Устройство для моделирования систем передачи дискретной информации Советский патент 1984 года по МПК G06N7/08 

выход которого подключен к вторым входам элементов И группы блока анализа приема кода, инверсному входу элемента И и управляющему входу узла элементов И блока модели канала, группа установочных входов узла задания законов распределения которого является четвертой группой установочных входов устройства, первый выход узла памяти блока модели канала соединен с первым входом первого элемента И группы блока анализа приема кода, второй - i-й выходы узла памяти блока модели канала подкдючены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ группы блока анализа приема кода, выходы с (t+1)-ro по п-й узла памяти блока модели канала

подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ группы блока анализа приема кода, группы выходов элементов И группы блока анализа приема кода являются второй группой выходов устройства, выход элемента И блока анализа приема кода соединен с входом блока задания законов распределения, четвертая группа установочных входов которого соединена соответственно с выходами блока памяти, группой разрядных входов регистра и вторыми группами входов первой и второй схем сравнения блока вьщеления потоков, а группа выходов блока задания законов распределения подключена соответственно к группе входов блока элементов И.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входу блока элементов И и входу блока генерации случайного кода, группа выходов которого соединена соответственно с группой информационных входов блока задания закона распределения, первая, вторая и третья группа установочных входов является соответственно первой, второй и третьей группой установочных входов устройства, группа выходов блока элементов И подключена соответственно к группе входов блока памяти, группа выходов которого является первой группой выходов устройства, и блок анализа приема кода, содержащий группу из двух элементов ИЛИ, группу из трех элементов И, элемент ИЛИ и элемент И, выход первого элемента ИЛИ группы соединен с первым входом второго элемента И группы, выход второго элемента ИЛИ группы соединен с первым входом третьего элемента И группы, выходы первого и второго элементов И группы соеди- иены с соответстйующими входами элемента ИЛИ, выход котЪрого подключен к прямому входу элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом третьего элемента И группы, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет моделирования входящего и исходящего потоков сообщений и моделирования канала связи, оно дополнительно содержит делитель частоты, блок выделения потоков и блок модели канала, блок вьщеления потоков содержит три элемента задержки, регистр и две схемы сравнения, выход первого элемента задержки подключен к входу разрешения записи регистра, вход разрешения считывания которого соеди(Л нен с выходом второго элемента задержки, группа выходов регистра соединена с первыми группами входов первой и второй схемы сравнения, управляющие входы первой и второй схем сравнения подключены к выходу третьего элемента задержки, выход первой схемы Сравнения является первым выходом устройства, а выход второй схемы сравнения является вторьтм вы ходом устройства, блок модели канала содержит последовательно соединенные генератор пуассоновского потока импульсов, элемент И, кольцевой регистр сдвига, узел задания законов распределения, узел элементов ИЛИ, узел элементов И, блок памяти, выходы которого соединены соответственно с первой группой информационньк входов узла задания законов распределения, выход генератора тактовых импульсов устройства соединен с входами всех элементов задержки блока вьщеления потоков и входом делителя частоты, .

