Устройство для моделирования канала передачи дискретной информации Советский патент 1987 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для исследования характеристик систем передачи цифровой информации при воздействии импульсных помех.

Цель изобретения - повышение точности мЬделирования при нестационарном потоке помех в канале связи.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 - функциональная схема блока управления, на фиг.З - функциональная схема счетчика длины .кода; на фиг.4 - функциональная схема генератора импульсов передаваемого кода; на фиг,5 функциональная схема блока, сравнения; на фиг.6 функциональная схема блока формирования помехИ; на фиг„7 - функционалЪ ная схема коммутатора, на фиг,8 -- функциональная схема блока задания параметров помехи; на фиг, 9 - временные диаграм Шр поясняющие работу устройства.

Блок-схема устройства моделиро- вания г-санала передачи дискретной информации (фиг.1) содержит вход 1 за.пуска, генератор 2 тактовых импуль- сов, делитель 3 частоты импульсов, блок 4 управления 5 счетчик 5 длины кода, генератор 6 импульсов передаваемого кода, блок 7 сравнения, выходы 8 устройства, третий выход 9 устройства, четвертый выход 10 устройства, пятый выход 11 устройства3 шестой, выход 12 устройства, седьмой выход 13 устройства, блок 14 формирования помехи., коммутатор 15,групп . блоков 16 задания пг1раметров помехи генератор 17 импульсов длительности интертзалов нестационарности генератор 18 импульсов признака нестационарностк

Блок управления 4 (фиг.2) содер- жит вход 19, первый элемент И 20, кольце;зЬй регистр сдвига 21, соот- вгтстБа:,;но первый 22. второй 23, третий 2-1 к четвертый 25 выходы,второй вход 26, второй элемент И 27, трети вход 2оэ пятьд4 выход 29.

Счетчик длины кода 5 (фиг.З) со- дерлшт вход 30, счетчик 31, дешифратор 32, формирователь 33, йыход 34. Генератор импульсов передаваемого кода 6 (фиг,4) содер;кит первый 35, второй 35 и. третий 37 элементы И,генератор 38 пуассоновского потока импульсов, кольцевой регистр 39 сдви5

5 0 5 0

5 0

5

га, первый 40 и второй 41 элементы ИЛИ.

Блок 7 сравнения (фиг.5) содер- лшт первый 42 и второй 43 элементы И, входы 44 и 45, элемент ИЛИ 46,счетчик 47, дешифратор 48, элемент 49 задержки, формирователь 50 сигнала.

Блок формирования помехи 14 (фиг. 6) содержит первый вход 51, первый 52 и второй 53 формирователи импульсов, четвертый элемент И 54, первый 55, второй 56 и третий 57 триггеры, второй вход 58, третий 59 и четвертый 60 входы, первый 61 и второй 62 элементы И, первый одновибратор 63 и третий элемент И 64.

Коммутатор 15 (фиг.7) содержит входы 65, элементы ИЛИ 66.

Блок задания параметров помех 16 (фиг.8) содержит генератор 67 временных интервалов, генератор 68 дли- гельности помехи, генератор 69 знака помехи, генератор 70 амплитуды помехи, вход 71. Кроме того, блок 14 включает второй однов ибратор 72.

Устройство работает следующим образом.

Весь интервал функционирования системы разбивается на отрезки слу- ча:йной длины, которые характеризуются стационарными распределениями: Bt (t) - функция распределения длительности помеху Ai(t) - функция распределения амплитуды помехи;В(1) - функция распределения интервала времени между любыми двумя соседними помехами,

По сигналу запуска на входе 1 за- пуска запускается генератор 2 тактовых импульсов, которь й выдает со своего выхода последовательность прямоугольных импульсов с частотой,которая подается на вход 19 блока 4 управления. Первый импульс генератора 2 вызывает срабатывание регистра 21,в результате чего на первом раз- Р51ДНОМ выходе 22 регистра 21 появляется сигнал, который вызывает срабатывание генератора интервалов 67 (фиг,8) в блоке , определения параметров помехи, на вход которого подан сигнал разрешения с генератора 18.

