Siguranță 

Serviciu de optimizare mobil. Recomandări pentru planificarea și optimizarea rețelei. Optimizare celulară

Calitatea funcționării sistemelor de transmisie a informațiilor este caracterizată de o combinație a unui număr mare de indicatori, dintre care principalii sunt imunitatea la zgomot, viteza, debitul, intervalul, compatibilitatea electromagnetică, greutatea și dimensiunile echipamentului, costul și compatibilitatea cu mediul.

Setul de indicatori de calitate a sistemului poate fi scris ca un vector

Cel mai bun (optim) sistem este considerat a fi unul care corespunde celei mai mari (mai mici) valori a unei anumite funcții

din indicatorii privați de calitate Valoarea se numește eficiență sau un indicator general al calității sistemului, iar funcția este funcția țintă a sistemului (criteriul calității).

Unul dintre punctele centrale ale metodologiei pentru proiectarea optimă sau compararea sistemelor este formarea evaluărilor de eficiență - funcțiile țintă ale sistemului. Astfel de evaluări sunt absolut necesare în studiile de sistem legate de sarcini precum alegerea sistem mai bun dintre cele existente, evaluarea nivelului de dezvoltare a sistemului în raport cu standardele lumii moderne, determinarea varianta optima sistem nou (proiectat) etc.

În cele mai simple cazuri, eficiența sistemelor este evaluată prin parametrii individuali cei mai importanți, de exemplu, viteza, lățimea de bandă a canalului, raportul semnal-zgomot etc.

În general, este necesară o abordare sistematică, în care eficiența este evaluată în ansamblu pe baza unui set de parametri. În acest caz, în primul rând, este necesar să se țină cont de toți parametrii cei mai esențiali ai sistemelor. Dorința de a lua în considerare toți parametrii, inclusiv cei mici și secundari, duce la o complicare a funcției țintă (criteriul de calitate) și face ca rezultatele evaluării să fie dificil de văzut. În același timp, limitarea excesivă a numărului de parametri luați în considerare poate duce la ca criteriul să fie prea dur.

Orice evaluare a eficacității sistemelor este efectuată cu scopul de a lua o anumită decizie. Astfel, în timpul proiectării este necesar să se determine setul de parametri ai sistemului la care se obține cea mai mare eficiență.

Evaluarea cantitativă a eficacității trebuie să satisfacă anumite cerințe. Trebuie să caracterizeze suficient de complet sistemul în ansamblu și să aibă o semnificație fizică clară și să aibă flexibilitatea și versatilitatea necesare. Evaluarea eficacității sistemului ar trebui să fie

constructiv - potrivit atât pentru analiza, cât și pentru sinteza sistemelor. În cele din urmă, măsura performanței trebuie să fie suficient de simplă pentru a fi calculată și ușor de utilizat în practică. O metodă comună este evaluarea eficienței sub forma unei funcții liniare

unde este numărul de parametri (indicatori) luați în considerare; coeficienți de ponderare; - valorile relative ale parametrilor luați în considerare.

Cu această definire a parametrilor incluși în suma (11.27), valoarea poate fi determinată în intervalul de la 0 la 1. Cel mai bun sistem va fi cel pentru care valoarea este mai mare.

Alegerea coeficienților de ponderare X este, într-o anumită măsură, arbitrară. Același lucru este valabil și pentru numărul de parametri luați în considerare. Valorile absolute ale greutăților nu sunt importante; Doar ponderile relative sunt semnificative.

Sistemele moderne de comunicații complexe nu pot fi întotdeauna caracterizate cuprinzător printr-un singur indicator. O evaluare bazată pe mai mulți indicatori poate fi mai completă și în același timp mai substanțială, permițând caracterizarea diferitelor proprietăți ale sistemului. Este clar că un număr mare de indicatori este inacceptabil. Este necesar să existe mai mulți indicatori care caracterizează principalele proprietăți esențiale ale sistemului: informațional, tehnic, economic etc. În multe cazuri, este suficient să te limitezi la doi indicatori, de exemplu, imunitatea la zgomot și viteza de transmisie, frecvența și eficiența energetică, efectul tehnic și costurile.

Decizia finală, de regulă, se bazează nu numai pe date de calcul cantitativ, ci și pe experiență, intuiție și alte categorii euristice, precum și pe considerații suplimentare care nu au putut fi luate în considerare la construirea unui model matematic.

În cazul general, problema optimizării SPI se reduce la găsirea maximului funcției obiectiv atunci când sistemul (structura acestuia sau valorile parametrilor săi) variază, ținând cont de datele inițiale și de restricțiile asupra structurii și parametrii sistemului.

Dacă se dă funcția obiectiv și se determină mulțimea sistemelor admisibile (sau variantele acestora), atunci optimizarea se reduce la problema selecției discrete dintr-un număr finit de sisteme date, i.e. la alegerea unui sistem care să corespundă celei mai mari (mai mici) dintre valori

O sarcină mai complexă este problema optimizării (sintezei) structurii sistemului. Dacă structura sistemului poate fi descrisă destul de complet prin funcții cunoscute cu un număr finit de parametri, atunci problema se rezumă la optimizarea acestor parametri. În cazul special când funcția obiectiv și toate funcțiile care definesc constrângerile liniar depind de parametri, problema se reduce la programare liniară. În unele

În unele cazuri, este posibil să se rezolve problema analitic pe baza metodelor de analiză funcțională.

În general, rezolvarea problemei de optimizare SPI se poate dovedi a fi complexă și nepotrivită pentru luarea deciziilor. Prin urmare, de obicei recurg la o procedură de optimizare pas cu pas. Mai întâi, de exemplu, optimizarea se efectuează în funcție de parametrii informaționali, iar apoi - în funcție de indicatori tehnici și economici. În prima etapă, este determinată o diagramă structurală a sistemului, care permite evaluarea principalelor sale caracteristici potențiale, selectarea metodelor de modulare și codare și o metodă de procesare a semnalului în receptor. Apoi se determină algoritmii de operare și parametrii blocurilor individuale de sistem (modem, codec de canal, codec sursă etc.). Etapa finală este proiectarea sistemului.

Analiza tehnică și economică se bazează pe cel puțin doi indicatori: efect și costuri. În același timp, principiile principale pentru determinarea eficacității SPI pot fi principiul efectului maxim sau principiul costurilor minime.

Costurile sunt de obicei luate ca fiind costurile anuale date pe unitatea de producție (în cazul nostru, costul transmiterii unui bit pe secundă).

Optimizare SPI.

Efectul util (produsul) în SPI este cantitatea de informații furnizată consumatorului pe unitatea de timp (viteza de transmisie) pentru o anumită fidelitate a transmisiei, de exemplu. viteza medie de transmisie pe un canal dintr-o rețea de comunicații cu probabilitatea de eroare. Această viteză se numește de obicei debitul sistemului și este indicată în contrast cu viteza Shannon lățime de bandă canalul C. Dacă C este un concept teoretic care caracterizează capacitățile maxime ale canalului, atunci este o caracteristică tehnică care depinde de caracteristicile și echipamentele reale ale unui sistem dat.

A-prioriu

Aici este numărul de biți de informație transmiși pe un canal într-o rețea de comunicații în timpul în care este timpul de transmisie (durata) mesajului; timpul de întârziere, inclusiv timpul de așteptare; randamentul codecului sursă, redundanța mesajului (sursă), randamentul canalului calculat ținând cont de codul de corecție, tipul de modulație și pierderile în canal, eficiența codecului de canal, - eficiența modulației, eficiența rețelei.