Изобретение- относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования вероятностных процессов функционирования систем передачи дискретной информации. Известно устройство для моделирования каналов передачи дискретной информации, содержащее датчик случайных сигналов, первый и второй генераторы случайных импульсов, задающее устройство, триггер и элемент И, причем входная шина устройства соединена с входами датчика случайных сигналов, первого и второго генераторов случайных импульсов, первый и второй входы триггера соединены с выходом первого генератора, через задающее устройство с вторым входом второго генератора случайных импульсов и с выходом ВТОрого генератора, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вх которого соединен с выходом датчика случайных сигналов, а выход - с выходной пмной устройства lj . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования канало передачи дискретной информации, содержащее последовательно соединенны генератор тактовых импульсов, блок генерации сообщений, блок задания матриц переходных вероятностей, бло задания законов распределений, первый коммутатор, блок памяти и блок анализа сообщений, другие входы которого соединены с выходом блока генерации сообщений, выход генератора тактовьк импульсов подключен к первому входу элемента И и входу блока задания времения ожидания, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к соответствующему входу первого коммутатора блока генерации случайного кода, соединенного выходом с входом блока задания законов распределения, группа выходов которого соединена с первой группой входов второго коммутатора, вторая группа входов которого подключена к группе выходов блока генерации случайного интервала времени, а третья группа входов подключена к выходам блока памяти, группа выходов второго коммутатора Подключена соответственно к группе входов блока задания времени ожидания 2, Однако известное устройство обладает недостаточными функциональными возможностями при моделировании систем передачи дискретной информации. Действительно, при моделировании вероятностных процессов в таких, системах необходимо оценивать вероятностные характеристики входя- ; 3 щсго и исходящего шггокон сообщений имитировать данные потоки, оценивать степени использования сисчемы и канала. Известное устройство не выполняет дакньтх функций. Цель изобретения - расширерп1е функциональных возможностей устройства за счет моделирования входящего и исходящего потока сообщений и моделирования канала связи. Поставленная цель достигается тем что в устройство для моделирования ;систем передачи дискретной информации, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входу блока элементов И и входу блока генерации случайного кода, группа выходов которого соединена соответственно с группой информационных входов блока задания закона распределения, первая, вторая и третья группа установочных входов является соответственно первой, второй и третьей группой установочных входов устройства, группа вьпсодов блока элементов И под ключена соответственно к группе вхо дов блока памяти, группа выходов которого является первой группой выходов устройства, и блок анализа приема кода, содержащий группу из двух элементов ИЛИ, группу из трех элемен тов И,элемент ИЛИ и элемент И,выход пер вого элемента ИЛИ группы соединен с пер вым входом второго элемента.И группы, выход второго элемента ИЛИ группы соединен с первым входом третьего элемента И группы, выходы первого и второго элементов И группы соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к прямому входу элемента И, инверсный вход которого соединенс выходом третьего элемента И группы, введены делитель частоты, блок выделения потоков и блок модели канала, блок вьщеления потоков содержит три элемента задержки, регистр и две схемы сравнения, выход первого элемента задержки подключен к входу разре- шения записи регистра, вход разрешения считывания которого соединен с выходом второго элемента задержки группа выходов регистра соединена с первыми группами входов первой и второй схемы сравнения, управляющие входы первой и второй схем сравнения подключены к выходу третьего 67 . 4 элемента задержки, выхсД ггервой . сравнения япляется (кфвмм вьгх-vioM устройства, а выход торой схемы сравнения является вторым вьгходом устройства, блок модели канала содержит последовательно соединенные генератор пуассоновскогп потока импульсов, элемент И, кольцевой рпгистр сдвига, узел задания законов распределения, узел элементов ИЛИ, узел элементоя И и блок памяти, которого соединены соответственно с первой группой информацио ных входов узла задания законов распределения, выход генератора тактовых импульсов устройства соединен с входами всех элементов задержки блока выделения потоков и входом делителя частоты, йыход которого подключен к вторым входам элементов И группы блока анализа приема кода, ИНверсному входу элемента И и управляющему входу узла элементов