Устройство для контроля качества канала связи

 

Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повышение точности контроля при средней длине пакета пбраженных блоков более двух. Устройство содержит блок деления, дешифратор, три реверсивных счетчика, четыры регистра, триггер, два элемента И, элемент НЕ, делитель тактовой частоты, блок вычисления, блок сложения, два блока умножения. Устройство обеспечивает повышение точности оценивания состояния канала связи с изменяющимся группированием ошибок за счет учета дополнительных статистических связей , действующих в каналах с большими длинами серий искаженных блоков. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОЦиАлйстических

РЕСПУБЛИК (н)ю Н 04 В 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1592949 (21) 4856042/09 (22) 31.07,90 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) А.Н.Гаврилов, А.Н.Пилькин и М.А.Новиков (53) 621,395.664(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1592949, кл. Н 04 B 3/46, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КАНАЛА СВЯЗИ (57) Изобретение относится к электросвязи.

Цель изобретения — повышение точности

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для анализа состояния каналов связи, подверженных воздействию помех, приводящих к появлению ошибок группового характера с изменяю-, щейся .степенью груп пирования.

Известно устройство для контроля качества канала связи, содержащее реверсив-. ный счетчик, на счетный вход которого подау сигнал ошибки, а вход вычитания соединен с выходом элемента ИЛИ, один из входов которого соединен с выходом делителя с переменным коэффициентом деления; на вход которого подан входной сигнал, другие входы элемента ИЛИ соединены с выходами блоков умножения.

Однако такое устройство ориентировано на каналы с независимыми ошибками и имеет невысокую точность контроля ка-. чества каналов связи с группированием ошибок..

5U 1716610 А2 контроля при средней длине пакета пбраженных блоков более двух. Устройство содержит блок деления, дешифратор,. три реверсивных счетчика, четыры регистра. триггер, два элемента И, элемент НЕ, делитель тактовой частоты, блок вычисления, блок сложения, два блока умножения. Устройство обеспечивает повышение точности оценивания состояния канала связи с изменяющимся группированием ошибок за счет учета дополнительных статистических связей, действующих в каналах с большими длинами серий искаженных блоков. 1 ил.

Известно устройство для контроля качества каналов связи. обеспечивающее повышение точности контроля каналов связи с группированием ошибок за счет введения элементов НЕ, И, триггера, счетчиков, блока регистрации, дешифратора и новых 4 связей. Л

Однако такое устройство предназначе- Ос, но для каналов с постоянной степенью груп- 0, пирования ошибок и не обеспечивает достаточной точности оценивания состояния канала с изменяющейся степенью группирования.

Известно устройство для контроля качества канала связи, обеспечивающее по- 3 вышение точности оценки состояния, каналов связи с различной степенью группирования ошибок за счет введения элементов ИЛИ, счетчика проб, элементов совпадения, регистра сдвига и новых связей.

1716610

Однако эвристический выбор интервала пакетирования и коэффициентов множителей в этом устройстве, основанный на интуиции разработчика, не гарантирует требуемого качества оценивания степени групп ирования ошибок. Кроме того, устройство дает только две градации состояния канала — "Авария" и Норма", что недостаточно для эффективного управления процессом передачи информации по каналу.

Известно также устройство для контроля канала связи, обеспечивающее повышение точности оценивания состояния канала связи с различной степенью группирования ошибок за счет введения элемента НЕ, второго реверсивного счетчика, второго регистра и новых связей.

В устройстве выделяется три степени группирования ошибок: низкая, средняя и высокая. Для оценивания степени группирования ошибок в канале вычисляют условную вероятность неискаженного приема блока при условии, что предыдущий блок принят с ошибками, и сравнивают полученную оценку с предварительно вычисленным пороговым значением. Условная вероятность неискаженного приема оценивается по результатам приема N блоков в соответствии с формулой л

Ро/1= g zI/ $ хь

I†= I†= а где х — признак приема I-го блока, принимающий значение "0" при неискаженном приеме, "1" — при искаженном приеме; а — случайная величина, принимающая значение "1", если имеет место искаженный прием при условии неискаженного предыдущего приема "0" — в противном случае, Пороговые значения вероятности Po/< определяются по формуле

1-М

Ро/1= 2 1, -(2) где а — показатель группирования ошибок, который принимае тзначения от 0 до 1 и соответствует различным степеням группирования ошибок.

В устройстве полученная по результатам анализа N блоков оценка условной вероятности Р /< сравнивается с предварительно вычисленными по формуле (2) значениями, соответствующими трем выбранным степеням группирования, и принимается решение о степени группирования ошибок в канале.

