Проектирование системы передачи цифровых данных (стр. 1 из 4)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматика и системы управления

Дисциплина Теория информационных систем

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ТЕМЕ

Проектирование системы передачи цифровых данных

Выполнил

студент группы И-229

Лаврухин А.А.

Омск 2004


УДК 621.398

РЕФЕРАТ

с. 31, илл. 4, табл. 1, источн. 5, прил. 3

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ, ЛИНИЯ СВЯЗИ, КОРРЕКТИРУЮЩИЙ КОД, КОДЕР, ДЕКОДЕР, МАНЧЕСТЕРСКИЙ КОД, ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

В курсовом проекте по заданной корректирующей способности выбран код, определены правила кодирования и декодирования; разработана схемотехническая и программная реализации кодера и декодера, выбран способ представления информации в канале связи, определена линия связи и её параметры, рассмотрены вопросы практической реализации.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Задание

1. Теоретическая часть

1.1 Элементы теории кодирования

1.1.1 Основные понятия и определения

1.1.2 Представление кодов

1.1.3 Классификация кодов

1.1.4 Построение кода с заданной коррекцией

1.1.5 Коды Хэмминга

1.1.6 Циклические коды

1.2 Кабельные системы на основе медных линий

2. Практическая часть

2.1 Выбор корректирующего кода

2.2 Схемотехническая и программная реализация кодера и декодера

2.3. Выбор канала связи и модуляции

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время очень развиты различные системы передачи данных, разработаны основные стандарты, на основе которых строятся реальные системы. В настоящей работе была осуществлена попытка спроектировать систему связи, основанную на современных представлениях о кодировании. Кодирование применяется в целях приобретения сигналом, передаваемом по линии связи, избыточности и, благодаря этому, информационной помехозащищённости.

В работе произведён анализ основных известных методов кодирования и введён новый метод. Рассмотрены вопросы практической реализации, что позволило провести сравнение с другими методами кодирования и передачи сигналов.


ЗАДАНИЕ

Система передачи данных должна обеспечивать передачу информации со скоростью 10 Мб/с. Корректирующий код для обеспечения помехоустойчивости должен обеспечивать обнаружение трёх ошибок в восьми информационных разрядах.

В курсовой работе необходимо:

1. Произвести выбор корректирующего кода по заданному количеству информационных разрядов и количеству исправляемых ошибок (выбрать вид кода, привести примеры кодирования и декодирования).

2. Разработать схемотехническую реализацию кодера и декодера.

3. Выбрать способ представления информации в канале передачи (выбирается способ модуляции и кодирования).

4. Сформулировать технические требования для возможной практической реализации.


1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ КОДИРОВАНИЯ

1.1.1 Основные понятия и определения

Алфавит – произвольный конечный, фиксированный набор символов (букв, знаков и др.), используемый в данной знаковой системе или языке. Первичный алфавит – алфавит, с помощью которого записывается передаваемое сообщение. Вторичный алфавит – алфавит, с помощью которого сообщение преобразуется в код. Таким образом, код – это совокупность символов вторичного алфавита, однозначно представляющая передаваемое сообщение. Процесс преобразования символов первого алфавита в символы (сигналы) второго алфавита называется процессом кодирования информации. Процесс восстановления содержания сообщения по данному коду называется декодированием. Последовательность символов, которая в процессе кодирования присваивается каждому из множества передаваемых сообщений, называется кодовым словом. Коды, в которых сообщения представлены равными по количеству символов кодовыми словами, называются равномернымикодами, в противном случае – неравномерными. Количество символов в кодовом слове называется длиной слова (длиной кода). В общем случае число возможных сообщений, которые можно закодировать комбинацией символов вторичного алфавита определяется уравнением:

N=qn,(1)

где N – число возможных сообщений, q – основание кода или число признаков кодовой комбинации, n – длина кодового слова.

Если q=2, то коды называются двоичными, q=3 – троичными и т.д.

Передачу кодовых комбинаций можно осуществить последовательно во времени или параллельно. В последнем случае передача должна осуществляться по нескольким параллельным линиям (каналам) связи.

Количество комбинаций кодовых сообщений определяется выбранным методом построения кода, числом качественных признаков (алфавитом) и числом элементов кода (длиной кода).

1.1.2 Представление кодов

Для построения кодов используются методы теории чисел, алгебры, комбинаторики, теории вероятности и т.д. Коды могут быть представлены в виде формул, таблиц, графов, геометрически и т.д.

Кодовые комбинации можно представить в виде полиномов.

