Устройство для измерения отношения сигнал/шум канала связи Советский патент 1983 года по МПК G01R29/26 

управления, третий виход которого подключен к третьему входу блока оценки вероятности саиибки, а также последовательно соединенные элемент ИЛИ и регистр, последовательно соединенные делитель частоты и счетчик импульсов, элемент И и последовательно соединённые реверсивный счетчик и блок элементов ИЛИ, выходы которого соединены с вторыми входами регистра, выходи последнего подключены к вторым входам сумматора, выходы которого соединены с первыми входами реверсивного , второ вход последнего подключен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход последнего подключен к выходу элемен та и и к первому входу цифроаналогового преобразователя, вторые входы которого соединены с выходами счетчина импульсов и с вторыми входами блока элементов ИЛИ, при этом, второй вход счетчика импульсов подключен к выходу блока .задержки, Tpi-гий вход реверсивлого счетчика соединен с вхо дом делителя частоты и с. выходом генератора импульсов, а входы элемента И подключены к выходам реверсивного счетчика. При этом совокупность элемента ИЛИ, регистра, делителя частоты, счетчика импульсов, элемента И, реверсивного счетчика, блока элементов ИЛИ, сумматора, блока задержки и генератора импульсов, а также их связсй представляет собой блок усреднения, на выходе которого ( выходы счет чика лмпульсод) в конце цикла появля ется среднее значение отношения сигнал/шум, сформированное по результатам накопления оценок отношения сигнал/шум, поступающих на вход (.ПЭРвые входы сумматора) на каждом такте данного цикла .2. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения отношения сигнал/шум, обусловленная запаздиванием, возникающим при формировании оценки отношения сигнал/шу Цель изобретения - повышение точности измерения отношения сигнал/шум Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения сигнал/ыум канала связи, содержащее блок усреднения, цифроаналоговый преобразователь ЦAП и блок управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими входами блока усреднения, введены комбинационный сумматор, блок выделения знака, два счетчика, ключ, два преобразователя код - напряжение СПКН), накапливающ сумматор, блок выделения, заданного числа импульлов (.БВЗЧИ), суммирующи усилитель и элемент задержки, при этом первый вход блока усреднения соединен с входом первого ПКН, с первым входом накапливающего сумматора и с первым входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом блока выделения знака, выход блока усреднения соединен с вторым входом комбинационного сумматора, второи вход блока выделения знака соединен с третьим выходом бло ка управления, с nepBLiM управляющим входом ключа, с входом Запуск БВЗЧИ и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом Запуск ЦАП, вмхсзд блока выделения знака соединен с входом первого счетчика, выход которого соединен с входом второго счетчика, вход Сброс первого счетчика соединен с входом Запись второго счетчика и с четвертым выходом блока управления, выход второго счетчика соединен с вторым управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика и с выходом БВЗЧИ, вход которого соединен с первым выходом блока управления, выход ключа соединен с вторым входом накапливающего сумматора, выход которого через второй ПКН подключен к входу ЦАП, выход которого соединен с первым входом суммирующе.го усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого ПКН. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения отношения сигнал/шум канала связи содержит блок 1 усреднения, комбинационный сумматор 2, блок 3 выделения знака, первый счетчик 4, первый преобразователь 5 код - напряжение (,ПКН ), накапливающий сумматор 6, второй преобразователь 7 код - напряжение, цифроаналоговый преобразователь 8, суммирующий усилитель 9, блок 10 управления, блок 11 вт.аделения заданного числа импульсов (БВЗЧИ), ключ 12, второй счетчик 13, элемент 14 задержки, Первый вход блока 1 усреднения соединен с входом первого ПКН 5, с первым входом накапливающего сумматора 6 и с первым входом комбинационного сумматора 2, выход которого соединен с первым входом блока 3 вы.