Устройство для оценки качества канала связи Советский патент 1984 года по МПК H04B3/46 H04L11/08 

Изобретение относится к электросв зи и может быть использовано в систе мах передачи дискретной информации и тонального телеграфирования. Известно устройство для оценки ка чества канала связи, содержащее блок согласования, выход которого соедине с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с первым входом счетчика ошибок, первый, второй и третий входы которого соеди нены с первыми входами соответственн первого, второго и третьего реверсив ных счетчиков, причем вторые входы первого и третьего реверсивного счет чиков объединены, а также блок индикации и последовательно соединенные счетчик времени и дешифратор цикла измерений Щ, Однако это устройтво имеет низкую точность оценки качества канала свя.зи. Указанный недостаток обусловлен тем, что в этом устройстве подсчет числа стираний производится без учета результатов работы декодера, т.е. не учитывается реальная взаимосвязь между числом стираний и качеством канала. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для оценки качества канала связи, содержащее входной блок согла сования, блок вьщержки времени анализа, выход которого подключен к первым входам первого и второго счет чиков стираний, счетчика ощибочных комбинаций и счетчика ошибочных информационных блоков, и последователь но соединенные решающий блок и блок индикации, причем выходы второго счетчика стираний и счетчика ошибочШ)К комбинаций подключены соответственно к первому и второму входам решающего блока 2} Однако известное устройство не да ет информации о конкретном значении коэффициента ошибок, а лишь указывает три градации качественного состоя ния канала, которые задают диапазоны изменения контролируемого парамет ра, причем последний может изменятьс в заданном диапазоне в пределах двух трех порядков. Указаннь недостаток обусловлен следующими причинами: поскольку используется только информация об обнаружении ошибки декодером, то это позволяет предваритель но разделить все множество качественных состояний канала всего лишь на два состояния, в соответствии с которыми стирания складываются с весами, и то ведет к снижению точности оценки состояния канала. в счетчике ошибок пороги выбраны исходя из некоторой модели канала, которая может не соответствовать реально существующей вё зоятностной связи между стираниями и ошибками, Цель изобретения - повышение точности качества канала связи. С этой целью устройство для оценки качества канала связи, содержащее входной блок согласования, блок выдержки времени анализа, выход которого подключен к первым входам первого и второго счетчиков истираний, счетчика ошибочных комбинаций и счетчика ошибочных информационных блоков, и последовательно соединенные решающий блок и блок индикации, причем выходы второго счетчика стираний и счетчика опшбочных комбинаций подключены соответственно к первому и второму входам решающего блока, введены последовательно соединенные блок задержки и ключ, последовательно соединенные блок определения коэффициента группирования оишбок, блок определения весового коэффициента и умножитель, а также вычитатель и формирователь длины информационного блока, при этом выход входного блока согласования подключен к второму входу второго счетчика стираний и к первому входу блока задержки, выход ключа к второму входу первого счетчика стираний, выход которого подключен к первому входу вычитателя и к второму входу умножителя, выходы вычитателя и умножителя - соответственно к третьему и четвертому входам решающего блока, выход формирователя длины информационного блока соединен с вторым входом счетчика ошибочных информационных блоков и с входом блока выдержки времени анализа, выход второго счетчика стираний подключен к вторым входам вычитателя и блока определения весов.ого коэффициента, выход счетчика ошибочных комбинаций - к первому входу блока определения коэффициента группирования ошибок, второй вход которого соединен с выходом счетчика ошибочных информационных блоков, причем вторые входы блока задержки и ключа соединены между собой и являются тактовым входом устройства, а третий вход ключа соединен с вторым входом счетчика ошибочных комбинаций и с третьим входом счетчика оптибочнык информационных блоков и является входом Ошибка декодирования устройства, входом Импульс конца кодовой комбинации которого является вход формирователя длины информационного блока. