Сверточное кодирование

Анализ методов сверточного кодирования. Понятие канала связи и корректирующих кодов, характеристика автомата типа Мура. Особенности сверточного декодирования Витерби. Сущность разработки программного обеспечения системы кодирования сверточным кодом.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 11.03.2012
Размер файла 4,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

2.6.2 Пример сверточного декодирования Витерби

Для простоты предположим, что мы имеем дело с каналом BSC; в таком случае приемлемой мерой расстояния будет расстояние Хэмминга. Кодер для этого приме ра показан на рис. 2.6, а решетчатая диаграмма -- на рис. 2.10. Для представления декодера, как показано на рис. 2.11, можно воспользоваться подобной решеткой. Мы начинаем в момент времени t1, в состоянии 00 (вследствие очистки кодера между сообщениями декодер находится в начальном состоянии). Поскольку в этом примере возможны только два перехода, разрешающих другое состояние, для начала не нужно показывать все ветви. Полная решетчатая структура образуется после момента времени t3. Принцип работы происходящего после процедуры декодирования можно понять, изучив решетку кодера на рис. 2.10 и решетку декодера, показанную на рис. 2.11. Для решетки декодера каждую ветвь за каждый временной интервал удобно пометить расстоянием Хэмминга между полученным кодовым символом и кодовым словом, соответствующим той же ветви из решетки кодера.

На рис. 2.11 показана последовательность сообщений m, соответствующая последовательности кодовых слов U, и искаженная шумом последовательность Z = 11 01 01 10 01 ... . Как показано на рис. 2.6, кодер характеризуется кодовыми словами, находящимися на ветвях решетки кодера и заведомо известными как кодеру, так и декодеру. Эти слова являются кодовыми символами, которые можно было бы ожидать на выходе кодера в результате каждого перехода между состояниями. Пометки на ветвях решетки декодера накапливаются декодером в процессе. Другими словами, когда получен кодовый символ, каждая ветвь решетки декодера помечается метрикой подобия (расстоянием Хэмминга) между полученным кодовым символом и каждым словом ветви за этот временной интервал. Из полученной последовательности Z, показан ной на рис. 2.11, можно видеть, что кодовые символы, полученные в (следующий) момент времени t1 -- это 11. Чтобы пометить ветви декодера подходящей метрикой расстояния Хэмминга в (прошедший) момент времени t1 рассмотрим решетку ко дера на рис. 2.10. Видим, что переход между состояниями 00 -> 00 порождает на вы ходе ветви слово 00. Однако получено 11. Следовательно, на решетке декодера помечаем переход между состояниями 00 -> 00 расстоянием Хэмминга между ними, а именно 2. Глядя вновь на решетку кодера, видим, что переход между состояниями 00 -> 10 порождает на выходе кодовое слово 11, точно соответствующее полученному в момент г, кодовому символу. Следовательно, переход на решетке декодера между состояниями 00 -з> 10 помечаем расстоянием Хэмминга 0. В итоге, метрика входящих в решетку декодера ветвей описывает разницу (расстояние) между тем, что было получено, и тем, что "могло бы быть" получено, имея кодовые слова, связанные с теми ветвями, с которых они были переданы. По сути, эти метрики описывают величину, подобную корреляциям между полученным кодовым словом и каждым из кандидатов на роль кодового слова. Таким же образом продолжаем помечать ветви решетки декодера по мере получения символов в каждый момент времени t1. В алгоритме декодирования эти метрики расстояния Хэмминга используются для нахождения наиболее вероятного (с минимальным расстоянием) пути через решетку. Смысл декодирования Витерби заключается в следующем. Если любые два пути сливаются в одном состоянии, то при поиске оптимального пути один из них всегда можно исключить. Например, на рис. 2.12 показано два пути, сливающихся в момент времени t5 в состоянии 00.

Рисунок 2.11 - Решетчатая диаграмма декодера (степень кодирования i/2, К = 3)

Определим суммарную метрику пути по Хэммингу для данного пути в момент времени t1, как сумму метрик расстояний Хэмминга ветвей, по которым про ходит путь до момента t1. На рис. 2.12 верхний путь имеет метрику 4, нижний -- метрику 1. Верхний путь нельзя выделить как оптимальный, поскольку нижний путь, входящий в то же состояние, имеет меньшую метрику. Это наблюдение поддерживается Марковской природой состояний кодера. Настоящее состояние завершает историю кодера в том смысле, что предыдущие состояния не могут по влиять на будущие состояния или будущие ветви на выходе.

Рисунок 2.12 - Метрики пути для сливающихся путей

В каждый момент времени ti, в решетке существует 2K-1 состояний, где K -- это длина кодового ограничения, и в каждое состояние может войти два пути. Декодирование Витерби состоит в вычислении метрики двух путей, входящих в каждое состояние, и исключении одного из них. Такие вычисления проводятся для каждого из 2K-1 состояний или узлов в момент времени ti; затем декодер переходит к моменту времени ti+1 и процесс повторяется. В данный момент времени метрика выжившего пути для каждого состояния обозначается как метрика для этого состояния в этот момент времени. Первые несколько шагов в примере декодирования будут следующими (рис. 2.13). Предположим, что последовательность входных данных m, кодовое слово U и полученная последовательность Z аналогичны показанным на рис. 2.11. Допустим, что декодер знает верное исходное состояние решетки. (Это предположение не является необходимым, одна ко упрощает объяснения.) В момент времени t1, получены кодовые символы 11. Из состояния 00 можно перейти только в состояние 00 или 10, как показано на рис. 2.13, а. Переход между состояниями 00 -> 10 имеет метрику ветви 0; переход между состояниями 00 -» 00 -- метрику ветви 2. В момент времени t2 из каждого состояния также может выходить только две ветви, как показано на рис. 3.13, б.

Суммарная метрика этих ветвей обозначена как метрика состояний Гa, Гb, Гc и Гd, соответствующих конечным состояниям. В момент времени t3 на рис. 2.13, в опять есть две ветви, выходящие из каждого состояния. В результате имеется два пути, входящих в каждое состояние, в момент времени t4. Один из путей, входящих в каждое состояние, может быть исключен, а точнее -- это путь, имеющий большую суммарную метрику пути. Если бы метрики двух входящих путей имели одинаковое значение, то путь, который будет исключаться, выбирался бы произвольно.

Выживший путь в каждом состоянии показан на рис. 2.13, г. В этой точке процесса декодирования имеется только один выживший путь, который называется полной ветвью, между моментами времени t1 и t2. Следовательно, декодер теперь может решить, что между моментами t1 и t2 произошел переход 00 -» 10. Поскольку переход вызывается единичным входным битом, на выходе декодера первым битом будет единица.

Здесь легко можно проследить процесс декодирования выживших ветвей, поскольку ветви решетки показаны пунктирными линиями для входных нулей и сплошной линией для входных единиц. Заметим, что первый бит не декодируется, пока вычисление метрики пути не пройдет далее вглубь решетки. Для обычного декодера такая задержка декодирования может оказаться раз в пять больше длины кодового ограничения в битах.