деления знака, выход блока 1 усреднения соединен с вторым входом комбинационного сумматора 2, второй вход блока 3 выделения знака соединен с третьим выходом блока 10 управления, с третьим входом блока 1 усреднения, с первым управляющим входом ключа 12, с входом запуск БВЗЧИ 11 и С входом элемента 14 задержки, выход которого соединен с входом Запуск ДАП 8, выход блока 3 выделения знака соединен с входом первого счетчика 4, виход которого соединен с вхо дом второго счетчика 13, вход Сбро первого счетчика 4 соединен с входо Запись второго счетчика 13, с четвертым вь ходом блока 10 управлен и с четвертым входом блока 1 усреднения, выход второго счетчика 13 со единен с вторым управляющим входом ключа 12, информационный вход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика 13 и с выходом БВЗЧИ 11, вход которого соединен с первым выходом блока- 10 управления, второй выход которого подключен к второму входу блока 1 усреднения, выход ключа 12 соединен с вторым входом накапливающего сумматора б, выход которого через второй ПКН 7 подключен к входу ЦАП 8, выход ЦДЛ соединен с первым входом суммирующе усилителя 9, второй вход которого с единен с выходом первого ПКН 5. Устройство для измерения отноше.ния сигнал/шум канала связи работае следующим образом. Работа устройства происходит по циклам, частота которых задается сигналами с четвертого выхода блока 10 управления. На каждый цикл ра боты приходится М тактов, формируе мых сигналами с третьего выхода бло 10 управления. С началом каждого ци ла на выходе блок а 1 усреднения поя ляется среднее значение отношения сигнал/шум, сформированное по резул татам накопления оценок отношения сигнал/шум, получаемых на каждом та те предыдущего цикла, в счетчика 13 записано число (.1-RJt где R - коэффи циент корреляции случайного процесса - отношения сигнал/шум, который также сформирован в течение предыдущего цикла. На каждом такте на вход устройства поступает оценка отношения сигнал/шум (с/ш) и держится на входе в течение всего такта. Эта оценка поступает на вход ПКН 5 и на вход накапливающего сумматора б, на выхо де которого с небольшой задержкой появляется произведение {1-Г)-п. ЧИ:Сло fSif полученное на данном такте, можно считать прогнозом отношения с/ш для следующего такта. Это можно пояснить следующим образом. Известно, что среднее значение случайной величины, распределенной по условному закону, равно IV-y- -R дГ- (Х-КПу) -Ry, где m,, m - среднее значение случайной величины, распределенной по безусловному закону,, которое для центрированной величины можно считать .; равным нулюОх 0 3 дисперсии, которые можно считать одинаковыми, Примени ельно к наиему случаю X - реализация оценки п, а , - среднее зна чение отношения с/ш для следующего такта, при условии,что на данном « такте оценка равна h. Очевидно, что в качестве прогнозируемого значения оценки целесообразно выбрать именно среднее значение. ПКН 5 формирует непрерывное напря жоние, соответствующее коду оценки fi. Код h - 1iR также преобразуется в непрерывное напряжение с помощью ПКН 7, которое поступает на вход ЦАП 8 в качестве эталонного. В момент начала такта сигналом с третьего выхода блока 10 управления с небольшой задержкой, определяемой временем умножения h на 1-R и реализуемой элементом14 задержки, запускается ЦАП 8, на выходе которого в течение времени всего такта формируется линейно изменяющееся напряжение (с точностью до погрешности квантов ния), диапазон изменения которого Oil - nR. . Напряжение с выхода ЦАП 8 поступает на первый инвертирующий вход усилителя 9, на второй неинвертирующий вход которого поступает в течение всего такта напряжение пкН 5, соответствующее значению h, Таким образом, на выходе усилителя 9 в течение такта напряжение линейно изменяется от fi, до Гг - ( п - nR hR Аппроксимация случайного процесса с учетом прогноза позволяет уменьшить погрешность оценок отношения . с/ш в промежутках времени между момен тами начала и конца каждого такта. Рассмотрим таперь процесс формирования оценки п nR. На каждом такте оценка отношения с/ш поступает на первый вход комбинированного сумматора 2, на второй вход которого в обратном коде поступает в течение всего цикла среднее значение отношения с/ш, так что комбинационный сумматор 2 вычисляет разность текущей оценки отношения с/ш и среднего значения. Таким образом производится центрирование случайного процесса отношения с/ш. На выходе комбинационного сумматора 2 формируется знак разности текущего и среднего значеНИИ отношения с/ш. Блок 3 выделения знака помнит знак разности текущего и среднего значения отношения с/ш, полученный на предицущем такте. Если, знак изменился на протиположный, то в зависимости от того, как меняется знак с .+ на - или с - на + , проходит импульс в момент, определяемый сигналом с третьего выхода блока 10 управления. Если знак не изменился, то импульс на выход блока 3 не проходит., Таким образом, в течение времени МТ, где

