Устройство для моделирования передачи сообщений

 

Изобретение относится к вычислительной т-зхнике и может быть использовано для выбора оптимального по помехоустойчивости кода в системах п(редачи дискретной информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования выбора оптимального по помехоустойчивости корректирук1Р1его коца. Для достижения цели устройство дополнительно содержит элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, блок выбора кода и группу блоков задания времени откидания, при этом блок выбора кода состоит из элементов ИЛИ и элементов И. Устройство позволяет фcp fиpoвaть управляющие сигналы для аппаратуры передачи данных о выборе кода D зависимости от прогнозируемой помеховой обстановки. 9 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1397931 (5В 4 G 06 F 15/20 фСЕСОН) З 1 1 "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ у®ЛЧ01сЖА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4097980/24-24 (22) 30.05.86 (46) 23.05.88. Бюл, 11 19 (7 1) Таганрогский радиотехнический институт им. В,Д.Калмыкова (72) В.И.Финаев и С.А.Дурницкий (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1088004, кл. G 06 F 15/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР

11 1352499, кл. С 06 F 15/20, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ЦПЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕИИЙ (57) Изобретение относится к вычислительной :книне и может быть использовано для выбора оптимального по помехоустойчивости кода в системах передачи дискретной информации.

Дель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет моделирования выбора оптимального по гомехоустойчивости корректирующего кода. Для достижения цели устройство дополнительно содержит элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, блок выбора кода и группу блоков задания времени ожидания, при этом блок выбора кода состоит из элементов ИЛИ и элементов И, Устройство позволяет формировать управляющие сигналы для аппаратуры передачи данных о выборе кода в зависимости от прогнозируемой помеховой обстановки, 9 ил.

1397931

Изобретение относится к вычислительной технике и мвкет быть использовано для выбора оптимального по помехоустойчивости кода в системах пе5 редачи дискретной информации.

Цель изобретения - расширение функциональных возмояностей за счет моделирования выбора оптимального по помехоустойчивости корректирующего ко- 10 да.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока памяти матрицы переходных вероятностей; на фиг,3 15 функциональная схема коммутатора; на фиг. 4 — функциональная схема блока определения состояний; на фиг. 5 функциональная схема блока определения случайного кода; на фиг.. 6— 20 функциональная схема блока памяти; на фиг. 7 — функциональная схема блока выбора кода; на фиг. 8 — функциональная схема блока задания времени о кидания; на фиг. 9 — временные дна- 25 граммы.

Устройство (фиг. 1) содержит первую группу установочных входов 1, по которым заносятся коды вероятностей

|матрицы переходных вероятностей, 30 блок 2 регистров памяти, коммутатор

3, блок 4 определения состояний, генератор 5 случайного кода, блок 6 памяти, вторую группу установочных входов 7.„ по которьм устанавливается начальное состояние устройства, блок

8 выбора кода, группу выходов 9 устройства, группу блоков 10 задания времени ожидания, генератор t1 пуассоновского потока импульсов, элемент ИЛИ 40

12, элемент И 13, генератор 14 тактовых импульсов и элемент 15 эадершки.

Блок 2 регистров памяти (фнг. 2) содержит регистры 16 памяти и имеет выходы 17. 45

Коммутатор 3 (фиг. 3) содерпит элементы И 18, управлякщие входы 19, элементы ИЛИ 20, выходы 2t и управляющий вход 22.

Блок 4 определения состояний (фиг.

4) содержит группу управляющих входов

23, группу схем 24 сравнения, выходы

25 и группу элементов И 26.

Генератор 5 случайного кода (фиг.Я содержит элементы И 27, элеиент И 28, генератор 29 пуассоновского потока импульсов, регистр 30 сдвига и кодер

31.

Блок 6 памяти (фиг. 6) содержит элементы ИЛИ 32, триггеры 33 и элементы ИЛИ 34.

Блок 8 выбора кода (фиг, 7) содержит группу элементов ИЛИ Зз, выходы

36 и группу элементов И 37.

Блок 10 задания времени ожидания (фиг. 8) содержит управляющий вход

38, первьй элемент И 39, группу элементов И 40, второй элемент И 41, тактовый вход 42, кольцевой регистр 43 сдвига, одновибраторы 44, элемент

ИЛИ 45 и выход 46.

В основу работы устройства положена следующая модель.

Информация в канале связи передается корректирующим кодом (nym), где и — длина кода, ш — число информационных разрядов. Число ошибок в кодовой комбинации монет меняться от нуля до и. В этом случае существует автоматная модель канала, описываемая в виде матрицы переходных вероятностей

II Р; 11, где элемент Р; определяет вероятность перехода процесса передачи кодовой комбинации с i ошибками в коде (i О,n) в процессе передачи за вреия дС кодовой комбинации с 3 ошибками (j О,п), причем at и/В, где В - скорость модуляции в канапе.

