Устройство контроля качества дискретных каналов связи с переменными параметрами

 

.УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ, содержащее корреляционный приемник, первый выход которого черезпервый экспоненциальный детектор подключен к первому входу делителя и непосредственно к первому входу блока вычисления отношения сигнал/шум, выход которого через . блок масштабирования подключен к первому входу первого порогового блока, к второму входу которого подключен выход делителя, а также М(где М 1, 2, 3 ...) дополнительных экспоненциальных детекторов, блок анализа и сумматор, выход которого подключен квторому входу делителя, при этом (М+1) выходов М-корреляционного приемника Подключены через М дополнительных экспоненциальных детекторов к;входам ,, cyiviMaTOpa, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля при действии в канале импульсных помех, введены первый ключ. последовательно соединенные линия задержки , первый блок вычитания, второй ключ, квадратор, первый интегратор, блок форми|рования порога, второй пороговый блок, .счетчик и дешифратор, а также третий и четвертый ключи, блок усреднения, первый детектор огибающей и последовательно соединенные умножитель, второй интегратор, второй детектор огибающей, второй блок вычитания, двухсторонний ограничитель , третий интегратор и третий пороговый блок, выход которого подключен к входу четвертого ключа; к управляющему входу третьего ключа под .соединен выход дешифратора, выход перд вого порогового блока подключен к вхо-.® .ду третьего ключа, выход которого,а (Л также выход четвертого ключа подсоединены к входам блока анализа, а выход корреляционного приемника подключен к входу линии задержки и „ второму входу первого блока вычитания ,5 причем выход второго ключа подсоединен к второму входу второго порогового блока, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, о вход .которого объединен с входом умножителя и входом корреляционного -sj приемника, (М+1) выходы которого подю Nil .ключены к входам блока усреднения, выход которого через первый детектор огибающей подключен к второму входу второго блока вычитания, а выход первого ключа подсоединен к втоо рому входу блока вычисления отношения сигнал/шум.

(19) %У аи

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЫВ Н 04 В 3/46 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3511038/18-09 (22) 16.11.82 (46) 07.02.84. Бюл. Р 5 (72) В.M.Зинчух, Н.И.Шукин, С.Ю.Якименко и Г.A.Kî÷åðãèí (53) 621.395.664(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 824456, кл. Н 04 В 3/46,. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 930705, кл. H 04 В 3/46, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ÄÈÑÊÐETÍÛÕ КАНАЛОВ СВЯЗИ С ПЕРЕМЕНН6МИ ПАРАМЕТРАМИ, содержащее кор:реляционный приемник, первый выход которого через первый экспоненциальный детектор подключен к первому входу делителя и непосредственно к перному входу блока вычисления отношения сигнал/шум, выход которого через блок масштабирования подключен к первому входу первого порогового блока, к второму входу которого подключен выход делителя, а также М(где M =.

=.1, 2, 3 ...) дополнительных экспоненциальных детекторов, блок анализа и сумматор, выход которого подключен к второму входу делителя, при этом (М+1) выходов M-корреляционного приемника подключены через N дополнительных: экспоненциальных детекторов к.входам сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля при действии в канале импульсных помех, введены первый ключ, последовательно соединенные линия задержки, первый блок вычитания, второй ключ, квадратор, первый интегратор, блок формирования порога, второй пороговый блок, .счетчик и дешифратор., а также третий и четвертый ключи, блок усреднения, первый детектор огибающей и последовательно соединенные умножитель, второй интегратор, второй детектор огибающей, второй блок вычитания, двухсторонний ограничитель, третий интегратор и третий пороговый блок, выход которого подключен к входу четвертого ключа; к управляющему входу третьего ключа под,соединен выход дешифратора, выход пер- > вого порогового блока подключен к вхо-,а ду третьего ключа, выход которого,а также, выход четвертого ключа подсоединены к входам блока анализа, а (М+2) выход корреляционного приемник % подключен к входу линии задержки и второму входу первого блока вычитания,,Я причем выход второго ключа подсоединен к второму входу второго порогового бдока, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, вход .которого объединен. с входо умножителя и входом. корреляционного приемника, (М+1) выходы которого под,ключены к входам блока усреднения, выход которого через первый детектор огибающей подключен к второму входу второго блока вычитания, а выход первого ключа подсоединен к вто рому входу блока вычисления отношейия сигнал/шум.

