Устройство для моделирования систем связи Советский патент 1991 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для моделирования ошибок и стираний в открытом канале связи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации модели двоичного марковского канала со стираниями.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства моделирования систем связи; на фиг.2 - схема генератора ошибок.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, первый элемент И 3, первый счетчик 4, генератор 5 сообщений, второй элемент И 6, триггер 7, первый дешифратор 8, генератор 9 шума, селекторные блоки 101-10м, состоящие из амплитудных селекторов 11п-11|мдля каждого i-ro селекторного блока, генераторы 12i-12w ошибок, первый и второй элементы ИЛИ 13 и 14, третий элемент ИЛИ 15, формирователь 16 двойного импульса, третий элемент И 17, третий счетчик 18, второй дешифратор 19, линию 20 задержки, четвертый элемент И 21. четвертый счетчик 22, второй счетчик 23, счетчики переключений, ключи 25i-25r i, причем четвертый счетчик представляет собой счетчик правильно принятых сообщений, а второй счетчик является счетчиком переданных сообщений, выходы 26ц-26ш амплитудных селекторов 11, входы генераторов 12i-12N ошибок, информационные выходы ошибок генераторов ошибок, информационные выходы (стираний) 29i-29w генераторов ошибок, управлющие выходы 301-30N, выход 31 делителя 2 частоты, выход 32 генератора 9 шума.

Генератор ошибок содержит первый 33 и второй 34 элементы ИЛИ, триггер 35 генератора ошибок, первый 36 и второй 37 амплитудные селекторы генератора ошибок,

О

о ел со

00

Јь

дифференцирующую цепь 38, первый 39, второй 40 и третий 41 элементы И генератора ошибок.

В основу работы устройства положена модель источника ошибок, основанная на вероятностных автоматах. Эта модель является обобщением двоичного марковского симметричного канала.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 сообщений вырабатывает случайную последовательность импульсов, соответствующую моментам появления информационных сообщений. Эти импульсы через первый элемент И 6 поступают на счетчик 23, регистрирующий число переданных сообщений, на Сброс делителя 2 частоты, осуществляя привязку тактовых импульсов к моментам появления сообщений, а также - на установочный вход триггера 7, устанавливая его в единичное состояние. При этом через первый элемент И 3 сигналом с триггера разрешается прохождение импульсов с делителя 2 частоты с периодом Т0 на вход счетчика 4, который совместно с первым дешифратором 8 ими- тирует длительность сообщений Тс пТ0. Дешифратор 8 выдает импульс-при переходе счетчика 4 в состояние п. До этого момента сигнал с инверсного выхода триггера 7 запрещает прохождение сигналов с генератора 5 сообщений через элемент И б с целью исключения взаимного наложения сообщений, при п 1 осуществляется моделирование передачи однобитных сообщений.

Сигнал с триггера 7 в течение Тс разрешает подсчет ошибок и стираний счетчиком 18, поступающих с элемента ИЛИ 15 через элемент И 17.

Генератор шума вырабатывает случайный аналоговый сигнал, мгновенное значение амплитуды которого рапределено в интервале от минимального до максимального значения по равномерному закону.

В каждый момент времени в активном состоянии находится один из генераторов ошибок, реализующий соответствующее состояние источника ошибок. Активное состояние генератора ошибок определяется единичным состоянием его триггера. Остальные генераторы ошибок находятся в пассивном состоянии (их триггеры в нулевом состоянии).

Тактовый импульс с делителя 2 частоты по выходу 31 через первый элемент И 39 генератора ошибок выдает разрешающий сигнал на соответствующий ключ 25|. По этому разрешающему сигналу на амплитудные селекторы поступает мгновенное значение сигнала с генератора шума.

Селекторы настроены таким образом,, что весь диапазон мгновенных значений шумового напряжения с генератора шума разбит на поддиапазоны, пропорциональные вероятностям перехода источника ошибок из 1-го состояния в остальные состояния (т.е. пропорциональные значениям вероятностей 1-й строки матрицы Р). Соответствующие селекторы настраиваются каждый на свой подди0 апазон значений. Такая настройка амплитудных селекторов обеспечивает формирование сигналов перехода источника ошибок из одного состояния в другое и соответствующее переключение генераторов

5 ошибок устройства.

