В работе рассматриваются следующие методы линейного кодирования: кодирование без возврата к нулю NRZ-L и NRZ-M, кодирование с приходом к нулю RZ-AMI и манчестерское кодирование. На оборудовании NI ELVIS II+ и модуле Emona DATEx удалось реализовать лабораторный прототип системы цифровой связи и оценить эффективность процедуры демодуляции сигнала.
The paper presents some methods of linear coding: NRZ-L (Non-Return to Zero Level), NRZ-M (Non-Return to Zero Mark), RZ-AMI (Return to Zero Alternate Mark Inversion) and Manchester code. On the NI ELVIS II+ and module Emona DATEx it was succeeded to realize the prototype of digital communication system and estimate efficiency of signal demodulation.
Ключевые слова: линейное кодирование, NRZ-L, манчестерский код, RZ-AMI, NRZ-M.
Keywords: linear coding, NRZ-L, Manchester, RZ-AMI, NRZ-M.
Система связи представляет собой совокупность приемопередающих устройств и канала связи, осуществляющих передачу информации. Структурная схема системы цифровой связи, где обозначено место линейного кодера, представлена на рис. 1.
Линейное кодирование осуществляется перед модуляцией сигнала и его передачей по каналу связи, в связи с этим сигнал, преобразованный в линейный код, должен строго соответствовать характеристикам среды распространения.
На оборудовании NI ELVIS II+ и модуле расширения Emona DATEx был реализован лабораторный прототип системы цифровой связи, включающий в себя линейный кодер, BPSK-модулятор, линию связи и детектор BPSK-сигнала [1]. Схема соединения модулей на плате Emona DATEx приведена на рис. 2. Таким образом, удалось передать сигнал, преобразованный одним из методов линейного кодирования, через всю систему связи, и получить демодулированный сигнал. Для того, чтобы приблизить условия распространения сигнала к реальным, в канал связи добавлялись помехи в виде шума. Данное оборудование позволяет использовать шумы трех уровней: 0 дБ, минус 6 дБ и минус 20дБ.
Выход Line code (Линейный код) модуля Sequence Generator (Генератор последовательностей) представляет собой один из линейных кодов, выбор которого производится двухпозиционными переключателями: положение 00 соответствует коду без возврата к нулю NRZ-L, положение 01 – манчестерскому коду, аналогично для кодов RZ-AMI и NRZ-M [2]. Как видно плата Emona DATEx позволяет провести эксперименты лишь с четырьмя линейными кодами.
На рисунках в нижней части осциллограммы показан исходный сигнал линейного кода, в верхней – демодулированный сигнал при воздействии на канал связи шума минус 20 дБ (рис. 3) и 0 дБ (рис. 4).
По полученным осциллограмамм были измерены скорость нарастания и спада фронта, а также зафиксирована амплитуда зашумленного сигнала и максимальные флуктуации напряжения метки для того, чтобы оценить степень влияния шума трех различных уровней на каждый сигнал.
При низком уровне шума, в данном случае при шуме минус 20 дБ, восстановление сигнала происходит достаточно точно. При больших уровнях шума, минус 6 дБ и 0 дБ, сложно судить о качестве процедуры демодуляции, так как сигнал сильно искажается. Но все же стоит отметить, что есть методы кодирования, например, NRZ-M и манчестерский, при которых восстановление сигнала происходит эффективнее, чем в других случаях.
Таким образом, удалось произвести полный цикл передачи сигнала, преобразованного по определенному принципу линейного кодирования. Данная работа выходит за рамки стандартной лабораторной работы, предложенной разработчиками оборудования, а значит может быть использована как основа для проведения усложненных лабораторных работ по таким дисциплинам, как «Цифровая обработка сигналов», «Радиопередающие и радиоприёмные устройства».
- Дункан, Б. Emona DATEx. Руководство к лабораторному практикуму. Эксперименты по основам современных аналоговых и цифровых методов телекоммуникаций. Том 1. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2008. – 399 с.
- Дункан, Б. Emona DATEx. Руководство к лабораторному практикуму для NI ELVIS I и II. Дальнейшие эксперименты по современным аналоговым и цифровым телекоммуникациям. Том 2. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2013. – 201 с.
Полный текст статьи доступен по ссылке.