)В

1072270

Изобретение относится к технике передачи дискретных сообщений и может быть использовано для оценки качества каналов связи с переменными параметрами при М-ичном приеме дискретных сообщений. !

Известно устройство для контроля качества канала связи, содержащее корреляционный приемник, первый выход которого через последовательно соеди- 10 ненные первый пороговый элемент совпадения и первый счетчик соединенл первым входом блока сравнения, второй выход корреляционного приемника через последовательно соединенные 15 второй пороговый блок, второй элемент совпадения .и йторрй счетчик соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого через интегратор соединен с вторыми входами первого и вто- 20 рого пороговых блоков, вторые вы ходы которых соединены соответственно с вторыми входами второго и первого элементов совпадения, элемент ИЛИ и решающий блок, а также первый и вто- 25 рой экспоненциальные детекторы, блок выбора максимального -значения сигнала, блок выбора минимального значения сигнала, блок деления, блок вычитания, первый и второй блоки масшта- j0 бирования, четвертый пороговый блок и четвертый элемент совпадения, при этом первый выход корреляционного . приемника через последовательно соединенные первый экспоненциальный детектор, блок выбора максимального значения сигнала, блок деления, третий пороговый блок, третий элемент совпадения и элемент ИЛИ соединен с входом решающего блока, второй выход корреляционного приемника через последовательно соединенные второй экспоненциальный детектор, блок выбора минимального значения сигнала, блок вычитания, четвертый пороговый блок и четвертый элемент совпадения сое- 45 динен с вторым входом элемента ИЛИ, выходы первого и второго экспоненциальных детекторов соединены с вторыми входами соответственно блока выбора минимального значения сигнала 50 и блока выбора максимального значения сигнала, выходы которых соединены с вторымя входами соответственно блока деления и блока вычитания, выход интегратора соответственно че- 55 рез первый и второй блоки масштабирования соединен с вторыми входами соответственно третьего и четвертого пороговых блоков, а вторые входы третьего и четвертого элементов сов- 60 падения соединены соответственно с выходами второго и первого элементов совпадения j1) .

Однако укаэанное устройство не имеет достаточйой точности контроля. 65

Наиболее близким к предлагаемому является устройство контроля качества дискретных каналов связи с пременнйми параметрами, содержащее корреля,)ционный приемник, первый выход которого через первый экспоненциальный детектор подключен к первому входу делителя и непосредственно к первому входу блока вычисления отношения сигнал/шум, выход которого через блок масштабирования подключен к первому входу первого порогового блока, к второму входу которого подключен выход делителя, а также М (где М =

= 1, 2, 3 ° ..) дополнительных экспоненциальных детекторов, блок анализа,и сумматор, выход которого подключен- к второму входу делителя, при этом (М+1) выходов М-корреляционного приемника подключены через М дополнительных экспоненциальных детекторов к входам с ììàòîðà Я .

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью контроля при действии в канале импульсных помех.

Цель изобретения — повышение точности контроля при действии в канале импульсных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в, устройство контроля качества дискретных каналов связи с переменными параметрами, содержащее корреляционный приемник, первый. выход кощзрого через первый экспоненциальный детектор подключен к первому входу делителя и непосредственно к первому входу блока вычисления отношения сигнал/шум, выход которого через блок масштабирования подключен к первому входу первого порогового блока, к второму входу которого подключен выход делителя, а также М (где М =

= 1; 2, 3 ...) дополнительных экспоненциальных детектора, блок анализа и сумматор, выход которого подключен к второму входу делителя, при этом

