Устройство для измерения отношения сигнал-шум канала связи Советский патент 1981 года по МПК G01R23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ КАНАЛА СВЯЗИ,

1

Устройство относится к технике связи и может быть использовано при контроле состояния канала связи по отношению сигнал/шум, а также в адаптивных системах передачи информации, работающих без предварительных знаний характеристик канала связи, таких, как коэффициент передачи, мощность щума и в условиях, когда эти характеристики меняются случайным образом..

Известно устройство для измерения частоты случайной импульсной помехи в каналах шязи, содержащее первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к входу Стирание реверсивного счетчика, пороговый элемент, декодирующий блок, блок оценки вероятности ошибки и аналоговый делитель, при этом выход первого ключа подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к входу декодирующего блока и к первому счетному входу реверсивного счетчика, второй счетный- вход которого соединен с выходом декодирующего блока, который подключен к первому входу

блока оценки вероятности ощибки, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, а вход Стирание соединен с третьим выходом блока управления, выход блока оценки вероятности ошибки подключен к управляющему входу аналогового делителя, другой вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика И..

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения отнощения сигнал/ /шум, обусловленная необходимостью оценива10ния отношения сигнал/щум по малым выборкам реализации входного случайного процесса, содержащего сигнал и шум или только шум.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измереISния отношения сигнал/шум канала связи, содержащее блок управления, первьш выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, выход последнего подключен к первому входу блока оценкц вероятнос20ти оишбки, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а третий вход - с выходом декодера, вход которого соединен с выходом первого ключа через пороговыи элемент, а также содержащее первый и второй цнфроаналоговые преобразователи (ЦАП) три блока вьгштаяия, два квадратора, масштаби рующий усилитель, ллемент задержки, триггер, генератор импульсов, блок функционального преобразования и сумматор, при этом третий и четвертый выходы блока управления подключеШ.1 соответственно к управляющему входу генератора импульсов, выход которого подключен ко входу первого ЦАП и ко вход)г Стирание первого ЦАП, кодовые выходы которого подключены ко входу Установка второго ЦАП, вход Запись которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков вычитания, второй вход последнего и вход блока функщюнального преобразования соединены с выходом первого ЦАП, выход второго ЦАП подключен к третьему входу второго блока вычитания, выход . которого через последовательно соединенные первый квадратор, масштабирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом блока оценки вероятности оигибки, который подключен ко входу первого блока вычитания, сумматор, вход которого соединен с выходом второго квадратора и элемент задержки соединен с первым входом третьего блока вычита1шя, второй вход которого соединен с выходом сумматора, я выход подд люпен ко входу триггера, выход которого подключен ко входу блока упранления, выход блока функщюнального преоб.разоваиня подключен к третьему входу первого блока вычитания, выход которого подключен ко входу втор.)го квадратора 2. Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения отношения сигнал /шум. Цель изобрете1шя - повышение точности измерения отно1нега1я сигнал/шум. Для достижения этой цели в устройство для измерения отношения сигнал/агум канала связи, содержащее последовательно соед1-п1енные блок управле1шя, первый ключ, пороговый элемент, блок д.екодирования, блок оценки вероятное™ ошибки, блок функционального преобразования и сумматор, второй ключ, выход которого подключен к второму входу блока оценки вероятности ошибки, а вход - к первому выходу блока управлегош, второй выход которого соединен с первым входом генератора импульсов, второй вход последнего подключен к входу бло ка задержки и к первому входу цифроаналогового преобразователя, выход второго ключа соединен с первым входом блока управления, третий выход которого подключен к третьему входу блока оценки вероятности ошибки, введены последовательно соеданенные элемент ИЛИ и регистр, последовательно соединенные делитель 8 S4 частоты и счетчик импульсов,элемент И и последовательно соединенные реверсивгшгй счетчик и блок элементов ИЛИ, выходы которого соединены с вторыми входами регистра, выхода последнего подключены к вторым входам сумматора, выходы которого соединены с первыми входами реверсивного счетмка, второй вход последнего подключен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход последнего подключен к выходу элемента И и к первому входу вдфроаналогового среключателя, вторые входы которого соединены с выходами счетчика импульсов и с вторыми входами блока элементов ИЛИ, при этом второй вход счетчика импульсов подключен к выходу блока задержки, третий вход реверсивного счетщ-гка соединен с входом делителя частоты и с выходом генератора импульсов, а входы элемента И подключены к выходам реверсивного счетчика. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит ключи 1 и 2, порогоВ 1Й элемент 3, блок 4 декодирова1шя, блок 5 управления, блок 6 оценки вероятности оишбки, блок 7 функционального преобразования, сумматор 8, реверсивный счетчик 9, счетчик 10 импульсов, регастр 11, делитель 12 частоты, элемент ИЛИ 13, элемент И 14, блок 15 элементов, содержащий элементы 16-1 - 16-п, элемент 17 задержки, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18, генератор 19 импульсов, вход 20 основного канала. Блок 5 управления представляет собой раснредетггель импульсов. Блок 6 оценки вероятности ошибки представляет собой реверсивный счетчик, на суммирующий вход которого поступают импульсы сигнала от входа 20 основного канала, а на вычитающий вход поступают импульсы сигнала от блока 4. Так как порог порогового элемента 3 постоянен, известен и искусственно завьннен по сравнению с порогом аналогичного порогового элемента для обеспечения потерь импульсов, то.