Таким образом, если код обнаруживает

1 сшибок, то согласно автоматной модели канала P д - вероятность защитного отказа определяется

Р Р где P., — финальные состояния автомата (вероятности финальных состояний), вероятность неправильного декодирования

Вероятности P., определяются иэ матрицы-строки финальных вероятностей вероятностного автомата

ll P, ц - IIP,II РР,,Цй где (! Р, ц — матрица-строка начальньк состояний автомата

Н - сколь угодно большое число.

Очевидно, что канал может пребывать в разных состояниях, а время пребывания в этих соСтояниях опре139793

Р о э Р)y Pf1 в ° ° ю

40 деляется функцией распределения времени пребыв ния (ожидания) н состоянии i-A;(t) Следовательно, если применить коды различной корректиЬ рующей способности (п„,ш),(n,m),... (и,m) обнаруживающие соответственно 1,,1,...,1 ошибок, и определить эмпирические функции A,(t) (i=

1,Р), то возможно на основе данных функционировании модели канала формировать управляющую информацию о выборе соответствующих корректирующих кодов в зависимости от помеховой обстановки и канале. 15

Устройство работает следующим образом.

Пусть при передаче информации по дискретному каналу связи н аппаратуре передачи данных может быть примене2(1 но m корректирующих кодов с длинами п,„ ll, ... п, которые соответственно обнаруживают 1,, 1,.. °, 1 ошибок в передаваемой информации (н кодовой комбинации), Выбор кода осу- 25 щестнляется н зависимости от существующей помеховой обстановки н канале, причем управляющие сигналы, по которым выбирается код, формирует для АПД предлагаемое устройство ° 30

По установочным входам 1 вводятся коды матрицы переходи к вероятностей, которая имеет нид

Ppo Pao ai э ° ° ° Рa

+Р где Р; — вероятность перехода уст-1) ройства иэ состояния, н котором прогнозируется ошибок, в состояние, при котором прогнозируется 45 ошибок н канале связи в кодовой комбинации.

Матрица Р = 11Р; 11 является моделью канала передачи дискретной информации, выполненной н виде вероятностно- 5О го автомата.

По установочным входам 7 заносится информация о начальном состоянии канала. Таким образом, перед началом работы коды матрицы переходных вероятностей P заносятся в регистры. По одному из установочных входов в устройстве: вводится начальное состояние.

Пусть например, сигнал подан на

4 установс ейный вход 7„блока 6 памяти (фиг. 6) . Этот сигнал и блоке 6 памяти через элемент ИЛИ 32< проходит на единичный вход триггера 33, и устанавливает его в единичное состояние. На выходе 19 > блока Ь появляется потенциал. После этого устройство готово к работе.

Априорной информацией являются также A --(С) — функция распределения

1 времени пребывания канала (автоматной модели) B состояних, когда число ошибок меньше либо равно 1, (i-1,m) .

Модель времени пребывания канала в данном состоянии реализуется в блоке 10 задания времени ожидания (фиг.

8), который настраивается на моделирование потока cHI HBJloB согласно распределения A (t) следующим обра1 эом. Задается минимальное значение а P — изменения интервала распределе» ния чисел равномерно распределенного ряда, Тогда число разрядных выходов регистра 43 выбирается по формуле

E/ЛР. На графике функции распределения устанавливается величина времени t,, которая соответствует верхнему значению интернала (O,аР1. На время, настраивается однонибратор

44,, затем устанавливается величина t которая соответствует верхне Ъ му ",начению интерна .а О, 2 Р 1 и однонибратор 44 4настраивается на время

t > и т.д, т.е. время t по графику

A (t) соответствует вероятности по ! оси ординат аР и однонибратор 44i настроен на время t. Одновибратор 44 настраивается на некоторое максимально возможное время, величина которого определена опытом эксплуатации канала.

При начале работы устройства импульс с выхода генератора 14 тактовых импульсов через открытый элемент Й

13 проходит на управляющие входы 22 коммутатора 3 и генератора 5 случайного кода. Этот же импульс задер" живается элементом 15 задержки на время, большее времеш переходных процессов в блоке 6 памяти, но меньшее длительности импульса генератора

14, В генераторе 5 случайного кода (фиг. 5) генератор 29 пуассоновского потока импульсов через открытый элемент И 28 подает импульсы на тактоный вход циклически замкнутого регистра 30 сдвига, в сдном из рядов

1397931 которого записана единица. Частота импульсов генератора пуассоновского потока импульсов выбирается такой, что записанная в регистр 30 единица за время между поступлением сигналов на вход 22 успевает сделать многократное переключение по всем разрядам регистра 30. Тогда в момент опроса потенциал равновероятно находится на любом из выходов регистра 30. По приходу импульса на вход 22 закрывается элемент И 28 и на одном из выходов регистра 30 появляется сигнал, который кодируется кодером 3 1: в код 15

А числа, равновероятно располокенного в интервале от нуля до единицы.