М+1 выходов N-корреляциойного приемника подключены через М дополнительных экспоненциальйых детекторов к входам сумматора, введены первый ключ, по следовательно соединенные линия задержки,первый блок вычитания, второй ключ, квадратор, первый интегратор, блок формирования порога, второй йороговый блок, счетчик и дешифратор, а также третий и четвертый ключи, блок усреднения, первый детектор огибающей и последовательно соединенные умножитель, второй интегратор, второй детектор огибающей, .второй блок вычитания, двухсторонний ограничитель, третий интегратор и третий пороговый блок,, выход которого подключен к входу четвертого ключа, к управляющему входу третьего ключа подсоединен выход дешифратора, вы1072270

30

35 ход первого порогового блока подключен к входу третьего ключа, выход ко- торого, а также выход. четвертого. ключа подсоединены к входам блока анализа, (И+2) выход корреляционного при-.

:емника подключен к входу линии за- . держки и второму входу первого блока вычитания,/причем выход второго .ключа подсоединен к второму входу второго порогового блока, выход которого подключей к управляющему входу, первого ключа, вход которого: объединен с входом. умножителя и входом корреляционного Прием-, ника, (N+1) выходы которого подключены к входам усреднения, выход которого через первый детектор огибающей подключен к второму входу второго блока вычитания, а вйход первого ключа подсоединен 2 второму входу блока вычиления сигнал/шум. . 20

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство контроля качества дискретных каналов связи с переменными параметрами содержит корреляционный приемник 1, блок 2 вычисления отношения сигнал/шум, корреляционный приемник 1 состоит из М каналов, каждый из которых содержит умножитель

3 и интегратор 4, блока 5 принятия решения, блока 6 выбора максимального значения сигнала; блок 2 вычисления отношения сигнал/шум состоит из первого блока 7 усреднения, квадраторов 8 и 9, интегратора 10, второ.— го блока 11 усреднения, блока 12 вычитания, делителя 13; сумматор 14 первый экспоненциальный детектор 15, М дополнительные экспоненциальные детекторы 16, первый делитель 17, пер-. вый пороговый блок 18, блок 19 масшта-, бирования,анализатор 20,первый ключ

21, первый блок 22 вычитания, линия

23 задержки, второй ключ 24, квадратор 25, первый интегратор 26, блок . 45

27 формирования порога, второй пороговый блок 28, счетчик 29, дешифратор 30, блок 31 усреднения, первый детектор 32 .огибающей, умножитель 33, второй интегратор 34, второй детек- 50 тор 35 огибающей, второй блок 36 вычитания, двухсторонний органичитель

37, третий интегратор 38, третий rioроговый блок 39, третий ключ 40, четвертый ключ 41 ° 55 .I

Устройство работает следующим образом.

На.вход корреляционного приемника

1 поступает смесь сигнала и,помехи, в умножителях 3 эта смесь умножается 60 на опорные сигналы, соответствующие информационным символам; а- в умножителе 33 - умножается на сигнал, ортогональный всем М информационным .сигналам, могущим поступать на вход 65 корреляц онно о приемника 1. так что с выхода умножителя 33 все время поступает смесь помехи Й произведения дйух ортогональных сигналов.В результате интегрирования вторым интегра- тором 34 произведение ортогональных сигналов подавляется до нуля и с, выхода второго интегратора 34 на второй детектор 35 огибающей поступает . только помеха.

После интегрирования,в интеграторах 4 сигналы поступают на блок 5 принятия решения и на блок .6 выбора максимального значения сигнала. По команде с блока 5 принятия решения блок

6 выбора максимального значения сигнала йодк7почает интегратор 4, на выходе которого наблюдается максимальный выходной сигнал, к,первому блоку 7 усреднения, который осуществляет усреднение выходного сигнала интеграторов за время,. необходимое для приема нескольких сигналов. Полученная средняя величина-максимального сигнала возводится в квадрат первым квадратором 8 и подается на первые входы блока 12 вычитания и делителя