Генератор интервалов 67 работает по принципу генерации импульса,длительность которого распределена во времени согласно функции распределения D(t) - дистанции до помехи для

i-го состояния нестационарности.Таким образом, на выходе генератора 67 блока 16; сформирован импульс, длительностью равный времени до момента появления помехи в канале.

Сигнал через коммутатор 15 (фиг.7 подается на вход 51 блока J4 формирования помехи. Появление сигнала на входе 51 блока 14 осуществляет сброс первого 55, второго 56,третье- го 57 триггеров, закрывает элемент И 54, в результате чего на выходе 26 блока 14 пропадает сигнал на время, равное длительности сигнала на первом входе 51 блока. По заднему фрон- ту сигнала на входе 51 формирователь 52 запускает одновибратор 63,который генерирует импульс длительностью 3 tft, где tn период следования импульсов генератора тактовых импуль- сов 2, и вызывает исчезновение сигнала с выхода 26. Исчезновение сигнала с .входа 26 блока 4 управления на время длительности сигнала на входе 51 блока 14 вызывает затормажи- вание регистра 21 на время интервала между помехами, длительность которого задается генератором 67.

.Каждый i-й интервал нестационарности характеризуется функцией Wc(t) пребывания канала в i-м состоянии (интервал нестационарности). Наступление i-ro интервала нестационарности характеризуется интенсивностью с i его воз-

никновения за время -функционирования 35 жении сигнала помехой, отсутствие

канала. Предполагается, что события, появления 1-х интервалов нестационарности являются взаимонезависимыми Сигнал запуска на вход 1 подается практически одновременно с подачей питания. В это время на выходе 28 генератора 17 длительности интервала нестационарности нет сигнала, а на выходе 26 блока 14 формирования помехи etTb сигнал, вследствие чего появляется сигнал опроса на выходе 29 блока управления 4. Данный сигнал подается на вход Генератора 18 импульсов признака нестационарности и вызывает его срабатывание.

При этом в генераторе 18с приходом импульса по входу. 29 на одном. из выходов будет зафиксирован потенциал (на время длительности импуль- са по входу 29).

Интенсивности появления импульсов на .выходах генератора 18 соответстUn

вуют заданньм интенсивностях интервалов нестационарности.

Потенциал на i-м выходе генератора 18 свидетельствует о том, что в канале зафиксировано наступление i-r интервала нестационарности с распределениями А; (t) , Bi(t), D-, (t) , характеризующими помехи в канале.

Потенциал с выхода генератора 18 подается на информационный вход 71 блока задания параметров помех 16. и вход генератора 17. Последний выдает на своем выходе импульс, длительность которого определяется в соответствии с функцией распределения W (t).

Таким образом, промоделирован процесс появления i-ro интервала (состояния) нестационарности длительностью t; .

После окончания импульса на вхо- де 51 блока 14 вновь появляется сигнал на входе 26 блока 4 и следующий импульс генератора 2 вызывает срабатывание регистра 21, на втором разрядном выходе 23 которого появляется сигнал, вызывающий срабатывание генератора амплитуды помехи 70 в блоке 16.

Сигнал на выходе генератора 70 появляется в том случае, если амплитуда помехи не превышает пороговое, наперед заданное значение сигнала

, что свидетельствует об неискасигнала на выходе генератора 70 свидетельствует об искажении сигнала в канале связи.

Сигнал генератора 70 через коммутатор 15 подается на четвертый вход 60 блока 14. Следующий импульс генератора 2 вызывает появление сигнала на третьем 24 выходе блока 4 управления, который вызывает срабатывание генератора 69 знака помехи.

Появление импульса на выходе генератора 69 свидетельствует о том, что помеха - положительной полярности, а отсутствие - о том, что помеха отрицательной полярности.

Сигнал генератора 69 через коммутатор 15 подается на третий вход 59 блока 14. Очередной импульс генератора 2 вызывает появление сигнала на четвертом 25 выходе блока 4 управления, который вызывает срабатывание генератора 68 длительности помехи в блоке 16(. Импульс на выходе генератора 68 по длительности соответствует функции распределения В;(t) - длительности помехи в i-м состоянии процесса нестационарности.