На каждом следующем шаге процесса декодирования всегда будет два пути для каждого состояния; после сравнения метрик путей один из них будет исключен. Этот шаг в процессе декодирования показан на рис. 2.13, д. В момент t5 снова имеется по два входных пути для каждого состояния, и один путь из каждой пары подлежит исключению. Выжившие пути на момент f5 показаны на рис. 2.13, е. Заметим, что в нашем примере мы еще не можем принять решения относительно второго входного информационного бита, поскольку еще остается два пути, исходящих в момент t2 из состояния в узле 10. В момент времени t6 на рис. 2.13, ж снова можем видеть структуру сливающихся путей, а на рис. 2.13, з -- выжившие пути на момент t6. Здесь же, на рис. 2.13, з, на выходе декодера в качестве второго декодированного бита показана единица как итог единственного оставшегося пути между точками t2 и t3. Аналогичным образом декодер продолжает углубляться в решетку и принимать решения, касающиеся информационных битов, устраняя все пути, кроме одного.

Отсекание (сходящихся путей) в решетке гарантирует, что у нас никогда не будет путей больше, чем состояний. В этом примере можно проверить, что после каждого отсекания (рис. 2.13, б-- д) остается только 4 пути. Если сравнить это с попыткой приме нить "грубую силу" (без привлечения алгоритма Витерби) при использовании для получения последовательности принципа максимального правдоподобия, то в этом случае число возможных путей (соответствующее возможным вариантам последовательности) является степенной функцией длины последовательности. Для двоичной последовательности кодовых слов с длиной кодовых слов L имеется 2L возможные последовательности.

Рисунок 2.13 - Выбор выживших путей: а) выжившие на момент t2; б) выжившие на момент t3; в) сравнение метрик в момент t4; г) выжившие на момент t5; д) сравнение метрик в момент t5; е) выжившие на момент t5; ж) сравнение метрик в момент t6; з) выжившие на момент t6

2.6.3 Реализация декодера

В контексте решетчатой диаграммы, показанной на рис. 2.11, переходы за один промежуток времени можно сгруппировать в 2v-1 непересекающиеся ячейки; каждая ячейка будет изображать четыре возможных перехода, причем называется памятью кодера (encoder memory). Если К = 3, то v = 2, и, следовательно, мы имеем 2v-1=2 ячейки. Эти ячейки показаны на рис. 3.14, где буквы а, b, с и d обозначают состояния в момент ti а а', b', с' и d' -- состояния в момент времени ti+1. Для каждого перехода изображена метрика ветви , индексы которой означают переход из состояния х в состояние у. Эти ячейки и соответствующие логические элементы, которые корректируют метрики со стояний {Гx}, где х означает конкретное расстояние состояния, представляют основные составляющие элементы декодера.

Рисунок 2.14 - Примеры ячеек декодера

Процедура сложения, сравнения и выбора

Вернемся к примеру двух ячеек с К = 3. На рис. 2.15 показан логический блок, со ответствующий ячейке 1. Логическая схема осуществляет специальную операцию, которая называется сложение, сравнение и выбор (add-compare-select -- ACS). Метрика состояния Гa' вычисляется путем прибавления метрики предыдущего состояния а, Гa к метрике ветви - и метрики предыдущего состояния c, Гc к метрике ветви . Это даст в результате две метрики путей в качестве кандидатов для новой метрики состояния Гa'.

Оба кандидата сравниваются в логическом блоке, показанном на рис. 2.15. Наиболее правдоподобная из двух метрик путей (с наименьшим расстоянием) запоминается как новая метрика состояния Гa' - для состояния а'. Также сохраняется новая история путей для состояния a, где -- история пути информации для данного состояния, дополненная сведениями о выжившем пути.

На рис. 2.15 также показана логическая схема ACS для ячейки 1, которая дает новую метрику состояния Гb' новую историю состояния . Операция ACS аналогичным образом осуществляется и для путей в других ячейках. Выход декодера составляют последние биты на путях с наименьшими метриками состояний.

Вид процедуры сложения, сравнения и выбора на решетке

Рассмотрим тот же пример для описания декодирования на основе алгоритма Витерби. Пусть последовательность сообщений имеет вид m = 1 1 0 1 1, последовательность кодовых слов -- U = 11 01 01 00 01, а принятая последовательность -- Z = 11 01 01 10 01.

Рисунок 2.15 - Логический блок, предназначенный -для осуществления операций сложения, сравнения и выбора

Решетчатая диаграмма декодирования, аналогичная показанной на рис. 2.11, изображена на рис. 2.16. Метрика ветви, которая описывает каждую ветвь, -- это расстояние Хэмминга между принятым кодовым символом и соответствующим кодовым словом из решетки кодера.

Еще на решетке (рис. 3.16) показаны значения каждого состояния х в каждый момент t2--t6, метрика состояния которых обозначена Гx. Операция ACS выполняется после появления двух переходов, входящих в состояние, т.е. для момента t4 и более поздних.

Например, в момент времени t4 значение метрики состояния для состояния а вычисляется суммированием метрики состояния Гa = 3 в момент t3 и метрики ветви -= 1, что в итоге дает значение 4. В то же время к метрике состояния Гc = 2 в момент времени t3 прибавляется метрика ветви = 1, что дает значение 3. В ходе процедуры ACS происходит отбор наиболее правдоподобной метрики (с минимальным расстоянием), т.е. новой метрики состояния; поэтому для состояния a в момент t4 но вой метрикой состояния будет Га' = 3. Отобранный путь изображен жирной линией, а путь, который был отброшен, показан светлой линией.

На рис. 2.16 на решетке слева направо показаны все метрики состояний. Убедимся, что в любой момент времени значение каждой метрики состояния получается суммированием метрики состояния, соединенного с предыдущим состоянием вдоль отобранного пути (жирная линия), и метрики ветви, соединяющей эти состояния.

Через некоторое время на выход декодера будут поданы выжившие ветви, прослеженные до самых ранних битов. Чтобы показать это, посмотрим на рис. 2.16 в момент t6. Видим, что значение метрики со стояния, соответствующей минимальному расстоянию, равно 1. Отобранный путь можно проследить из состояния d обратно, к моменту t1 и убедиться, что декодированное сообщение совпадает с исходным. Отметим, что пунктирные и сплошные линии соответствуют двоичным единице и нулю.

2.6.4 Память путей и синхронизация

Требования к памяти декодера, работающего согласно алгоритму Витерби, растут с увеличением длины кодового ограничения как степенная функция. Для кода со степенью кодирования 1/n после каждого шага декодирования декодер держит в памяти набор из 2К-1 путей.