13. Эта величина пропорциональна средней мощности сигнала. Одновременно смесь сигнала с флуктуационной помехой через постоянно открытый.в случае отсутствия импульснь1х помех первый ключ 21 поступает на вход второго квадратора 9, после интегрирования интегратором 10 смесь itoступает на вход, второго блока 11 усреднения, аналогичный первому блоку 7 усреднения. Величина, поступающая с выхода второго блока 11 усреднения на второй вход блока 12 вычи- тания, пропорциональна средней мощности процесса, представляющего смесь сигнала и помехи. С выхода блока 12 вычитания на второй вход делителя 13 поступает величина, пропорциональная средней мощности флуктуационной помехи. На выходе делителя

13 образуется величина, пропорциональная отношению сигнал/ флуктуационная помеха. С выхода делителя 13 оценка отношения сигнал/шум поступает на вход блока 19 масштабирования, где образуется пороговая величина, поступающая на второй вход порогового блока 18. Оптимальное значение пороговой величины, обеспечивающей постоянную вероятность ложного обнаружения ошибки при действии в канале флуктуационной помехи с нормальным распределением, обеспечивается соответствующим выбором передаточной функции блока 19 масштабирования.

На выходе первого экспоненциального детектора 15 выделяется максимальный сигнал, пропорциональный отношению правдоподобия, который поступает на первый вход первого делителя.

1072270

На выходах М дополнительных экспоненциальных детекторов 16 (М— число каналов приемника) образуются .сигналы, пропорциональные отношениям правдоподобия, которые суммируются в сумматоре 14, сигнал с выхода сумматора 14 поступает. на второй вход первого делителя 17. На выходе первого делителя 17 образуется величина, равная частному от деления максимального сигнала на сумму всех М сигналов. Если это частное еньше пороговой величины, то на выоде первого порогового блока 18 появляется импульс, соответствующий тому, что решение, вынесенное приемни- 15 ком, ошибочно. Эти импульсы выхода . первого порогового блока 18 через третий ключ 40, открытый в случае отсутствия пачки импульсных помех, перекрывающих весь сигнал, поступают 2{) на первый вход анализатора, где осу-. ществляется подсчет импульсов, соот- . ветствующих ошибочным решениям приемника, и выносится решение о качестве канала. 25

С выхода одного из умножителей 3 смесь сигнала и помехи или только помехи, если в данном канале нет сигнала, поступает на второй вход перво го блока 22 вычитания и вход линии 2330 задержки с временем задержки, кратным периоду сигнала на выходе умножителя.

В том случае, если на выходе умножителя 3 присутствует сигнал в смеси с помехой, то на выходе первого блока 22 вычитания сигнальная составляющая будет отсутствовать в результате вычитания из сигнала его задержанной копии. На выходе первого блока

22 вычитания будет присутствовать только помеха.. В результате операции вычитания распределение помехи почти не изменяется и остается практически ! таким же, как и на входе приемника.

С выхода первого блока. 22 вычита- 45 ния помеховый сигнал поступает на вход второго ключа 24, работа которого синхронизирована тактовыми импульсами генератора опорных сигналов приемника. Закрывание второго ключа 24 происходит в тот момент, когда в смеси сигнала и помехи на выходе умножителя 3 возможны перескоки фазы несущего колебания. В то время, когда фаза несущего колебания изменяется непрерывно, второй ключ 24 открыт ° ,Необходимость введения такого ключа обусловлена тем, что в момент перескока фазы на выходе первого:блока

22 вычитания появится несущее колебайие с удвоенной амплитудой.,Пля исключения этого явления и вводится синхронизированный ключ. С выхода второгоо ключа 24 на вход квадратора 25 поступает только помеховый сигнал. После возведения в квадрат и интегри- 65 рования первым интегратором 26 величина, пропорциональная мощности помехи, поступает на блок 27 формирования порога.

Время интегрирования выбирается равным обратной величине полосы пропускания входных цепей приемника.

Блок 27 формирования порога представляет собой усилитель с постоянным коэффициентом усиления Ку, величина которого выбирается так, чтобы вероятность того, что значения помехи с нормальным распределением превышают порог, была не больше заданной.

