Устройство для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНХРОНИЗАЦИИ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОЛИНИИ, содержащее первый датчик постоянного периодическо-, ,го кода и генератор нормально-распредельных случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к перьому и второму входам первого cyNfttaTopa, к третьему входу которого подключен выход первогс реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого через последовательно соединенные первый элемент И и Первый элемент КЛИ, а к вычитающему вхо;ду - через п;оследовательно соеДиненнце второй элемент И и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого соединен с выходом генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которо.гр соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным через последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент ИЛИ к счетному вхоДу первого триггера, выхояы которого подсоединены к вторым входам первого и второго элементов И, а также датчик двоичншс сигналов и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е .с я тем, что, с целью повьиаения точности моделирования путем имитаЦИК реальных условий в радиолинии введены дискриминатор, четверть } Элемент ИЛИ, второй триггер, пять элементов И, пять датчиков постоянных периодических кодов, четыре блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик и блок I вычитания, при вход дискриминатора подключен к выходу первого сумматора через четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика двоичных .сигналов , суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика соединены с соответствуювщми выходами дискриминатора , второй вход дискриминатора соединен с выходом реверсивного счётчика и с первым.входс 4 блока вычита .ния, второй вход которого подключен к выходу четвёртого алемеята И, выход блока вычитания подключен к перво му входу первого блока сравнения, (Л С I второй вход КОТОрО го поДКЛ10Че Н к ВЫХО|ДУ датчика двоичньис сигналов, выход первого блока сравнения соединён со входом блока индикации, выход датс е чика двоичных сигналов ч;ерез пятый ; элемент И подключен к четвертому вхо-, ду первого сумматора, второй вход пятого элемента И соединен с выходом О второго датчика постоянного периодаческого кода, первый вход второго ч| блока сравнения подключен к выходу : первого реверсивного счетчика, а второй вход подключен к выходу третьеро эо датчика постоянного рерйсяического кода, первый вход третьего {Склока сравнения подкгоочен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход с выходом четвертого датчика постоянного периодического кода, пе|рвый вход четвертого блока Сравяения соединен с выводом первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с вшсодом пятого датчика постоянного Периодического кр/ta,выход третьего блока сравнения тходклмгаен к первому входу четвертогоэлемента ИЛИ и к первому входу шестого элемента И, выход.четвертого блока сравнения подключен к второму входу четвер
СОЮЗ СОВЕТСКИХ .
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (1Ю (11) А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3516945/18-09 (22) 14.10,82 (46) 15.02.84,Бюл. Р 6 (72) Г.A.IIîëèåâñêèé н П.H,Ìóðàâ÷èê (53) 621.391.812.8(088.8) (56) 1. Оганян Л.И., Панков Л.B.
Машинные методы исследования цифровых систем передачи. М., "Связь", 1978, с. 126.
2. Авторское свидетельство СССР
М 413498, кл. 06 Ч 7/48, 1974 .(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНХРОНИЗАЦИИ КОРОТКО
ВОЛНОВОЙ РАДИОЛИНИИ, содержащее первый датчик постоянного периодическо-,,го кода н генератор нормально-рас-, предельных случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входаМ первого сумматора, к третьему входу которого подключен выход первого реверсивного счетчика, к суммирующему входу .которого через последовательно соединенные .первый. элемент И и первый элемент ИЛИ, а к вычитающему входу †.через последовательно соединен-. ные второй элемент И и второй элемент
ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого соединен с выходом генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным через после. довательно соединенные третий элемент И.и третий элемент ИЛИ к Счетному входу первого триггера, выход и которого подсоединены к вторым вхо; дам первого и второго элементов И, а также датчик .двоичных сигналов блок индикации, о т л и ч а ю щ е е-. с я тем, что, с целью повьыения точности моделирования путем имита-..сии реальных условий в радиолинии введены дискриминатор, четвертый элемент HIIH, второй триггер, пять. элементов И, пять датчиков постояи31511 Н 04 В 17/00 Q 06 G 7/48 ных периодических кодов, четыре . блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик.и блок ,вычитания, при этом вход дискриминатора подключен к выходу первого сумматора через четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика двоичных сигналов, суммирующий.и вычитаюций входы второго реверсивного счетчика соединены с