Рисунок 2.16. Операция сложения, сравнения и выбора при декодировании по алгоритму Витерби

С высокой степенью вероятности можно утверждать, что при значительном превышении существующей на данный момент глубины декодирования эти пути не будут взаимно непересекающимися [2]. Все 2К-1 пути ведут к полной ветви, которая в конце концов разветвляется на разные состояния. Поэтому, если декодер сохраняет историю 2К-1 путей, самые первые биты на всех путях будут одинаковы. Следовательно, простой декодер имеет фиксированный объем истории путей и выдает самые ранние биты произвольного пути каждый раз, когда продвигается на один уровень вглубь решетки. Требуемый объем сохраняемых путей будет равен следующему [2]:

Здесь h -- длина истории пути информационного бита на состояние. При уточнении, которое проводится для минимизации h, вместо самых ранних битов произвольных путей на выходе декодера используются самые ранние биты наиболее вероятных путей. Было показано [2], что значения h, равного 4 или 5 длинам кодового ограничения, достаточно, чтобы характеристики декодера были близки к оптимальным. Необходимый объем памяти и является основным ограничением при разработке декодеров, работающих согласно алгоритму Витерби. В серийно выпускаемых декодерах длина кодового ограничения равна величине порядка К = 10. Попытка повысить эффективность кодирования за счет увеличения длины кодового ограничения вызывает экспоненциальный рост требований к памяти (и сложности).

Синхронизация кодовых слов ветвей -- это процесс определения начала слова ветви в принятой последовательности. Такую синхронизацию можно осуществить, не прибавляя новую информацию к потоку передаваемых символов, поскольку можно видеть, что, пока принятые данные не синхронизированы, у них непомерно высокая частота появления ошибок. Следовательно, синхронизацию можно осуществить просто: нужно проводить сопутствующее наблюдение за уровнем частоты появления ошибок, т.е. нас должна интересовать частота, при которой увеличиваются метрики состояний, или частота, при которой сливаются выжившие пути на решетке. Пара метр, за которым следят, сравнивается с пороговым значением, после чего соответствующим образом осуществляется синхронизация.

3. Разработка программного обеспечения системы кодирования сверточным кодом

сверточный кодирование програамный

3.1 Описание программы

Разрабатываемая программа представляет собой реализацию метода сверточного кодирования. Основные требования, предъявляемые к программе, сводятся к следующим:

1) Наглядность и понятность интерфейса, т.к. разрабатываемое ПО ориентировано на обычного пользователя ЭВМ;

2) Надёжность, т.е. полнота, точность, достоверность и своевременность получаемой результирующей информации.

Т.о. основной упор при разработке ПО был сделан на проектирование наглядного интерфейса, а, следовательно, все основные функции программы привязаны к элементам формы.

В качестве среды разработки было выбрано выпущенное компанией Borland средство быстрой разработки приложений, позволяющее создавать приложения на языке object pascal - Delphi 6. Обоснование такого выбора приведено в последующем пункте.

В ходе создания данного дипломного проекта был написан кодер и декодер. Описание алгоритмов их функционирования приведено ниже.

3.2 Описание блок схем алгоритмов программы

На рисунке 3.1 представлены этапы преобразования данных в разработанной программе.

Рисунок 3.1 - Этапы преобразования исходных данных в программе

Ниже представлены блок схемы алгоритмов каждого этапа.

Рисунок 3.2 - Блок схема для алгоритма преобразования текстового сообщения в двоичный код

Как видно из рисунка 3.2 исходное текстовое сообщение преобразуется в набор бит посимвольно. Каждый символ имеет свое двоичное представление (ASCII код (См. Приложение Б)). На очередной итерации применяя операцию побитового маскирования (1 shl j > 0) алгоритм определяет является ли текущий бит символом 1 или 0 и конкатенирует результат в итоговую строку str. Стандартный набор символов ASCII состоит из 128 десятичных чисел в пределах от 0 до 127, назначенных буквам, цифрам, знакам препинания и самым употребляемым специальным символам. Расширенный набор символов ASCII дополнительно содержит 128 десятичных чисел в пределах от 128 до 255, представляющих дополнительные специальные, математические, графические и иностранные символы. На рисунке 3.3 приведена блок схема для алгоритма функционирования сверточного кодера.

Рисунок 3.3 - Блок схема для алгоритма функционирования сверточного кодера

На очередном этапе преобразования сообщения вызывается функция coding класса MealyAutomaton, которая осуществляет преобразование согласно формуле приведенной на рисунке 3.3

На рисунке 3.4 приведена блок схема алгоритма имитации передачи через канал связи.

Рисунок 3.4 - Блок схема для алгоритма имитации передачи через канал связи

Как видно из приведенного выше алгоритма максимальное количество генерируемых ошибок вычисляется по формуле:

Max = Nсообщ * Pош / 100 (3.1)

где Мax - максимальное количество ошибок

Nсообщ - длина сообщения

Рош - вероятность ошибки (%)

Т.е. если длина сообщения равна 100 бит, а вероятность ошибки - 10 % то генератор сгенерирует от 0 до 10 ошибок. Схема генерации ошибок такова: функция на очередной итерации генерирует случайную величину X, используя стандартную функцию rand следующим образом:

random(99) + 1

затем данное если данное значение меньше вероятности ошибки:

if (random(99) + 1 <= errorProbability)

то происходит генерации ошибочных бит (нули заменяются на единицы и наоборот) в зависимости от параметра «длина пачки ошибок» начиная с позиции i (переменная цикла обработки). Затем происходит инкремент переменной цикла i и все повторяется сначала до тех пор, пока не закончится сообщение или число сгенерированных ошибок не превысит число допустимых ошибок.

На рисунках ниже приведена статистика по тестированию генератора ошибок при длине тестового сообщения 100 бит.

Рисунок 3.5 - Тестирование генератора ошибок:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,02; Длина пачки ошибок: 1

Рисунок 3.6 - Тестирование генератора ошибок:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,1; Длина пачки ошибок: 1

Рисунок 3.7 - Тестирование генератора ошибок:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,02; Длина пачки ошибок: 2

Рисунок 3.8 - Тестирование генератора ошибок:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,1; Длина пачки ошибок: 2

На рисунке 3.9 приведена блок схема алгоритма функционирования декодера.

На каждой итерации декодер (TTreeHandler) вызывает процедуру createLevel которая исходя из входящего кода (2 декодируемых бита) строит очередной уровень сети (который может иметь 1, 2 или 4 узла) и рассчитывает метрики путей. Согласно структуре TListElemPtr все уровни сети связаны указателями pnext и pprev. После полного построения сети декодер выбирает узел на последнем уровне с минимальной метрикой пути, а затем, возвращаясь по указателям pprev, строит декодируемый путь (процедура decode). После чего отображает построенную сеть (функции printTree);

Рисунок 3.9 - Блок схема для алгоритма функционирования декодера

Рисунок 3.10 - Блок схема для алгоритма преобразования из двоичного кода в текстовое сообщение

Как видно из рисунка 3.10 исходный набор бит преобразуется в текстовое сообщение поблочно (по 8 бит - 1символ в ASCII представлении). На очередной итерации преобразования переменная sym (это будущий текстовый символ) сдвигается на 1 бит вправо (sym shr j), после чего к ней прибавляется очередной бит X. После того как в переменную sym попало 8 бит, результирующая строка конкатенируется с переменной sym.