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для оценки качества канала связи; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема счетчика ошибочных информационных блоков; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема ключа. Устройство для оценки качества канала связи содержит входной блок 1 согласования, блок 2 вьщержки времени анализа, первый счетчик 3 стираний, второй счетчик 4 стираний, счетчик 5 ошибочных ки:-;бинаций, счетчик 6 ошибочных информационных блоков, решающий блок 7, блок 8 индикации, блок 9 задержки, ключ 10, блок 11 определения коэффициента группирования опгабок, блок 12 определения весового коэффициента, умножитель 13, вычитатель 14 и формирователь 15 длины информационного блока. Счетчик 6 ошибочных информационных блоков содержит триггер 16, элемент И 17, элемент ИЛИ 18, счетчик 19, регистр 20, конденсатор 21, резистор 22, входы 23-26. Ключ 10 содержит элемент ИЛИ-НЕ 2 счетчик 28, элемент ИЛИ-НЕ 29, входы 30-32. Устройство работает следующим образом. Сигналы стирания поступают с выхода входного блока 1 согласования на первый вход второго счетчика 4 стираНИИ, которьй осуществляет подсчет общего числа стираний за интервал анализа. К моменту окончания интервала анализа в счетчике 4 оказывается запи санным некоторое число, пропордиональ ное оценке вероятности стирания. Таким образом, второй счетчик 4 стирани осуществляет оценку вероятности стира ния. Сигналы стирания с выхода входного блока 1 поступают на вход блока 9 задержки, который задерживает после довательность стираний на время, равное длительности кодовой комбинации. Задержанные сигналы сттфания поступают на первый вход ключа 10, которьй работает следующем образом. При поступлении сигнала ошибки с декодера на третий вход ключа 10 последний переходит в открытое состояние и пропускает сигналы стирания на первый вход первого счетчика 3 стираний. Если по истечении длительности кодовой комбинации снова появится сигнал ошибки, то ключ 10 сохранит открытое состояние в течение следующей кодовой комбинации, в противном случае ключ 10 закрывается, и стирания на вход пбрвого счетчика 3 стираний не проходят. Поскольку блок 9 задержки обеспечивает необходимое опережение сигнала ошибки по отношению к сигналам стирания на длительность кодовой комбинации, в которой была обнаружена эта ошибка, счетчик 3 зафиксирует все стирания, находящиеся в кодовых комбинациях, в которых бьша обнаружена оишбка. Полученное число умножается в умножителе 13 на весовой коэффициент Р, и результат умножения поступает на третий вход решающего блока 7j Вьиитатель 14 вычитает из общего числа стираний те стирания, которые находились в кодовых комбинациях, в которых обнаружена ошибка. Таким образом, на выходе вычитателя 14 присутствует число стираний, зафиксированных на длительности кодовых комбинаций, принятых без обнаружения ошибок. С помощью второго счетчика 4 стираний, блока 12 определения весового коэффициента, счетчика 5 ошибочных комбинаций, счетчика 6 ошибочных информационных блоков и блока 11 определения коэффициента группирования ошибок осуществляется получение весового коэффициента. Весовой коэффициент Р определяется по формуле (У1-и)Рс где п - длина кодовой комбинации;Of - оценка коэффициента группирования ошибок (эта величина определяется в блоке 11); PC - оценка вероятности стирания (число пропорциональное этой оценке, поступает с выхода счетчика 4). В блоке 12 определения весового коэффициента каждой паре конкретных значений 5. и Р (при заданном h ) ставится в соответствие определенное значение ,. Оценка коэффициента группирования ошибок ot определяется по формуле en.-Г где г - длина блока; оценка вероятности приема кодовой комбинации, в KOTopo бьта обнаружена ошибка} оценка вероятности приема блоков, в которых обнаружена ошибка. Блок 11 определения коэффициента группирования ошибок каждой паре зна чений POJ, и ) ( заданно h) ставит в соответствие определенно значение об .л Число, пропорциональное РОБ(51(1 , получается в счетчике 5 ошибочных ком бинаций, который подсчитывает общее число поступающих с декодера кодовых комбинаций, в которых быпа обнаружен ошибка. Число, пропорциональное Po6(gj,) получается в счетчике 6 ошибочных ин формационных блоков, которьй подсчитьгеает только те импульсы, поступающие с выхода формирователя 15 длины информационного блока, которым предшествовал сигнал ошибки, поступающий на первый вход счетчика 6. Блок кодо вых комбинаций (информационный блок) условимся считать ошибочным, если на его длительности имелась хотя бы одн кодовая комбинация, в которой быпа обнаружена ошибка. Формирователь 15 длины информационного блока предста ляет собой делитель на Р , где Г число кодовых комбинаций, образующих информационный блок. Решанищй блок 7 служит для определения оценки вероятности ошибки, которая определяется из формулы РС-Р(СМП) 4C/otf)PlC|nn) - оценка вероятности стирания (число, пропорциональное этой оценке, поступает на вход решающего блока 7 с вы , хода счетчика 4); (cfnn) оценка вероятности стирания единичного элемента в кодовьк комбинациях, в которых не было обнаружено ошибо с; (с|ош) оценка вероятности стирания единичного элемента в кодовых комбинациях, в которых быпа обнаружена ошибка. При этом ctnnl ) (2) N-N,,,,,, /де (nnl число стираний в кодовых комбинациях, в которых не быпо обнаружено ошибок, определяемое вычитателем 14, fl - длина кодовой комбинации, N - общее число кодовых комбинаций на интервале анализа, о$(к(;1 общее число кодовых комбинаций, в которых была обнаружена ошибка (определяется в