Ținând cont de expresiile (11.4) și (11.28) avem

unde conform (11.23) și (11.24)

Cu; - aceasta este cantitatea reală de informații care este livrată consumatorului pe unitatea de timp la o anumită calitate a transmisiei

La optimizarea SPI, expresia (11.29) pentru poate fi luată ca funcție obiectiv. Apoi sarcina va fi să găsiți un sistem de comunicare care să ofere maximul acestei funcții în condiții și restricții date. Din punct de vedere matematic, aceasta este o problemă de programare neliniară și, în unele cazuri, liniară. În unele cazuri speciale, problema este rezolvată analitic, ca o problemă de căutare a extremumului unui funcțional. În cazurile în care este necesar să se asigure o valoare dată suficient de mare, alegerea sistemului se face prin analiză (comparație) opțiuni posibile, îndeplinind cerințele specificate. Valoarea cerută a lui C în aceste cazuri este atinsă printr-o alegere de compromis a indicatorilor incluși în expresia (11.29), ținând cont de cerințele tehnice și economice.

Problema optimizării SPI apare atât la dezvoltarea de noi, cât și la îmbunătățirea sistemele existente. În multe cazuri, este pusă ca sarcină de a crește eficacitatea SPI. Soluția la o astfel de problemă nu este clară. O valoare ridicată (sau necesară) a lui C conform (11.29) poate fi atinsă în diferite moduri.

Să luăm în considerare acest lucru folosind exemplul unui sistem de transmisie de mesaje discrete (SDTS). Vom presupune că este cunoscută rețeaua de comunicații în care SPDS-ul în cauză trebuie să funcționeze (se precizează eficiența acesteia. De obicei se cunoaște și sursa mesajelor (se precizează redundanța acesteia. Se precizează și fidelitatea (eroarea) necesară transmisiei rpop.

Capacitatea canalului C este resursă informațională sisteme. De obicei, este specificat sau selectat pe baza standardelor existente. Există opțiuni aici atunci când alegeți. Conform formulei lui Shannon, valoarea este complet determinată de resursa de energie și de frecvență. Alegerea benzii de frecvență a canalului este foarte limitată și este reglementată de acorduri internaționale. În ceea ce privește resursa energetică, aceasta depinde de puterea emițătorului și de temperatura de zgomot a receptorului, iar în sistemele radio, de câștigul antenei O. unde A este un coeficient constant. Acest lucru implică posibilitatea de a varia valorile pentru a obține valoarea necesară a lui C. Astfel, utilizarea antenelor cu direcție ridicată poate îmbunătăți semnificativ energia canalului pentru un anumit emițător și receptor.

Cu valoarea selectată a lui C și valorile date, creșterea eficienței SPI se reduce la creșterea eficienței canalului Conform (11.4), eficiența informației depinde de eficiența energetică și viteza specifică y, care poate fi calculată folosind formule. (11.8) și (11.9). Apoi, pentru o probabilitate de eroare dată și valoarea calculată a energiei canalului folosind nomograme de schimb (Fig. 11.6), puteți alege tipul de modulare și metoda de codare.

Optimizarea oricărui obiect presupune căutarea și eliminarea „gâturilor” acestuia pentru a crește eficiența operațională. Dacă vorbim de optimizarea rețelelor de comunicații, atunci astăzi, în condiții de concurență serioasă pe piața telecomunicațiilor, este o condiție necesară pentru funcționarea cu succes a operatorului și obținerea unui avantaj competitiv.

Ce include serviciul și de ce este atât de important pentru fiecare operator? Am primit răspunsuri la aceste întrebări de la principalul integrator de sisteme din Moscova, compania " Tehnologii moderne conexiuni.” Să le privim mai jos.

Cum se realizează optimizarea comunicării

Întreaga gamă de lucru poate fi împărțită în două etape mari: audit și optimizare în sine.

În prima etapă, se efectuează următoarele lucrări (comprehensiv sau selectiv):

  • Se analizează calitatea transmiterii datelor.
  • Se verifică planul frecvență-teritorial.
  • Dirijată teste comparative operatori selectați (evaluare comparativă a rețelei).
  • Sunt analizate statisticile operatorilor.
  • Se efectuează un audit de configurare: analiză proiectare, înălțimi, unghiuri de înclinare, azimuturi.

Optimizarea sistemelor de comunicații necesită obținerea unei cantități mari de informații obiective despre starea reală a rețelei operatorului. În timpul cercetărilor de teren se folosesc vehicule special echipate, precum și echipamente tehnice portabile.

Informațiile obținute sunt supuse unei analize atente folosind software de înaltă precizie.

După întocmirea unui raport privind starea rețelei, integratorul de sistem generează o listă de recomandări pentru eliminarea punctelor slabe. Operatorul client primește o explicație completă a problemelor existente și modalități de rezolvare a acestora.

Ce beneficii oferă optimizarea comunicațiilor celulare unui operator?

Lucrările de mai sus sunt legate de componenta tehnică a rețelelor. Nu luăm în considerare optimizarea financiară în acest articol, care are ca scop îmbunătățirea performanței financiare și economice a companiei și reducerea costurilor materiale.

Auditarea și eliminarea blocajelor tehnice nu au o legătură clară cu creșterea profiturilor. Pe termen scurt, acestea sunt, în primul rând, costurile operatorului pentru plata serviciilor antreprenorului. Dar optimizare tehnică serviciile de comunicare vă permit să rezolvați probleme mai grave, adesea ascunse, ale operatorului. Acesta vizează:

  • Creșterea eficienței de funcționare a resurselor tehnice existente ale companiei client.
  • Îmbunătățirea calității serviciilor oferite consumatorilor finali.

Astfel, planificarea modernizărilor rețelei și raționalizarea utilizării resurselor duce la costuri mai mici de întreținere a sistemului. Iar îmbunătățirea calității serviciilor operatorului ajută la diferențierea acestuia de concurenți și la atragerea de noi clienți. În cele din urmă, acești doi factori împreună permit companiei operator nu numai să primească profit suplimentar, ci și să recupereze rapid costurile serviciilor integratorului de sistem.

Când proiectați o rețea celulară comunicatii mobile trebuie efectuate următoarele operații de bază: evaluarea costului rețelei proiectate; evaluarea capacității rețelei; evaluarea acoperirii radio și localizarea elementelor rețelei celulare; evaluarea densității maxime admisibile (gradul de servicii); estimarea numărului de apeluri; evaluarea dezvoltării viitoare a rețelei celulare. Potrivit specialiștilor NOKIA, principalele etape ale procesului de planificare a rețelei sunt următoarele:

1.Colectați informații în următoarele secțiuni:

Reguli și legi;

Informații cheie privind datele demografice, nivelul veniturilor, prognoza de extindere a zonei de servicii, suportul serviciilor, cercetarea de piață etc.;

Disponibilitatea liniilor de comunicații închiriate, disponibilitatea frecvențelor de microunde, cerințe pentru conexiuni cu alte sisteme;

Principii privind numărul, adresa și rutarea;

Hărți topografice;

Infrastructura existentă, cum ar fi rețelele de transmisie și mediile de transmisie.

