Устройство для моделирования двоичного канала связи Советский патент 1988 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования каналов передачи цифровой информации при ана- лизе защитных свойств корректирующих кодов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения ошибок, описывае мых статистикой Гилберта.

На фиг,1 пр1шедена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для моделирования двоичного канала связи содержит генератор 1 опорного сигнала, первый 2 и второй 3 вероятностные переключатели, регистр 4, блок 5 памяти, первый 6 и второй 7 триггеры, элемент И 8 и сумматор 9 по модулю два.

Сущность изобретения основана на аппаратурном моделировании с помощью второго вероятностного переключателя, блока памяти и второго триггера простой дискретной цепи Маркова с двумя состояниями О, 1, означающими соответственно хорошее (без ошибок) и апохое Тс ошибками) состояния ими тируемого двоичного канала связи. В результате этого устройство обладает свойствами вероятностного дискретного автомата с заданными в явном виде вероятностями Рр, и Р 0 смены состояний моделируемого канала связи и условной вероятностью Р, искажающих двоичных символов, форм1 фуемых первым вероятностным перектоочателем и первым триггером. Благодаря этому свойству уст- ройство позволяет моделировать двоичный канал связи со случайными искажениями, статистика которых описьшается моделью Г1Шберта.

Каждьш вероятностный переключатель реализует полную группу (из двух несовместимых) случайных событий, за- ключакядихся в появлении импульса опроса с вероятностью Р на первом выходе и с дополнительной вероятностью (1-Р) на втором выходе.

Блок 5 памяти предназначен для хранения двоичных слов и представляет собой запоминакщее устройство с пословной выборкой и одной ступенью дешифрации, для которого одна строка образует слово из двоичных разрядов.

Устройство работает следующим образом.

5

0

0 5 0

д

0

5

Двоичные символы информационной последовательности (фиг.2и) поступают на первый вход сумматора 9 по модулю два. Внесение ошибок в информационную последовательность (фиг.2к) осуществляется путем синхронной подачи на второй вход сумматора 9 по модулю два искажений случайной последовательности, образуемой на выходе элемента И 8 (фиг.2ж). Синхронность последовательностей обеспечивается за счет использования импульсов генератора 1, определяющего тактовую частоту источника двоичной информации, подлежащей передаче по имитируемому каналу связи.

Импульсы генератора 1 (фиг.2а) поступают на входы вероятностных переключателей. Каждый импульс генератора. 1 с вероятностью Р, появляется на первом выходе (фиг.2б), где Р

V о-

- Л , / - условная вероятность появле-- ния ошибки, заданная т-разрядным двоичным кодом Х регистра 4, и с вероятностью (1-Р О на втором выходе вероятностного переключателя 2 (фиг.2в). На прямом выходе триггера 6 формируются двоичные символы искажающей последовательности (фиг,2г), синхронные информационной последовательности.

Одновременно каждый импульс генератора 1 с вероятностью Рд, X д,-2 (при нулевом состоянии триггера 7) и с вероятностью РЮ Х,(при единичном состоянии триггера 7) появляется на первом выходе переключател г 3. С дополнительными вероятностями (1- -PQ,) и (1-Р р) соответственно при нулевом и единичном состояниях триггера 7 импульс генератора 1 появляется на втором выходе переключателя 3.

Двоичные т-разрядные коды X Q, и X д хранятся в блоке 5 памяти по адресам А 0,1 соответственно. Результатом воздействия потоков импульсов с двух выходов переключателя 3 на входы триггера 7 является случайный двоичный сигнал с дискретным временем (фиг.2з), означающий текущее состояние С- 11митируемого двоичного канала j связи. Процесс смены состояний канала образует простую цепь Маркова с двумя состояниями.

Путем коммутации элемента И 8 сигналом с Инверсного выхода второго триггера (фиг.2ж) состояние канала

связи может быть xopomiiM, когда ошибки невозможны (элемент И 8 закрыт), и плохим, когда возникают независимые ошибки с вероятностью Р (элемент И 8 открыт).

Методика настройки устройства сле- дукяцая. В регистр 4 заносят код X , определяющий условную вероятность

р,

2 ошибок в

плохом (С( 1) состоянии моделируемого канала связи. В блок 5 памяти по адресу А 0(1) заносят код Х X ,,, определяющий значение переходной вероятности Р,

. - гт

X,

1- /тччг ™

/ (Р,о Х,о-2 ) матрицы смены состояний моделируемого канала связи. При этом для отображения rpyn-ri пирования ошибок в пакеты вероятности сохранения состояний должны быть боль-рд ше вероятностей их изменения, т.е.

01

л

Кроме того.

поскольку вероятность ошибки Р, в канале обычно много меньше условной вероятности ошибки Р, то обычно долж- но выполняться условие Р,д Р, . Наконец, вероятность возникновения пакета ошибок (и промежутка) с данноР 01 PfO

го символа Р

при гругши 01 10

ровании ошибок больше вероятности Р

f

поэтому устанавливают Р

PL

Устройство позволяет оценивать практическую действенность (зашитные свойства) корректирующих кодов в условиях нестационарных помех, близких к реальным. В этом случае за счет возрастания информативности экспериментальных исследований повьш1ается объективность и достоверность оценок

10

15

-рд

2530

35

40

реальной помехозащищенности двоичных каналов связи.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двоичного канала связи, содержащее сумматор по модулю два, первый вход и выход которого являются соответственно информационным входом и выходом устройства, регистр, генератор опорного сигнала, элемент PI и первый триггер, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого- соединен с вторым входом сумматора по модулю два, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения ошибок, описываемых статистикой Гилберта, оно дополнительно содержит первый и второй вероятностные переключатели, второй триггер и блок памяти, причем разрядные выходы регистра соединены соответственно с входами задания вероятности первого вероятностного переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с единичным и нулевым входами первого триггера, выходы блока памяти соединены соответственно с входами задания вероятности второго вероятностного переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с единичным и нулевым входами второго триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И и адресным входом блока памяти, выход генератора опорного сигнала соединен с информационными входами вероятностных переключателей.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования каналов передачи цифровой информации при анализе защитных свойств корректирующих кодов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения ошибок, описываемых статистикой Гилберта. Для достижения указанной цели устройство дополнительно содержит первый и второй вероятностные переключатели, второй триггер и блок памяти. Сущность изобретения основана на аппаратурном моделировании простой дискретной цепи Маркова с двумя состояниями О, 1, означающими соответственно хорошее (без ошибок) и плохое (с ошибками) состояния имитируемого двоичного канала связи. В результате этого устройство обладает свойствами вероятностного дискретного автомата с заданными в явном виде вероятностями смены состояний имитируемого канала Q связи и условной вероятностью искажа- юцих двоичных символов, что позволяет имитировать двоичный канал связи со случайными искажениями, статистика которых описывается моделью Гилберта. 2 ил. М

иг.1

а /

О 1 t i 5 6 1 8 3 1Q 11

9и,гг