счетчике 5). Причем («o-., « - число стираний в кодовьрс комбинациях, в которьк обнаружена ошибка. . Величина тс(оыу Р вычисляется умножителем 13. Решающий блок 7, используя р. ,) cCoiu) N , которые определяются по формулам (1)-(3), осуществляет вычисление оценки вероятности ошибки. Блок 8 индикации осзтцествляет преобразование уровней сигна- . лов и согласование кода решающего блока 7 с кодом используемых цифровых индикаторов. Блок 2 вьщержки времени анализа формирует импульс анализа, дпительность которого определяет время анализа качества канала. Счетчики 3-6 обнуляются с началом импульса анализа и переходят в режим хранения информации с окончанием импульса анализа, который управляет режимом работы этих блоков. Реализация предлагаемого устройства проста, поскольку все блоки реализуются по типовым схемам. Решающий блок 7, блоки 11 и 12 и умножитель 13, выполнякяцие функции перекодирования и дешифрации, можно выполнить на основе программируемых постоянных запоминакщих устройств (ППЗУ). Таблица программирования ППЗУ рассчитывается предварительно согласно приведенным формулам. При этом входы ППЗУ, используемого в блоках 11 и-12 умножителя 13, разделяются на две зоны, причем каждая зона предназначена для конкретной переменной. Результат вычисления записан по адресу, определяемому совокупностью адресов каждой переменной. Решающий блок 7 реализован на базе ППЗУ, входы которого разделены на четыре зоны. В качестве блока 9 задерж ки можно использовать регистр сдвига число ячеек которого определяется длительностью кодовой комбинации. Вы читатель 14 реализован на базе обычного двоичного сумматора. Формирователь 15 длины информационного блока можно выполнить в виде делителя частоты, коэффициент деления которого задает длину блока Счетчики импульсов с памятью могут быть использованы при построении счетчиков 3-6. При мер реализации счетчика 6 ошибочных информационньк блоков приведен на фиг. 2. Счетчик 6 работает следующим образом. С началом импульса анализа, приходящего на вход 25 блока, счетчик 19 устанавливается в исходное состояние. Элементы 18, 21 и 22 служат дпя получения короткого установочного импульса, совпадающего с iфронтом импульса анализа. Если на длительности блока имелась хотя бы одна кодовая комбинация, в которой была обнаружена ошибка, импульс ошибки устанавливает триггер 16 в состояние 1. Импульс конца информационного блока проходит через элемент И 17 и устанавливает триггер в состояние , при этом в счетчике 19 добавляется 1. Это означает, что обнаружен ошибочный информационный блок. Если ошибочных кодовых комбинаций не было, триггер 16 останавливается в исходно состоянии, и счетчик 19 также не изменяет своего состояния. По окончани импульса анализа информация из счет .чика 19 переписывается в регистр 20 спадом импульса анализа. Для счетчиков 3-5 триггер 16 и элемент И 17 мо но исключить. Пример реализации ключа 10 изобра жен на фиг. 3. В данном случае элеме ШШ-НЕ 27 и счетчик 28 предназначены для отсчета длительности кодовой ком 11 78 бинации (8-элементной). Запускающим импульсом для счетчика 28 служит импульс ошибки, приходящий на вход 32 ключа. Элементы ИЛИ-НЕ 27 и счетчик 28 по сути реализуют ждущий мультивибратор. Собственно ключевой элемент - элемент ИЛИ-НЕ 29 пропускает стирания кодовых комбинаций, в которых быпа обнаружена ошибка, и не пропускает стирания кодовых комбинаций, в которых не было обнаружено ошибок. Предлагаемое устройство имеет следующие технико-экономические преимущества по сравнению с известным. В известном устройстве сигналам стирания придается вес, равный 1, при наличии сигналов Ошибка и вес, равный 1/п, при отсутствии сигналов Ошибка, причем П - некоторое целое фиксированное число, которое задается заранее. Поскольку весовой коэффициент в известном устройстве не . .способен подстраиваться адаптивно в соответствии с реальной статистической связью между стираниями и ошибками, то это обуславливает возможность отклонения измеренной величины от ее действительного значения на 100-300% и даже более. Указанный недостаток обусловлен используемым алгоритмом оценки качества канала и дает всего три градации качества, которые лишь приближенно характеризуют качество канала связи. В предлагаемом устройстве величина весового коэффициента адаптивно подстраивается в соответствии со степенью группирования ошибок,результатов работы декодера и анализа линейного сигнала, что дает возможность получить несме щенные оценки вероятностей стирания единичных элементов, принятые как при наличии, так и при отсутствии сигнала Ошибка, что в онечном счете позволяет определить олее точную и несмещеннзто оценку вероятности ошибки, которая непосредственно характеризует качество канала связи. Предлагаемое устройство дает оценки, отличающиеся не бсхпее чем на 10% от действительного значения вероятности ошибки с доверительной вероят„остью 0,9 при том же самом времени анализа, что подтверядается расчетами по приведенным формулам и результатами лабораторных испытаний.