Недостатком устройства является невысокая точность оценивания состояния каналов с большой средней длиной серий искаженных блоков, что обусловлено следу5 ющим обстоятельством.

Формула (1), реализуемая устройством, ориентирована на оценивание степени группирования ошибок в каналах, для которых средняя длина пакетов ошибок не

10 превышает размеров двух кодовых блоков.

Такие допущения справедливы для каналов, в которых достаточно мала вероятность поражения одним пакетом ошибок более двух смежных блоков. Для каналов

15 с высокой степенью группирования ошибок или при малой длине кодовых блоков вероятность искажения одним пакетом ошибок более двух блоков достаточно велика и обработка контролируемой выбор20 ки по формуле (1) не обеспечивает достаточной точности оценивания состояния канала.

Для повышения точности оценивания необходимо .учесть дополнительные стати25 стические связи, действующие в каналах с большими длинами серий искажаемых блоков. Вводя в рассмотрение дополнительные статистические характеристики, учитывающие статистические Связи между тремя со30 седними блока, распределение длин серий подряд искаженных блоков можно записать в следующем виде

Р / при v = 1

cu(v) = (3) 1-2

Р /1 Р «Ро/«при v> 1, P«»+ Р/« =1, 55 можно получить следующее выражение для среднего числа подряд искаженных блоков

1 — Р о/)

М =, » ve(v) =1+, (4)

Р o/«

40 где Р /1 — вероятность неискажения блока при условии, что предыдущий блок принят с ошибкой;

P1/« — вероятность искажения блока при условии, что предыдущие два блока ис45 кажены ошибками;

Ро/11 — вероятность неискажения блока при условии, что предыдущие два блока искажены ошибками; v — число искаженных блоков в серии

50 (длина серии).

Учитывая, что э

Принимая во внимание, что безуслов- пе ная вероятность появления последователь- ни ности событий "110" равна

P(1 10) = Р1Р1/1Р/11, 5

1-5

P0/11— (6) (7) (8) 1

P1 = gх).

i 1 (9) Р (110) = „„,>, у;, i =1 (10) 2 (х — ;) I=1 i 1

2 ) — 1 (12) где Р1 — вероятность искажения блока;

P1/1 — условная вероятность искажения блока при условии, что предыдущий блок принят с ошибками, получаем

Подставляя (6) в (4), находим

Оценка вероятности Р1 может быть определена по известной формуле (7) Оценку вероятности Р(110) можно найти по аналогии с (9); где у — случайная величина, принимающая значение "1", если имеет место неискаженный прием блока при условии искаженных двух предыдущих блоков, и значение "0" — в противном случае.

Тогда, подставляя (1), (9) и (10) в (4), получаем слудующую формулу для оценки средней длины серии искаженных блоков;

N Й

xi g yi

i=1 i=1

Определяя предварительно среднюю длину серии подряд искаженных блоков для каналов,с различным показателем групцирования по формуле (8) можно оценить состояние канала, сравнивая полученную по результатам эксримента оценку (11) с пороговыми значеями, найденными по формуле (12), По аналогии с прототипом в зависимости от величины показателя группирования а, принимающего значения от 0 до 1, можно выделить три степени группирования ошибок в канале: от 0 до 0,3 — низкая степень, от 0,3 до 0,5 — средняя степень, от 0,5 до 0,8 — высокая степень. Определяя предварительно М (a)для значений а = 0,3; 0,5; 0,8, а затем сравнивая оценку. (11) с пороговыми значениями М (a), найденными по формуле (12), можно идентифицировать состояние канала по следующему правилу: л

0 М < М (а = 0,3) — низкая степень; л

М> (а=0,3) < М < .М0(а= 0,5) — средняя степень; (13) л

М (а=0,5) М < М (а=0,8) — высокая степень.

Цель изобретения — повышение точности оценивания состояния ка 1ала связи при средней длине пакетов пораженных кодовых блоков более двух.

Поставленная цель достигается тем, что

30 в устройство для контроля качества канала связи, содержащее блок деления, дешифратор, первый, второй и третий выходы которого являются соответственно.первым, вторым и третьим выходами устрейства, 35 первый реверсивный счетчик, вход суммирования которого является входом "Ошибка" .устройства, первый регистр, соединенный своим первым входом с входом суммирования первого реверсивного

40 счетчика, подключенный своим выходом к входу вычитания этого счетчика; а вторым входом соединенный с выходом делителя тактовой частоты, вход которого является вторым входом устройства, второй ревер45 сивный счетчик, вход суммирования которого соединен с первым входом второго регистра, выход которого подключен к входу вычитания этого счетчика, а второй вход соединен с выходом делителя тактовой часто. 50 ты, триггер, выход которого подключен к входу суммирования второго реверсивного счетчика, а вход установки в единичное состояние соединен с выходом элемента НЕ. вход которого подключен к входу "Ошибка"