Т - длительность одного тактсагт ,е.МТ длительность цикла), на выходблока 3 выделения знака поступает число импульсов, равное числу смен знака центрированного случайного процесса отношения с/ш, которое обозначим N. Число этих импульсов соответствует величине l-R,Tte.(2M ). Таким образом, в течение цикла в счетчика 4 формируется оценка величины 1-R. По сигналу с четвертого выхода блока 10 управления, поступающему на вход Запись счетчика 13, эта оценка переписывается в счетчик 13/ а затем счетчик 4 обнуляется. В течение следующего цикла для формирования прогноза используется оценка, полученная на данном цикле и хранящаяся в счетчике 13, а в счетчике 4 формируется новая оценка.

На каждом такте по сигналу о третьего выхода блока 10 управления запускается блок 11 выделения заданного числа импульсов и выдает ровно 2 импульсов, где m - число тэазрядов счетчика 13. Эти 2 импульсов поступают на вычитающий вход счетчика 13. Одновременно с запуском БВЗЧИ 11 сигналом с третьего выхода блока 10 управления открывается ключ 12 и импульсы с выхода БВЗЧИ 11 поступают на второй вход накапливающего сумматора 6 через этот ключ 12. По сигналу обнуления счетчика 13 ключ 12 закрывается. Таким образом, на 5ВХОД накапливающего сумматора б поступает число импульсов равное -l-R. te то же самое время, поскольку 2 соответствует периоду счета счетчика 13, после прохождения 2 импульсов в счетчике 13 будет записано то же самое число, что было и до подачи 2 импульсов.

Второй вход сумматора б, на который поступают импульсы с выхода ключа 12, является синхронизирующим, разрешающим прибавить к числу, записанному в сумматоре б, число, поданное на первый вход сумматора 6. Поскольку на первый вход сумматора 6 поступает число h, то после прохождения 1-R импульсов на выходе сумматора 6 будет записано п (1-к). Частота fy,импульсов генератора 14 импульсов или, что то же самое, частота следования импульсов с выхода БВЗЧИ 11, удовлетворяет условию f л 1/Т, а число градаций оценки 1-R невелико (достаточным является 10 гj:laдaцнй). nosxojv время умножения h на 1-R будет мало по сравнению с временем Т, т.е. почти в начале .. ужо будут иметься сведения как об h, так и об h (1-R). Сигнал запуска ПАП 8, поступающий с третьего выхода блока 10 управления, и задерхшвается элементом 14 задержки на

время умножения, работа устройства после запуска ЦАП 8 описана выше.

Формула изсезретения

Устройство для изменений отношения сигнал/1)1ум канала связи, содержащее блок усреднения, цифроаналоговый преобразователь и блок управлеНИ9, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими входами блока усреднения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены комбинационный сумматор, блок выделения знака, два счетчика, ключ, два преобразователя код напряжение, накагшивакмций сумматор, блок выделения заданного числа пульсов, суммирующий усилитель и элемент задержки, при этом первый вход блока усреднения соединен с входом первого преобразователя код напряжение, с первым входом накапливаиощего сумматора и с первым входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом . блока выделения знака, выход блока усреднения соединен с вторым входом комбинационного сумматора, второй вход блока выделения знака соединен с третьим выходом блока управления, с первым управляющим входом ключа, с первым входом блока выделения заданного числа импульсов и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входЪм цифроаналогового преобразователя, выход блока выделения знака соединен с первым входом первого счетчика, выход которого -соединен с первым входом счетчика, вто;рой вход первого счетчика соединен с .вторым входом второго счетчика и с :Четвертым выходом блока управления, выход второго счетчика соединен с вторым управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с третьим входом второго счетчика с выходом блока выделения заданного числа импульсов, второй вход котороj-o соединен с первым выходом блока управления, выход ключа соединен с вторым входом накапливающего сумматора, выход которого через второй преобразователь код - напряжение подключен к второму входу цифроанапогового преобразователя, выход которого соединен с первым Входом суммирукжцего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого преобразователя код напряжение.

Источники информации, принятые во внимание при Экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 640430J кл. G 01 R 29/26, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2894655/18- 1, 09.09.80 (прототип).

I

«и 1