Устройство для моделирования систем связи

 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для моделирования ошибок и стираний в дискретном канале связи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации модели двоичного марковского канала со стираниями. Для достижения поставленной цели в устройство введены два элемента ИЛИ, формирователь двойного импульса, а в каждый генератор ошибок дополнительно введены два амплитудных селектора и элемент И. Устройство позволяет имитировать возникновение в дискретном канале связи как ошибок, так и стираний и оценивать вероятностные характеристики приемного устройства с заданными длиной передаваемого сообщения и корректирующей способностью кода при наличии ошибок и стираний в каналах связи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сь

0 (л

Сд

Ф (21) 4664782/24 (22) 22.03,89 (46) 23.07.91. Бюл. № 27 (71) Московский институт инженеров гражданской авиации (72) С.Ж.Кишенский, В.А,Решетников, В,Б,панова и О.Ю.Христенко (53) 631.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1179366, кл. G 06 F 15/20, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1413641, кл. G 06 F 15/20, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИСТЕМ СВЯЗИ (57) Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для моделирования ошибок и стираний в дискретном каИзобретение относится к технике связи и может быть использовано для моделирования ошибок и стираний в открытом канале связи.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет реализации модели двоичного марковского канала со стираниями, На фиг.1 представлена структурная схема устройства моделирования систем связи; на фиг.2 — схема генератора ошибок.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, первый элемент И 3, первый счетчик 4, генератор 5 сообщений, второй элемент И 6, триггер 7, первый дешифратор 8, генератор 9 шума, селекторные блоки 101-10и, состоящие из амплитудных селекторов 11 1 — 11щ для каждого 1-ro селекторного блока, генераторы

121-12 ошибок, первый и второй элементы

ИЛИ 13 и 14, третий элемент ИЛИ 15, фор„„SU„, 1665384A1 нале связи. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет реализации модели двоичного марковского ка-. нала со стираниями. Для достижения поставленной цели в устройство введены два элемента ИЛИ, формирователь двойного импульса, а в каждый генератор ошибок дополнительно введены два амплитудных селектора и элемент И, Устройство позволяет имитировать возникновение в дискретном канале связи как ошибок, так и стираний и оценивать вероятностные характеристики приемного устройства с заданными длиной передаваемого сообщения и корректирующей способностью кода при наличии ошибок и стираний в каналах связи.

2 ил. мирователь 16 двойного импульса, третий элемент И 17, третий счетчик 18, второй дешифратор 19, линию 20 задержки, четвертый элемент И 21, четвертый счетчик 22, второй счетчик 23, счетчики 241 — 24N переключений, ключи 251 — 25N; причем четвертый счетчик представляет собой счетчик правильно принятых сообщений, а второй счетчик является счетчиком переданных сообщений, .выходы 2611 26NN амплитудных селекторов 11, входы 271 — 27м генераторов

121 — 12N ошибок, информационные выходы

281 — 281ч ошибок генераторов ошибок, информационные выходы (стираний) 291 29N генераторов ошибок, управлющие выходы

301 — 301ч,выход 31 делителя 2 частоты, выход

32 генератора 9 шума.

Генератор ошибок содержит первый 33 и второй 34 элементы ИЛИ, триггер 35 генератора ошибок, первый 36 и второй 37 амплитудные селекторы генератора ошибок, 1665384 дифференцирующую цепь 38, первый 39, второй 40 и третий 41 элементы И генератора ошибок.

В основу работы устройства положена модель источника ошибок, основанная на вероятностных автоматах. Эта модель является обобщением двоичного марковского симметричного канала.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 сообщений вырабатывает случайную последовательность импульсов, соответствующую моментам появления информационных сообщений. Эти импульсы через первый элемент И 6 поступают на счетчик 23, регистрирующий число переданных сообшений, на "Сброс" делителя 2 частоты, осуществляя привязку тактовых импульсов к моментам появления сообщений, а также — на установочный вход триггера 7, устанавливая его в единичное состояние, При этом через первый элемент

И 3 сигналом с триггера разрешается прохождение импульсов с делителя 2 частоты с периодом Т на вход счетчика 4, который совместно с первым дешифратором 8 имитирует длительность сообщений Т = nTo.

Дешифратор 8 выдает импульс.при переходе счетчика 4 в состояние и, До этого момента сигнал с инверсного выхода триггера 7 запрещает прохождение сигналов с генератора 5 сообщений через элемент И Gc целью исключения взаимного наложения сообщений, при и =1 осуществляется моделирование передачи однобитных сообщений.