<соответствующими выходами,дискриминатора, второй вход дискриминатора соединен с выходсщ реверсивного счетчика и с первым, входом блока вычита= ния, второй вход которого подключен к выходу четвертого апемента И, выход блока вычитания подключен к перво- Я му входу первого флока сравнения, :второй вход которого псдклэ чен к.выхо ду датчика двоичнйх сигналов, выход первого блока сравнения соединен со входом блока индикации, зыход датчика двоичных сигналов через пятый а элемент И подключен к четвертому входу первого сумматора, второй входпя- того элемента И соединен с выходом второго датчика постоянного периоди- ческого кода, первый вход второго блока сравнения подключен к выходу
Первого реверсивного .счетчика, а вто рой вход подключен к выходу третьего датчика постоянного перисщического кода, первый вход третьего флака сравнения подключен к выходу первого реверсивного сметчика, а второй вход соединен с выходом четвертого датчика постоянного периадзиеского кода, первый вход четвертого блока травив иия соединен с выкодом первого ревер сивиого счетчика, а второй вход соединен с выходом пятого датчика постоянного пеРиодическош кофа,выход третьего блока сравнения. подключен к первому входу четвертого. элемента или и к йервому входу шестого элемента И, выход, четвертого баока сравнения подключен к второму входу четверФ
1073892 того элемента ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, вторые входы шестого и седьмого элементов И подключены к выходу восьмого элемента И, первый вход которого подключен к единичному выходу второго триггера, единичный вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ.и к второму входу третьего элемента ИЛИ, нулевой вход второго триггера подключен к выходу второго блока сравнения, нулевой выход второго триггеИзобретение относится к радио. технике и может быть использовано при проектировании цифровых систем для радиоканалов.
Известно устройство для моделиро- 5 вания цепи тактовой синхронизации регенератора импульсно-.кодовой модуляции (И1М ), содержащее генераторы
"лучайных значений расстройки, формирователи амплитуды и фазы шума, на- 10 копитель гистограммы фазы, модель . частотно-избирательного элемента (1).
Недостатком этого устройства является невозможность создания модели процесса передачи кодовых бло- 15 ков в радиоканале с фазовыми искажениями типа "качающегося сдвига".
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования процес са синхронизации коротковолновой радиолинии, содержащее первый дат-. чик постоянного периодического кода и генератор нормально-распределенных случайных сигналов, выходы кото- 25 рых подключены соответственно к первому и второму входам первого сумма; тора, к третьему входу которого подключен выход первого реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого через последовательно соединенные первый Элемент И и первый элемент ИЛИ, а к вычитающему входу через последовательно соединенные второй элемент И и второй элемент
ИЛИ подключен выход блока памяти, 35 вход которого соединен с выходом: генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным 40 через последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент
ИЛИ к счетному входу первого триггера, выходы которого подсоединены к вторым входам первого и второго 45 элементоВ И, а также датчик двоич ных сигналов и блок индикации j2) . ра подключен к второму входу третьеro элемента И, второй вход восьмого элемента И подключен к выходу второ-( го сумматора, первый вход которого подключен к выходу шестого датчика постоянного периодического кода, второй вход второго сумматора подключен к выходу блока памяти, выход седьмого элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход шестого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ. !
Существующее устройство позволяет моделировать процесс искажения от случайного сочетания расстройки частот задающих генераторов в радиорелейных линиях при перерывах сигнала вследствие замираний уровня, имеющих случайные интервалы длительности.
В КВ радиоканалах основной причиной фазовых искажений является свойственная КВ диапазону многолучевость распространения радиоволн.
Замирания сигнала ниже порогового уровня приемника наблюдаются гораздо реже, чем фазовые сдвиги смещения положения элементарных посылок на оси времени из-за влияния запаздывающих сигналов, имеющие в узкополосных трактах большую величину и "качающийся" характер.
Эти "качающиеся сдвиги" возникают в результате интерференции в точке приема лучей с произвольными, независимо меняющимися амплитудами и случайными, непрерывно меняющими- ся фазами, принимающими с равной вероятностью любые значения в пределах от 0 до 23 . При относительном изменении амплитуд и фаз лучей наблюдаются "качания" полЬжения (фронта) элементарных посылок на оси времени от начального до величины, соизмеримой с длительностью посылки
{при противофазном сложении лучей с соизмеримыми амплитудами} с самовозвратом в начальное положение.
