Устройство для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии Советский патент 1984 года по МПК H04B17/00 G06G7/48 

того элемента ИЛИ ик первому входу седьмого элемента И, вторые, входа шестого и седьмого элементов И подключены к выходу восьмого элемента И, первый вход которого подключен к единичному выходу второго триггера, единичный вход которого подключен к выходу 1етвертого элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента ИЛИ, нулевой вход второго триггера подключен к выходу второго блока сравнения, нулевой выход второготриггег

ра подключен к второму входу третьего элемента И, второй вход восьмого элемента И подключен к выходу второ- го сумматора, первый вход которого подключен к выходу шестого датчика постоянного периодического кода, второй вход второго сумматора подключен к выходу 6лок;а памяти, выход седьмого элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход шестого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНХРОНИЗАЦИИ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОЛИНИИ, содержащее первый датчик постоянного периодическо-, ,го кода и генератор нормально-распредельных случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к перьому и второму входам первого cyNfttaTopa, к третьему входу которого подключен выход первогс реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого через последовательно соединенные первый элемент И и Первый элемент КЛИ, а к вычитающему вхо;ду - через п;оследовательно соеДиненнце второй элемент И и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого соединен с выходом генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которо.гр соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным через последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент ИЛИ к счетному вхоДу первого триггера, выхояы которого подсоединены к вторым входам первого и второго элементов И, а также датчик двоичншс сигналов и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е .с я тем, что, с целью повьиаения точности моделирования путем имитаЦИК реальных условий в радиолинии введены дискриминатор, четверть } Элемент ИЛИ, второй триггер, пять элементов И, пять датчиков постоянных периодических кодов, четыре блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик и блок I вычитания, при вход дискриминатора подключен к выходу первого сумматора через четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика двоичных .сигналов , суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика соединены с соответствуювщми выходами дискриминатора , второй вход дискриминатора соединен с выходом реверсивного счётчика и с первым.входс 4 блока вычита.ния, второй вход которого подключен к выходу четвёртого алемеята И, выход блока вычитания подключен к перво му входу первого блока сравнения, (Л С I второй вход КОТОрО го поДКЛ10Че Н к ВЫХО|ДУ датчика двоичньис сигналов, выход первого блока сравнения соединён со входом блока индикации, выход датс е чика двоичных сигналов ч;ерез пятый ; элемент И подключен к четвертому вхо-, ду первого сумматора, второй вход пя- того элемента И соединен с выходом О второго датчика постоянного периодаческого кода, первый вход второго ч| блока сравнения подключен к выходу : первого реверсивного счетчика, а второй вход подключен к выходу третьеро эо датчика постоянного рерйсяического кода, первый вход третьего {Склока сравнения подкгоочен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход с выходом четвертого датчика постоянного периодического кода, пе|рвый вход четвертого блока Сравяе- ния соединен с выводом первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с вшсодом пятого датчика постоянного Периодического кр/ta,выход третьего блока сравнения тходклмгаен к первому входу четвертогоэлемента ИЛИ и к первому входу шестого элемента И, выход.четвертого блока сравнения подключен к второму входу четвер

1 . .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при проектировании цифровых систем для радиоканалов. .

Известно устройств для моделирования цепи тактовой синхронизации регенератора импульсноткодовой модуляции (ИЮ-), содержащее генераторы случайных значений расстройки, формирователи амплитуды и фазы шума, накопитель гистограммы фазы, модель частотно-избирательного элемента l. Недостатком этого устройства является невозможность создания модели процесса передачи кодовых блоков в радиоканале с фазовыми искажениями типа качающегося сдвига.

Наиболее близким к изобретению nd технической сущности является устройство для моделирования процеСГ са синхронизации коротковолновой радиолинии, содержащее первый датчик постоянного периодического кода и генератор нормально-распределенных случайных Сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого суммаг тора, к третьему входу которого подключен выход первого реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого через последовательно соединенные первый элемент И и первый элемент ИЛИ, а к вычитающему входу через последовательно соединенные второй элемент и и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого соединен с выходом генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным через последовательно соединен1н ые третий элемент И и третий элемент ИЛИ к счетному входу первого триггера, выхрды которого подсоединены к вторым входам первого и в.торого элементой И, а также датчик двоич ных сигналов и блок индикации 2 .