На рисунках ниже приведена статистика по тестированию декодера при длине тестового сообщения 100 бит.

Рисунок 3.11 - Тестирование сверточного декодера:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,05; Длина пачки ошибок: 1

Рисунок 3.12 - Тестирование сверточного декодера:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,1; Длина пачки ошибок: 1

Рисунок 3.13 - Тестирование сверточного декодера:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,05; Длина пачки ошибок: 2

Рисунок 3.14 - Тестирование сверточного декодера:

Длина тестового сообщения - 100 бит; Вероятность ошибок: 0,1; Длина пачки ошибок: 2

3.3 Обоснование выбора языка программирования

Современное визуальное программирование позволило свести проектирование пользовательского интерфейса к простым и наглядным процедурам, которые дают возможность за минуты или часы сделать то, на что ранее уходили месяцы работы. То есть программирование сводится, фактически, к размещению компонентов на форме, заданию некоторых их свойств и написанию при необходимости обработчиков событий.

Данный программный продукт был написан в среде разработки Borland Delphi на языке Object Pascal. Borland Delphi 6.0 - это современный программный продукт, позволяющий создавать широкий спектр приложений для среды Microsoft Windows. Обоснованность данного выбора заключается в следующем:

- Позволяет быстро создавать (даже начинающим программистам) оконный интерфейс, имеющий профессиональный вид, для любых приложений, написанных на любом языке;

- Объектная ориентированность. Основным назначением применения в Delphi модели компонентов является обеспечение возможности многократного использования компонентов и создания новых.

- Динамическая идентификация типа данных или интроспекция (возможность определить тип и структуру объекта во время выполнения программы).

- Поддержка визуального проектирования

- Поддержка методологии событийного программирования

Исходя из всего вышесказанного, выбранная среда разработки и язык программирования полностью удовлетворяют современным требованиям и являются удобным средством для программирования под ОС Windows.

3.4 Тестирование программы

В качестве примера закодируем сообщение «ау» (см. рисунок 4.15)

Рисунок 3.15 - Тестирование программы (кодирование)

В двоичном коде оно будет иметь вид:

1110000011110011

А после кодирования сверточным кодером станет таким:

11011001110000001101101001111101

Так как вероятность ошибки была равная нулю (рисунок 3.7) то сообщение миновало канал без изменений и было декодировано верно.

Теперь попробуем внести в принятое сообщение одиночные ошибки канала (см. рисунок 3.16)

Рисунок 3.16 - Тестирование программы (имитация канала связи)

Как видно из рисунка 3.16 ошибки изменили веса вершин, но итоговый путь, построенный декодером (отмечен жирной линией) не изменился.

Теперь попробуем внести в сообщение двойные ошибки (рисунок 3.17)

Рисунок 3.17 - Тестирование программы (декодирование)

Как видно из рисунка 3.17 декодер не смог исправить двойные ошибки, вследствие чего результирующее сообщение было искажено.

3.5 Быстродействие программы

На рисунке 3.18 изображен график зависимости скорости работы кодера в зависимости от длины входной последовательности

Рисунок 3.18 - Тестирование быстродействия кодера

На рисунке 3.19 изображен график зависимости скорости работы декодера в зависимости от длины декодируемой последовательности

Рисунок 3.19 - Тестирование быстродействия декодера

Как видно из графиков 3.18 и 3.19 графики зависимости быстродействия кодера и декодера имеют линейный характер. Исходя из графиков получается, что средняя скорость кодирования 0,016 мс/бит, а скорость декодирования составляет 0,0053 мс/бит. Что является довольно не плохим показателем для поточного кодера/декодера.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана программа осуществляющая кодирование сверточным кодом и имитацию канала связи.

Перед тем как, началась разработка алгоритма программы, было проведено изучение алгоритма сверточного кодирования, в соответствии с которым была разработана блок схема алгоритма программы.

После разработки блок схемы алгоритма программы был написан программный модуль, реализующий указанную выше функциональность.

В разделе технико-экономического обоснования были рассчитаны затраты на создание данного ПО и определена его цена - 6723 грн. Капитальные затраты для разработчика составили 3630 грн. Рентабельность данного программного продукта составляет 28%. Анализ экономической эффективности подтвердил целесообразность создания данного программного продукта.

В разделе «Охрана труда и окружающей среды» проведён анализ условий труда в помещении, в котором производится разработка данного ПО.

В разделе «Гражданская оборона» оценена обстановка и предусмотрены мероприятия по защите студентов и работников университета в зоне радиоактивного загрязнения после аварии на АЭС.

Библиографический список

1.Никитин Г. И. Сверточные коды: Учебное пособие.. -- С-П.: Сов. радио, 2001. -- 78 с

2.Бернард Скляр Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение.

3.Витерби А.Д., Омура Дж.К. Принципы цифровой связи и кодирования /Пер. с англ. под ред. К.Ш. Зигангирова. -- М.: Радио и связь, 1982. -- 536 с.

4.Чернега В., Платтнер Б. Компьютерные сети: Учебник для вузов/ В. Чернега, Б. Платтнер - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2006. - 500 с.

5.Культин Н.Б. Delphi 6. Программирование на Object pascal. БХВ-Петербург, 2001 г. 528с.

Приложение А

Текст программы

unit Viterbi_Unit;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, ComCtrls, Grids;

type

{**

* сокращенные названия для типов

*}

pint = ^integer;

int = integer;

{**

* узел сети используемый при декодировании

*}

TNodeDataPtr = ^TNodeData;

TNodeData = record

val : string;// содержимое вершины

way: int;// метрика длины пути

minWayBelong: bool;// принадлежит минимальному пути

parent: TNodeDataPtr;// указатель на родителя

end;

{**

* уровень сети используемой при декодировании

*}

TListElemPtr =^TListElem;

TListElem = record

nodes: array [0..3] of TNodeDataPtr;// узлы текущего уровня

code: string;// декодируемый код

pnext: TListElemPtr;// указатель на следующий уровень

pprev: TListElemPtr;// указатель на предыдущий уровень

end;

{**

* форма

*}

TmyForm = class(TForm)

step1Btn: TButton;

step2Btn: TButton;

step3Btn: TButton;

allStepsBtn: TButton;

GroupBox2: TGroupBox;

inputData: TRichEdit;

step0Data: TRichEdit;

step1Data: TRichEdit;

step2Data: TRichEdit;

step3Data: TRichEdit;

step4Data: TRichEdit;

Label1: TLabel;

step1Label: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

step2Label: TLabel;

Label6: TLabel;

step0Label: TLabel;

Label8: TLabel;

errorMultiplicityBox: TComboBox;

errorProbabilityBox: TComboBox;

leftTreePaintPosition: TScrollBar;

procedure step1BtnClick(Sender: TObject);

procedure step2BtnClick(Sender: TObject);

procedure step3BtnClick(Sender: TObject);

procedure allStepsBtnClick(Sender: TObject);