2. Determinarea parametrilor de bază de rețea necesari pentru acoperirea și capacitatea radio.

Problema principală a acestei etape de planificare este optimizarea rețelei după criteriul cost-eficiență. Pentru a implementa această sarcină în practică, sunt necesare informații detaliate despre rețeaua celulară (cost în creștere al etapei planului, protecție disponibilă, necesară infrastructura informaţională), precum și formularea obiectivelor și cerințelor rețelei pentru calitatea acesteia. Rezultatul celei de-a doua etape este proiectarea unei topologii de rețea integrată, care ar trebui să prezinte diversele servicii și echipamentele necesare pentru implementarea acesteia. În plus, trebuie prezentat un plan inițial detaliat de implementare a rețelei. Scopul principal al acestei faze este de a ilustra procesul cuprinzător de planificare a rețelei celulare. De asemenea, trebuie menționate și alte tipuri de planificare:

FTP (Fixed Transmission Planning) - planificarea transmisiei fixe;

NAP (Network Access Planning) - planificarea accesului la rețea;

DCN (Data Communication Network Planning) - planificarea rețelei de date;

INP (Intelligent Network Planning) - planificare inteligentă a rețelei;

Planificarea rețelei 3G și IP - planificarea dezvoltării sistemului celular de a treia generație (3G), utilizarea protocoalelor de rețea IP etc., care ar trebui incluse în procesul complet de proiectare a rețelei celulare.

3.Selectarea MSC, BSC și locații stații de bază.

4. Supravegherea locației pentru MSC, BSC și stații de bază date, cu alte cuvinte, estimarea locațiilor MSC, BSC și BTS ținând cont de mediul din jurul acestor sisteme.

5.Planificarea detaliată a rețelei celulare. Această etapă include următoarele operații:

Proiectare de rețea asistată de computer și instrumente pentru a crea acoperirea radio necesară a teritoriului;

Analiza interferențelor (co-canal, extern, zgomot);

Planificarea frecventei;

Planificarea canalelor cu microunde;

Documentare etc.

NOKIA a pregătit un set TOTEM, inclusiv instrumentele necesare pentru planificarea rețelei celulare. Trei domenii în planificarea rețelei celulare sunt discutate mai jos:

SNP (Switching Network Planning) - planificarea comutării rețelei;

CTNP (Cellular Transmission Network Planning) - planificarea unei rețele de transmisie celulară;

RNP (Radio Network Planning) - planificarea rețelei radio.


Caracteristici ale planificării unui sistem de comutare de rețea.

În această etapă de planificare, trebuie rezolvate următoarele sarcini:

Măsurând și ținând cont de capacitatea necesară a rețelei (timp mediu de apel, număr de predari, transmisii de mesaje scurte etc.), se estimează volumul de comutare;

Nivelul de execuție a rețelei este stabilit în conformitate cu capacitatea de comutare specificată a rețelei;

Se are în vedere implementarea sistemelor de comutare și semnalizare a rețelei;

Sunt elaborate reguli pentru rutare, protecție, sincronizare și control al comutării;

Se determină matrice de trafic de voce și semnalizare;

Se evaluează echipamentul necesar pentru implementarea sarcinilor de mai sus.

După marcarea rețelei celulare (Fig. 7.9, 7.10), se execută un plan detaliat cu

Numărul de intrări selectat (de exemplu, diagramă de rețea, plan de rutare, analiză digitală, detalii de control, plan de numerotare, plan de încărcare etc.). În plus, planificatorul sistemului de comutare a rețelei trebuie, pe lângă sarcinile de mai sus, să ia în considerare posibilele planuri de rețea extinse viitoare.


Planificarea rețelei de transport.

Când planificați o rețea de transmisie celulară problema principala este de a studia utilizarea liniilor de comunicație cu microunde (sau a liniilor de comunicație cu fibră optică) în rețeaua GSM, oferind, de exemplu, interacțiunea între BTS și BSC. Sunt posibile mai multe opțiuni de planificare:

Instalarea liniilor de comunicație cu releu cu microunde proprii (linii de comunicație cu releu radio cu microunde);

Închirierea liniilor de releu radio existente care se încadrează în rețeaua celulară în curs de dezvoltare din punct de vedere al locației și al condițiilor de comunicație radio stabilă;

Instalarea liniilor de comunicație prin fibră optică.

La efectuarea acestui element de planificare a rețelei, este necesar să se țină cont de problema conectării și coordonării fluxurilor mari de informații diverse. În această etapă, este necesar să se dezvolte o diagramă a rețelei principale de transmisie pentru accesul BTS și nodurile de rețea, care va oferi o imagine clară. conexiuni de retea. Acest lucru este, de asemenea, necesar pentru a determina capacitatea de rețea necesară.

Trebuie identificate atât principiile de sincronizare, cât și gateway-ul și conexiunile de comutare. Atunci când planificați canale cu microunde, este necesar să selectați canale de bandă largă foarte fiabile pentru a asigura o comunicare fiabilă între BTS și BSC. În plus, într-o rețea celulară, în loc de canale cu microunde, pot fi folosite canale de fibră optică.


Planificarea rețelei radio.

Tipul și locația BTS depind de caracteristicile mediului. În zonele urbane, celulele sunt de obicei mai mici decât în ​​zonele rurale. În plus, volumul traficului afectează și numărul de canale radio dintr-o celulă tipică. Deoarece în standardul GSM distanța maximă teoretică de la BTS la marginea macrocelulei este de 35 km, capacitatea MS de a trimite pachete care trebuie să ajungă la BTS în slotul corect este de obicei adaptată la aceasta.

Factori care limitează dimensiunea celulelor:

1) cu o creștere a frecvenței de funcționare, adică cu o scădere a lungimii de undă de funcționare, dimensiunea celulei scade (dimensiunea celulei GSM 900 este mai mare decât dimensiunile celulei pentru GSM 1800 și 1900);

2) conditii externe: pentru spatiile de apa deschisa, atenuarea semnalelor radio este mai mica decat in paduri sau in medii urbane.

Astfel, atunci când planificați o rețea radio într-un sistem de comunicații celulare, este necesar să:

Implementați alegerea canalelor radio prin crearea propriilor linii de releu radio cu microunde, sau prin închirierea celor existente, sau prin așezarea liniilor de comunicație prin fibră optică;

Întocmește un plan detaliat al rețelei, inclusiv rezultatele paragrafului anterior, precum și rezultatele măsurătorilor și testării acoperirii radio a teritoriului.

Determinarea traficului și a numărului de canale din celule

Celula este „blocul” de bază al unei rețele GSM. O singură celulă este în esență o zonă geografică care înconjoară un singur BTS, cu dimensiunile celulelor în funcție de următorii factori:

Din mediul înconjurător;

Din numărul de utilizatori;

Din domeniul de frecvență de funcționare;

De la puterea transmițătoarelor BTS etc.

Celulele sunt grupate în jurul controlerului stației de bază BSC. Dimensiunile medii ale celulelor sunt determinate prin răspunsul la două întrebări fundamentale: Cât de mare este canalul de trafic (TCN - Traffic Channel) care trebuie gestionat în interiorul celulei? De cât trafic de canal are nevoie o celulă? Pentru a răspunde la aceste întrebări, trebuie să determinați cantitatea de trafic din celulă.


unde (k) (apel/oră) este numărul mediu de apeluri pe oră; (t) — timpul mediu de convorbire (oră). Cantitativ, traficul nu depinde de durata de observare. De exemplu, dacă studiul este efectuat timp de 15 minute, atunci în formula pentru trafic A numitorul, în loc de 3600 s, va fi egal cu 900 s.

Să luăm în considerare un exemplu numeric. Să fie 540 de apeluri pe oră într-o celulă, iar durata medie a apelurilor este de 100 s (100/60 = 1,66 min), apoi volumul de trafic este:

Dacă folosești tabelul. 7.1 (modelul Erlang B) de densitate maximă de trafic, se obține: numărul de canale Nk_c = 20, cu probabilitatea de eșec Рв = 5%. Astfel, în acest caz, valoarea GOS = 5% (Grade Of Service), determinată de probabilitatea de eșec, indică faptul că, cu un timp de observare de 1 oră, 5 din 100 de apeluri sunt refuzate din cauza lipsei de resurse celulare. , în timp ce numărul de canale va fi de 20. Deoarece în standardul GSM fiecare canal radio acceptă 8 canale (voce), putem face o evaluare aproximativă a configurației echipamentului BTS: dacă folosim trei transceiver în BTS, atunci Nk-c = 3x8 = vor fi furnizate 24 de canale de vorbire, ceea ce este mai mult decât valoarea calculată a 20 de canale. Aceasta oferă o anumită marjă în ceea ce privește volumul de trafic, deoarece cu Nk_r = 24 și Pb = 5% volumul de trafic va fi A = 19 Erl (din Tabelul 7.1).