Существующее устройство позволяет моделироват.ь процесс искажения от случайного сочетания расстройки частот задающих генераторов в радиорелейных линиях при перерывах сигнала вследствие замираний уровня, имеющих случайные интервалы длительности.

В KB радиоканалах основной причиной фазовых искажений является свойственная КБ диапазону многолучевость распространения радиоволн. Замирания сигнала ниже порогового уровня приемника наблюдаются гораздо реже, чём фазовые сдвиги смещения положения элементарных посылок на оси времени из-за влияния запаздаавающих сигналов, имеющие в узкополосшлх трактах большую величину и качающийся характер. Эти качающиеся сдвиги возникают в результате интерференции в точке приема лучей с произвольными независимо меняющимися амплитудами и случайными, непрерывно меняющимися фазами, принимающими с равной вероятностью любые значения в пределах от О до 2 It . При относителном, изменения амплитуд и фаз лучей наблюдаются качания пол&жения (фронта элементарных посылок на ос времени от начального до величины, соизмеримой с длительностью посылки (при противофазном сложении лучей с соизмеримыми амплитудами с самовозвратом в начальное положение. При наличии доплеровского сдвига частоты между лучами эти качания приобретают периодический характер. Длительность (время существования) качающегося сдвига зависит от параметров радиоканала (в основном/ от соотношения мгновенных уровней лучей и равна по. времени интервалу действия 10-100 элементарных посылок, передаваемых со скоростью 200 Вод. Скорость качания слу,чайна, она колеблется от 10 до 10

от номинала тактовой частоты 200 Вод Такие сдвиги значительно влияют на устойчивость работы систем фазовой синхрониздции и вызывают сбои цикловой синхронизации оконечной аппаратуры.

Недостатке известного устройства - прототийа является то, что оно позволяет опоить воздействие на процесс синхронизации только расстройки частот и не дает возможности пpoи 4Ha иpoвaть процесс синхронизации от суммарного эффекта шума, расстройки частот и фазовьах искажений типа качаквдегрся сдвига. Задача получения модели процесса синхронизации в комплексе со всеми влияющими факторами крайне важна дйя построения эффективной система связи , обеспечивающей максимальную пропускную способность при передаче блока данных за фиксированное время в любое время суток.

Цель изобретения - повышение точности моделирования путем имитации реальных условий в радиолинии: расстройке частот, шуме и качающихся сдвигах фазы сигналов.

Цель достигается тем, что в устроство для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии содержащее первый датчик постоянного периодического кода и генератор нормально-распределенных случайных сигналов, выхода которых подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора, к третьему входу которого подключен выход певого реверсивного счетчика,к cy миpyющему входу которого через последовательно соединенные первый элемент И и первый элемент ИЛИ, а к вычитаю щему входу - через последовательно соединенные второй элемент И и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого соединен .с выходом генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходо датчика случайных импульсов, подключенным через последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент ИЛИ к Учетному входу первого триггера выходы которого подсо инены ко вторым входам первого и второго элементов И, а акже датчин двоичных сигналов и блок индикации, введены дискриминатор, четвертый элемент ИЛИ, второй триггер, пять элементов И, пять датчиков постоянных периодических кодов, четыре блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик чисел и блок вычитания, при этом первый вход дискриминатора подключен к выходу первого сумматора через четвертьй элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика

двоичных сигналов, суммирующий и

вычитающий входы второго реверсивного счетчика соединены с соответствующими выходами дискриминатора, второй вход дискриминатора соединен с выхо- дом реверсивного счетчика и с первым входом блока вычитания, второй вход которого подсоединен к выходу четвертого элемента И, выход блока вычитания подсоединен к первому входу первого

блока сравнейия, второй вход которого подключен к выходу датчика двоичных сигналов, выход первого блока-срав- нения соединен со входом блока индикации, выход датчика двоичных сигналов через пятый элемент И подсоединен к четвертому входу первого сумматора, второй вход пятого элемента И соединен с выходом второго датчика постоянного периодического кода первый вход второго блока сравнения подсо. к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход подсоединен к выходу третьего датчика постоянного периодического кода, первьш вход третьего блока сраваеа лн