Этот код через открытые элементы И

27 поступает на выходы 23.

Импульс с выхода элемента И 13 20 подается тактике и на вход 22 коммутатора 3 (фиг. 3). Данный импульс в коммутаторе 3 подается на третьи входы всех элементов И 18 и так как потенциал с выхода 19 блока 6 подан 25 соответственно на вход 19 коммутатора 3 и на вторые входы элементов И

18 второго столбца, эти элементы И открываются и коды переходных вероятностей второй строки матрицы с выхо- 30 дов регистров 16 блока 2 через открытые элементы И 18 и элементы ИЛИ

20 подаются на входы 21 блока 4 определения состояний (фиг. 4).

8 блоке 4 определения состояний коды в горой строки матрицы P сравниваются со случайным кодом А числа, равномерно распределенного в интервале

t.0,13, который подан на входы 23 бгока 4, Схемы 24 сравнения выдают сигнал на своем выходе, если случайный код А меньше либо равен коду переходных вероятностей. Пусть выполнено условие

45

1 0 и 1 1 13 ю тогда сигналы имеются на выходах схем

24 сравнения, начиная с четвертой, од-50 нако; сигнал имеется только на выходе 25 блока 4, так как открыт только элемент И 26 >. Сигнал с входа 254 блока 6 памяти проходит через элемент

ИЛИ 32 на единичный вход триггера

33 и устанавливает его в единичное состояние. На ьыходе 19 появляется потенциал, который через элемент ИЛИ

14 1 подается на нулевой вход триггера 33, и сбрасывает его в нулевое состоянис, Далее сигнал с выхода 19, блока

6 попадает на одноименный вход блока

8 выбора кода (фиг. 7) . Для данной ситуации число прогноэируемых ошибок

1 = 3, тогда сигнал с входа 19 подается на четвертые входы элементов

ИЛИ 35. Пусть в схеме (фиг.7) 1,=2, тогда сигнал от входа 19 подается на соответствующие входы элементов

KIH 35, начиная с второго, что вызывает появление на их выходах сигналов, которые подаются на входы соответствующих элементов И 37, Однако сигнал имеется на выходе только элемента И 37,, так как остальные элементы И 37 закрыты сигналом с выхода элемента ИЛИ 35 . Потенциалы с выходов элементов ИЛИ 35 подаются также на выходы 9 устройства. Эти сигналы направляются к аппаратуре передачи данных и несут информацию, что для передачи информации следует применять корректирующие коды, обнаруживающие более трех ошибрк, а код

1, испольэовать нельзя.

С выхода 36 блока 8 сигнал подается на вход 36 второго блока 10 задания времени ожидания и открывает в нем элемент И 39 (фиг. 8). На тактовый вход 42 блока подаются импульсы от генератора 11 пуассоновских потоков импульсов, которые через элемент И 4 1 подаются на тактовый вход циклически замкнутого регистра

43. При определенных условиях, а именно частота генератора 11 значительно выше частоты генератора 14, в момент подачи сигналов на входы 36 и 38 блока 10 при закрытом элементе

И 41 единица фиксируется равновероятно на любом из выходов регистра 43.

Пусть сигнал появился на втором выходе регистра 43. Тогда сигнал проходит через открытый второй элемент И 40 на вход второго одновибратора 44 и запускает его. Одновибратор вырабатывает импульс определенной длительности. Сигнал с выхода одновибратора 44 через элементы ИЛИ 45 и 12 подается на вход элемента И 13 и закрывает его.

Сигналы от генератора 14 через элемент И 13 не проходят и на все время длительности сигнала, вырабатываемого одновибратором 44, устройство находится i сeоoсeт оoя н и иH, которое зафиксировано в блоке 6 памяти и которое

7 13979 прогнозирует число ошибок в кодовых комбинациях не более трех.

После окончания сигнала одновибратора 44 элемент И 13 открывается и очередной импульс от генератора 14 тактовых импульсов подается на входы элемента 15 задержки и управляющие входы коммутатора 3 и блока 5. Генератор 5 случайного кода вырабатывает случайный код А„ аналогично описанному. В соответствии с предыдущим состоянием устройства иэ блока 2 через коммутатор 3 на входы блока 4 подаются коды четвертой строки матрицы переходных вероятностей, где они сравниваются со случайным кодом А,. Пусть

А, 6 Рд+Р,+...+Р „. Это свидетельствует о том, что сигнал имеется только на выходе последней схемы 24 срав- 2р нения блока 4 и соответственно на последнем выходе 25 блока 4. Этим сигналом триггер 33 в блоке 6 устанавливается в единичное состояние и через элемент ИЛИ 34 сбрасывает триггер 25

33 в нулевое состояние. С выхода

19 триггера 33„блока 6 сигнал подается на вход 19 „элемента ИЛИ 35„„ лока 8. Это вызывает появление сигналов на выходе 9 устройства и выхо- зр де 36m блока 8. Сигнал с выхода 9 говорит о прогнозе наличия 1 „, ошибок в ходовых комбинациях ° Сигнал с выхода 36„, блока 8 подается на управляющий вход блока 10, в котором пос- З> ле прихода задержанного импульса от генератора 14 запускается один из одновибраторов 44, который закрывает элемент И 13 на соответствующее время. Далее устройство функционирует 4р по описанной схеме.