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure FormPaint(Sender: TObject);

procedure leftTreePaintPositionChange(Sender: TObject);

procedure printTree(t:TListElemPtr; levelNum :int);

procedure step0();

procedure step1();

procedure step2();

procedure step3();

procedure step4();

private

bitmap: TBitmap;

public

{ Public declarations }

end;

{**

* автомат Мили (кодер)

*}

MealyAutomaton = class

private

R1:int;// регистры сдвига

R2:int;

// конструктор

constructor init;

public

// побитовый кодер

procedure coding(X:int; Y1:pint; Y2:pint);

end;

{**

* декодер работающий по алгоритму Витерби

*}

TTreeHandler = class

public

pleft: TListElemPtr;// указатель на корневой узел сети

// вычисляет сумму по модулю 2 для двух строк

function xorStrings(val_1: string; val_2: string) : string;

// конструктор

constructor init;

// вычисление пути до узла

function calcWayToNode(parent: TNodeDataPtr; nodeVal:string; inputCode: string):int;

// создание корня

procedure creatRoot;

// создание узла сети

function createNode(parent1: TNodeDataPtr; parent2: TNodeDataPtr; nodeVal:string; inputCode: string):TNodeDataPtr;

// вес вершины

function weightCalc(val: string) : int;

// Создание очередного уровня сети

procedure createLevel(temp:TListElemPtr; code:string);

// Удаление всех узлов сети

procedure deleteTree(pleft:TListElemPtr);

// декодирование

function decode() : string;

// инвертирование строки

function rotateString(val: string): string;

end;

var

myForm: TmyForm;// форма

mealyCoder: MealyAutomaton;// кодер

treeHandler: TTreeHandler;// декодер

implementation

{$R *.dfm}

// автомат Мили - НАЧАЛО

{**

* конструктор

*}

constructor MealyAutomaton.init;

begin

R1:=0;

R2:=0;

end;

{**

* побитовый кодер

*}

procedure MealyAutomaton.coding(X:int; Y1:pint; Y2:pint);

begin

y1^:= X xor R2;

y2^:= X xor R2;

R2:= R1;

R1:= X;

y1^:= y1^ xor R2;

end;

// автомат Мили - КОНЕЦ

// декодер - НАЧАЛО

{**

* вычисляет сумму по модулю 2 для двух строк

*}

function TTreeHandler.xorStrings(val_1: string; val_2: string) : string;

var

res: string;

i: int;

begin

if (length(val_1) <> length(val_2)) then

begin

res := '';

end

else

begin

for i:=1 to length(val_1) do

begin

if (val_1[i] = val_2[i]) then

begin

res:=res+'0'

end

else

begin

res:=res+'1';

end

end

end;

xorStrings := res;

end;

{**

* конструктор

*}

constructor TTreeHandler.init;

begin

pleft:= NIL;

end;

{**

* вычисление пути до узла

*}

function TTreeHandler.calcWayToNode(parent: TNodeDataPtr; nodeVal:string; inputCode: string):int;

var

resultWay : int;

begin

resultWay := 0;

// Вершина "00"

if (parent^.val = '00') then

begin

// левый потомок

if (nodeVal = '10') then

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('11', inputCode));

end

// правый потомок

else

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('00', inputCode));

end

end

// Вершина "10"

else if(parent^.val = '10') then

begin

// левый потомок

if (nodeVal = '11') then

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('01', inputCode));

end

// правый потомок

else

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('10', inputCode));

end

end

// Вершина "11"

else if(parent.val = '11') then

begin

// левый потомок

if (nodeVal = '11') then

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('10', inputCode));

end

// правый потомок

else

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('01', inputCode));

end

end

// Вершина "01"

else if(parent^.val = '01') then

begin

// левый потомок

if (nodeVal = '10') then

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('00', inputCode));

end

// правый потомок

else

begin

resultWay := parent^.way + WeightCalc(xorStrings('11', inputCode));

end

end;

calcWayToNode := resultWay;

end;

{**

* создание корня

*}

procedure TTreeHandler.creatRoot;

begin

new(pleft);

pleft^.pnext:= NIL;

pleft^.pprev:= NIL;

new(pleft^.nodes[0]);

pleft^.nodes[0]^.val:= '00';

pleft^.nodes[0]^.way:= 0;

pleft^.nodes[0]^.minWayBelong := true;

pleft^.nodes[0]^.parent:= NIL;

pleft^.nodes[1]:= NIL;

pleft^.nodes[2]:= NIL;

pleft^.nodes[3]:= NIL;

end;

{**

* создание узла сети

*}

function TTreeHandler.createNode(

parent1: TNodeDataPtr;

parent2: TNodeDataPtr;

nodeVal:string;

inputCode: string

):TNodeDataPtr;

var

nodeParent: TNodeDataPtr;

resultNode: TNodeDataPtr;

way1: int;

way2: int;

resWay: int;

begin

if ((parent1 = NIL) AND (parent2 = NIL)) then

begin

resultNode := NIL;

end

else

begin

if (parent1 = NIL) then

begin

nodeParent:= parent2;

end

else if (parent2 = NIL) then

begin

nodeParent:= parent1;

end

else

begin

way1 := calcWayToNode(parent1, nodeVal, inputCode);

way2 := calcWayToNode(parent2, nodeVal, inputCode);

if (way2 > way1) then nodeParent := parent1

else nodeParent:= parent2;

end;

resWay := calcWayToNode(nodeParent, nodeVal, inputCode);

new(resultNode);

resultNode^.val := nodeVal;

resultNode^.way := resWay;

resultNode^.minWayBelong := false;

resultNode^.parent := nodeParent;

end;

createNode := resultNode;

end;

{**

* вес вершины

*}

function TTreeHandler.weightCalc(val: string) : int;

var

res: int;

i: int;

begin

res := 0;

for i:=1 to length(val) do

begin

if (val[i] = '1') then

begin

res := res + 1;

end

end;

weightCalc := res;

end;

{**

* Создание очередного уровня

*}

procedure TTreeHandler.createLevel(temp:TListElemPtr; code:string);

var

newLevel : TListElemPtr;

begin

if((temp^.pnext <> NIL)) then

begin

CreateLevel(temp.pnext, code);

end

else

begin

new(newLevel);

temp^.pnext := newLevel;

temp^.code:= code;

newLevel^.pnext:= NIL;

newLevel^.pprev:= temp;

newLevel^.nodes[0]:= createNode(temp^.nodes[0], temp^.nodes[2], '00', code);

newLevel^.nodes[1]:= createNode(temp^.nodes[0], temp^.nodes[2], '10', code);

newLevel^.nodes[2]:= createNode(temp^.nodes[1], temp^.nodes[3], '01', code);

newLevel^.nodes[3]:= createNode(temp^.nodes[1], temp^.nodes[3], '11', code);

end

end;

{**

* Удаление всех узлов дерева

*}

procedure TTreeHandler.deleteTree(pleft:TListElemPtr);

begin

if (pleft <> NIL) then

begin

DeleteTree(pleft.pnext);

DISPOSE (pleft);

end;

pleft := NIL;

end;