При наличии доплеровского сдвига частоты между лучами эти "качания" приобретают периодический характер.
Длительность (время существования)
"качающегося сдвига" зависит от параметров радиоканала (в основном, от соотношения мгновенных уровней лучей ) и равна по времени интервалу действия 10-100 элементарных посылок, передаваемых со скоростью
200 Вод. Скорость "качания" случайна, она колеблется от 10 до 10
1073892 от номинала тактовой частоты 200 Бод.
Такие сдвиги значительно влияют иа устойчивость работы систем фазовой синхронизации и вызывают сбои цикловой синхронизации оконечной аппаратуры. 5
Недостатком известного устройства - прототипа является то, что оно позволяет оценить воздействие на процесс синхронизации только расстройки частот и не дает возможности проимитировать процесс синхронизации от суммарного эффекта шума, расстройки частот и фазовых искажений — типа "качающегося сдвига". Задача получения модели процесса синхрони- 15 зации в комплексе со всеми влияющими факторами крайне важна для построения эффективной системы связи, обеспечивающей максимальную пропускную способность при передаче блока данных за фиксированное время в любое время суток.
Цель изобретения — повышение точности моделирования путем имитации. реальных условий в радиолинииг расстройке частот, шуме и "качающихся сдвигах" фазы сигналов.
Цель достигается тем, что в устройство для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии, содержащее первый датчик постоянного периодического кода и генератор нормально-распределенных случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму
:входам первого сумматора, к третье- 35 му входу которого подключен выход пер. вого реверсивного счетчика, к суьеаирующему входу которого через последова- тельно соединенные первый элемент И и первый элемент ИЛИ, а к вычитаю- 40 щему входу - через последовательно соединенные второй элемент И и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого сое. динен .с выходом генератора равномер- 45 но распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным через последовательно сое- диненные третий элемент И и третий . элемент ИЛИ к счетному Входу первого триггера, выходы которого подсо4цинены ко вторым входам первого и второго элементов И, а также датчик двоичных сигналов и блок индикации, введены дискриминатор, чет- 55 вертый элемент ИЛИ, второй триггер, пять элементов И, пять датчиков постоянных периодических кодов, четыре блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик чи- Щ сел и блок вычитания, при этом первый вход дискриминатора подключен к выходу первого сумматора через четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика 65 двоичных сигналов, суммирующий и вычитающий входы второго реверсивно го счетчика соединены с соответствующими выходами дискриминатора, второй вход дискриминатора соединен с выхо-. дом реверсивного счетчика и с первым входом блока вычитания, второй вход которого подсоединен к выходу иетвертого элемента И,выход 6лока вычитания подсоединен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика двоичных сигналов, выход первого блока cpasнения соединен со входом блока индикации, выход датчика двоичных сигналов через пятый элемент И подсоединен к четвертому входу первого сумматора, второй вход пятого элемен. та И соединен с выходом второго датчика постоянного периодического кода, первый вход второго блока сравнения подсоединен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход подсоединен к выходу третьего датчика постоянного периодического кода, первый вход третьего блока сравненрпу цодсоединен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом четвертого датчика постоянного периодического кода, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом пятого датчика постоянного периодического кода, выход третьего блока сравнения подсоединен к первому Входу четвертого элемента ИЛИ и к первому входу шестого элемента И, выход четвертого блока сравнения подсоединен к второму входу четвертого элемента ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, вторые входы шестого и седьмого элементов И подсоединены к выходу восьмого элемента И, первый вход которого подключен к единичному выходу второго триггера, единичный вход которого подсоединен к выходу четвертого элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента ИЛИ, нулевой вход второго триггера подключен к . выходу второго блока сравнения, нулевой выход второго триггера под ключан к второму входу третьего элемента И, второй вход восьмого эле-, мента .И подсоединен к выходу второго сумматора, первый вход которого подсоединен к выходу шестого датчика постоянного периодического «ода, второй вход второго сумматора подсоединен к выходу блока памяти, выход седьмого элемента И подсоединен к второму входу второго элемента ИЛИ, а выход шестого элвмента И подсоединен к второму входу первого элемента ИЛИ.