Так, если мы выберем вероятность превышения порога .нормальными помехами 0,05, то К = 1,6. При появлении пачки импульсных помех частота превышения такого порога значительно возрастает.

Одиночное превышение такого порога выбросом помехи можно считать появлением одиночной импульсной помехи. С выхода блока 27 формирования порога пороговая величина поступает на первый вход второго порогового блока 28, на второй вход которого поступает помеховый сигнал с выхода второго ключа 24. При превышении помеховым сигналом порога на выходе второго порогового блока 28 появляется сигнал, указывающий на появление одиночной импульсной помехи. Этот сигнал закрывает первый клич, исключающий импульсную помеху из процесса формирования оценки сигнал/шум. Одновременно сигнал с выхода второго порогового блока 28 записывается в счетчик 29. Счетчик 29 подсчитывает количество сигналов с выхода второго порогового блока 28 эа время, равное длительности сигнала. Если это число будет равно или больше числа, на которое настроен дешифратор 30, то на выходе дешифратора 30 появляется импульс, закрывающий третий ключ 40 и открывающий четвертый ключ 41. Число, на которое настраивается дешифратор,30, соответствует количеству импульсных помех, поражающих, например, одну. треть полезного сигнала. Если число сигналов с выхода второго порогового блока 28 за время длительности сигнала не превышает числа, на которое настроен дешифратор 30, то в мбмент окончания информационного сигнала счетчик 29 обнуляется и подсчет сигналов с выхода второго порогового блока 28 начинается сначала.

Помеховый сигнал с выхода второго интегратора 34 поступает на вход второго детектора 35 огибающей, включенный для того, чтобы избавиться от высокочастотного колебания и не делать широкополосными все последую-. щие элементы устройства. С выхода

1072270 второго детектора 35 огибающей по" меховый сигнал поступает на первый вход второго блока 36 вычитания, на второй вход которого поступает огибающая смесь сигнала с помехой с вы хода первого детектора 32 огибаю- 5 щей. Смесь сигнала с помехой обра- . зуется на выходе блока 31 усреднения, представляющего собой сумматор с постоянным коэффициентом умножения

1/8 где М. — число каналов. На вхо- 10 ды блока 31 усреднения сигналы поступают с выходов всех интеграторов

4. В результате вычитания из смеси сигнала с помехбй только помехи .об,разуется процесс, пропорциональный 5 уровню сигнала, если сигнал присутствует. на входе приемника. Выходной сигнал с второго блока 36 вычитания поступает на двухсторонний ограничи-. тель 37, на выходе которого единичное напряжение имеет знак сигнала на выхбде второго блока 36 вычитания.

Последовательность единичных разнополярных импульсов поступает на вход: третьего интегратора 38, с выхода ко-25 торого снимается напряжение, пропорциональное разности между копичеством положительных и отрицательных импульсов, поступающих с выхода двухстороннего ограничителя 37. Напряжение с выхода третьего интегратора 38 поступает на вход третьего порогового блока 39; где осуществляется сравнение с постоянным порогом, выбранным из условия обеспечения заданной вероятности ложного решения в том, что

" пор °

Если напряжение с выхода третьего интегратора 38 больше порога,.то на выходе третьего порогового блока 39 появляется сигнал, несущий информацию о том,. что отношейие сигнал/шум

h,ъ h„ Р .и прием может быть уверенным.

Сигнал с выхода третьего порогового блока 39 через четвертый ключ 41, который открывается сигналом с де.аиф-ратора 30 при наличии пачки импульсных помех, поступает на второй вход аналйзатора 20; где выносится заключение о качестве канала.

Таким образом, устройство контроля качества дискретных каналов связи с переменными параметрами обеспечивает повышение точности контроля при действии в канале связи импульсных помех.

Составитель Г.Лерантович

Редактор A.Âëàñåíêo Техред A.Бабинец Корректор О.Тигор

Закае 148/52 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4