Потенциал с выхода через комму- татор 15 подается на второй вход 58 блока формирования помехи 14. В блоке 14 (если помеха не вносит искажений в код) вначале импульс поступает на вход 60 и по его переднему фронту записывается единица в третий триггер 57, который сигналом со своего прямого выхода закрывает элементы И 61 , и И 62, и на первом 42 и втором 43 выходах блока в течение этого цикла iie появляются сигналы независимо от того, какие сигналы придут на остальные входы блока 14. Если импульс не. поступит на четвертый 60 вход блока 14, то триггер 57 остается в нулевом состоянии и это будет соответствовать амплитуде помехи, большей порога срабатывания первой решающей схемы канала.

В следующем также работы приходит импульс на третий 59 вход блока 14, Этот импульс записывает во второй 56 триггер единицу, что соответствует помехе пололсительного знака. При отсу;гствии импульса на третьем 59 входе триггер 56 остается в нулевом состоянии, что соответствует помехе отрицательного знака. В зависимости от состояния триг гера сигнал будет подан с него либо на элемент И 61, либо на элемент И 62, В следующем такте работы приходит сигнал на второй вход 58 блока 14, который задает своей длительностью длительность помехи. Этот сигнал записывает в первый 56 триггер единицу и закрывает элемент И 54. Сигнал прямого выхода первого 55 триггера подается на вторые входы элементов И 61, 62, в результате чего на первом 44 или вто- ром 45 выходах блока 14 появляется импульс .(если триггер 57 в нулевом состоянии). Появление сигнала на выходе 44 соответствует помехе по- ложительного знака, а на выходе 45 - отрицательного знака. Сигнал на выходе 44 или выходе 45 остается до начала следующего цикла работы блока управления 4,

Блок формирования помехи 14,сформировав помеху, выдает соответствующий сигнал на четвертый 44 тьга 45 блока сравнения 7, на первый 8,; и второй 8д входы которого подаются импульсы с генератора 6.

Импульс на входе 8 соответствует О кодовой комбинации, а импульс на входе 8i- 1 кодовой комбинации. Работой генератора 6 управляет делитель импульсов 3, который делит на пять последовательность импульсов генератора 2, т.е. выдает на своем выходе 30 импульс при приходе каждого, кратного пяти, импульса от гене5

0

5

0

ратора 2. При появлении импульса на входе 30 генератор импульсов кода 6 выдает на одном из своих выходов импульс,соответствующий элементу кодовой комбинации. Работает генератор 6 (фиг.4) следующим образом.

Импульс от генератора 38, пуассо- новского потока импульсов через элемент И 35 поступает на тактовый вход кольцевого регистра 39 сдвига, в одном из разрядов которого записана единица. Частота генератора 38 выбирается такой, чтобы записанная единица многократно обегала регистр 39 между моментами поступления импульсов на вход 30 генератора 6, При таком условии единица находится в момент поступления импульса на вход 30 на любом из выходов регистра 39 с равной вероятностью. Половина разрядных выходов регистра 39 соединена с входами элемента ИЛИ 40, а другая половина - с входами элемента ИЛИ 41. Выходы элементов ИЛИ 40 и 41 соединены с вторыми входами элементов И 36 и 37 соответственно, на первые из которых подается импульс опроса с входа 30 генератора 6. Этим достигается равная вероятпос-ть появления импульса в момент прихода импульса на вход 30 либо на выходе 8, , либо на выходе 8 генератора 6. Появление импульса на выходе 8{ соответствует генерации нулевой посылки кода, а появление импульса на выходе 5 8t генерации единичной посылки кода,

11мпульсы с выхода 30 делителя импульсов 3 подаются на вход счетчика 5 длины кода, в котором задана заранее длина кодовой комбинации.По дос- тилсении кодовой комбинации заданной длины счетчик 5 длины кода (фиг,3) выдает на выходе импульс, который подается на вход блока 7 сравнения.