Любое число в любой системе счисления с основанием x может быть представлено в виде суммы ряда. Для целых чисел эта сумма имеет вид:

,(2)

где x – основание системы счисления, a – символ системы счисления, i – показатель степени основания системы счисления и индекс позиции i-го члена ряда.

Иначе коды представляются в виде матриц. Равномерные n‑значные x‑е коды можно представить в виде матрицы, содержащей xn строк и n столбцов. Если исключить нулевые комбинации кода, то число строк будет равно xn – 1.

Особенностью такого способа представления кода является то, что комбинация кода, полученная в результате сложения произвольно взятых строк матрицы также является одной из комбинаций данного кода т.к. в матрице записаны все xn – 1 кодовые комбинации n‑значного кода.

Если суммировать строки матрицы по modx , то можно получить нулевую строку. После её исключения получится новая матрица с меньшим числом строк, в которой тоже можно определить нулевую строку и исключить её и т.д. до тех пор пока строки станут линейно независимы, т.е. сложение по modx не даёт нулевой строки. Полученная в результате матрица будет диагональной и единичной т.е. главная диагональ матрицы состоит из единиц, а остальные равны 0. Умножение произвольной матрицы на диагональную единичную не меняет её значений. Если строки этой матрицы складывать по modx , то можно восстановить все комбинации n‑значного кода. Поэтому такие матрицы называют образующими или определяющими. Определяющая матрица называется транспонированной, если главная диагональ слева вверх направо.

1.1.3 Классификация кодов

Всё множество известных в настоящее время кодов условно делят на два направления: непомехозащищённые и помехозащищённые.

К первому направлению относятся следующие коды:

Двоичный код на все сочетания – кодовые комбинации этого кода соответствуют записи натурального ряда чисел в двоичной системе счисления. Общее число комбинаций этого кода равно

N = 2n ,

где N – общее число комбинаций кода; n – длина кода.

Единично‑десятичный код. Каждому разряду десятичного числа соответствует определённое количество единиц. Разряды отделяются интервалами. Этот код неравномерный, но может быть преобразован в равномерный, если слева в каждом разряде дописать недостающие единицы нулями до 10 знаков.

Двоично‑десятичный код. Каждый разряд десятичного числа записывается в виде комбинации кодов. Существует несколько видов двоично‑десятичных кодов: код с весовыми коэффициентами 8.4.2.1, код с весовыми кэффициентами 2.4.2.1 (код Айкена)

Число‑импульсный код – единичный (унитарный), кодовые комбинации различаются числом единиц.

Код Морзе – относится к неравномерным кодам. Кодовые комбинации имеют разную длительность: точка – 1, тире – 111, интервал между точкой и тире – 0, интервал между комбинациями (буквами) – 000.

Код Бордо – равномерный пятиэлементный телеграфный код. Максимальное число комбинаций N = 25 = 32.

Код Грея (рефлексивный, отражённый). Две соседние комбинации отличаются только в соседних разрядах: Для преобразования обычного двоичного кода в код Грея необходимо сложить данную комбинацию с самой по mod 2, но сдвинутой вправо на один разряд.

Помехозащищённые (помехоустойчивые или корректирующие) коды предназначены для обнаружения и исправления ошибок. В теореме К. Шеннона утверждается, что вероятность ошибок для дискретного канала с помехами может быть сведена к минимуму с помощью выбора соответствующего способа кодирования. В двоичных кодах каждый разряд может принимать значения 0 или 1. Количество единиц в кодовой комбинации называют весом кодовой комбинации и обозначают w. Например, кодовая комбинация 100101100 имеет длину (значность) 9 и вес w = 4. Степень отличия двух кодовых комбинаций называется кодовым расстоянием или расстоянием Хемминга, оно обозначается как d. Кодовое расстояние – это минимальное расстояние между кодовыми комбинациями, определяемое количеством (числом) отличающихся позиций или символов в кодовых комбинациях. Для вычисления кодовых расстояний используется сложение по mod 2.

При воздействии помех в кодовой комбинации в одном или нескольких разрядах возможна трансформация 0 в 1 и 1 в 0 и получается наложенная комбинация. Ошибки, полученные в разряде кодовой комбинации, называют однократными. При 2‑х, 3‑х и т.д. разрядах – двукратными, трёхкратными и т.д.

Для определения мест ошибок в кодовой комбинации вводится понятие вектора ошибок. Вектор ошибок n‑разрядного кода – это n‑разрядная комбинация, единицы в которой указывают положение искажённых символов кодовой комбинации.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.