Предположим, что при срабатывании ключа 25i срабатывает амплитудный селектор 11 ij (j-й селектор 1-го селекторного блока). При этом сигнал с его выхода поступает

0 на элемент ИЛИ 33 j-ro генератора ошибок и устанавливает триггер соответствующего (j-ro) генератора ошибок в единичное состояние. Сигнал с выхода этого триггера через дифференцирующую цепь 38 j сигналом на

5 входе 27j через элемент ИЛ И 34i сбрасывает в нулевое состояние триггер 35 1-го генератора ошибок и поступает на счетчик 24 переключений .

Таким образом осуществляется пере0 ход счетчика ошибок из одного состояния в другое. Отметим, что переход источника ошибок из одного состояния в другое осуществляется по сигналам с делителя частоты, т.е. может произойти после каждой элемен5 тарной информационной посылки.

Пока источник ошибок находится в 1-м состоянии, по сигналу с делителя частоты открываются элементы И (второй 40 и третий 41) 1-го генератора ошибок, и если сра0 ботал один из амплитудных селекторов 36 или 37 данного генератора ошибок, на выход соответствующего элемента И поступает его сигнал. Размер щели амплитудного селектора 36 подбирается таким образом,

5 чтобы он был пропорционален вероятности появления сигнала стирания si в данном состоянии источника ошибок, а размер щели второго селектора 37 пропорционален вероятности появления ошибки в данном

0 1-м состоянии источника ошибок. Так, например, если напряжение генератора шума распределено по равномерному закону в диапазоне 0-5 В, вероятности ошибок, стираний и безошибочного приема соответст5 венно равны для 1-го состояния источника ошибок hi 0.001, si 0,002 и , 0,997 (напомним, что по условию hi+si-н Vf1), то поддиапазоны первого амплитудного селектора (реализующего стирания) и второго селектора (реализующего ошибки)

соответственно составляют (0-0,01) и (0,01- 0,015) В. Поскольку за один период сигнала с делителя частоты лишь один раз поступает на генератор ошибок разрешающий сигнал, а также поскольку в любой момент времени поступает не более одного сигнала с выходов амплитудных селекторов данного генератора ошибок, то.за период одной элементарной посылки либо возникает сигнал ошибки, либо возникает сигнал стира- ния, либо ни одного из этих сигналов не возникает, что соответствует безошибочному приему данной элементарной посылки. Ошибки, поступившие за время Тс на первый элемент ИЛИ 13, с него поступают на формирователь 16 двойного импульса. Он необходим для того, чтобы реализовать (имитировать) воздействие ошибок и стираний на приемное устройство. Стирания за тот же отрезок времени поступают на вто- рой элемент ИЛИ 14. Сигналы от ошибок (двойные импульсы с формирователя) и стираний (одиночные импульсы с выхода второго элемента ИЛИ 14) поступают на третий элемент ИЛИ 15 и через третий элемент И 17 (по разрешающему сигналу с триггера 7) суммируются на счетчике 18. После оконча- ния имитации передачи сообщения сигналом с дешифратора 8 сбрасываются первый счетчик и триггер, подается разрешающий сигнал на сброс третьего счетчика. К этому моменту в третьем счетчике накопилось некоторое число к0 ошибок и стираний. Оно дешифрируется вторым дешифратором 19, который выдает сигнал, в случае, когда k ko, где k0 - количество ошибок и стираний, исправляемое имитируемым корректирующим кодом. Как указано ранее, для исправления стирания необходима одна единица кодового расстояния Хэмминга в имитируемом корректирующем коде, а для исправления ошибки необходимо две единицы этого расстояния, т.е. если кодовое расстояние Хэмминга имитируемого кода обозначить как d, то количество исправляв- мых ошибок t и стираний s для данного кода подчиняется неравенству 2t+$ d. Стирания исправлять проще, поскольку их расположение в сообщении известно, в то время как для ошибок такое утверждение невер- но. Из приведенного неравенства и вытекает -необходимость формирования двух импульсов на счетчик 18 для определения возможности исправления данным имитируемым корректирующим кодом искажен- ного ошибками и стираниями сообщения. При k k0 дешифратор 19 не срабатывает и данное сообщение не подсчитывается четвертым счетчиком 22 правильно принятых сообщений, что соответствует неисправимому сочетанию ошибок и стираний в данном сообщении.