1

w

П

D

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА КАНАЛА СВЯЗИ, содержащее входной блок согласования, блок выдержки времени анализа, выход которого подключен к первым входам первого и второго счетчиков стираний, счетчика ошибочных комбинаций и счетчика ошибочных информационных блоков и последовательно, соединенные решающий блок и блок индикации, причем выходы второго счетчика стираний и счетчика ошибочных комбинаций подключены соответственно к первому и второму входам решающего блока, о тл и чающееся тем, что, с целью повышения точности оценки, введены последовательно соединенные блок задержки и ключ, последовательно соединенные блок определения коэффициента группирования ошибок, блок определения весового коэффициента и умножитель, а также вычитатель. и формирователь длины информационного блока, при этом выход входного блока согласования подключен к второму входу второго счетчика стираний и к первому входу блока задержки, выход ключа подключен к второму входу первого счетчика стираний, выход которого подключен к первому входу вычитателя и к второму входу умножителя, выходы вычитателя и умножителя подключены соответственно к третьему и четвертому входам решающего блока, выход формирователя длины информационного блока соединен с вторым входом счетчика ошибочных информационных блоков и с входом блока выдержки времени i анализа, выход второго счетчика стираний подключен к вторым входам вычи(Л тателя и блока определения весового коэффициента, выход счетчика ошибочных комбинаций подключен к первому входу блока определения коэффициента группирования ошибок, второй вход которого соединен с выходом счетчика ошибочных информационных блоков, при-. чем вторые входы блока задержки и -s| ключа соединены между собой и являются тактовым входом устройства, а X 4 третий вход ключа соединен с вторым входом счетчика ошибочных комбина.ций sl и с третьим входом счетчика ошибочных информагшонных блоков и является входом Ошибка декодирования устройства, входом Импульс конца кодовой ком бинации которого является вход формирователя длины информационного блока.

s

a

//

.:zzij

iT

15

fpue.l

0ut.S

Выход

Фиг.2