5

0

0

Блок 7 сравнения сравнивает элементы кодовой комбинации с сигналами помехи, поступающими от блока 14, и подсчитывает число ошибок в кодо

вой комбинации. По сигналу на входе 34 блок 7 выдает результат сравнения или на третий 11, или на четвертый 12, или на пятый 13 выходы.Сигнал на выходе 1 1 соответствует тому, что в кодовой комбинации не имеется ошибочно принятых символовJ на выходе 12 - число ошибок в кодовой комбинации меньше числа обнаруживаемых ошибок; на выходе 13 - число ошибок в кодовой комбинации больше числа обнаруживаемых ошибок кода.

Блок сравнения 7 работает следующим образом.

На первый вход 8 или второй вход 8 (фиг.5) поступают импульсы, соответствующие нулю или единице кодовой комбинации, а на четвертый 44 или на пятый 45 входы блока поступают импульсы, соответствующие помехе положительного (вход 44) или отрицательного (вход 45) знака. При совпадении сигналов на входах 8j и 44 или на входах 8 и 45 открываются элемен ты И 42 или И 43 соответственно, что определяет ошибку в кодовой комбинации. Появление сигнала на выходе элемента И.42, а следовательно, и на выходе 9 блока 7 соответствует транс формации нуля в единицу в кодовой комбинации, а появление сигнала на выходе элемента И 43 и, следовательно, на втором выходе 10 блока 7 соответствует трансформации единицы в ноль в кодовой комбинации. Сигналы с выходов элементов И 42, 43 через элемент ИЛИ 46 поступают на счетный вход двоичного счетчика 47, который подсчитывает число ошибок в кодовой комбинаций и выдает сигналы на входы дешифратора 48. Появление сигнала на третьем выходе 11 блока 7 соответствует нулю ошибок в кодовой комбинации. Появление сигнала на четвертом 12 либо пятом 13 выходах блока 7 соответствует тому, что число ошибок в кодовой, комбинации меньше, либо больше корректирующей возможности кода. Сигнал на одном из выходов 11, 12 и 13 появляется только при поступлении сигнала на вход блока 7 от счетчика длины кода 5. Сигнал на входе 34 разрешает дешифрование числа, записанного в счет- чике 47, и поступает на линию задержки 49. С элемента 49 задержки -через формирователь 50 сигнал сбрасывает счетчик 47 в нулевое состояние.

O

5

0 5 0 5 0 5 0 5

По окончании действия помехи пропадает импульс на выходе генератора 68 длительности помехи, на выходе 26 блока 14 формирования помехи появляется потенциал, который по входу 26 включает подачу импульсов от генератора 2 тактовых импульсов на вход регистра 21 сдвига. Если импульс на входе 29 блока 4 еще существует, т.е. не истекло i-e состояние нестационарности, то моделируется вновь дистанция до очередной помехи, ее знак, амплитуда и длительность. Если же на входе 28 нет импульса, т.е. истекло время действия i-ro состояния нестационарности, то в блоках генераторов 18 и 17 определяется очередное j-e состояние нестационарности, его t длительность и в соответствии с распределениями В(t) , Dj(t) , Aj(t) - время до помехи, ширина помехи, амплитуда помехи, а также ее знак.

Таким образом, в процессе моделирования канала передачи дискретной информации при нестационарных характеристиках помех в канале получается следующая информация: на выходе 8i - число реализаций нулевого признака в кодовых комбинациях , на выходе 8 - число реализаций единично- го признака в кодовых комбинациях; на выходе 9 - число реализаций трансформации посылок нуля в единицу в кодовых комбинациях5 на выходе 10 - число реализаций трансформаций посылок единицы в ноль кодовой комбинации; на выходе 11 - число реализаций принятых кодовых комбинаций без искажений; на выходе 12 - число реализаций переданных кодовых комбинаций, в которых были ошибки не обнаружены из-за корректирующей способности кода; на выходе 13 - число реализаций переданных кодовых комбинаций, в которых были обнаружены ошибки, в связи с тем, что корректирующие возможности кода ограничены.