И блока модели канала, группа установочных входов узла задания законов распределения которого является четвертой группой установочньк входов устройства, первый выход узла памяти блока модели канала соединен с первым входов первого элемента И группы блока анализа приема кода, второй В-й выходы узла памяти блока модели канала подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ группы блока анализа приема кода, выходы с (6+1)-го по п-й узла памяти блока модели канала подключены к соотвествующим входам второго элемента ИЛИ Группы блока анализа приема кода, группа выходов элементов И группы блока анализа приема кода являются второй группой выходов устройства, выход элемента И блока анализа приема кода соединен с входом блока задания законов распределения, четвертая группа установочных входов которого соединена соответственно с выходами блока памяти, группой разрядных входов регистра и вторыми группами входов первой и второй схем сравнения блока вьщеления потоков, а группа выходов блока задания законов распределения подключена соответственно к группе входов блока элементов И, На фиг. 1 приве; ена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 функциональная схема блока задания 51 законов распределения; на фиг. А - схема блока вьщеления потоков; на фиг, 5 - схема блоке анализа приема кода; на фигт 6 - схема блока модели канала. Устройство для моделирования систем передачи дискретной информации содержит первую 1, вторую 2 и третью 3 группу установочных входов соответственно. Блок 4 задания законов распределения, блок 5 элементов И, блок 6 генерации случайного кода, генератор 7 тактовых импульсов, блок 8 выделения потоков, делитесь 9 частоты, блок 10 памяти, первую 11 группу входов, блок 12 анализа приема кода, вторую группу 13 выходов, блок 14 модели канала, четвертую группу 15 входов, первый 16 и второй 17 выходы устройства. Блок 4 задания законов распределения (фиг. 2 и 3) содержит первую 18, вторую 19 и третью 20 группу регистров, четвертую группу 21 входов, первую 22, вторую 23 и третью 2 группу схем сравнения, первую 25, вторую 26 и третью 27 группу элементов И, первый элемент ИЛИ 28, четвертую группу 29 элементов И 29, выход 30 схемы 22 сравнения первой группы, первую группу 31 элементов ИЛИ, элемент И 32 с выходом 33, выход 34 первой схемы 23 сравнения второй группы, пятую группу 35 элементов И с выходами 36, вход 37 блока, элемент НЕ 38, шестзто группу 39 элементов И, вторую группу 40 эле ментов ИЛИ, группу 41 выходов. Блок 8 выделения потоков содержит первый 42, второй 43 и третий 44 эле менты задержки, регистр 45, первую 46 и вторую 47 схемы сравнения. Блок 12 анализа приема кода содер жит группу 48 элементов ИЛИ, группу 49 элементов И, элемент ИПИ 50 и элемент И 51. Блок 14 модели канала содержит ге нератор 52 пуассоновского потока импульсов, элемент И 53, кольцевой регистр 54 сдвига, узел 55 задания законов распределения, вьшолненный ана логично блоку 4, узел 56 элементов ИЛИ, узел 57 элементов И, уэел 58 памяти. Устройство работает следующим образом. По эходам 1 заносятся коды вероят ностей и 7о, , - вероят7НОСТБ того, что в систему на такте Т+1 не поступит сообщение при условии, что на такте Т в системе не бьшо сообщения, - вероятность того, что в систему на такте T+l. поступит сообщение при условии, что на такте Т в системе не было сообщения. Вероятности (J и моделируют аналитически начальное состояние системы,, когда в системе нет сообщений. По входам 2 заносятся коды вероятностей ,0 ,Я-,о + + 1, 1Т,о +1, , моделирующие состояние, когда в системе одно сообщение, а в момент Т заканчивается передача этого сообщения без искажения. Тогда - вероятность того, что в систему на такте Т+1 не поступит сообщение при условии, что на такте Т в системе было одно сообщение, вероятность того, что в системе на такте Т+1 будет два сообщения при условии, что на также Т бьшо одно сообщение. По входам 3 заносится вероятность кодов согласно матрицы переходных вероятностей Р, которые моделируют состояние системы передачи информации в том случае, когда система занята передачей информации или принимает сообщение с ошибкой. Причем, вероятность есть вероятность того, что система в момент Т+1 будет иметь j сообщений при условии, что в момент Т в .системе было i сообщений. Нулевые значения вероятностей приняты при условии, что поток входящих сообщений пауссоновский, а канал передачи один. По входам 15 заносятся коды мат- .рицы переходных вероятностей состояния канала Р., .