СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ Российский патент 2006 года по МПК H04B17/00 H04B3/46 

Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, а именно к области контроля технического состояния систем связи, работающих в частотно-адаптивных режимах.

Известны способы диагностирования, описанные, например в книге: Автоматизация диагностирования электронных устройств/ Ю.В.Малышенко, В.П.Чипулис, С.Г.Шаршунов / Под ред. В.П.Чипулиса - М.: Энергоатомиздат. 1986. - 216 с. [1], включающие формирование тестовой последовательности, ее преобразование по установленному закону, запоминание преобразованной последовательности и сравнение ее с рассчитанной ранее. Отличие в преобразованной и рассчитанной последовательностях свидетельствуют об отказе или сбое. Известен способ, реализованный в устройстве диагностики состояния аппаратуры цифровых систем передачи по авторскому свидетельству СССР №1734219, заявленному 6.08.90, опубликованному 15.05.92, бюллетень: N 18 [2], заключающийся помимо сказанного выше в выделении псевдослучайной последовательности после каждого ее преобразования, вычислении математического ожидания числа единичных символов, дисперсии числа появления единичных символов и вероятности появления единичных символов и определении по полученным результатам параметров возможных технических состояний аппаратуры цифровых систем передачи. Однако известные способы не обеспечивают достаточную достоверность диагностирования из-за ограничения времени измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ, реализованный в устройстве диагностики состояния аппаратуры цифровых систем передачи по авторскому свидетельству Российской Федерации №2132594, заявленному 05.01.98, опубликованному 27.06.99, бюллетень №18 [3]. Способ-прототип заключается в формировании тестовой псевдослучайной последовательности длительностью 158400 тактовых импульсов и подаче ее на вход передающего тракта, ее преобразовании по установленному алгоритму преобразования сигнала, последующем ослаблении и смешивании с сигналом шума, коммутации на вход приемного тракта, ее обратном преобразовании, выделении переданной псевдослучайной последовательности на выходе приемного тракта, ее сравнении с исходным тестом путем подсчета искаженных импульсов. По заранее установленному алгоритму, при превышении допустимой величины искаженных импульсов N_ош>N_доп, где N_ош - число искаженных импульсов, N_доп - допустимое число искаженных импульсов, производится повторная передача тестовой псевдослучайной последовательности, при этом могут вводиться новые и (или) исключаться ранее установленные преобразования псевдослучайной последовательности в зависимости от соотношения N_ош к N_доп, до тех пор, пока не будет определен неисправный блок аппаратуры цифровых систем передачи.

Недостатком прототипа является то, что процесс перестройки адаптивной системы связи на оптимальную для связи полосу частот считается мгновенным, хотя для этого необходимо определенное время перестройки (t_{перестр}≤t_max=10-60 с) [4] (стр.22, стр.95, стр.98), где t_max - максимально допустимое время перестройки. При этом передача контрольных импульсов в момент перестройки приемо-передающего тракта не производится. В связи с этим только после перестройки приемопередающего тракта на оптимальную для связи полосу частот при изменении помеховой обстановки осуществляется прохождение оставшихся контрольных импульсов и делается вывод о работоспособности системы связи, хотя возможен вариант t_{перестр}≥t_max. Поэтому еще одним недостатком прототипа является отсутствие возможности контроля времени реагирования элементов канала радиосвязи на формируемую помеху и времени перестройки приемо-передающего тракта на оптимальную для связи полосу частот при изменении помеховой обстановки. Следовательно, способ-прототип не дает полной информации о работоспособности системы связи и тем самым снижает достоверность оценки ее состояния. Кроме этого в случае t_{перестр}≥t_max не выполняется требование к своевременности передачи информации, т.к. время реагирования системы связи на формируемую помеху превышает нормированные значения.

Целью изобретения является разработка способа диагностирования состояния систем связи, обеспечивающего повышение достоверности оценки работоспособности систем связи в частотно-адаптивном режиме за счет контроля времени реагирования системы связи на имитируемую на ее входе помеховую обстановку и сравнения с требуемым значением.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Способ диагностирования системы связи, работающей в частотно-адаптивном режиме, заключающийся в формировании тестовой псевдослучайной последовательности тактовых импульсов и подаче ее на вход передающего тракта, ее преобразовании по установленному алгоритму преобразования сигнала, последующем ослаблении и смешивании с сигналом шума, коммутации на вход приемного тракта, ее обратном преобразовании, выделении переданной псевдослучайной последовательности на выходе приемного тракта, ее сравнении с исходным тестом путем подсчета искаженных импульсов, отличающийся тем, что в него введен подсчет времени перестройки системы связи на оптимальную частоту t_{перестр} и сравнение этого времени с требуемым значением.

Реализация способа заключается в следующем. С началом диагностирования в канале связи имитируется помеха и измеряется время реагирования канала на помеху. Далее система связи перестраивается на оптимальную для связи полосу частот. Измеряется время перестройки приемо-передающего тракта на оптимальную частоту. Работоспособность системы связи определяется путем сравнения времени перестройки с требуемым временем реагирования системы связи на формируемую помеху и качеством прохождения тестовой последовательности. На приемной стороне определяется N_ош, которое сравнивается с допустимым N_доп.

При t_{перестр}≤t_max и N_ош≤N_доп делается вывод о работоспособности системы. В противном случае система связи считается неработоспособной.