Reutilizarea frecvenței.

Fiecare subsistem al stației de bază BSS are un număr limitat de frecvențe alocate. Aceste frecvențe trebuie să fie alocate fiecărei celule, astfel încât capacitatea de rețea necesară să fie satisfăcută de diferitele părți ale BSS.

Luați în considerare următorul exemplu. În fig. Figura 7.11 prezintă o rețea celulară.


Orez. 7.11. Diagrama rețelei celulare.


Orez. 7.12. Un exemplu de acoperire radio uniformă a unui teritoriu cu planul de frecvență selectat.

Lăsați proiectantul de rețea să aleagă un cluster de ordinul 9, adică numărul de frecvențe alocate este 9 (pentru BSS). În fig. Figura 7.12 prezintă o distribuție a grupului de frecvențe folosind principiul repetiției frecvenței. Următorul pas este evaluarea LA (Local Area) - zona locală a rețelei, care se realizează în conformitate cu caracteristicile de trafic ale fiecărei zone. Faza finală în planificarea unei rețele fixe este evaluarea traficului și a rețelei radio necesare.

Optimizarea si dezvoltarea retelei.

Planificarea rețelei descrisă mai sus este doar prima parte a unui lung proces de îmbunătățire a rețelei celulare care se construiește. La îmbunătățirea în continuare a rețelei celulare proiectate, trebuie luați în considerare următorii factori.

1. O creștere a numărului de abonați necesită extinderea rețelei într-un anumit loc și într-o anumită perioadă de timp.

2. Luarea în considerare a costului rețelei pentru orice operator este un parametru de formare competitivă pe piața serviciilor de comunicații mobile.

3. Capacitatea rețelei, pe de o parte, trebuie redusă la minimum (asigură traficul necesar), iar pe de altă parte, nu trebuie să fie mică, deoarece aceasta va înrăutăți calitatea serviciului abonaților.

Adică, există cerințe contradictorii:

Rețeaua trebuie să aibă calitate superioarăși au o acoperire radio largă;

EDGE (Enhanced Date Rates for Global Evolution) - transmisie îmbunătățită a datelor pentru evoluția globală a sistemelor de comunicații (384 kbit/s);

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - ierarhie digitală sincronă (folosind linii de comunicație prin fibră optică între nodurile unei rețele celulare), etc.

Principalul motiv pentru introducerea sistemelor de transmisie de date de mare viteză este creșterea numărului de utilizatori și creșterea asociată a traficului și a volumului diferitelor servicii în sistemele de comunicații mobile celulare.

Prin urmare, pentru a optimiza și dezvolta rețeaua celulară, ar trebui să:

1) efectuați teste de teren ale rețelei create (destul de costisitoare), care ar face posibilă clarificarea nu numai a calității transmiterii informațiilor, ci și a problemelor hardware, precum și a posibilității de comprimare (adunare) informații, creșterea numărului de utilizatori cu o structură neschimbată și hardware rețele etc.

2) utilizați informațiile primite în NMS (Fig. 7.13) pentru a evalua condițiile de acoperire radio geografică (stația tar), nivelul de putere al BTS (deservire BTS) și nivelurile de emisie ale stațiilor învecinate (stații învecinate) pentru trei mesaje de rețea.

Aceste informații vă permit să implementați managementul performanței rețelei de la NMS (sistemul de management al rețelei), obțineți Informații importante despre performanța diferitelor părți ale rețelei celulare, care în cele din urmă determină posibile soluții alternative pentru operatorul de rețea.


Orez. 7.13. Un exemplu de evaluare a condițiilor geografice de acoperire radio, a nivelului de putere BTS și a emisiilor de la stațiile învecinate.

ANALIZA ȘI OPTIMIZAREA SISTEMULUI DE COMUNICARE DIGITALĂ


1.3 Selectarea tipului de modulație și calcularea caracteristicilor de calitate a transmisiei

Aplicație

INTRODUCERE

Viaţă societate modernă de neconceput fără sisteme de transmitere a informațiilor larg ramificate. Fără el, industria, agricultura și transportul nu ar putea funcționa.

Dezvoltarea în continuare a tuturor aspectelor activităților societății noastre este de neconceput fără cea mai largă implementare sisteme automatizate control, cea mai importantă parte a căruia este sistemul de comunicare pentru schimbul de informații, precum și dispozitivele pentru stocarea și procesarea acestora.

Transferul, stocarea și prelucrarea informațiilor au loc nu numai în timpul utilizării dispozitive tehnice. O conversație normală este un schimb de informații. Există multe forme diferite de prezentare și stocare a informațiilor, cum ar fi cărți, dischete, hard disk-uri etc.

Tehnologia transmiterii informației, poate mai mult decât orice altă tehnologie, influențează formarea structurii comunității mondiale. Ultimul deceniu a cunoscut schimbări revoluționare în Internet și, odată cu acesta, schimbări radicale și adesea imprevizibile în modul în care se desfășoară afacerile la scară globală. De aici rezultă o concluzie complet logică că, fără cunoașterea fundamentelor teoriei transmisiei semnalului, crearea de noi sisteme avansate de comunicații și funcționarea lor este imposibilă. Prin urmare, studiul său este o parte integrantă a pregătirii teoretice a studenților.

Transmiterea unui mesaj dintr-un punct în altul stă la baza teoriei și tehnologiei comunicării. Cursul „Teoria Telecomunicațiilor” studiază metode unificate de rezolvare a diverselor probleme care apar la transmiterea informațiilor de la sursa către destinatar.


1.1 Schema bloc a unui sistem de comunicații digitale

Într-un număr de cazuri practice, se pune problema transmiterii mesajelor continue printr-un canal de comunicare discret. Această problemă este rezolvată prin utilizarea unui sistem de comunicare digitală. Un astfel de sistem este un sistem pentru transmiterea mesajelor continue folosind modularea codului de impuls (PCM) și manipularea purtătorului armonic. Schema bloc a unui astfel de sistem este prezentată în Fig. 1. Constă dintr-o sursă de mesaje (IS), un convertor analog-digital (ADC), un canal de comunicație binar discret (DCC), O parte integrantă care este un canal de comunicare continuă (NCC), un convertor digital-analogic (DAC) și un destinatar de mesaj (MS). Fiecare dintre părțile de mai sus ale sistemului conține o serie de alte elemente. Să le privim mai detaliat.

O sursă de mesaj este un obiect sau sistem, informații despre starea sau comportamentul căruia trebuie transmise pe o anumită distanță. Informațiile care sunt transmise de la IS sunt neașteptate pentru destinatar. Prin urmare, măsura sa cantitativă în teoria telecomunicațiilor este exprimată prin caracteristicile statistice (probabilistice) ale mesajelor (semnalelor). Un mesaj este o formă fizică de reprezentare a informațiilor. Adesea mesajele sunt furnizate sub forma unui curent sau a unei tensiuni care variază în timp care reprezintă informația transmisă.


