IE0527_P_Simulacion:

Este repositorio almacena el código y recursos necesarios para simular la comunicación entre una habitación de una casa y una casita de árbol en el jardín; se establece un mensaje de texto de entrada que está previamente generado, codificamos el mensaje en la fuente utilizando el algoritmo de Huffman y para la codificación del canal se utilizará Hamming para agregar la capacidad de detección de errores; la señal se transmitirá por radiofrecuencia.

Escenario hipotético:

Simulación de un chat de texto, entre la habitación de una casa y una casita en el árbol.

Carga del archivo:

El mensaje que enviaremos en la simulación se encuentra en:

PySIM/datasets/INPUT.txt

Y la simulación tomará en cuenta que este archivo de texto fue previamente generado.

Codificación de la fuente:

Para la codificación de la fuente implementamos el algoritmo de Huffman. Una vez que hemos codificado el texto, procedemos a codificar el árbol, incorporando meta datos a la señal del texto codificado. La estructura de nuestra señal es la siguiente:

Primero añadimos 4 bits que indican el tamaño en bytes del código que define el árbol de Huffman; la señal codificada del árbol se forma representando los símbolos en grupos de 6 bits, que se decodifican con el <diccionario_simbolos{}>, estos grupos de 6 bits se acomodan da mayor a menor frecuencia en la codificación del árbol; seguidamente se agregan los tamaños de las frecuencias que se indican en un paquete de 4 bits para cada símbolo, finalmente se toman los bits del código de Huffman de cada símbolo, se concatenan y se agrega el código del texto codificado al final del código completo de la señal codificada en la fuente.

Ejemplo:

Para ejemplificar los resultados de la simulación tomamos como texto el código de entrada 110101011101. La codificación de Huffman para este texto es 110101011101

Important

Estos metadatos no se aprecian en las señales de ejemplo, debido a que aumentan considerablemente la cantidad de bits y no permiten apreciar claramente las señales.

Note

El código para la codificación de la fuente se encuentra en:

PySIM/src/CODIFICADOR.py

Codificación del canal:

Implementamos el algoritmo de Hamming para codificar el código generado en la etapa de codificación de fuente; este algoritmo nos permite la corrección de errores en la recepción del mensaje, incorporando bits de paridad al código.

Ejemplo:

Al ingresar el código generado por el algoritmo de Huffman, la codificación Hamming resultante es 10111010010111011

Note

El código de la codificación Hamming se encuentra en:

PySIM/src/HAMMING.py

Modulación:

Para la modulación del código generado por el algoritmo de Hamming, utilizaremos BPSK, que nos permite representar los bits codificados por medio de 2 fases de onda portadora.

Ejemplo:

Al recibir el código de bits 110101011101, la codificación PSK genera la siguiente señal de salida:

Note

El código de la modulación BPSK se encuentra en:

PySIM/src/PSK.py

Transmisión:

Simulamos un medio con ruido y una atenuación de la señal del 50%, para simular componentes y medios ruidosos que podríamos esperar en la aplicación real de un proyecto de este estilo.

Ejemplo:

Para la señal transmitida utilizamos el resultado de la señal PSK que diseñamos en la etapa de modulación, el grafico de la señal transmitida es el siguiente:

Note

Código almacenado en:

PySIM/src/TRANSMISION.py

Demodulación:

Para demodular la señal transmitida utilizamos un comparador individual de señales; para conocer si el resultado de la transmisión con ruido representa un 0 o un 1. La comparación entre la señal del primer bit enviado y las máscaras de las señales para 0 y 1 es:

Ejemplo:

Continuando con nuestro ejemplo, la señal demodulada del código de ejemplo es:

Que coincide con la señal modulada. Generando el código 10111010010111011, que coincide por el código generado en la etapa de codificación de canal.

Note

La demodulación se encuentra en:

PySIM/src/PSK.py

Decodificación de canal:

Manteniendo la lógica de la simulación, implementamos la extracción de código codificado por el algoritmo de Hamming.

Ejemplo:

Al ejecutar la simulación el código decodificado es 110101011101; que era el texto inicial de nuestro ejemplo.

Note

El código de la decodificación Hamming se encuentra en:

PySIM/src/HAMMING.py

Decodificación de fuente:

Una vez que obtenemos el código decodificado de la señal transmitida, debos realizar la decodificación de Huffman, para conocer el texto original que fue enviado.

Note

El código para la decodificación en el receptor se encuentra en:

PySIM/src/CODIFICADOR.py