Формула изобретения

Устройство для моделирования пе- 46 редачи сообщений, содержащее генератор тактовых импульсов, генератор пуассоновского потока импульсов, блок регистров памяти, разрядные вхо» ды которых являются первой группой установочных входов устройства, коммутатор, генератор случайного кода, блок памяти и блок определения состояния, состоящий из и схем сравнения и (и-1) элементов И, где п — максимальная длина корректирующего кода, выход i-й схемы сравнения (1,n) соединен с i-м и инверсными входами элементов И, имеющих номер, равный

31 или больший i прямой вход К-го элемента И (К = 2,n-1) соединен с выходом (К+ 1) -й схемы сравнения, первая информационная группа входов каждой схемы сравнения подключена соответственно к выходам коммутатора, а вторые информационные группы входов всех схем сравнения соединены соответI ственно с выходами генератора случайного числа, выход "Равно" первой схемы сравнения и выходы элементов И блока определения состояния подключены соответственно к информационным входам блока памяти, адресные входы которого являются второй группой установочных входов устройства, а выходы блока памяти соединены соответственно с управляющими входами коммутатора, информационные входы которого подключены соответственно к разрядным выходам регистров блока регистров памяти, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональньм возможностей за счет моделирования выбора оптимального по помехоустойчивости корректирующего кода, он дополнительно содержит элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, блок выбора кода и группу блоков задания времени ожидания, блок выбора кода состоит из m элементов ИЛИ н (m-1) элементов И, где m — - число используемых кодов, выходы элементов ИЛИ блока выбора кода являются информационными выходами устройства, выход j-го элемента

ИПИ блока выбора кода (j--l,m-1) подключен к j-м инверсным входам всех элементов И, имеющих номер с j-го по (m-1)-й, блока выбора кода, прямой вход j-ro элеиента И блока выбора кода подключен к выходу (j+1)-ãî элемента ИЛИ блока выбора кода, каждый блок задания времени ожидания группы содержит первый н второй элементы И, кольцевой регистр сдвига, группу элементов И, группу одновибраторов и элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с вьмодами одновибраторов группы, входы которых соединены соответственно с выходами элементов И группы своего блока задания времени ожидания, первые входы которых соединены соответственно с раэрядньии входами кольцевого регистра сдвига, вторые входы элементов И группы блока задания времени ожидания подключены к выходу первого элеIO

1 А

111 lh„

7у

7z

9 139793 мента И и инверсному входу второго элемента И блока задания времени ожидания, выход второго элемента И которого подключен к входу сдвига кольцевого регистра сдвига, выходы первого элемента KIH и элементов И блока выбора кода соединены соответственно с первыми входами элементов

И блоков эялания времени ожидания 10 группы, вторые входы первых элементов И всех блоков задания времени ожидания группы соединены с выходом элемента задержки устройства, а прямые входы вторых элементоВ И всех бло-15 ков задания времени задержки подключены к выходу генератора пуассоновского потока импульсов, выходы элементов HJIH всех блоков задания эа время

I задержки группы подключены соответственно к входам элемента ИЛИ устройства, выход элемента ИЛИ которого соединен с инверсным входом элемента

И устройства, прямой вход которого подключен к выходу генератора такто" вых импульсов, а выход соединен с тактовым входом коммутатора, входом запуска генератора случайного кода и входом элемента задержки, j-й элемент

KIH блока выбора кода имеет 1 входов, где 1 — корректирующая способность

I-го кода, подключенных соответственно с первого по -1 ° -выходы

1 блока памяти, входы м -го элемента ИЛИ блока выбора кода соединены соответственно с выходами блока памяти °

1397411

17„, 171п ттл к

fhf г

57,р, и тле й

f7ÄÄ

1е"1

170 У к

ten

411

Ю If п !

Ур

lg л ю 1 л РФЯ и 1 7

° ° е

f7Äf юД

17hf 1г еп

ВЯ Иа 2Р „

t7nn

Д г.2

1397931

7о

19р

252

21

Ф 19и 1Уе

1397931

Составитель В. Фукалов

Редактор И.Николайчук Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 2272/48 Тирах 704 Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ухгород, ул, Проектная, 4