55 устройства, и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом делителя тактовой частоты, а выход с входом установки триггера в единичное состояний, введены третий и четвертый

1716610 регистры, дополнительный элемент И, третий реверсивный счетчик, блок вычитания, первый и второй блок умножения и блок сложения, причем четвертый регистр под- ключен своим первым входом к входу 5

"Ошибка" устройства, вторым входом к выходу делителя тактовой частоты, первым и вторым неинвертирующими выходами к первому и второму входам дополнительного элемента И, а третьим инвертирующим вы- 10 ходом к третьему входу этой схемы, выход которой подключен к входу суммирования третьего реверсивного счетчика и первому входу третьего регистра, соединенного своим вторым входом с выходом делителя так- 15 товой частоты, а выходом с входом вычитания этого счетчика, выход третьего реверсивного счетчика соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого 20 реверсивного счетчика, соединенному с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу второго реверсивного счетчика, а выход соединен с первым и вторым входами второго блока 25 умножения, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, а выход подключен к первому входу блока сложения, второй вход которого 30 является третьим входом устройства, а выход соединен с входом дешифратора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для контроля качества кана- 35 ла связи содержит блок 1 деления, дешифратор 2, выходы которого "Низкая степень"

3, "Средняя степень" 4 и "Высокая степень"

5 являются выходами устройства, первый реверсивный счетчик 6, вход суммирования 40 которого подключен к входу 7 "Ошибка" устройства, первый регистр 8, соединенный своим первым входом с входом суммирования первого реверсивного счетчика 6, подключенный своим выходом к входу 45 вычитания этого счетчика, а вторым входом соединенный с выходом делителя 9 тактовой частоты, вход которого подключен к входу 10 "Тактовая частота" устройства, второй реверсивный счетчик 11, вход которого сое- 50 динен с первым входом второго регистра 12, выход которого подключен к входу вычитания этого счетчика, а второй вход соединен с выходом делителя 9 тактовой частоты, триггер 13, выход которого подключен к вхо- 55 ду суммирования второго реверсивного счетчика 11, а вход установки в единичное состояние соединен с выходом элемента НЕ

14, вход которого подключен к входу 7

"Ошибка" устройства, и с первым входом элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом делителя 9 тактовой частоты, а выход с входом установки триггера 13 в нулевое состояние, а также третий 16 и четвертый 17 регистры, дополнительный элемент И 18, третий реверсивный счетчик 19, блок 20 вычитания, первый 21 и второй 22 блоки умножения и блок 23 сложения. Причем четвертый регистр 17 подключен своим первым входом к входу 7 "Ошибка" устройства, вторым входом к выходу делителя 9 тактовой частоты, первым и вторым неинвертирующими выходами к первому и второму входам дополнительного элемента И

18, а третьим инвертирующим выходом к третьему входу этой схемы, выход которой подключен к входу суммирования третьего реверсивного счетчика 19 и первому входу третьего регистра 16, соединенного своим вторым входом с выходом делителя 9 тактовой частоты, а выходом с входом вычитания этого счетчика, выход третьего реверсивного счетчика 19 соединен с первым входом первого блока 21 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика 6, соединенному с первым входом блока 20 вычитания, второй вход которого подключен к выходу второго реверсивного счетчика 11, а выход соединен с первым и вторым входами второго блока

22 умножения, выход которого подключен к первому входу блока 1 деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока

21 умножения, а выход блока 1 деления подключен к первому входу блока 23 сложения, второй вход которого является третьим входом 24 устройства, а выход соединен с входом дешифратора 2.

Устройство для контроля качества канала связи работает следующим образом, В исходном состоянии счетчики 6, 11 и

19 и триггер 13 обнулены. Процесс контроля состояния канала связи сводится к вычислению оценки (11), получаемой на выходе блока 23 сложения, и сравнению этой оценки с пороговыми значениями, предварительно найденными по формуле (12), осуществляемому дешифратором 2.

