигнала; 2) сигнала, искажённого шумом; 3) сигнала на выходе согласованного фильтра.

9. Для выявления неверно детектированных бит и расчёта вероятности ошибки выполните следующие действия. Для демодуляции искажённого сигнала и детектирования принятой битовой последовательности вызовите функцию MT Demodulate PAM. Щёлкните левой кнопкой мыши на функции MT Demodulate PAM, чтобы выделить её. Скопируйте эту функцию и вставьте её на поле блок-диаграммы. Вызовите на поле блок-диаграммы функцию To Unsigned Byte Integer, щёлкнув правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы и в появившемся контекстном меню выбрав: Numeric → Conversion → To Unsigned Byte Integer. (Данная функция необходима для корректной работы программы). Для выявления ошибочно детектированных бит вызовите на поле блок-диаграммы функцию, осуществляющую сложение по модулю 2 передаваемой и принятой последовательности бит. Для этого на поле блок-диаграммы вызовите функцию Compound Arithmetic. (Щёлкните правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы и в появившемся контекстном меню выберите Compound Arithmetic). Щёлкните правой кнопкой мыши на этой функции и в появившемся контекстном меню выберите Change Mode → XOR (сумма по mod 2). Для подсчёта числа неверно детектированных бит вызовите на поле блок-диаграммы функцию Add Array Elements (Mathematics → Numeric → Add Array Elements). Для подсчёта общего числа бит вызовите на поле блок-диаграммы функцию Array Size (Programming → Array → Array Size). Для вычисления вероятности ошибки вызовите на поле блок-диаграммы функцию Divide (Mathematics → Numeric → Divide). Соедините созданные блоки следующим образом: выход output complex waveform функции MT Modulate PAM соедините с входом input complex waveform одной из функций MT Demodulate PAM. Выход PAM System Parameters функции MT Generate System Parameters соедините с входом PAM system parameters функции MT Demodulate PAM. Выход matched filter coefficients функции MT Generate Filter Coefficients соедините с входом matched filter coefficients функции MT Demodulate PAM. Выход output bit stream функции MT Demodulate PAM подсоедините к входу одной из функций To Unsigned Byte Integer. Выход функции To Unsigned Byte Integer подайте на один из входов функции Compound Arithmetic. Выход output complex waveform функции MT Add AWGN соедините с входом input complex waveform второй функции MT Demodulate PAM. Выход PAM System Parameters функции MT Generate System Parameters соедините с входом PAM system parameters функции MT Demodulate PAM. Выход matched filter coefficients функции MT Generate Filter Coefficients соедините с входом matched filter coefficients функции MT Demodulate PAM. Выход output bit stream функции MT Demodulate PAM подсоедините к входу второй функции To Unsigned Byte Integer. Выход функции To Unsigned Byte Integer подайте на свободный вход функции Compound Arithmetic. Соедините выход функции Compound Arithmetic и вход функции Add Array Elements. Выход функции Add Array Elements подсоедините к одному из входов функции Divide. Выход функции Compound Arithmetic подсоедините к входу функции Array Size. Выход этой функции подсоедините к свободному входу функции Divide. Для многократного повторения работы программы вызовите на поле блок-диаграммы цикл For. Для этого щёлкните правой кнопкой мыши на белом поле блок-диаграммы. В появившемся контекстном меню выберите (Programming → Structures → For Loop). Щёлкните левой кнопкой мыши в левом верхнем углу белого поля блок-диаграммы. Не отпуская левой кнопки мыши, проведите курсор в правый нижний угол блок-диаграммы так, чтобы захватить всю созданную схему. Затем щёлкните правой кнопкой мыши на левом верхнем углу созданного вами цикла. В появившемся контекстном меню выберите Create → Constant. Введите число 10 для задания кол-ва повторений работы программы. Подсоедините созданную константу к счётчику терминала Loop Count. Вызовите на поле блок-диаграммы функцию Mean (Mathematics → Probability&Statistics → Mean), которая усредняет значение вероятности ошибки по всем итерациям цикла работы программы. Соедините выход функции Divide и вход функции Mean. Для отображения полученного в результате работы программы значения вероятности ошибки щёлкните правой кнопкой мыши на выходе mean функции Mean и в появившемся контекстном меню выберите Create → Indicator. Для отображения передаваемого потока битов щёлкните правой кнопкой мыши на выходе output bit stream той функции MT Demodulate PAM к которой подсоединён выход output complex waveform функции MT Modulate PAM. Для отображения принятого потока битов щёлкните правой кнопкой мыши на выходе output bit stream той функции MT Demodulate PAM к которой подсоединён выход output complex waveform функции MT Add AWGN, созданная схема должна выглядеть так, как показано на рис.1. Перейдите на лицевую панель и разместите элементы на ней так, как показано на рис.2.

Рисунок 1. Модель канала передачи информации.

Рисунок 2. Размещение элементов на лицевой панели.

10. Лабораторное задание: задайте число бит (M=2), которое приходится на символ в кодировке PAM. Изменяя мощность шума в расчёте на 1 бит (параметр 1/N₀) от 0 до 10 дБ с шагом 1 дБ, постройте график зависимости вероятности ошибки P_B от параметра E_b/N₀ (где E_b – энергия на битовом уровне). Постройте аналогичные зависимости для значений M=4;8;16;32;64;128;256.