В настоящей статье описана виртуальная лабораторная установка, предназна-ченная для изучения основных видов кодирования источника и полосовой модуля-ции/демодуляции в современных цифровых системах связи. Данная установка мо-жет быть использована как в качестве лабораторной работы, так и при проведении научных исследований (например, для генерации тестовых сигналов или для иссле-дования воздействия различных видов шумов и помех на производительность циф-ровых систем связи).
Программа в LabVIEW моделирует одноканальную цифровую систему связи, позволяя гибко менять её структуру, методы обработки сигнала и параметры. Сис-тема позволяет путём моделирования провести практическое сравнение различных видов кодирования, модуляции и демодуляции, глубже понять основные компро-миссы при проектировании цифровых систем связи, практически подобрать опти-мальную структуру и параметры цифровой системы связи в соответствии с задан-ными требованиями. Установка даёт возможность наблюдать сигнал на всех этапах обработки и оценивать степень его искажения, вычислять вероятность битовой ошибки и наблюдать спектры сигналов.
Виртуальная установка позволяет изучать следующие виды кодирования ис-точника:
Интерфейс программы состоит из двух основных блоков: “Кодер/декодер ис-точника” и “Полосовой модулятор/демодулятор/обнаружитель”. Блок кодирова-ния/декодирования источника выполняет функцию преобразования дискретного сигнала в цифровой и обратно, осуществляя импульсно-кодовую, дифференциаль-ную импульсно-кодовую или дельта-модуляцию, логарифмическое сжатие сигнала и низкочастотную фильтрацию после цифро-аналогового преобразования. В данном блоке производится задание параметров и наблюдение характеристик аналого-цифрового преобразования, логарифмического сжатия и фильтрации, ручное и автоматическое задание коэффициентов предсказания для дифференциальной им-пульсно-кодовой модуляции, наблюдение численных характеристик степени иска-жения сигнала, наблюдение автокорреляционной функции входного сигнала и ос-циллограмм сигналов и их спектров на различных этапах обработки. Также имеется возможность обработки и воспроизведения речевых сигналов, записанных в форма-те .wav для определения на слух степени искажения обработанного сигнала.
Блок полосовой модуляции/демодуляции осуществляет формирование полосо-вого сигнала с различными видами модуляции, имитирует канал передачи с адди-тивным белым гауссовским шумом (АБГШ), производит демодуляцию и обнаруже-ние (различение). В данном блоке производится выбор вида и параметров полосо-вой модуляции, способа демодуляции (когерентная, некогерентная), параметров несущей, мощности АБГШ. Осуществляется расчёт и отображение вероятности битовой ошибки и отношения энергии сигнала, приходящейся на один бит, к уров-ню спектральной плотности мощности АБГШ, отображаются графически входной и демодулированный потоки бит, форма и спектр полосового сигнала.
Установка может работать в одном из двух режимов: “независимый” или “со-вместный”. В независимом режиме каждый из двух блоков работает независимо от другого, то есть блок кодирования/декодирования источника подаёт выходной цифровой сигнал кодера непосредственно на вход декодера, минуя блок полосовой модуляции/демодуляции, который использует для модуляции несущей собственную независимую информационную последовательность бит. В совместном режиме сигнал с кодера блока кодирования источника подаётся на вход модулятора, обра-батывается блоком полосовой модуляции/демодуляции и с выхода этого блока подаётся на вход декодера источника.
Работа выполнена при поддержке компании Intel.