Figura 1.1 – Schema bloc a unui sistem de comunicații digitale

În transmițător (IS), mesajul este mai întâi filtrat pentru a-și limita spectrul la o anumită frecvență superioară f B. Acest lucru este necesar pentru reprezentarea eficientă a răspunsului filtrului trece-jos x(t) ca o secvență de mostre x k = x(kT), k = 0, 1, 2, .., care sunt observate la ieșirea prelevatorului. Rețineți că filtrarea este asociată cu introducerea unei erori e f (t), care reflectă acea parte a mesajului care este atenuată de filtrul trece-jos. Citirile suplimentare (x k) sunt cuantificate pe nivel. Procesul de cuantizare este asociat cu transformarea neliniară a eșantioanelor cu valori continue (x k) în cele cu valori discrete (x k l), care introduc și o eroare, care se numește eroarea de cuantizare (zgomot) e sq (t). Nivelurile cuantice (y k = x k l ) sunt apoi codificate cu un cod binar neredundant (primitiv) sau rezistent la zgomot.

Secvența de combinații de coduri (b k l) formează un semnal PCM, care este trimis către modulator - un dispozitiv care este proiectat pentru a potrivi sursa mesajului cu linia de comunicație. Modulatorul generează un semnal liniar S(t, b i), care este o oscilație electrică sau electromagnetică care se poate propaga de-a lungul unei linii de comunicație și este asociat în mod unic cu mesajul care este transmis (în acest caz, un semnal PCM). Semnalul S(t, b i) este creat ca rezultat al modulării discrete (manipulării) - procesul de modificare a unuia sau mai multor parametri ai purtătorului în funcție de semnalul PCM. Când se utilizează o purtătoare armonică U Н (t) = U m cos(2pf Н t+j 0), semnalele se disting: manipularea amplitudinii, frecvenței și fazei (AM, FM și FM).

Pentru a preveni emisiile în afara benzii în comunicațiile cu un singur canal sau atunci când se organizează comunicații pe mai multe canale, precum și pentru a stabili raportul semnal/zgomot dorit la intrarea receptorului, semnalul liniar este filtrat și amplificat în etapa de ieșire a IC.

Semnalul S(t) de la ieșirea IC intră pe linia de comunicație, unde este afectat de zgomotul n(t). La intrarea receptorului (R) există un amestec de z(t) = s(t) + n(t) al semnalului transmis și al zgomotului, care este filtrat în treapta de intrare a R și alimentat la demodulator (detector). ).

În timpul demodulării, legea schimbării este extrasă din semnalul primit parametru de informare, care în cazul nostru este proporțional cu semnalul PCM. În acest caz, pentru a recunoaște semnalele binare transmise, la ieșirea demodulatorului este conectat un dispozitiv de decizie (DE). La transmiterea semnalelor binare b i, i = 0, 1 prin intermediul DCS, prezența interferenței în NCS duce la decizii ambigue (erori) ale aparatului de comutație, care, la rândul lor, provoacă o discrepanță între combinațiile de coduri transmise și recepționate.

În cele din urmă, pentru a restabili mesajul continuu transmis a(t), adică. După primirea estimării acesteia, combinațiile de coduri recepționate sunt supuse decodării, interpolării și filtrării trece-jos. În acest caz, în decodor, combinațiile de cod binar sunt folosite pentru restaurare nivelurile L, m = 1 ... L-1.

Prezența erorilor în DCS binar duce la erori de transmisie în L-th DCS și apariția zgomotului de transmisie e P (t). Efectul combinat al erorii de filtrare, al cuantizării și al zgomotului de transmisie duce la ambiguitate între mesajele transmise și cele primite.

1.2 Determinarea parametrilor ADC și DAC

Intervalul de eșantionare în timp T d este selectat pe baza teoremei lui Kotelnikov. Mărimea inversă a Td - frecvența de eșantionare fd = 1/Td este selectată din condiție

f d ≥ 2F m, (1,1)

unde F m este frecvența maximă a semnalului primar (mesaj).

Creșterea ratei de eșantionare face posibilă simplificarea filtrului trece-jos (LPF) de intrare al ADC, care limitează spectrul semnalului primar, și LPF de ieșire a DAC, care restabilește semnalul continuu din probă. Dar creșterea ratei de eșantionare duce la o scădere a duratei simbolurilor binare la ieșirea ADC, ceea ce necesită o extindere nedorită a lățimii de bandă a canalului de comunicație pentru transmiterea acestor simboluri. În mod obișnuit, parametrii filtrului trece-jos de intrare al ADC și ai filtrului trece-jos de ieșire al DAC-ului sunt aleși să fie aceiași.

În fig. 1.2 prezintă: S(f) - spectrul citirilor, care sunt afișate prin impulsuri înguste, S a (f) - spectrul mesajului continuu a(t), A(f) - atenuarea de funcționare a filtrului trece-jos.

Pentru ca filtrul trece jos să nu introducă distorsiuni liniare într-un semnal continuu, frecvențele de limitare ale benzilor de trecere a filtrului trece jos trebuie să îndeplinească condiția

f 1 ≥ F m (1,2)

Pentru a elimina suprapunerea spectrelor lui Sa (f) și Sa (f-f D) și, de asemenea, pentru a asigura atenuarea compozitului Sa (f-f D) de către filtrul trece-jos restaurator, frecvențele limită ale benzile de oprire a filtrului trece-jos trebuie să satisfacă condiția

f 2 ≤ (f D - F m)(1,3)

Figura 1.2 - Spectrul probelor și răspunsul în frecvență de atenuare a filtrelor ADC și DAC

Pentru ca filtrele low-pass să nu fie prea complexe, raportul frecvențelor limită este ales din condiție

f 2 / f 1 = 1,3 ... 1,1.(1,4)


După înlocuirea relațiilor (1.2) și (1.3) în (1.4), puteți selecta frecvența de eșantionare f D.

Într-un sistem de transmisie digitală PCM, puterea de zgomot la ieșirea DAC este definită ca

,(1.5)

unde este puterea medie a zgomotului de cuantizare;

Puterea medie de zgomot a erorilor de măsurare.

(1.6)

Puterea zgomotului de cuantizare este exprimată în termenii mărimii pasului de cuantizare Dx:

.(1.7)

Etapa de cuantizare depinde de numărul de niveluri de cuantizare N:

Dx = U max / (N-1)(1,8)

Din expresia (1.8) determinăm numărul minim posibil de niveluri de cuantizare:


(1.9)

Lungimea codului primitiv binar la ieșirea ADC este un număr întreg:

m = log 2 N .(1,10)

Prin urmare, numărul de niveluri de cuantizare N este ales ca putere întreagă de 2, la care

N ≥ N m i n .(1,11)

Durata unui simbol binar (bit) la ieșirea ADC este determinată ca

T b = T D / m.(1,12)

Cantitatea medie de informații transmise pe un canal de comunicare pe unitatea de timp - viteza de transmitere a informațiilor Ht - este determinată de formula

,(1.13)

unde este rata de transmisie a probei;

– entropia.

, (1.14)

unde este legea distribuției nivelului semnalului, este numărul de niveluri de cuantizare.

Rata de eșantionare este egală cu frecvența de eșantionare:

.(1.15)

1.3 Modulație

Alegem tipul de modulație astfel încât viteza de transmitere a informațiilor după modulare să nu fie mai mică decât productivitatea sursei, adică.

,

unde este rata de modulație,

Numărul de poziții ale semnalului.

Pentru AM, FM, OFM, KAM

Lățime de bandă de canal.


,

unde este numărul de subcanale.

Apoi ,

După determinarea numărului de poziții ale semnalului M, calculăm probabilitățile de eroare

Probabilitatea de eroare cu AM-M:

,

Probabilitatea de eroare cu FM-M:

Probabilitatea de eroare în timpul OFM-M:

Probabilitatea de eroare cu KAM-M:


M = 2 k, k este un număr par.