Сигнал с триггера 7 в течение Т разрешает подсчет ошибок и стираний счетчиком

18, поступающих с элемента ИЛИ 15 через элемент И 17.

Генератор шума вырабатывает случайный аналоговый сигнал, мгновенное значение амплитуды которого рапределено в интервале от минимального до максимального значения по равномерному закону, В каждый момент времени в активном состоянии находится один из генераторов ошибок, реализующий соответствующее состояние источника ошибок. Активное состояние генератора ошибок определяется единичным состоянием его триггера. Остальные генераторы ошибок находятся в пассивном состоянии (их триггеры в нулевом состоянии), Тактовый импульс с делителя 2 частоты по выходу 31 через первый элемент И 39 генератора ошибок выдает разрешающий сигнал на соответствующий ключ 25». По этому разрешающему сигналу на амплитудные селекторы 11ц-11щ поступает мгновенное значение сигнала с генератора шума.

Селекторы настроены таким образом, что весь диапазон мгновенных значений шумового напряжения с генератора шума разбит на поддиапазоны, пропорциональные вероятностям перехода источника ошибок из i-го состояния в остальные состояния (т,е. пропорциональные значениям вероятностей 1-й строки матрицы P). Соответствующие селекторы настраиваются каждый на свой поддиапазон значений, Такая настройка амплитудных селекторов обеспечивает формирование сигналов перехода источника ошибок иэ одного состояния в другое и соответствующее переключение генераторов ошибок устройства, Предположи»», что при срабатывании ключа 25» срабатывает амплитудный селектор 11»» (J-й селектор I-го селекторного блока). При,этом сигнал с его выхода поступает на элемент ИЛИ 33 J-ro генератора ошибок и устанавливает триггер соответствующего (J-ro) генератора ошибок в единичное состояние. Сигнал с выхода этого триггера через дифференцирующую цепь 38» сигналом на входе 27» через элемент ИЛИ 34» сбрасывает в нулевое состояние триггер 35 i-го генератора ошибок и поступает на счетчик 24 переключенийй, Таким образом осуществляется переход счетчика ошибок из одного состояния в другое. Отметим, что переход источника ошибок из одного состояния в другое осуществляется по сигналам с делителя частоты, т,е, может произойти после каждой элементарной информационной посылки.

Пока источник ошибок находится в 1-м состоянии, по сигналу с делителя частоты открываются элементы И (второй 40 и третий 41) 1-ro генератора ошибок, и если сработал один из амплитудных селекторов 36 или 37 данного генератора ошибок, на выход соответствующе»о элемента И поступает его сигнал. Размер щели амплитудного селектора 36 подбирается таким образом, чтобы ок был пропорционален вероятности появления сигнала стирания s» в данном состоянии источника ошибок, а размер щели второго селектора 37 пропорционален вероятности появления ошибки в данном

1-м состоянии источника ошибок. Так, например, если напряжение генератора шума распределено по равномерному закону в диапазоне 0 — 5 В, вероятности ошибок, стираний и безошибочного приема соответственно равны для i-ro состояния источника ошибок Ь1 = 0,001, s» = 0,002 и q,i = 0,997 (напомним, что по условию h»+s»+ ф=1), то поддиапазоны первого амплитудного селектора (реализующего стирания) и второго селектора (реализующего ошибки) 1665384

20

30

40

55 соответственно составляют (Π— 0,01) и (0,010,015) В. Поскольку за един период сигнала

cäåëèòåëÿ частоты лишь один раз поступает на генератор ошибок разрешающий сигнал, а также поскольку в любой момент времени поступает не более одного сигнала с выходов амплитудных селекторов данного генератора ошибок, то.за период одной элементарной посылки либо возникает сигнал ошибки, либо возникает сигнал стирания, либо ни одного из этих сигналов не возникает, что соответствует безошибочноI му приему данной элементарной посылки.

Ошибки, поступившие за время Т на первый элемент ИЛИ 13, с него поступают на формирователь 16 двойного импульса. Он необходим для того, чтобы реализовать (имитировать) воздействие ошибок и стираний на приемное устройство. Стирания за тот же отрезок времени поступают на второй элемент ИЛИ 14. Сигналы от ошибок (двойные импульсы с формирователя) и стираний (одиночные импульсы с выхода второго элемента ИЛИ 14) поступают на третий элемент ИЛИ 15 и через третий элемент И

17 (по разрешающему сигналу с триггера 7) суммируются на счетчике 18. После окончания имитации передачи сообщения сигналом с дешифратора 8 сбрасываются первый счетчик и триггер, подается разрешающий сигнал на сброс третьего счетчика. К этому моменту в третьем счетчике накопилось некоторое число k< ошибок и стираний.