{**

* декодирование

*}

function TTreeHandler.decode() : string;

var

temp: TListElemPtr;

resultStr: string;

minWayNode: TNodeDataPtr;

i: int;

begin

temp := pleft;

while (temp^.pnext <> NIL) do

begin

temp := temp^.pnext;

end;

minWayNode := NIL;

for i:=0 to 3 do

begin

if (temp^.nodes[i] = NIL) then

begin

break;

end;

if ((minWayNode = NIL) OR (minWayNode^.way > temp^.nodes[i]^.way)) then

begin

minWayNode := temp^.nodes[i];

end;

end;

while (minWayNode^.parent <> NIL) do

begin

resultStr := resultStr + minWayNode^.val[1];

minWayNode^.minWayBelong := true;

minWayNode := minWayNode^.parent;

end;

decode := rotateString(resultStr);

end;

{**

* инвертирование строки

*}

function TTreeHandler.rotateString(val: string): string;

var

res : string;

strLen : int;

i : int;

begin

res := '';

strLen := length(val);

i := strLen;

while (i >= 1) do

begin

res:= res + val[i];

i:= i-1;

end;

rotateString := res;

end;

// декодер - КОНЕЦ

// методы формы - НАЧАЛО

{**

* Создание формы

*}

procedure TmyForm.FormCreate(Sender: TObject);

begin

// инициализируем автомат мили

mealyCoder := MealyAutomaton.init();

// инициализируем декодер

treeHandler := TTreeHandler.init();

myForm.DoubleBuffered := true;

bitmap := TBitmap.Create;

randomize();

inputData.Clear();

inputData.Text := 'тест1.';

end;

{**

* перерисовка формы

*}

procedure TmyForm.FormPaint(Sender: TObject);

begin

printTree(treeHandler.pleft, 0);

end;

{**

* Отображение дерева

*}

procedure TmyForm.printTree(t:TListElemPtr; levelNum :int);

var

i : int;

node : TNodeDataPtr;

nodeParent : TNodeDataPtr;

leftPos : int;

topPos : int;

levelHeight : int;

levelWidth : int;

levelX : int;

levelY : int;

ellipse : int;

parentNodeY : int;

parentNodeX : int;

max : int;

begin

leftPos := 60 - leftTreePaintPosition.Position;

topPos:= 40{+myForm.GroupBox2.Height};

levelHeight :=35;

levelWidth :=60;

ellipse :=12;

parentNodeX := 0;

parentNodeY := 0;

// очищаем канву

bitmap.Width := myForm.Width;

bitmap.Height := myForm.Height;

bitmap.Canvas.Brush.Color:= {clWhite}clBtnFace;

bitmap.Canvas.Pen.Style:= psSolid;

bitmap.Canvas.Pen.Color:= clBlack;

bitmap.Canvas.FillRect(Rect(0,0,myForm.Width,myForm.Height));

// Рекурсивное прохождение заканчивается на пустом поддереве

while (t <> NIL) do

begin

levelX := leftPos + levelWidth*levelNum;

for i:=0 to 3 do

begin

if (t^.nodes[i] <> NIL)then

begin

levelY := topPos + levelHeight*i;

node := t^.nodes[i];

// рисуем связь с родителем

nodeParent := node^.parent;

if (nodeParent <> NIL) then

begin

if (nodeParent.val = '00') then parentNodeY :=0

else if(nodeParent.val = '10') then parentNodeY :=1

else if(nodeParent.val = '01') then parentNodeY :=2

else parentNodeY :=3;

parentNodeY := topPos + levelHeight*parentNodeY;

parentNodeX := levelX-levelWidth;

// выделяем минимальный путь

if (node^.minWayBelong) then

begin

bitmap.Canvas.Pen.Color:= clRed;

bitmap.Canvas.Pen.Width :=2;

end

else

begin

bitmap.Canvas.Pen.Color:= clBlack;

bitmap.Canvas.Pen.Width :=1;

end;

bitmap.Canvas.MoveTo(levelX, levelY);

bitmap.Canvas.LineTo(parentNodeX, parentNodeY);

end;

bitmap.Canvas.Pen.Color:= clBlack;

bitmap.Canvas.Pen.Width :=1;

// рисуем текущий узел

bitmap.Canvas.Ellipse(levelX-ellipse, levelY-ellipse, levelX+ellipse, levelY+ellipse);

bitmap.Canvas.TextOut(levelX-7, levelY-6, IntToStr(node^.way));

// перерисовывам родителя

if (nodeParent <> NIL) then

begin

bitmap.Canvas.Ellipse(parentNodeX-ellipse, parentNodeY-ellipse, parentNodeX+ellipse, parentNodeY+ellipse);

bitmap.Canvas.TextOut(parentNodeX-7, parentNodeY-6, IntToStr(nodeParent^.way));

end;

end;

// номер уровня

bitmap.Canvas.TextOut(levelX-7, topPos-6 + levelHeight*4, IntToStr(levelNum+1));

// декодируемый код

bitmap.Canvas.TextOut(levelX-7+ trunc(levelWidth/2), 10, t^.code);

end;

// рисуем следующий уровень

t := t^.pnext;

levelNum := levelNum+1;

end;

if (treeHandler.pleft <> NIL) then

begin

bitmap.Canvas.FillRect(Rect(0,0,40,myForm.Height));

bitmap.Canvas.TextOut(10, topPos-6, '00');

bitmap.Canvas.TextOut(10, topPos-6 + levelHeight, '10');

bitmap.Canvas.TextOut(10, topPos-6 + levelHeight*2, '01');

bitmap.Canvas.TextOut(10, topPos-6 + levelHeight*3, '11');

myForm.Canvas.Draw(0,0,bitmap);

max := levelNum * levelWidth - myForm.Width + 40;

if (max > 0) then

begin

leftTreePaintPosition.Visible := true;

leftTreePaintPosition.Max := max;

end

else

begin

leftTreePaintPosition.Visible := false;

end

end

else

begin

leftTreePaintPosition.Visible := false;

end;

end;

{**

* преобразование строки в двоичный код

*}

procedure TmyForm.step0();

var

sym: char;

i: int;

j: int;

str: string;

begin

step0Data.Text := '';

for i := 1 to length(inputData.Text) do

begin

sym:= inputData.Text[i];

str:= '';

for j:=0 to 7 do

begin

if (int(sym) and (1 shl j) > 0) then str :='1'+str

else str :='0'+str;

end;

step0Data.Text := step0Data.Text + str;

end;

step0Label.Caption := 'Соощение в двоичном коде ('+IntToStr(length(step0Data.Text))+' бит)';

end;

{**

* кодирование строки с помощью автомата мили

*}

procedure TmyForm.step1();

var

y1: int;// Выходы автомата Мили

y2: int;

res: string;// Результат кодирования

i: int;

sym : int;

begin

res := '';

mealyCoder.init();

for i := 1 to length(step0Data.Text) do

begin

if ((step0Data.Text[i] = '0') OR (step0Data.Text[i] = '1')) then

begin

sym := int(step0Data.Text[i])-int('0');

mealyCoder.Coding(sym, @y1, @y2);

res := res + IntToStr(y1)+IntToStr(y2);

end;

end;

step1Data.Text := res;

step1Label.Caption := 'Закодированное сообщение ('+IntToStr(length(step1Data.Text))+' бит)';

end;