в счетчике блока 6 будет cфop шpoвaнo тасло г N-п, где N - вдело импульсов сигнала, поступивших с выхода 20, п - число импул1-сов сигнала, поступивших с блока 4. Таким образом, счетчик (блок 6) подсчитывает число потерь импульсов шгнала, обусловленных превьтше1-шем порога. Так как вероятносш потерь определяется по формуле р n,/N , то видно, что 0 knf, где k - известное число, т.е, число, записатюе в счетчике 9, прямо нропорщгокально вероятности ошибки. Блок 7 фуикдаонального преобразования представляет собой комби11ащ10 шую схему типа Дешифратор - шифраrap . При подаче на вход блока 7 кода, ооот58ветствующего значению оценки вероятности ошибки (т.е. числа п), на выходе блока 7 по явится код отношения сигнал/шум, соответству ющего данной оценке вероятности оидабки. Сумматор 8 представляет сЬ5ой многоразрядный комбинационный сумматор. Устройство для измерения отношения сигнал шум канала связи работает следующим образом Цикл получергия оценки отношения сигнал/ шум состоит из М шагов. В конце предыдущего цикла обнулены блок 6 оценки вероятности ошибки, реверсивный счетчик 9, а в регистре Пив ЦАП 18 записан код оценки сигнал/шу полученный в конце цикла (предыдущего). В начале первого шага сигналом с первого выхода блока 5 управления открьшаются ключи 1 и 2 и в блоке 6 оценки вероятности оши ки начинается подсчет числа потерянных импул сов сигнала. В это время по сигналам с выход ключа 2 в блоке 5 управления осуществляется подсчет поступающих. импульсов сигнала. После того, как будет принято N импульсов сигнала, в блоке 6 оценки вероятности ошибки сформируется оценка вероятности потери импульса сигнала, пропорциональная таслу потерянных импульсов сигнала, записанному в блоке 6. На выходе блока 7 функционального -преобразования будет сформирюван код оценки отноше1шя сигнал/шум, соответствующий оценке вероятности потери, а на выходе сумматора 8 будет сформирован код - сумма кодов на выходе блока 7 и регистра 11. После приема N импульсов сигнала блок 5 управления сигна лом с четвертого выхода разрешает запись кода с выхода сумматора 8 в реверсивный счетчик 9. По этому сигналу код в параллельном виде с выхода сумматора 8 переписьгоается в реверсивный счетчик 9. С небольшой задержкой (определяемой временем установления уровней логического нуля и едишщы) относительно сигнала с четвертого выхода блока 5 управления появляется сигнал на пятом выходе. Этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 13 на вход Запчсь регистра 11 и разрешает перезапись кода из реверсивного счетчика 9 в регистр 11 через элементы ИЛИ 16-1 - 16-П блока 15 элементов ИЛИ. После этого .по сигналу со второго выхода блока 5 управления блок 6 оценки вероятности ошибки обнуляется На этом заканч1твается один шаг работы устрой ства. Также происходят остальные М-1 щагов. После М щагов в реверсивном счетчике 9 будет записано число w (п„.)М) 1 1i;i где п„, - число потерянных на i-м шаге работы устройства HNmyjibcoB си -нала; Р - оператор обратиогс i jieo6p:nOBai iin 01 оценки вероятности ошибки к оценке отнонгения сигнал/ /шум, реализованный блоком 7 функционального преобразования, h -- оценка отношения отгнал/шум на i-м шаге, АО - код, записанный в регистре 11 в ко1ще предыдущего цикла. После окончания М шагов по сигналу с третьего выхода блока 5 управления запускается генератор 19 импульсов и начинается обнуление реверсивного счетчика 9. Частота генератора 19 импульсов определяется следующим образом. Реверсивный счетчик 9 должен обнулиться за время, не большее, чем время получения оценки вероятности ошибки в блоке 6 на одном . шаге, т.е. (M + 1), где Т период следования импульсов сигнала; Т J-JJ,.-период следовштя импульсов генератора 19 импульсов; N и N(M+1) - максимальные числа, которые могут быть записаны в блоке 6 и в счетчике 9 соответственно. Отсюда получаем соотношение между частотой f генератора 19 и частотой следования импульсов сигналаfpv, (М + Of. . До тех пор, пока реверсивный счетчик 9 не обнулен, импульсы с генератора 19 импульсов прюходят через делитель 12 частоты на вход счетчика 10 импульсов. Коэффиц}1ент деления делителя 12 частоты равен М + 1. Яснэ, что с момента начала работы генератора 19 импульсов до момента обнуления счеттка 9 на входе делителя 12 частоты появится S импульсов, а на выходе - S/M + 1 н тульсов. Таким образом, в счетчике 10 импульсов к моменту обнуления счетчика 9 будет записан з число, S/M + 1, которое соответствует среднетну (за цикл) значению оценки отношения сигнал/шум. По сигналу обнуления реверсивного счетчика 9, который появляется на выходе элемента 14, останавливается генератор 19 импульсов, тем самым прекращается поступление импульсов на вход делителя 12 частоты и разрешается перезапись кода из счетчика 10 импульсов в регистр ЦАП 18 и в регистр 11. Таким образом, на выходе ЦАП 18 устанавливается некоторое значение отношения сигнал/шум, которое считается оценкой, полученной на данном цикле. Перезапись кода из счетчика 10 импульсов осуществляется через э)гементы ИЛИ 61-1 - 16-п блока 15 по сигналу с выхода элемента 14, проходящего через элемент 13 на вход Запись регистра 11. Перезапись кода осуществляется для того, чтобы на следуюшем цикле в качест лве начального значения ho оценки отношения сигнал/шум фигурировала оценка, полученная на данном цикле, что дополнительно позволяет повысить общую точность и:)мсрсния отношения сигнал/шум. Сигнал с выход элемента 14 посту(ает через э.юмент 17 за.-юрж.си, осуществляюпшй небольшую задержку на время установления уровней логического нуля и единиц|)|, на вход Сброс счетчика 10 импульсов и счетчик 10 обнуляется. На цикле работы устройства заканчивается.