водсоединен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходсш четвертого датчика постоянного периодического кода, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом первого реверсивного счетчйка, а второй входсройдинен с выходсм пятого датчика постоянного периодического кода, выход третьего блока сравнения подсоединен к первсй/ входу четвертого элемента ИЛИ и к первс «у входу шестого элемента И, выход четвертого блока сравнения подсоединен к второму входу четвёртого элемента ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, втокале входы шестого и седьмого элементов И подсоединены к выходу восьмого элемента И, первый вход которого подключен к единичи 4у выходу второго триггера, единичшлй вход которого подсоединен к выходу четвертого элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента ИЛИ, нулевой . вход второго триггера подключен к выходу второго блока сравнения, нулевой выход второго триггера подключен к входу третьего элемента И, второй вход восьмого эле-, И подсоединен к вьосоду второго сулалатора, первый вход которого подсоединен- к выходу шестого датчика постоянного периодического кода,

второй вход второго сумматора подсоединен к выходу блока памяти, выход седьмого элемента И подсоединен к второму входу .второго элемента ИЛИ, а выход шестого элемента И подсоединен к второму входу первого элемента ИЛИ.

Сущность аппроксимации для моделирования в данном устройстве состоит в следующем. Тактовый интервал рового сигнала представляется в ви числового интервала между 1 к 2, т.е. идеальное положение фронтов сигнала соответствует числам 1 и Искажение переднего фронта сигнала имитируется изменением числа 2 тож по нормальному закону. Идеальное п ложение стробирунзщаго сигнала имитируется числом 1,5, искажения синхронизации проявляются в виде флуктуации числа 1,5, которое йзмв няется в зависимости от постоянно вводимого числа имитации расстрой-ки частоты в диапазоне 1,4-1,8. , Работа схемы дискриминации фазы имитируется сравнением числа имитации фронта входного сигнала с числом фазы строба; вырабатываемого в результате интегрирования фазовых подстроек, начиная от первоначально записанного числа 1,5. Для радиоканалов, характеризуемых не только искажением фронтов сигнала от шумов, но и искажением типа качающезгося сдвига времени распространения, в существующей ап паратуре принята система знаковой,дискретной автоподстройки фазы с постоянным коррекционным эффектом. Это обусловлено тем, что знаковс я ёхема с постоянным шагом мало реагирует на одиночные шумовые выброс искажений фронта, тогда как коррел рованные искажения фазы, хотя и не имеющие большой величины/ позволяю получить достаточную величину суммарной фазовой коррекции. На чертейсе представлена структурная электрическая схема устройства для моделирования процесса си хронизации коротковолновой радиоли НИИ.., Устройство содержит первый датчик 1 постоянного периодического к да (для имитации параметров систем синхронизации при расстройке часто генератор 2 нормально-распределенн случайных сигналов (для имитации параметров системы синхронизации при аддитивных шумовых искажениях фазы сигнала, первый сумматор 3 первый реверсивный счетчик 4 первый элемент. ИЛИ . 5 , первый элемент И 6, блок 7 памяти, второй элемент ШШ 8, второй элемент И 9, генератор 10 равномерно распределенных случайных сигналов (для имитации п метров системы синхронизации при .мультипликативных качающихся фазов сдвигах), .датчик 11 случайных импул сор, третий элемент И 12,третий элемент ИЛИ 13, первый триггер. 14, дискриминатор 15, четвертый элемент И 16, датчик 17 двоичных сигн лов, второй реверсивный счетчик 18 блок 19 вычитания, первый блок 20 сравнения, блок 21 индикации, пятый элемент и 22, второй датчик 23 постоянного периодического кода ,{для имитации параметров системы синхронизации при фазовом состоянии неискаженного сигнала),второй блок 24 сравнения, третий датчик 25 постоянного периодического кода (для имитации параметров системы синхронизации при фазовом состоянии синхронной ра6оты|, третий .блок 26 сравнения, четвертый датчик 27 постоянного периодического . кода (для имитации параметров системы синхронизации при предельно допустимом минусовом фазовом сдвиге) , четвертый блок 28 сравнения, пятый датчик 29 постоянного периодического кода (для имитации параметров системы синхронизации при предельно допустимом плюсовом фазовом сдвиге), четвертый элемент ИЛИ 30t шестой элемент и 31, седьмой элемент И 32, восьмой элемент И 33, второй триггер 34, второй сумматор 35, шестой датчик 36 постоянного периодического кода (для. имитации параметров системы синхронизации при ускоренном возврате фазы к синхронному состоянию). Устройство работает следующим образом. Последовательность импульсов со случайной продолжительностью интервалов с датчика 11 поступает параллельно на генератор 10 равномерно распределенных случайных сигналов и первый, вход элемента И 12. Времен- . ной интервал.между импульсами с датчика 11 определяет длительность действия имитированного качающегося фазового сдвига, а скорость этого фазЬвого. сдвига имитируется сигналом с выхода генератора 10. С каждым импульсом от датчика 11 сигнал на генераторе 10 изменяется и переписывается на блок 7 памяти, с которого постоянно списывается тактовыми сиг-гналамина входы элементов И 6, И 9 и сумматора 35, Триггер. 14 отпирает один из элементов И 6 или И 9 и код сигнала с блока 7 памяти через один из элементов ИЛИ 5, ИЛИ, 8 поступает на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 4. На входе реверсивного счётчика 4 образуется последовательность изменяющихся по величине кодов чисел, диапазон убыва ния или возрастания которых имитирует качания фазы сигнала от многолучевости. Имитируемый качающийся сдвиг фазы характерен тем, что фаза сигнала возвращается от крайнего граничгного положения к числу имитации синхронного состояния 9 более высокой скоростью/ чем скорость по направлению к границе фазового сдвига, которая может соответствовать границе тактового интервала. Когда срабатывает один из блоков 26 или 28 то ерез элемент ИЛИ 30 триггер 34 устанавливается в единичное положение, подается отпирающий потенциал на один из элементов И 31 или И 32, отпирается элемент И 33 и сигнал с выхода су в14атора 35 возврата поступает на вход реверсивного счетчика 4, противоположный по знаку вклчившегося блока 26 или 28. Кроме того,через элемент ИЛИ 13 триггер |4 изменяет включение элементов И б и И 9 i на противоположное, причем управление изменением знака от датчика 11 устраняется благодаря тому, что на элемент И 12 поступает запиракадий потенциал Р: триггера 34.