{**

* имитация канала связи

*}

procedure TmyForm.step2();

var

i : int;

j : int;

errorMultiplicity: int;

errorProbability: int;

errorInterval: int;// промежуток, в котором возможно появление пачки ошибок

errorPosition: int;// местоположение ошибки

str: string;

maxErrors : int;// максимальное количество ошибок

errorCount : int;// счетчик количества ошибок

begin

errorInterval:= 1;

errorMultiplicity:= StrToInt(errorMultiplicityBox.Text);

errorProbability:= trunc(StrToFloat(errorProbabilityBox.Text) * 100);

// очищаем стили

step2Data.SelStart:= 1;

step2Data.SelLength := length(step2Data.Text);

step2Data.SelAttributes.Color:= clBlack;

step2Data.SelAttributes.Style:= [];

step2Data.Lines.Clear();

str := step1Data.Text;

randomize();

maxErrors := round(length(str) * (errorProbability/100));

errorCount := 0;

i:=1;

while ((i <= length(str)) AND (maxErrors > 0)) do

begin

if (errorCount >= maxErrors) then

begin

break;

end;

if (random(99) + 1 <= errorProbability) then

begin

errorPosition := 0;

// меняем 1 на 0 и 0 на 1 (т.е. генерируем ошибку)

for j:=i+errorPosition to i+errorPosition+errorMultiplicity - 1 do

begin

if (j > length(str)) then

begin

break;

end;

if (str[j] = '0') then

begin

str[j] := '1'

end

else

begin

str[j] := '0';

end;

errorCount := errorCount + 1;

i := i + 1;

end;

i := i - 1;

// стараемся сделать так, чтобы ошибки не "слепливались"

if ((errorProbability <> 100) AND (random(99) + 1 > errorProbability)) then

begin

i := i + 1;

end;

end;

i := i + errorInterval;

end;

step2Data.Text := str;

step2Label.Caption := 'После прохождения канала ('+IntToStr(length(step2Data.Text))+' бит)';

// выделяем ошибочные символы

for i:=1 to length(str) do

begin

if (str[i] <> step1Data.Text[i])then

begin

step2Data.SelStart:= i-1;

step2Data.SelLength:= 1;

step2Data.SelAttributes.Color:= clFuchsia;

step2Data.SelAttributes.Style:= [fsUnderline, fsBold];

end;

end

end;

{**

* декодирование в двоичный код

*}

procedure TmyForm.step3();

var

code: string;

codeLen: int;

i: int;

begin

code := step2Data.Text;

codeLen:= length(code);

if (codeLen > 0) then

begin

// удаление дерева (если уже был запуск декодера)

treeHandler.DeleteTree(treeHandler.pleft);

// Инициализация дерева

treeHandler.CreatRoot();

// строим дерево декодера

i := 1;

while (i < codeLen) do

begin

treeHandler.createLevel(treeHandler.pleft, copy(code, i, 2));

i := i+2;

end;

// выводим результат декодирования

step3Data.Text := treeHandler.decode();

// рисуем дерево декодера

printTree(treeHandler.pleft, 0);

end;

end;

{**

* перевод из двоичного кода в строку

*}

procedure TmyForm.step4();

var

str: string;

i: int;

j : int;

sym : int;

begin

str:= '';

i:= 1;

while (i < length(step3Data.Text)) do

begin

{str := str + copy(step3Data.Text, i, 8);}

sym := 0;

for j:=0 to 7 do

begin

sym := (sym shl 1) + (byte(step3Data.Text[i+j]) and 1) ;

{sym + integer(step3Data.Text[i+j])-integer('0');

sym := sym shr 1;}

end;

//sym := 176;

str := str + char(sym);

i := i+8;

end;

step4Data.Text := str;

end;

{**

* кнопка "закодировать"

*}

procedure TmyForm.step1BtnClick(Sender: TObject);

begin

step0();

step1();

end;

{**

* кнопка "канал связи"

*}

procedure TmyForm.step2BtnClick(Sender: TObject);

begin

step2();

end;

{**

* кнопка "декодировать"

*}

procedure TmyForm.step3BtnClick(Sender: TObject);

begin

step3();

step4();

end;

{**

* кнопка "все шаги сразу"

*}

procedure TmyForm.allStepsBtnClick(Sender: TObject);

begin

step0();

step1();

step2();

step3();

step4();

end;

{**

* прокрутка отображения дерева

*}

procedure TmyForm.leftTreePaintPositionChange(Sender: TObject);

begin

printTree(treeHandler.pleft, 0);

end;

// методы формы - КОНЕЦ

end.

Приложение Б

Таблица ASCII кодов ASCII Таблица символов 0 - 127.

dec

hex

симв

пояснение

dec

hex

симв

dec

hex

симв

dec

hex

симв

0

0

NUL

Пустой символ

32

20

пробел

64

40

@

96

60

`

1

1

SOH

Начало заголовка

33

21

!

65

41

A

97

61

a

2

2

STX

Начало текста

34

22

"

66

42

B

98

62

b

3

3

ETX

Конец текста

35

23

#

67

43

C

99

63

c

4

4

EOT

Конец передачи

36

24

$

68

44

D

100

64

d

5

5

ENQ

Запрос

37

25

%

69

45

E

101

65

e

6

6

ACK

Подтвержд. получения

38

26

&

70

46

F

102

66

f

7

7

BEL

Звуковой сигнал

39

27

'

71

47

G

103

67

g

8

8

BS**

Обратный ход каретки

40

28

(

72

48

H

104

68

h

9

9

TAB**

Горизонт. табуляция

41

29

)

73

49

I

105

69

i

10

A

LF**

Начало строки

42

2A

*

74

4A

J

106

6A

j

11

B

VT

Вертикальная табуляция

43

2B

+

75

4B

K

107

6B

k

12

C

FF

Начало формы

44

2C

,

76

4C

L

108

6C

l

13

D

CR**

Возврат каретки

45

2D

-

77

4D

M

109

6D

m

14

E

SO

Передача

46

2E

.

78

4E

N

110

6E

n

15

F

SI

Прием

47

2F

/

79

4F

O

111

6F

o

16

10

DLE

Закр. канала связи

48

30

0

80

50

P

112

70

p

17

11

DC1

Упр. устройством 1

49

31

1

81

51

Q

113

71

q

18

12

DC2

Упр. устройством 2

50

32

2

82

52

R

114

72

r

19

13

DC3

Упр. устройством 3

51

33

3

83

53

S

115

73

s

20

14

DC4

Упр. устройством 4

52

34

4

84

54

T

116

74

t

21

15

NAK

Отрицание получения

53

35

5

85

55

U

117

75

u

22

16

SYN

Синхронизация

54

36

6

86

56

V

118

76

v

23

17

ETB

Конец пакета

55

37

7

87

57

W

119

77

w

24

18

CAN

Отмена

56

38

8

88

58

X

120

78

x

25

19

EM

Закрытие среды

57

39

9

89

59

Y

121

79

y

26

1A

SUB

Замена

58

3A

:

90

5A

Z

122

7A

z

27

1B

ESC

Завершение

59

3B

;

91

5B

[

123

7B

{

28

1C

FS

Разделитель файлов

60

3C

<

92

5C

\

124

7C

|

29

1D

GS

Разделитель групп

61

3D

=

93

5D

]

125

7D

}

30

1E

RS

Разделитель записей

62

3E

>

94

5E

^

126

7E

~

31

1F

US

Разделитель модулей

63

3F

?