Способ диагностирования систем связи реализован алгоритмом диагностирования, представленным на чертеже.

Блок 1. Формирование тестовой псевдослучайной последовательности тактовых импульсов и подача ее на вход передающего тракта, ее преобразование по установленному алгоритму преобразования сигнала, последующее ослабление и смешивание с сигналом шума [2], формирование широкополосной помехи в передающем тракте с «вырезанной» полосой, то есть с полосой без помехи. Далее управление передается в блок 2.

Блок 2. Измерение времени перестройки системы связи на оптимальную для связи частоту. Система связи изменяет частоту передачи, пока не настроится на «вырезанную» полосу, которая будет оптимальной для ведения связи. Далее управление передается в блок 3.

Блок 3. Измеренное значение времени перестройки сравнивается с допустимым. Допустимое время перестройки системы связи известно из предъявляемых к системе требований. Если измеренное значение времени перестройки превысит допустимое, управление передается в блок 7, иначе управление передается в блок 4.

Блок 4. Прием сигнала, подсчет ошибок. Происходит выделение переданной псевдослучайной последовательности на выходе приемного тракта, подсчет искаженных импульсов. Управление передается в блок 5.

Блок 5. Сравнение числа искаженных импульсов с допустимым. Если количество ошибок превысит допустимое, управление передается в блок 8.

Блок 6. Система связи работоспособна.

Блок 7. Неработоспособна система автоматического ведения связи. Управление передается в блок 8.

Блок 8. Системы связи неработоспособна.

При оценке эффективности способа-прототипа авторы используют следующую формулу:

где - достоверность измерения коэффициента ошибок;

- требуемое значение коэффициента ошибок;

р_ош - измеренное значение коэффициента ошибок;

ε - величина доверительного интервала;

Ф - функция Лапласа;

N - количество импульсов.

Однако в данной формуле отсутствует учет времени перестройки системы радиосвязи при ухудшении качества канала связи. Из анализа работы систем радиосвязи в частотно-адаптивных режимах следует, что если качество канала связи (соотношение сигнал/шум на входе приемника) при передаче последовательности N импульсов ухудшилось, то передача этой последовательности из N импульсов прекращается до тех пор, пока система радиосвязи не перестроится на новый канал связи. При этом время передачи последовательности импульсов N увеличится на время перестройки системы радиосвязи (t_{перестр}):

где М - количество импульсов в командах управления;

V_пер - скорость передачи команд управления.

Тогда М равно:

Таким образом, с учетом времени перестройки системы радиосвязи достоверность измерения коэффициента ошибок должна определяться по следующей формуле:

Из этого следует, что формула (1) является частным случаем формулы (4) при очень малых значениях t_{перестр}.

Таким образом, использование формулы (4) повышает достоверность оценки технического состояния систем связи, работающих в частотно-адаптивном режиме.

Источники информации

1. Малышенко Ю.В., Чипулис В.П., Шаршунов С.Г. Автоматизация диагностирования электронных устройств / Под ред. В.П.Чипулиса - М.: Энергоатомиздат. 1986. - 216 с.

2. Изобретение «Устройство диагностики состояния аппаратуры цифровых систем передачи»: патент SU 1734219 А1, (51) 5 Н 04 В 3/46, опубл. 15.05.92, бюл. №18.

3. Изобретение «Способ и устройство диагностики состояния аппаратуры цифровых систем передачи»: патент RU 2132594 С1, (51) 6 Н 04 В 3/46, опубл. 27.06.99, бюл. №18.

4. Бабков В.Ю., Игнатов В.В., Петухов А.А. Основы синтеза комплексов радиосвязи. / Под ред. В.В.Игнатова, СПб.: ВАС, 1993, 274 с.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для контроля технического состояния систем связи. Достигаемый технический результат - повышение достоверности оценки работоспособности систем связи в частотно-адаптивном режиме за счет контроля времени реагирования системы связи на имитируемую на ее входе помеховую обстановку и сравнения с требуемым значением. Способ характеризуется тем, что в системе связи, работающей в частотно-адаптивном режиме, для оценки работоспособности осуществляют подсчет времени перестройки на оптимальную частоту и сравнение этого времени с требуемым значением, а также производится подсчет ошибок и сравнение с допустимым количеством ошибок. 1 ил.

Способ диагностирования системы связи, работающей в частотно-адаптивном режиме, заключающийся в формировании тестовой псевдослучайной последовательности тактовых импульсов и подаче ее на вход передающего тракта, ее преобразовании по установленному алгоритму преобразования сигнала, последующем ослаблении и смешивании с сигналом шума, коммутации на вход приемного тракта, ее обратном преобразовании, выделении переданной псевдослучайной последовательности на выходе приемного тракта, ее сравнении с исходным тестом путем подсчета искаженных импульсов, отличающийся тем, что в него введен подсчет времени перестройки системы связи на оптимальную частоту t _{перестр} и сравнение этого времени с требуемым значением и в случае, если t _{перестр}≥t_max, делается вывод о неработоспособности системы автоматического ведения связи, если t _{перестр}≤t _max, происходит подсчет ошибок и сравнение с допустимым количеством ошибок и при невыполнении условия N_ош≤N_доп делается вывод о неработоспособности системы связи, иначе делается вывод о работоспособности системы связи.