где - вероятность того, что канал переходит в состояние передачи с j ошибками при условии, что в пре дьщущем такте в канале было состояние передачи с 1 ошибками. Такты анализа состояний и канала задаются генератором 7 тактовых импульсов. Пусть в начальный момент Т. времени в системе сообщений нет. Состояние выхода блока 12 анализа прие ма кода не влияет на выбор последую щего состояния системы. Тогда за вр мя T+iT система с вероятностью 1( может остаться ц состоянии отсутствия сообщений, либо с вероятностью i Q может перейти в состояние, когда в систему поступило одно сообщение и было принято к передаче. Моделируется данный процесс следующим образом. Импульс генератора 7 поступает на первые входы блока 5 элементов И блок 8 выделения потоков, делитель частоты и вход блока 6 генерации случайного кода. Случайный код блока 6 поступает на входы 21 блока 4 задания законов распределения. В блоке 4 случайньй код подается на первые входы первых 22, вторых 23 и третьих 24 схем сравнения. Так как в системе нет сообщений, то на первом выходе 1Ц есть потенциал и есть потенциал на соответствующем входе блока 4, Таки образом, злементы И 25 открыты и коды чисел вероятностей и.Гд, , которые хранятся в регистрах 18, и le соответственно, поступают на вторые входы схем сравнения. Схемы 22ц и 22(2. сравнения сравнивают код чисел регистров 18ij и 185 и код случайного числа блока 6. В том случае, если код случайного числа меньше кодов чисел регистров, то на выходе схемы сравнения будет потенциал. Если код числа блока 6 меньше оо ° значит, что блок 4 выбр вновь первое состояние, соответству щее отсутствию сообщения в системе Тогда на выходе схемы сравнения будет потенциал, который закрывает эл мент И 32 и через элемент ИЛИ 31 по дается на выход 41 блока 4, затем сигнал с выхода 41 через открытый элемент И блока 5 подается на вход блока 10 памяти. На выходе 1Ц блока памяти будет- потенциал, свидетельствующие о том, что за такт Е систему не поступило сообщений. Если код блока 6 больше Т до , но меньше +Г1д 1, то на выходе схемы 22( сравнения не будет потенциала, а будет потенциал на выходе схемы 22,, сравнения, который через открытый элемент И 32 поступит на вход элемента ИЛИ 312. Э° свидетельствует о том, что в систему за такт поступило одно сообщение. Потенциал с выхода 412 блока 4 поступает через открытый блок 5 на вход блока 10 памяти. На выходе 11j устройства появляется потенциал, свидетельствующий о том, что в систему за такт поступило одно сообщение. Так как состояние выходов изменилось, то сработает блок 8 вьщеления потоков, который работает следующим образом. Импульс, подаваемый на элемент 42 задержки, задерживается на четверть такта и по сигналу с выхода элемента 42 задержки схемы 46 и 47 сравнения сравнивают состоязше выходов, записанное в регистре и новое состояние выходов. Если в систему поступило сообщение, то состояние выходов увеличивается с индекса i выхода 11 на единицу, т.е. сигнал будет на выходе . Тогда сработает первая схема 46 сравнения и на выходе 16 появится потенциал. Если состояние выходов 11 изменится по индексу в меньшую сторону, то сработает схема 47 сравнения и на ее выходе 17 будет потенциал, свидетельствующий о том, что из системы ушпо одно сообщение. Элемент 43 задержки задерживает сигнал на половину такта и по его сигналу регистр 45 обнуляется. По сигналу от элемента 42 задержки, который задерживает сигнал на три четверти такта, в регистр 45 записьюается новое состояние выходов 11 устройства. Делитель 9 частоты делит частоту генератора 7 таким образом, что с выхода делителя 9 снимается частота, период которой равен длине (по времени) передаваемого кода. Сигнал с выхода делителя 9 подается на первые входы блоков 12 анализа приема кода и 14 модели канала. Блок 14 модели канала моделирует состояние передачи кода по каналу. Происходит это следующим образом. По входам 15 в узел 5.5 задания ;законов распределения заносятся коды переходных вероятностей матрицы переходных вероятностей состояния канала Р . С приходом импульса от делителя 9 открываются элементы И узла 57 элементов И и закрывается элемент И 53. Импульсы генератора 52 не поступают на тактирующий вход регистра 54 и на его выходах формируется случайное число, подаваемое на вход узла 55. В узле задания зако нов распределения на основе данных вероятностей матрицы Р осуп ествляется выбор нового состояния капала. Сигнал о состоянии канала подается через,узел 56 элементов ИЛИ, узел 57 элементов И на соответствующий вход узла 58 памяти, в котором перебрасывается соответствующий триггер. Тогда на выходах блока 14 модели канала фиксируется очередное состояние канала, причем, если есть сигнал на i-м выходе, то это означает, что в канале передается и принимается кодовое слово с i -1 ошибкой. Блок 12 анализа приема кода работает следующим образом. Допустим,что в кодовом слове число ошибок равно i, причем , -1, то код обнаруживает и исправляет данные ошибки. Если число ошибок более или равно t, то код не распознает ошибку и происходит неправильное декодирование. Тогда с приходом сигнала от делителя 9, если на входах 1 ... был потенциал от блока 14, т будет потенциал на выходе блока и Соответственно либо на выходе 13, либо на выходе 132, если потенциал был на входах i+1, ..., п, то на выходе 37 не будет потенциал (произошло неправильное декодирование и информацию надо передать снова), а будет потенциал на выходе 13, Рассмотрим случай, когда в систем было одно сообщение, т.