Сущность аппроксимации для моделирования в данном устройстве состо1073892 ит в следующем. Тактовый интервал цйфрового сигнала представляется в виде числового интервала между 1 и 2, т.е. идеальное положение фронтов сигнала соответствует числам 1 и 2.
Искажение переднего фронта сигнала имитируется изменением числа 2 тбже по нормальному закону. Идеальное положение стробирующего сигнала имитируется числом 1,5, искажения синхронизации проявляются в виде флуктуаций числа 1,5, которое изме-: няется в зависимости от постоянно вводимого числа имитации расстройки частоты в диапазоне 1,4-1,8.
Работа схемы дискриминаций 5 фазы имитируется сравнением числа имитации фронта входного сигнала с числом фазы строба; вырабатываемого в результате интегрирования фазовых подстроек, начиная o1 пер: воначально записанного числа 1,5.
Для радиоканалов, характеризуемых не только искажением фронтов сигнала от шумов, но и искажением типа "качающегося сдвига" времени распространения, в существующей аппаратуре принята система знаковой; дискретной автоподстройки фазы с постоянным коррекционным эффектом.
Это обусловлено тем, что знаковая схема с постоянным шагом мало реагирует. на одиночные шумовые выбросы искажений фронта, тогда КаК коррелированные искажения фазы, хотя и не имеющие большой величины, позволяют получить достаточную величину суммарной фазовой коррекции.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиоли- 40 нии °
Устройство содержит первый дат. чик 1 постоянного периодического кода (для имитации паРаметРов системы 45 синхронизации при расстройке частоты),генератор 2 нормально- распределенных случайных сигналов (для имитации параметров системы синхронизации при аддитивных шумовых искажениях фазы сигнала), первый сумматор 3, первый реверсивный счетчик 4, первый элемент ИЛИ.5, первый элемент
И 6, блок 7 памяти, второй элемент
ИЛИ 8, второй элемент И 9, генератор 10 равномерно распределенных случайных сигналов (для имитации параметров системы синхронизации при .мультипликативных качающихся фазовых сдвигах), .датчик 11 случайных импульсов, третий элемент И 12, третий 60 элеМент ИЛИ 13, первый триггер. 14, дискриминатор 15, четвертый эле- мент И 16, датчик 17 двоичных сигна лов, второй реверсивный счетчик 18, блок 19 вычйтания, первый блок 20 сравнения, блок 21 индикации, пятый элемент И 22, второй датчик 22 постоянного периодического кода,(для имитации параметров сйстемы синхронизации при фазовом состоянии неискаженного сигнала),второй блок 24 сравнения, третий датчик 25 постоянного периодического кода (для имитации параметров системы синхронизации при фазовом состоянии синхронной работы), третий .блок 26 сравнения, четвертый датчик 27 постоянного периодического кода (для имитации параметров системы синхронизации при предельно допус-тимом минусовом фазовом сдвиге), четвертый блок 28 сравнения, пятый датчик 29 постоянного периодического кода (для имитации параметров системы синхронизации при предельно допустимом плюсовом фазовом сдвиге), четвертый элемент ИЛИ 30 шестой элемент И 31, седьмой элемент И 32, восьмой элемент И 33, второй триггер 34, второй сумматор 35, шестой датчик 36 постоянного периодического кода .(для.имитации параметров системы синхронизацйи при ускоренном возврате фазы к синхронному состоянию).
Устройство работает следующим образом.
Последовательность импульсов со случайной продолжительностью интервалов с датчика 11 поступает параллельно на генератор 10 равномерно распределенных случайных сигналов и первый. вход элемента И 12. Временной интервал, между импульсами с датчика 11 определяет длительность действйя имитированного "качающегося" фазового сдвига, а скорость этого фазового. сдвига имитируется сигна-. лом с выхода генератора 10. С каждым импульсом от датчика 11 сигнал íà генераторе 10 изменяется и переписывается на блок 7 памяти, с которого постоянно списывается тактовыми сиг-. налами на входы элементов И 6, И 9 и сумматора 35, Триггер 14 отйирает один из элементов И 6 или И 9 и код сигнала с блока 7 памяти через один из элементов ИЛИ 5, ИЛИ 8 поступает на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 4. На входе реверсивного счетчика 4 образуется последовательность изменяющихся по величине кодов чисел, диапазон убыва ния или возрастания которых имитирует "качания" фазы сигнала от много- лучевости.