Probabilitatea de eroare cu OFDM:

unde η este numărul de niveluri de amplitudine;

M = 2 k, k este un număr par.

Alegerea metodei de modulare se efectuează în conformitate cu criteriul probabilității minime de eroare.

1.4 Selectarea tipului de cod rezistent la zgomot și determinarea lungimii combinației de coduri

Codarea rezistentă la zgomot sau redundantă este utilizată pentru a detecta și/sau corecta erorile care apar în timpul transmisiei pe un canal discret. O proprietate distinctivă a codificării de corectare a erorilor este că redundanța sursei formată de ieșirea codificatorului este mai mare decât redundanța sursei la intrarea codificatorului. Codarea rezistentă la zgomot este utilizată în diverse sisteme comunicații, la stocarea și transmiterea datelor în rețele de calculatoare, în echipamente audio și video de uz casnic și profesional bazate pe înregistrare digitală.

Dacă codarea economică reduce redundanța sursei mesajului, atunci codarea de corectare a erorilor, dimpotrivă, constă în introducerea intenționată a redundanței pentru a face posibilă detectarea și (sau) corectarea erorilor care apar în timpul transmisiei prin canalul de comunicație. .

n=m+k – lungimea combinației de coduri;

m – numărul simbolurilor informaționale (biți);

k – numărul de caractere de verificare (cifre);

De o importanță deosebită pentru caracterizarea proprietăților de corectare ale codului este distanța minimă a codului d min, determinată prin compararea în perechi a tuturor combinațiilor de coduri, care se numește distanța Hamming.

Într-un cod neredundant, toate combinațiile sunt permise și, prin urmare, distanța minimă a codului este egală cu unu - d min = 1. Prin urmare, este suficient ca un simbol să fie distorsionat pentru ca o altă combinație permisă să fie acceptată în loc de combinația transmisă. Pentru ca codul să aibă proprietăți corective, este necesar să se introducă o oarecare redundanță în el, care să asigure o distanță minimă între oricare două combinații permise de cel puțin două - d min > 2.

Distanța minimă de cod este cea mai importantă caracteristică coduri rezistente la zgomot, care indică numărul garantat de erori detectate sau corectate de un anumit cod.

Când se folosesc coduri binare, sunt luate în considerare doar distorsiunile discrete, în care se merge la zero (1 → 0) sau zero merge la unu (0 → 1). Tranziția 1 → 0 sau 0 → 1 într-un singur element al cuvântului de cod se numește o singură eroare (distorsiune unică). În general, multiplicitatea erorilor înseamnă numărul de poziții ale combinației de coduri la care, din cauza interferenței, unele simboluri au fost înlocuite cu altele. Sunt posibile distorsiuni duble (t = 2) și multiple (t > 2) ale elementelor din combinația de cod în cadrul 0< t < n.

Distanța minimă de cod este parametrul principal care caracterizează capacitățile de corectare ale unui cod dat. Dacă codul este utilizat numai pentru a detecta erori de multiplicitate t 0, atunci este necesar și suficient ca distanța minimă a codului să fie egală cu

d min > t 0 + 1.(1,29)

În acest caz, nicio combinație de erori t 0 nu poate transforma o combinație de cod permisă în alta permisă. Astfel, condiția de detectare a tuturor erorilor cu multiplicitatea t 0 poate fi scrisă ca:

t 0 ≤ d min - 1.(1,30)

Pentru a putea corecta toate erorile cu un factor de t sau mai mic, este necesar să existe o distanță minimă care să îndeplinească condiția:

În acest caz, orice combinație de cod cu numărul de erori t diferă de fiecare combinație permisă în cel puțin t și + 1 poziții. Dacă condiția (1.31) nu este îndeplinită, este posibil ca erorile de multiplicitate t să distorsioneze combinația transmisă astfel încât aceasta să devină mai aproape de una dintre combinațiile permise decât de cea transmisă sau chiar să se transforme într-o altă combinație permisă. În conformitate cu aceasta, condiția pentru corectarea tuturor erorilor cu o multiplicitate de cel mult t poate fi scrisă ca:

t și ≤ (d min - 1) / 2 .(1,32)

Din (1.29) și (1.31) rezultă că dacă codul corectează toate erorile cu o multiplicitate de t și, atunci numărul de erori pe care le poate detecta este egal cu t 0 = 2∙t și. De remarcat că relațiile (1.29) și (1.31) stabilesc doar numărul minim garantat de erori detectate sau corectate pentru un d min dat și nu limitează posibilitatea de a detecta erori de multiplicitate mai mare. De exemplu, cel mai simplu cod cu o verificare de paritate cu dmin = 2 vă permite să detectați nu numai erori individuale, ci și orice număr impar de erori în t 0< n.

Lungimea combinației de coduri n trebuie să fie aleasă astfel încât să asigure cel mai mare debit al canalului de comunicație. Când se utilizează un cod de corectare, combinația de cod conține n biți, dintre care m biți sunt biți de informație și k biți sunt biți de verificare.

Redundanța codului de corectare este cantitatea

,(1.33)

de unde urmează

.(1.34)

Această valoare arată ce parte din numărul total de simboluri ale combinației de coduri sunt simboluri informaționale. În teoria codificării, valoarea lui B m se numește rata relativă a codului. Dacă productivitatea sursei de informații este egală cu simbolurile Ht pe secundă, atunci viteza de transmisie după codificarea acestor informații va fi egală cu

deoarece în secvența codificată, din fiecare n simboluri, doar m simboluri sunt informaționale.

Dacă sistemul de comunicații folosește semnale binare (semnale de tip „1” și „0”) și fiecare element unitate nu transportă mai mult de un bit de informații, atunci există o relație între rata de transmisie a informațiilor și rata de modulație

unde V este viteza de transmisie a informațiilor, biți/s; B - viteza de modulație, Baud.

Evident, cu cât k este mai mic, cu atât raportul m/n se apropie de 1, cu atât V diferă mai puțin de B, adică. cu atât debitul sistemului de comunicații este mai mare.

De asemenea, se știe că pentru codurile ciclice cu o distanță minimă de cod d min = 3 este valabilă următoarea relație:

k³log 2 (n+1).(1,37)

Se poate observa că cu cât n este mai mare, cu atât raportul m/n este mai aproape de 1. Deci, de exemplu, cu n = 7, k = 3, m = 4, m/n = 0,571; cu n = 255, k = 8, m = 247, m/n = 0,964; cu n = 1023, k = 10, m = 1013, m/n = 0,990.

Afirmația de mai sus este valabilă și pentru d min mare, deși nu există relații exacte pentru conexiunile dintre m și n. Există doar limite superioare și inferioare care stabilesc relația dintre distanța minimă maximă posibilă a codului de corecție și redundanța acestuia.

Astfel, limita Plotkin oferă o limită superioară a distanței de cod d min pentru un număr dat de biți n în combinația de cod și numărul de biți de informație m, iar pentru codurile binare:

(1.38)

La .(1.39)

Limita superioară Hamming stabilește numărul maxim posibil de combinații de coduri permise (2 m) ale oricărui cod de corectare a erorilor pentru valorile date de n și d min:

,(1.40)

unde este numărul de combinații de n elemente bazate pe i elemente.

De aici puteți obține o expresie pentru estimarea numărului de caractere de verificare:


.(1.41)

Pentru valori (d min /n) ≤ 0,3, diferența dintre limita Hamming și limita Plotkin este relativ mică.