Формула изобретения

Устройство для моделирования канала передачи дискретной информации, содержащее генератор тактовых импульсов, вход запуска которого является входом запуска устройства, делитель частоть: импульсов, генератор импульсов передаваемого кода, блок срав нения, выходы которого являются вы- ходами устройства, первый блок задания параметров помехи, состоящий из генератора временных интервалов,ге- нератора длительности помехи,генератора знака помехи и генератора амплитуды помехи, блок управления, содержащий первый и второй элементы И и кольцевой регистр сдвига, вход сдвига которого соединен с выходом первого элемента И, блок формирования помехи, содержащий четыре элемента И и первый формирователь импульсов, выходы первого и второго элементов И блока формирования помехи соединены с первой группой информационных входов блока сравнения,вторая группа информационных входов которого подключена к выходам генератора импульсов передав аемого кода, являющимся информационными выходами устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И блока управления и входом делителя частоты импульсов, выход которого подключен к входу запуска генератора импульсов передаваемого кода, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования при нестационарном потоке помех в канале связи, оно дополнительно содержит счетчик длины кода, коммутатор, генератор импульсов длительности интервалов нестационарности, генератор импульсов признака нестационарности и (М-1) блоков задания параметров помех,причем блок формирования помехи дополнительно содержит три триггера,второй формирователь импульсов и два одновибратора, причем в блоке фор1у1И- рования помехи первый выход первого триггера подключен к первьм входам первого и второго элементов И,первый выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И,а второй выход второго триггера подключен к инверсному входу второго элемента И и второму входу первого элемента И, инверсный вход которого соединен с вторым выходом третьего триггера, выходы первого и второго формирователей импульсов подключены к входам запуска соответственно первого и второго одновибраторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента И, инверсный выход которого подключен к прямому входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого эле- мента И и первым входом второго элемента И блока управления, первый,

второй, третий и четвертый разрядные выходы кольцевого регистра сдвига которого соединены с первыми входами запуска соответственно генераторов временных интервалов, генераторов ,

длительности помехи, генераторов знака помехи и генераторов амплитуды помехи всех блоков задания параметров помех, вторые входы запуска всех генераторов каждого блока задания параметров помех подключены к соответствующему выходу генератора импульсов признака нестационарности и соответствующему входу запуска генератора импульсов длительности интерзала нестационарности, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И блока управления, выход второго элемента И которого подключен к входу запуска генератора импульсов признака нестационарности, выход делите.ля частоты импульсов соединен со счетным входом счетчика длины кода, выход переполнения которого подключен к входу разрешения

сравнения блока сравнения, выход1а всех генераторов блоков задания параметров помех подключены соответственно к информационным входам коммутатора, первый выход которого соединен с первыми входами первого,второго и третьего триггеров, входом первого формирователя импульсов и первым инверсным входом четвертого элемента И блока формирования помехи,

второй выход коммутатора подключен к второму входу первого триггера, входу второго формирователя импульсов и второму инверсному входу четвертого элемента И блока формирования помехи, третий выход коммутатора соед11нен с вторым входом второго триггера, а четвертый выход коммутатора соединен с вторым входом третьего триггера блока формирования помехи.

10

. /

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для исследования характеристик систем передачи цифровой информации при воздействии импульсных помех. Цель изобретения - повышение точности моделирования при нестационарном потоке помех в канале свя- и. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, делитель частоты импульсов, счетчик длины кода, генератор импульсов передаваемого кода, блок сравнения, блок управления,блок формирования помехи, коммутатор,блоки задания параметров помех, генератор импульсов признака нестационарности, генератор импульсов длитель- ности интервалов нестационарности. 9 ил. . I (Л ю 00 САЭ -4 00 сл

2В s.

79 gi.

u

2f

i UT

2 23 24 25 сриг.2

фи.3

4S«4

Cf uS:SSI 58S3

,BO

55

56

i

62

«4

,

qOt/sS

фиеА

Is, i

Sf

П

ff 7г гз

53

6

И

ifJs2ff

65(65г 65 65г 65 65 65J 65 dsf 65 ffS

у у