Оно дешифрируется вторым дешифратором 19, который выдает сигнал, в случае, когда k < ko, где kp — количество ошибок и стираний, исправляемое имитируемым корректирующим кодом, Как указано ранее, для исправления стирания необходима одна единица кодового расстояния Хэмминга в имитируемом корректирующем коде, а для исправления ошибки необходимо две единицы этого расстояния, т.е. если кодовое расстояние Хэмминга имитируемого кода обозначить как d, то количество исправляемых ошибок t и стираний s для данного кода подчиняется неравенству 21+3< d. Стирания исправлять проще, поскольку их расположение в сообщении известно, в то время как для ошибок такое утверждение неверно. Из приведенного неравенства и вытекает необходимость формирования двух импульсов на счетчик 18 для определения возможности исправления данным имитируемым корректирующим кодом искаженного ошибками и стираниями сообщения.

При k > kq дешифратор 19 не срабатывает и данное сообщение не подсчитывается четвертым счетчиком 22 правильно принятых сообщений, что соответствует неисправи5

45 мому сочетанию ошибок и стираний в данном сообщении.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем связи, содержащее генератор тактовых импульсов, N счетчиков переключений, делитель частоты, четыре элемента И, первый элемент ИЛИ, генератор сообщений, четыре счетчика, триггер, линию задержки, первый и второй дешифраторы, генератор шума, N ключей, N селекторных блоков, каждый из которых включает N амплитудных селекторов, а также устройство содержит N генераторов ошибок, каждый из которых состоит из первого и второго элементов ИЛИ, триггера, дифференцирующей цепи, первого, второго элементов И, причем выход первого элемента ИЛИ генератора ошибок соединен с установочным входом триггера, вход сброса которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход триггера подключен к входу дифференцирующей цепи и к первым входам первого и второго элементов И генератора ошибок, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делимого делителя частоты, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и первым входам первого и второго элементов И каждого генератора ошибок, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, выход генератора сообщений подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом сброса делителя частоты, установочным входом триггера и счетHblM входом второго счетчика, прямой выход триггера подключен к второму входу первого элемента И и первому входу третьего элемента И, инверсный выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И, группа выходов первого счетчика соединена с соответствующими информационными входами дешифратора, выход которого подключен к входам сброса триггера, первого счетчика, информационному входу линии задержки и первому входу четвертого элемента И, выход генератора шума соединен с информационным входом каждого иэ N ключей, выход каждого из которых подключен к обьединенным входам амплитудных селекторов одноименных селекторных блоков, выходы амплитудных селекторов, селекторных блоков соединены с соответствующими входами первых элементов ИЛИ одноименных генераторов ошибок. выход дифференцирующей цепи I-го (1=1...N) генератора ошибок подключен к (i+1)-му входу второго элемента ИЛИ каждого генератора ошибок и счетному входу f-го счетчика переключения, выход первого эле1665384 мента И генератора ошибок соединен с управляющим входом одноименного ключа, выход второго элемента И каждого генератора ошибок подключен к соответствующему входу первого элемента ИЛИ устройства, выход третьего элемента И устройства соединен со счетным входом третьего счетчика, группа выходов которого подключена к соответствующим входам второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход линии задержки подключен к входу сброса третьего счетчика, выход четвертого эле,мента И соединен со счетным входом чет вертого счетчика. установочные входы, второго, четвертого счетчиков и Й счетчиков переключения объединены и являются уста, новочным входом устройства, выходы вто, рого, четвертого счетчиков и N счетчиков переключения являются выходами устрой ства,отличающееся тем,что,сцелью ! расширения функциональных возможностей устройства за счет реализации модели двоичного марковского канала со стираниями, в него введены второй и третий элементы ИЛИ,формирователь двойного импульса, в каждый генератор ошибок дополнительно введены первый, второй амплитудные селекторы и третий элемент И, причем в каждом

5 генераторе ошибок выход триггера подключен к первому входу третьего элемента И, выходы первого и второго амплитудных селекторов генератора ошибок объединены, а выходы подключены соответственно к вто10 рому входу третьего элемента И и третьему входу второго. элемента И генератора ошибок, выход генератора шума соединен с объединенными входами амплитудных селекторов всех генераторов ошибок, выход

15 делителя частоты подключен к третьему входу третьего элемента И каждого генератора ошибок, выход каторого соединен с соответствующим входом второго элемента. ИЛИ, выход которого подключен к первому входу

20 третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формирователя двойного импульса, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к

25 второму входу третьего элемента И.

1665384

1665384

Составитель И.Конкевич

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2393 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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