Limita Varshamov-Hilbert pentru valori mari ale lui n definește o limită inferioară a numărului de biți de verificare necesari pentru a asigura o anumită distanță de cod:

Toate estimările de mai sus oferă o idee despre limita superioară a numărului d min pentru valorile fixe ale lui n și m sau o estimare inferioară a numărului de simboluri de verificare k pentru m și d min date.

Din cele de mai sus, putem concluziona că din punctul de vedere al introducerii redundanței constante în combinația de coduri, este avantajos să se aleagă combinații de cod lungi, deoarece odată cu creșterea n a debitului relativ

R = V/B = m/n(1,43)

crește, tinzând spre limita egală cu 1.

În canalele reale de comunicare există interferențe, ceea ce duce la erori în combinațiile de coduri. Când este detectată o eroare de către dispozitivul de decodare în sistemele cu POS, se solicită din nou un grup de combinații de coduri. În timpul interogatoriului informatii utile nu este transmisă, astfel încât viteza de transmitere a informațiilor scade.

Se poate arăta că în acest caz


,(1.44)

unde P oo este probabilitatea de a detecta o eroare de către decodor (probabilitatea de a cere din nou):

;(1.45)

P pp - probabilitatea de recepție corectă (recepție fără erori) a combinației de coduri;

M - capacitatea de stocare a transmițătorului în numărul de combinații de coduri

,(1.46)

unde t p este timpul de propagare a semnalului de-a lungul canalului de comunicație, s;

tk – timpul de transmitere a unei combinații de cod de n biți, s.

Semn< >înseamnă că atunci când calculați M, ar trebui să luați cea mai mare valoare întreagă cea mai apropiată.

Timpul de propagare a semnalului pe canalul de comunicație și timpul de transmisie al combinației de coduri sunt calculate în conformitate cu expresiile

unde L este distanța dintre stațiile terminale, km;

c este viteza de propagare a semnalului de-a lungul canalului de comunicație, km/s (c = 3x10 5);

B - viteza de modulație, Baud.

Dacă există erori în canalul de comunicație, valoarea lui R este o funcție a lui P 0, n, k, B, L, s. În consecință, există un n optim (pentru dat P 0, B, L, c), la care debitul relativ va fi maxim.

Pentru a calcula valorile optime n, k, m, este cel mai convenabil de utilizat pachete software modelare matematică, cum ar fi MathLab sau MathCAD, prin reprezentarea grafică a dependenței R(n) în ea. Valoarea optimă va fi atunci când R(n) este maxim. Atunci când se determină valorile lui n, k, m, este, de asemenea, necesar să se asigure că sunt îndeplinite următoarele condiții:

unde este probabilitatea echivalentă a unei erori de recepție a unui singur bit atunci când se utilizează codificarea de corectare a erorilor cu POC.

Valoarea poate fi determinată folosind relația că la transmiterea fără utilizarea codării imune la zgomot, probabilitatea de înregistrare eronată a unei combinații de cod P 0kk de lungime n este egală cu

.(1.48)

În același timp, atunci când utilizați codare rezistentă la zgomot

,(1.49)

unde este probabilitatea erorilor nedetectate


;(1.50)

Probabilitatea erorilor detectate

.(1.51)

Pe lângă îndeplinirea condiției (1.47), este necesar să se asigure

V ³ H t . (1,52)

Din cele de mai sus rezultă că procesul de căutare a valorilor lui B, n, m, k este iterativ și este cel mai convenabil să îl aranjați sub forma unui tabel, un eșantion din care este prezentat în tabel. 1.2

Tabelul 1.2

Ht = , Padd = .
la n m K ÎN V
1
2
3
…

Pentru a detecta erori, selectăm un cod ciclic. Dintre toate codurile cunoscute rezistente la zgomot, codurile ciclice sunt cele mai simple și mai eficiente. Aceste coduri pot fi utilizate atât pentru detectarea și corectarea erorilor independente, cât și, în special, pentru detectarea și corectarea erorilor seriale. Proprietatea lor principală este că fiecare combinație de cod poate fi obținută prin rearanjarea ciclică a simbolurilor combinațiilor aparținând aceluiași cod.

Codurile ciclice simplifică semnificativ descrierea unui cod liniar, deoarece pentru ele, în loc să precizeze elementele matricei binare P, este necesar să se precizeze (n-k+1) coeficienți binari ai polinomului g(D). De asemenea, simplifică procedura de codificare și decodificare pentru detectarea erorilor. Într-adevăr, pentru a implementa codificare, este suficient să înmulțim polinoame, care este implementat folosind un registru liniar care conține k celule de memorie și având conexiuni de feedback corespunzătoare polinoamului h(D).

Codul ciclic este garantat să detecteze multiplicitatea erorilor și să le corecteze. Prin urmare, în sistemele cu un decisiv părere este utilizată codificarea codului ciclic.

Când este detectată o eroare pe partea de recepție, o solicitare este trimisă prin canalul de comunicație inversă către blocul în care a fost detectată și apoi acest bloc este retransmis. Aceasta continuă până când blocul este acceptat fără să fie detectată o eroare. Un astfel de sistem se numește sistem de feedback de decizie (DFS), deoarece decizia de a accepta un bloc sau de a-l retransmite este luată de partea receptoare. Sistemul cu POC sunt mod eficient creșterea imunității la zgomot a transmisiei informațiilor.

Când descrieți procedura de codificare și decodare cu un cod ciclic, este convenabil să utilizați un aparat matematic bazat pe compararea unui set de cuvinte de cod cu un set de polinoame de putere. Acest dispozitiv vă permite să identificați mai multe pentru un cod ciclic operatii simple codificare și decodare.

Printre toate polinoamele corespunzătoare cuvintelor de cod ale codului ciclic, există un polinom diferit de zero P(x) de cel mai mic grad. Acest polinom determină complet codul corespunzător și, prin urmare, se numește generator.

Gradul polinomului generator P(x) este egal cu n - m, termenul liber este întotdeauna egal cu unu.

Polinomul generator este divizorul tuturor polinoamelor corespunzătoare cuvintelor de cod ale codului ciclic.

Combinația zero aparține în mod necesar oricărui cod ciclic liniar și poate fi scrisă ca (x n Å 1) mod (x n Å 1) = 0. Prin urmare, polinomul generator P(x) trebuie să fie un divizor al binomului x n Å 1.

Acest lucru oferă posibilități constructive pentru construirea unui cod ciclic de o lungime dată n: orice polinom care este un divizor al binomului x n Å 1 poate fi folosit ca generator.

Atunci când construiesc coduri ciclice, ei folosesc tabele de descompunere a binoamelor x n Å 1 în polinoame ireductibile, i.e. polinoame care nu pot fi reprezentate ca produs al altor două polinoame (vezi Anexa A).

Orice polinom ireductibil inclus în expansiunea binomului x n Å 1, precum și orice produs al polinoamelor ireductibile, poate fi ales ca polinom generator, care dă codul ciclic corespunzător.

Pentru a construi un cod ciclic sistematic, se folosește următoarea regulă pentru construirea cuvintelor cod

unde R(x) este restul diviziunii m(x)×x n - m cu P(x).

Gradul lui R(x) este evident mai mic decât (n - m), și de aceea în cuvântul de cod primele m simboluri vor coincide cu cele de informare, iar ultimele n - m simboluri vor fi cele de verificare.

Procedura de decodare pentru codurile ciclice se poate baza pe proprietatea divizibilității lor fără rest de polinomul generator P(x).

În modul de detectare a erorilor, dacă secvența recepționată este împărțită egal la P(x), se ajunge la concluzia că nu există nicio eroare sau nu este detectată. În caz contrar, combinația este respinsă.