С выхода блока обнаружения ошибок (не показан) на вход 7 "Ошибка" поступают признаки xi искаженного и правильного приемов кодовых блоков в виде последовательности "1" и "0", которые подаются на суммирующий вход реверсивного счетчика

6 и одновременно на информационный вход сдвигового регистра 8, разрядность которого выбирается равной длине контролируемой выборки lU. Одновременно с поступлением признаков х на тактовый вход сдвигового регистра 8 с выхода дели1716610

10 теля 9 поступают импульсы тактовой частоты, период повторения которых равен периоду следования признаков х;. С помощью этих импульсов осуществляется запись и сдвиг поступающих в регистр 8 признаков хь 5

По истечении N тактов после начала работы в регистре 8 записывается последовательность (статистика) ошибок х. на текущем интервале длиной в N тактов, а в счетчике

6 фиксируется значение кода SN= х, i=1 соответствующее числу искаженных приемов, имеющих место на длине интервала наблюдения N.

Одновременно с помощью элементов

НЕ 14, И 15 и триггера 13 из последовательности х; формируется случайная последовательность признаков г., элементы которой приниМают значение "1" в случае искажен- 20 ного приема при условии неискаженного предыдущего приема и "0" — в. противном случае, Последовательность zi поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика

11 и информационный вход N-разрядного 2 сдвигового регистра 12, на тактовый вход которого с выхода делителя 9 тактовой частоты подаются тактовые импульсы, следущие синхронно и синфазно с элементами случайной последовательности zi. Этими импульсами в сдвиговый регистр 12 последовательно вводятся признаки.г;, По истечении N тактов в счетчике 11 устанавN ливается значение кода DN = Q zi, соот;=1 35 ветствующее числу искаженных интервалов приема (серий "1"), имеющих место на интервале наблюдения N, а в регистре 12 за- писывается статистика серий "1" на интервале N. 40

Параллельно с рассматриваемым про= цессом из последовательности признаков. х с помощью сдвигового трехразрядного регистра 17 и элемента И 18 формируется случайная последовательность yi, элементы 45 которой принимают значение "1" в случае неискаженного приема при условии искаженного приема двух предыдущих кодовых блоков и значение "0" — в противном случае.

Единица на выходе элемента И 18 образуется в тех случаях, когда в сдвиговом регистре

17 устанавливается последовательность

"110", Последовательность у: аналогично. последовательностям х и zi поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика

19, котррый подсчитывает число "1" в последовательности yi на интервале наблюдения

N, и вводится по информационному входу в

N-разрядный сдвиговый регистр 16 с помощью тактовых ймпульсов, поступающих с выхода делителя 9 тактовой частоты. На N-м такте в счетчике 19 устанавливается значеN ние кода CN = g y;, а в сдвиговом регистре

1=1

16 записывается последовательность признаков у. (статистика ситуаций "110" на входе "Ошибка" устройства) на интервале . наблюдений N.

После приема N первых признаков {х1, хг, ..., xN} в результате последовательно проводимых в регистре 8 сдвигов признак xi приема первого кодового блока оказывается записанным в N-м разряде этого регистра. На (N+ 1)-м такте на вход суммирования счетчика поступает признак xN+1. Одновременно он записывается в первый разряд сдвигового регистра, а признак х1 в результате сдвига удаляется иэ регистра 8 и поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 6. При этом в регистре 8 оказывается записана последовательность признаков xi, характеризующая прием и последних кодовых блоков, а значение кода

SN= „, х;. сформированное в счетчике 6 на

i =1

N-м такте увеличивается на величину xN+1, одновременно уменьшаясь на величину х1.

Таким образом, начиная с (N+1)-го такта, в регистре 8 происходит обновление контролируемой выборки, а в счетчике 6 согласно выражению

S; = Яь1 + xi — xi-N, i= N+ 1, ( образуется код числа ошибок на текущем интервале наблюдения (i-N, i} длиной в N тактов.

Сдвиговый регистр 8 обеспечивает хранение N последних признаков приема (х -N, ..., х } для последующего поочередного их вычитания из суммы Si-1. Объем контролируемой выборки N выбирается из условия обеспечения допустимых значений ошибок первого и второго рода.

Аналогичным образом, начиная с (N+1)го такта, формируются коды в счетчиках 11 и 19. Образование кода в счетчике 11 просходит в соответствии с выражением

D1 = Di-1+ г — г -N, i= N+ 1,оо, где zi — элементы случайной последовательности, формируемой на выходе триггера 13 и хранимые в регистре 12, а в счетчике 19 — в соответствии с выражением

Ci = Сь1+ yi - yi-N, i= N+ 1, оо, 12. 1716610

10

45

55 где у — элементы случайной последовательности, формируемой на выходе элемента И

18 и хранимые в регистре 16.

Формирование последовательности zi из принимаемой последовательности xi осуществляется следующим образом.