Предлагаемое устройство позволяет оценивать как быстрые, так и медленные изменения отношения сигнал/шум, имеет широкую область использования и может быть применено в адаптивных системах передачи информации и в других- системах с контролем качества канала связи.

Формула изобретения

Устройство для измерения отношения сигнал/ /шум канала связи, содержащее последовательно соединенные блок управления, первый ключ, пороговый элемент, блок декодирования, блок оценки вероятности ошибки, блок функционального преобразования и сумматор, второй ключ, выход .срторрко подключен к второму входу , лока оценки вероятности ошибки, а вход - к m ftfSiy выходу блока управления, второй

выход Ь5е тЬрого соединен с первым входом геI нератора импульсов, второй вход последнего подключен к входу блока задержки и к первому входу цнфроаналогового преобразователя, выход второго ключа соединен с первым входом блока управления, третий выход g:oTOporo подключен к третьему входу блока оценки

вероятности ошибки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные элемент ИЛИ и регистр, последовательно соединенные делитель частоты и счетчик импульсов, элемент И н последовательно соединенные реверсивный счетчик и блок элементов ИЛИ, выходы которого соединены с вторыми входами регистра, выходы последнего подключены к вторым входам сумматора, выходы которого соединены с первыми входами реверсивного счетчика, второй вход последнего п.дключен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход последнего подключен к выходу элемента И и к первому входу цифроаналогового переключателя, вторые входы которого соединены с выходами счетчика импульсов и с вторыми входами блока злементов ИЛИ, при этом второй вход счетчика импульсов подключен к выходу блока задержки, третий вход реверсивного счетчики соединен с входом делителя частоты и с выходом генератора импульсов, а входы элемента И подключены к выходам реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 640430, кл. Н 04 В 3/46, 1978.

2,Авторское свидетельство по заявке № 2688871/18-09, 1979.