е. сигнал на выходе llj и есть сигнал на выходе блока 12, т.е. произошел правильньй прием. Тогда с появлением импульса от генератора 7 блок 6 формирует код числа, равновероятно расположенного в интервале от нуля от единицы который будет подан на входы схем 23 сравнения, причем на другие входы данных схем будут поданы коды вероят ностей 7 0 И l2 Р открытые г)лементы И 26. 1 710 Если код числа, ракновероятно распределенного в интервале от нуля до единицы , Aili Q+7,, , Aiii Q , TO на выходах схем 23ц, 23j 23 j сравнения будут потенциалы. На выходе 34 будет потенциал и не будет потенциала на выходах 36 элементов И 35. Данный потенциал поступит на вход элемента ИЛИ 31 и с выхода 41 блока 4 через элемент И блока 5 поступает на вход блока памяти. При этом будет сигнал на выходе 11 и исчезнет сигнал с выхода llj устройства. Если равновероятное число ,о , но Аб7,о-ь 1Г , ,о-ь7,1 +Vr то на выходе схемы 23/i сравнения будет нулевой сигнал и будут единичные сигналы на выходах схем 232 23з сравнения. Тогда на выходе 34 не будет потенциала, будет потенциал на выходе 31;| элемента И 35.| и не будет потенциала на выходе 36j элемента И 352. Потенциал с выхода 36 через элемент ИЛИ 31 с выхода 41j поступит в блок 10 памяти. На выходе 112 устройства Сохранится потенциал, что свидетельствует о том, что в системе имеется одно сообщение и оно принято к передаче. Если равновероятное число , (,o ч-7„ , А и1о+7,1 +11,2 , то потенциал будет лишь на выходе 36 элемента И 352 и данный потенциал пройдя через элемент ИЛИ 31j с выхода 41,j блока 4 через блок 5 элементов И в блок 10 памяти. Потенциал будет на выходе П устройства. При этом сработает блок 8 выделения потоков. Состояние выходов 11 подается на входы регистра 45 и схем 46 и 47 сравнения. Но сработает схема 46 сравнения, так как код состояния выходов 11 на такте Т+1 больше кода состояния выходов 11 на такте Т. На выходе 16 появится сигнал, что говорит о том, что в систему поступило сообщение. В том случае, если сообщение принято неправильно и должен быть произведен переприем, т.е. на выходе блока 12 не будет потенциала, то будет потенциал на выходе элемента НЕ 33, которьй откроет элементы И 27. Пусть сигнал будет на выходе , . Тогда с появлением импульса генератора 7 сработает блок 6 и код числа А будет подан на входы 21 блока 4, В этом случае коды , -, и iT. , хра1111ящиеся врегистрах 20| -. , 20д. будут поданы через элементы И 27 на схемы 24. и 24j(if сравнения соответственно. Если число Af 1Г.., , ,-.,,.-,.; то сигнал будет на выходе схемы 24.-., сравнения и не будет на выходе схемы 24;-1.1 сравнения. Если код А -1и-1 . .,-,,fu,;,,; , то сигнал будет только на выходе схемы 24. I сравнения. Если на выходе схемы 24 j сравнения, то будет сигнал на выходе 41 блока 4, а если сигнал есть на выходе схемы сравнения , то будет сигнал на выходе схемы 41 сравнения блока 4. В первом случае сохранится сигнал на выходе 11 устройства, а во втором случае сигнал будет на выходе 11 устройства и на выходе 16. Это означает, что в систему за время Т поступило сообщение и очередь на передачу увеличилось на одно сообщение. В том случае, если число сообщений в системе больше, либо равно двум, и произошел правильный прием сообщения, т.е. на выходе блока 12 будет сигнал, то сигнал будет и на входе блока 4. В этом случае заперты элементы И 27 и открыты элементы И 29, На одном из входов 11 имеется потенциал и на выходе элемента ИЛИ 28 имеется также сигнал. Пусть, наприме 7 сигнал имеется на пыходе 11, (). Тогда на входе 12 блока 4 есть сигнал, который пройдет через открытый элемент И 29, ,-.2 и 3 его выходе будет сигнал, который через элемент ИЛИ 31 пройдет на выход 41. блока 4, Этот сигнал через блок 5 поступает на блок 10 памяти и на выходе 11,,, появится сигнал, сигнал появится и на выходе 17 блока 8. Это свидетельствует о том, что очередь умень шилась на одно сообщение, которое покинуло систему. Таким образом, на выходах 11 имеет ся информация о числе сообщений в системе, т.е если сигнал имеется на выходе , то в системе имеется число сообщений равное i-1. На выходах 16 и 17 образуетсяинформация о распределениях входного и выходного потоков сообщений соответственно. На выходах 13;|, I3j, 13j получается информация о числе сообщений принятых без ошибок, с исправленными оптбками и неправильно декодированных. Применение изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет вьтолнения следующих функций: имитация входящего и выходящего потоков сообщений; оценка использования системы и канала; имитация числа сообщений, стоящих в очереди, а также передачи сообщений по каналу связи.

X

Z|o-

7fO-

M 5

i}o

з;,о35

n-ifi

/ |/

l/ /

10

x«

П, ft r/3 //Л

tJj

M

13,

NT

ч:

r

/6 /7

Ф(/г./

g

О

g.

5

0x (w;

8xt©-

:

,

%

о-

0x1 о-

W,

.S 13, f32

KAi.«

5Г

W

f

/3j fut.5

53

и

4

i

0frfffA.9

о

f

I

К 5л. JZ Фиг. 6