При отсутствии ошибок на входе элемента НЕ 14 действует сигнал xi = О, а на его выходе — сигнал "1", открывающий элемент

И 15. При этом на выходе элемента И 15 в моменты действия тактовых импульсов с выхода делителя 9 тактовой частоты образуется сигнал "О", устанавливающий триггер 13 ,в нулевое состояние. С появлением признака х = 1 на выходе элемента НЕ 14 формируется сигнал "О", который устанавливает триггер 13 в состояние "1" и закрывает элемент И 15, запрещая установку триггера 13 в нулевое состояние. Сигнал "1" с выхода триггера 13 поступает на суммирующий вход счетчика 11. который подсчитывает число переключений триггера 13 из "0" в "1", соответствующее числу серий "1" в контролируемой последовательности признаков xi.

В случае искаженного последующего приема (х = 1) триггер 13 сохраняет свое состояние, однако добавления единицы в счетчик

11 не происходит, так как счетчик срабатывает по переходу триггера 13 из "О" в "1".

Если последующий прием неискаженных (x — — О), то сигнал "1" с выхода элемента НЕ

14 открывает элемент И 15, а на его выходе в моменты импульсов тактовой частоты с, выхода делителя 9 образуется сигнал "О", сбрасывающий триггер в нулевое состояние.

Получаемые в результате рассмотренных операций коды SI, Di u CI используются для получения на каждом такте оценок (11), определяемых в соответствии с выражением л Яi — D) г

М1=1+

SI CI предполагающим выполнение операций вычитания, возведения в квадрат, умножения, деления и сложения. Вычитание кодов

S и D, снимаемых с выходов счетчиков 6 и

11, осуществляется в блоке 20 вычитания, возведение в квадрат получаемой разности — в блоке 22 умножения, умножение кодов

S и С, снимаемых с выходов счетчиков 6 и

19, — в блоке 21 умножения, деление кодов, снимаемых с выходов блоков 21, 22 умножения, — в блоке 1 деления, а сложение с кодом единицы, поступающим по входу 24 устройства, — в блоке 24 суммирования.

Блоки умножения и деления могут быть реализованы табличным способом íà основе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), на адресные, входы которого подаются входные коды этих блоков, а с выхода считываются коды, получаемые в результате умножения (деления). Значения получаемых результатов записываются в ПЗУ на этапе программирования по адресам, соответствующим значениям входных кодов, Блоки сложения и вычитания могут быть реализованы в виде типовых устройств комбинационного типа.

Дешифратор 2 может быть реализован на основе ПЗУ. При этом входом дешифратора являются адресные входы ПЗУ, на которые с выхода блока 23 сложения

15 поступаеткодоценки М1. Всезначения кода оценки М1 разбиваются в соответствии с правилом (13) на три группы. Для первой группы, соответствующей низкой степени группирования, значение кода оценки ле20 жит в пределах от О до М1(а = 0,3), для второй группы, соответствующей средней степени группирования ошибок,— от М (а = 0,3) до M (а = 0,5), для третьей группы, соответствующей высокой степе25 ни группирования ошибок, — от М1(G= 0,5) до M (а= 0,8). Значения М (а) вычисляются на стадии проектирования устройства по формуле (12). Для значений кодов первой группы в ПЗУ записываются коды с "1" в

30 разряде, соединенном с выходом 3 устройства, для значений кодов второй группы в

ПЗУ записываются коды с "1" в разряде, соединенном с выходом 4 устройства, для значений кодов третьей группы в ПЗУ запи35 сываются коды с "1" в разряде, соединенном с выходом 5 устройства.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность оценивания состояния каналов с изменяющейся степенью группирования ошибок при средней длине пакетов пораженных кодовых блоков более двух за счет учета дополнительных статистических связей в контролируемой выборке, Формула изобретения

Устройство для контроля качества канала связи по авт, св. N 1592949, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля прй средней длине пакетов пораженных кодовых блоков более двух, выход. блока деления подключен к входу дешифратора через введенный блок сложения, второй вход которого является входом сигнала единичного кода устройства, выход первого реверсивного счетчика подключен к первому входу блока деления через введенный первый блок умножения, второй вход которого соединен с входом "Ошибка" !

1716610

10 пень 3 ь 4

35

45

Составитель А.Гаврилов

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 618 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета-по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 устройства через введенные последовательно соединенные четвертый регистр, дополнительный элемент И, третий регистр и третий реверсивный счетчик, вход сложения которого соединен с первым входом третьего регистра, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого реГистра и с выходом делитея тактовой частоты, а выход второго реверсивного счетчика подключен к второму входу блока деления через введенные последовательно соедненные блок вычитания, второй вход которого сое5 динен с выходом первого реверсивного счетчика, и второй блок умножения, второй вход которого соединен cего первым входом.