Имитируемый качающийся" сдвиг фазы характерен тем, что фаза сигнала возвращается от крайнего граничного положения к числу имитации синхронного состояния с более высокой скоростью, чем скорость по направлению к границе фазового сдвига, которая может соответствовать границе тактового интервала. Когда сраба1073892 тывает один из блоков 26 или 28, то через элемент ИЛИ 30 триггер 34 устанавливается в единичное положение, подается отпирающий потенциал на один из элементов И 31 или И 32, отпирается элемент И 33 и сигнал с выхода сумматора 35 возврата. поступает на вход реверсивного счетчика 4, противоположный по знаку включившегося блока 26 или 28. Кроме того,÷eðåý элемент ИЛИ 13 триггер 14 10 изменяет включение элементов И 6 и й9 на противоположное, причем управление .изменением знака от датчика.11 устраняется благодаря тому, что на злемеит И 12 поступает запирающий потенциал а,триггера 34.
Когда линейно. изменяющиеся числа при ускорении их возврата к первоначальному значению достигают значения числа, имитирующего синхронность,20 .включается. блок 24, переключает триггер 34 в первоначальное положение, элемент И 33 запирается. Сигнал с выхода сумматора 35 перестает поступать на вход реверсивного счет- 25 чика 4, элемент И 12 открывается и триггер 14 начинает управляться выхо. дом датчика 11.
Сигнал датчика 17 в виде случайной последовательности "1" и "О." объединенной в кодовый блок, посту30 пает на один вход элемента Й 22, на другой вход этого элемента поступает код числа идеального строба — 1, 5 с датчика 23. С выхода элемента И 22 на четвертый вход сумматора 3 поступает последовательность кодов чисел 1,5 и О, представляющая собой кодовую последовательность в реальном времени.
Таким образом, на сумматор .3 40 одновременно поступает двоичная последовательность чисел 1,5 и О., ко-дбвая последовательность нормальнораспределенных чисел в диапазо-. не "-1" и "+1", код постоянного чис- 45 ..ла расстройки частоты порядка
1 10 - 1.10 и кодовая последовательность чисел в случайные интервалы времени, "качающихся" в диапазоне "-0,5" и "+0,5". Блок 26 настраивается на число порядка
1 + 10%. а блок 28 настраивается на число порядка 2,5 + 10t, блок 24 середины тактового интервала может быть настроен на число 1,5:+ 106.
В результате на выходе сумматора 3 образуется последовательность кодов чисел, имитирующих искаженный сигнал на выходе детектора КВ радиоканала. С помощью элемента И 16 запрещается поступление на выход результата суммирования в моменты времени, когда на выходе датчика 17 действует "0".
При отсутствии в реверсивном счетчике 18 первоначально записанного кода числа 1,5, в результате работы устройства в реверсивном счетчике 18 набирается последовательность кодов чисел, изменяющаяся в пределах
1,4-1,7. Динамическое колебание величин чисел с выхода реверсивного счетчика 18 имитирует дрожание фазы тактовой синхронизации в реальном времени. Последовательность чисел с выхода реверсивного счетчика 18 поступает на первый вход 19 вычитания, имитирующего операцию стробирования, разность между числом с выхода элемента H 16 и числом с выхода реверсивного счетчика 18 должна быть. меньше 0,5 для случая правильного приема сигнала и больше 0,5 для случая ошибочного приема сигнала. Последовательность кодов чисел в блоке 20 сравнивается и поступает на блок 21 индикации.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обус-
:ловлена тем, что оно.имитирует в реальном масштабе времени процесс синхронизации коротковолновой аппара- туры.в условиях, максимально приближенных к реальным условиях в радиом линии.
1073892
Составитель А.Сеселкин
Техред М. Гергель Корректор О,Билак
Редактор A.Õèì÷óê
Заказ 379/54
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