Когда лййёйно изменяющиеся числа при ускорении их возврата к первоначальному значению достигают значения числа, имитирурцего синхронность включается блок 24 переключает триггер 34 в первоначальное положение, элемент И 33 запирается. Сигнал с вьахода сумматора 35 перестает поступать на вход реверсивного счетчика 4, элемент И 12 открывается и триггер 14 начинает управляться выходом датчика 11.

Сигнал датчика 17 в виде случайной последовательности 1 и О объединеиной в кодовый блок, поступает на один вход элемента И 22, на другой вход этого элемента поступает код числа идеального ст{юба - 1,5 с датчика 23. С выхода элемента И 22 на четвертый вход сумматора 3 поступает последовательность кодов чисел 1,5 и О, представляющая собой кодовую последовательность в реальном времени.

Таким образа ом, на сумматор 3 одновременно поступает двоичная последовательность чисел 1,5 и О, ко довая последовательност-ь нормальнораспределенных чисел в диапазоне; - и +1, код постоянного числа расстройки частоты порядка 1«10 - кодовая последовательность чисел в случайные интервалы времени, качающихся в диапазоне -0,5 и +0,5. БЛОК 26 настраивается на число порядка 1 10%, а блок.28 настраивается на число порядка 2,5110%, блок 24 середины тактового интервала может быть настроен на число 1,5. 10%. В результате на выходе сумматора 3 образуется последовательность кодов чисел, имитирующих искс1женный сигнал на выходе детектора KB радиоканала. С помощью элемента И 16 запрещается поступление на выход результата суммирования в моменты времени, когда на выходе датчика 17 действует О..

При отсутствии в реверсивном счетчике 18 первоначально записанного кода числа 1,5, в результате работы устройства в реверсивном счетчике 18 набирается последовательность кодов чисел, изменякяцаяся в пределах 1,4-1,7. Динамическое колебание величин чисел с выхода реверсивного счетчика 18 имитирует дрожание фазы тактовой синхронизации в реальном времени. Последовательность чисел с выхода реверсивного счетчика 18 поступает на первый вход 19 вычитания, имитирующего операцию стробирования, разность .между числом с выхода элемента И 16 и чяслсал с выхода реверсивного счетчика 18 должна быть, меньше 0,5 для случая правильного приема сигнала и больше 0,5 для случая ошибочного приема сигнала. Последовательнрсть кодов чисел в блоке 20 сравнивается и поступает на блок 21 ..индикации.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлёна тем, что оно:имитирует в реальном масштабе времени процесс синхронизации коротковолновой аппаратуры в условиях, максимально приближенных к реальным условиях в ради линри.. .