În modul de corectare a erorilor, decodorul calculează restul R(x) din împărțirea secvenței recepționate F¢(x) la P(x). Acest rest se numește sindrom. Polinomul primit F¢(x) este suma modulo doi a cuvântului transmis F(x) și a vectorului de eroare E eroarea (x):

Atunci sindromul S(x) = F¢(x) modP(x), deoarece prin definiția codului ciclic F(x) mod P(x) = 0. Un anumit sindrom S(x) poate fi asociat cu o anumită eroare vector E osh(x). Apoi cuvântul transmis F(x) se găsește prin adăugarea .

Cu toate acestea, același sindrom poate corespunde la 2 m vectori de eroare diferiți. Să presupunem că sindromul S 1 (x) corespunde vectorului de eroare E 1 (x). Dar toți vectorii de eroare egali cu suma E 1 (x) Å F(x), unde F(x) este orice cuvânt cod, vor da același sindrom. Prin urmare, atribuind vectorului de eroare E 1 (x) sindromului S 1 (x), vom efectua decodarea corectă în cazul în care vectorul de eroare este de fapt egal cu E 1 (x), în toate celelalte 2 m - 1 cazuri decodificarea va fi eronată.

Pentru a reduce probabilitatea unei erori de decodare, dintre toți vectorii de eroare posibili care dau același sindrom, ar trebui să fie selectat cel mai probabil cel mai probabil dintr-un canal dat ca fiind corectat.

De exemplu, pentru un DSC, în care probabilitatea P 0 de recepție eronată a unui simbol binar este mult mai mică decât probabilitatea (1 - P 0) de recepție corectă, probabilitatea apariției vectorilor de eroare scade odată cu creșterea ponderii lor i . În acest caz, vectorul de eroare cu greutatea mai mică trebuie corectat mai întâi.

Dacă numai toți vectorii de eroare de greutate i și mai puțin pot fi corectați prin cod, atunci orice vector de eroare de greutate de la i + 1 la n va duce la decodificare eronată.

Probabilitatea decodării eronate va fi egală cu probabilitatea P n (>i) de apariție a vectorilor de eroare de greutate i + 1 sau mai mult într-un canal dat. Pentru DSC această probabilitate va fi egală cu

.

Numărul total de vectori de eroare diferiți pe care un cod ciclic îi poate corecta este egal cu numărul de sindroame diferite de zero – 2 n - m - 1.

În proiectul de curs, este necesar, pe baza valorii lui k calculată în paragraful precedent, să se selecteze un polinom generator conform tabelului din Anexa A. Pe baza polinomului generator selectat, este necesar să se dezvolte un encoder și circuit decodor pentru cazul detectării unei erori.

1.5 Indicatori de performanță ai sistemului de comunicații digitale

Sistemele de comunicații digitale se caracterizează prin indicatori de calitate, dintre care unul este fidelitatea (corectitudinea) transmisiei.

Pentru a evalua eficiența unui sistem de comunicații, se introduc coeficientul de utilizare a unui canal de comunicație prin putere (eficiență energetică) și coeficientul de utilizare a unui canal pe bandă de frecvență (eficiență de frecvență):

unde V este viteza de transmitere a informațiilor;

Raportul semnal-zgomot la intrarea demodulatorului

; (1.55)

Lățimea de bandă de frecvență ocupată de semnal

, (1.56)

unde M este numărul de poziții ale semnalului.

O caracteristică generalizată este rata de utilizare a canalului în termeni de debit (eficiența informației):

Pentru un canal de comunicare continuu ținând cont de formula lui Shannon


obținem următoarea expresie

. (1.58)

Conform teoremelor lui Shannon pentru h=1, putem obține relația dintre b și g:

b=g/(2 g - 1), (1,59)

care se numește granița Shannon, care reprezintă cel mai bun schimb între b și g într-un canal continuu. Este convenabil să descriem această dependență ca o curbă pe planul b - g (Fig. 1.6).

Figura 1.6 - limita Shannon

Eficiența sistemului poate fi crescută prin creșterea vitezei de transfer de informații (creșterea entropiei mesajelor). Entropia mesajelor depinde de legea distribuției probabilităților. Prin urmare, pentru a îmbunătăți eficiența, este necesară redistribuirea densităților elementelor de mesaj.

Eliminarea sau slăbirea relațiilor dintre elementele mesajului poate, de asemenea, îmbunătăți eficiența sistemelor.

În cele din urmă, îmbunătățirile în eficiența sistemelor pot fi obținute prin selectarea adecvată a codificării, oferind economii de timp la transmiterea mesajelor.

În cadrul proiectului de curs, este necesar să se marcheze eficiența sistemului de comunicații digitale proiectat cu un punct pe graficul construit (Fig. 1.6).


1. Ghid pentru proiectarea cursului la disciplina „Teoria cuplarii electrice” Bidny Yu.M., Zolotarev V.A., Omelchenko A.V. - Harkov: KNURE, 2008.

2. Omelchenko V.A., Sannikov V.G. Teoria comunicațiilor electrice. Părțile 1, 2, 3. - K.: ISDO, 2001.

3. Teoria comunicației electrice: Manual pentru universități / A.G.Zyuko. D.D. Klovsky, V.I., M.V. Ed. D.D. Klokovsky. – M.: Radio și comunicații. 1998.

4. Peterson W., Weldon E. Codurile de corectare a erorilor/Traducerea, din engleză. editat de R.L. Dobrushina și S.I. Samoilenko. - M-: Mir, 1999. - 596 p.

5. Andreev V.S. Teoria neliniară circuite electrice. Manual manual pentru universități. - M.: Radio și comunicare, 1999. - 280 p.


APLICARE

Tabel cu polinoame generatoare ireductibile de gradul m

grad m = 7

x 7 + x 4 + x 3 + x 2 + 1

x 7 + x 3 +x 2 + x + 1

grad m = 13

x 13 + x 4 + x 3 + x + 1

x 13 + x 12 + x 6 +x 5 + x 4 + x 3 + 1

x 13 + x 12 + x 8 + x 7 + x 6 + x 5 + 1

grad m = 8

x 8 + x 4 + x 3 + x + 1

x 8 + x 5 + x 4 + x 3 + 1

x 8 + x 7 + x 5 + x +1

grad m = 14

x 14 + x 8 + x 6 + x + 1

x 14 + x 10 + x 6 + 1

x 14 + x 12 + x 6 + x 5 + x 3 + x + 1

grad m = 9

x 9 + x 4 +x 2 + x + 1

x 9 + x 5 + x 3 + x 2 + 1

x 9 + x 6 + x 3 + x + 1

grad m = 15

x 15 + x 10 + x 5 + x + 1

x 15 + x 11 + x 7 + x 6 + x 2 + x + 1

x 15 + x 12 + x 3 + x + 1

grad m = 10

x 10 + x 3 + 1

x 10 +x 4 +x 3 + x + 1

x 10 +x 8 +x з +x 2 + 1

grad m = 16

x 16 + x 12 + x 3 + x + 1

x 16 + x 13 + x 12 + x 11 + x 7 + x 6 + x 3 + x + 1

x 16 + x 15 + x 11 + x 10 + x 9 + x 6 + x 2 + x + 1

grad m = 11

x 11 + x 2 + 1

x 11 + x 7 + x 3 + x 2 + 1

x 11 + x 8 + x 5 + x 2 + 1

grad m = 17

x 17 + x 3 + x 2 + x + 1

x 17 + x 8 + x 7 + x 6 + x 4 + x 3 + 1

x 17 + x 12 + x 6 + x 3 + x 2 + x + 1

grad m = 12

x 12 + x 4 + x + 1

x 12 + x 9 + x 3 + x 2 + 1

x 12 + x 11 + x 6 + x 4 + x 2 + x+1