Формула изобретения Устройство для моделирования систем связи, содержащее генератор тактовых импульсов, N счетчиков переключений, делитель частоты, четыре элемента И, первый элемент ИЛИ, генератор сообщений, четыре счетчика, триггер, линию задержки, первый и второй дешифраторы, генератор шума, N ключей, № селекторных блоков, каждый из которых включает N амплитудных селекторов, а также устройство содержит N генераторов ошибок, каждый из которых состоит из первого и второго элементов ИЛИ, триггера, дифференцирующей цепи, первого, второго элементов И, причем выход первого элемента ИЛИ генератора ошибок соединен с установочным входом триггера, вход сброса которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход триггера подключен к входу дифференцирующей цепи и к первым входам первого и второго элементов И генератора ошибок, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делимого делителя частоты, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и первым входам первого и второго элементов И каждого генератора ошибок, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, выход генератора сообщений подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом сброса делителя частоты, установочным входом триггера и счетным входом второго счетчика, прямой выход триггера подключен к второму входу первого элемента И и первому входу третьего элемента И, инверсный выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И, группа выходов первого счетчика соединена с соответствующими информационными входами дешифратора, выход которого подключен к входам сброса триггера, первого счетчика, информационному входу линии задержки и первому входу четвертого элемента И, выход генератора шума соединен с информационным входом каждого из N ключей, выход каждого из которых подключен к объединенным входам амплитудных селекторов одноименных селекторных блоков, выходы амплитудных селекторов, селекторных блоков соединены с соответствующими входами первых элементов ИЛИ одноименных генераторов ошибок, выход дифференцирующей цепи 1-го (...N) генератора ошибок подключен к (1+1)-му входу второго элемента ИЛИ каждого генератора ошибок и счетному входу 1-го счетчика переключения, выход первого элеента И генератора ошибок соединен с упавляющим входом одноименного ключа, выход второго элемента И каждого генераора ошибок подключен к соответствующему входу первого элемента ИЛИ устройства, выход третьего элемента И устройства соеинен со счетным входом третьего счетчика, группа выходов которого подключена к соответствующим входам второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход линии задержки подключен к входу сброса третьего счетчика, выход четвертого элемента И соединен со счетным входом четвертого счетчика, установочные входы второго, четвертого счетчиков и N счетчиков переключения объединены и являются установочным входом устройства, выходы второго, четвертого счетчиков и N счетчиков переключения являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет реализации модели двоичного марковского канала со стираниями, в него введены второй и третий элементы ИЛИ .формирователь двойного импульса, в каждый генератор ошибок дополнительно введены первый, второй амплитудные селекторы и третий элемент И, причем в каждом

генераторе ошибок выход триггера подключен к первому входу третьего элемента И, выходы первого и второго амплитудных селекторов генератора ошибок объединены, а выходы подключены соответственно к второму входу третьего элемента И и третьему входу второго элемента И генератора ошибок, выход генератора шума соединен с объединенными входами амплитудных селекторов всех генераторов ошибок, выход

дел ителя частоты подключен к третьему входу третьего элемента И каждого генератора ошибок, выход каторого соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу

третьего элемента ИЛ И. второй вход которого подключен к выходу формирователя двойного импульса, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к

второму входу третьего элемента И.

чг

оо со ю со со

Фиг. I

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для моделирования ошибок и стираний в дискретном канале связи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации модели двоичного марковского канала со стираниями. Для достижения поставленной цели в устройство введены два элемента ИЛИ, формирователь двойного импульса, а в каждый генератор ошибок дополнительно введены два амплитудных селектора и элемент И. Устройство позволяет имитировать возникновение в дискретном канале связи как ошибок, так и стираний и оценивать вероятностные характеристики приемного устройства с заданными длиной передаваемого сообщения и корректирующей способностью кода при наличии ошибок и стираний в каналах связи. 2 ил.