95

5F

_

127

7F



Значениями 0-32 и 127 закодированы непечатаемые символы. Они не имеют графического представления, но в зависимости от приложения, могут влиять на отображение текста.

Таблица символов 128 - 255.

dec

hex

симв

dec

hex

симв

dec

hex

симв

dec

hex

симв

128

80

160

A0

пробел

192

C0

А

224

E0

а

129

81

?

161

A1

?

193

C1

Б

225

E1

б

130

82

162

A2

?

194

C2

В

226

E2

в

131

83

?

163

A3

?

195

C3

Г

227

E3

г

132

84

164

A4

¤

196

C4

Д

228

E4

д

133

85

165

A5

?

197

C5

Е

229

E5

е

134

86

166

A6

¦

198

C6

Ж

230

E6

ж

135

87

167

A7

§

199

C7

З

231

E7

з

136

88

?

168

A8

?

200

C8

И

232

E8

и

137

89

169

A9

©

201

C9

Й

233

E9

й

138

8A

S

170

AA

?

202

CA

К

234

EA

к

139

8B

171

AB

«

203

CB

Л

235

EB

л

140

8C

?

172

AC

¬

204

CC

М

236

EC

м

141

8D

?

173

AD

205

CD

Н

237

ED

н

142

8E

Z

174

AE

®

206

CE

О

238

EE

о

143

8F

?

175

AF

?

207

CF

П

239

EF

п

144

90

?

176

B0

°

208

D0

Р

240

F0

р

145

91

`

177

B1

±

209

D1

C

241

F1

с

146

92

'

178

B2

?

210

D2

Т

242

F2

т

147

93

«

179

B3

?

211

D3

У

243

F3

у

148

94

«

180

B4

?

212

D4

Ф

244

F4

ф

149

95

*

181

B5

µ

213

D5

Х

245

F5

х

150

96

-

182

B6

214

D6

Ц

246

F6

ц

151

97

--

183

B7

·

215

D7

Ч

247

F7

ч

152

98

?

184

B8

?

216

D8

Ш

248

F8

ш

153

99

185

B9

?

217

D9

Щ

249

F9

щ

154

9A

s

186

BA

?

218

DA

Ъ

250

FA

ъ

155

9B

187

BB

«

219

DB

Ы

251

FB

ы

156

9C

?

188

BC

?

220

DC

Ь

252

FC

ь

157

9D

?

189

BD

?

221

DD

Э

253

FD

э

158

9E

z

190

BE

?

222

DE

Ю

254

FE

ю

159

9F

Y

191

BF

?

223

DF

Я

255

FF

я

Приложение В

Руководство пользователя

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра Информационных систем

Программа, осуществляющая кодирование/декодирование сверточным кодом и имитирующая канал связи

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Выполнила:

Мартынова С. В.

1 НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

Программа предназначена для кодирования/декодирования текстовых сообщений сверхточным кодом и имитацию канала связи.

2 Условия выполнения программы

В связи с тем, что программа была написана для работы в среде OC Windows, можно утверждать, что для нормальной работы программы к аппаратным средствам выдвигаются те же требования, которые выдвигает операционная система для своей стабильной работы:

1) 1 Гб оперативной памяти или лучше.

2) Процессор с частотой 1 ГГц или лучше.

3) Порядка 5 Мб дискового пространства или больше.

4) Видеокарта с памятью 32 Мб или лучше.

3 Выполнение программы

С точки зрения пользователя программа представляет собой исполняемый EXE-файл. Для запуска программы необходимо два раза кликнуть на файле Viterbi.EXE. При запуске программы на экран выводится окно главного меню (рисунок 1).

Рисунок 1 - Главное окно программы

Данная форма разделена на две области:

1) Панель управления

2) Область для вывода дерева декодера (верхняя пустая часть формы)

Назначение кнопок, находящихся в области управления:

Кнопка «Закодировать» - осуществляет перевод введенного текстового сообщения в двоичный код и кодирование полученной двоичной последовательности сверточным кодом.

Кнопка «Имитация канала связи» - осуществляет генерацию случайным образом в двоичной последеовательности ошибок, с заданной длиной и вероятность.

Кнопка «Декодировать» -производит декодирование двоичной последовательности с использованием алгоритма Витерби и последующий перевод результата в текстовую строку.

Кнопка «Все шаги сразу» - имитирует последовательное нажатие на все вышеуказанные кнопки.

Пример результатов работы программы приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Пример работы программы

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение понятий кода, кодирования и декодирования, виды, правила и задачи кодирования. Применение теорем Шеннона в теории связи. Классификация, параметры и построение помехоустойчивых кодов. Методы передачи кодов. Пример построения кода Шеннона.

    курсовая работа [212,6 K], добавлен 25.02.2009

  • Разработка алгоритма и программы кодирования и декодирования данных кодом Рида-Малера. Понятие избыточных кодов, их применение. Корелляционный код. Особенности построения простых помехоустойчивых кодов Рида-Маллера. Рассмотрение частных случаев.

    курсовая работа [31,9 K], добавлен 09.03.2009

  • Изучение работы цифрового интерфейса, способ осуществления помехоустойчивого кодирования. Выбор среды программирования. Разработка структуры программного обеспечения и методики его тестирования. Создание алгоритмов работы имитатора цифрового канала связи.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 10.09.2011

  • Методика и алгоритм статистических испытаний. Исследование сверточного кода порогового, мажоритарного декодеров, Витерби и Меггита. Исследование достоверности принятой информации на приемной стороне с УЗО и без него. Варианты корректирующих кодов.

    курсовая работа [680,3 K], добавлен 23.01.2015

  • Описание системы кодирования, порядка присвоения кодов единицам информации. Изучение этапов создания классификаторов. Штриховое кодирование и особенности его применения. Юридическая сила документа, полученного из автоматизированной информационной системы.

    презентация [409,6 K], добавлен 25.06.2013

  • Разработка утилиты кодирования и декодирования формата Base 64 в программной среде Linux с использованием компилятора. Написание программы на языке С++. Кодирование символьной строки любого набора байт в последовательность печатных ASCII символов.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 10.09.2013

  • Разработка программной базы для исследований в области распознавания речи и поиска ключевых слов в ней. Расчет mel-фильтров. Скрытые марковские модели. Применение в алгоритме сверточного декодирования Витерби. Методы визуализации и обработки аудиоданных.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.06.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.