Устройство контроля качества канала связи

 

Использование: радиотехника. Сущность изобретения: уст-во содержит опорный генератор 1, блок 2 измерения временных интервалов, вычислительный блок 3, функциональный преобразователь 4 величины дисперсии и индикатор 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз советских социднистических

РЕСПУБЛИК (я)л Н 04 В 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (Л

С

1 (3

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862429/09 (22) 23.08,90 (46) 30.11.92, Бюл. ¹ 44 (71) Красноярский политехнический институт и Конструкторское бюро Красноярского завода телевизоров (72) В.Г.Патюков, Ю.Б.Зархин и В.А.Кабанов (56) Авторское свидетельство СССР № 1356237, кл. Н 04 В 3/46, 1987. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

КАНАЛА СВЯЗИ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехнических системах приема информации для контроля качества канала связи.

Известны устройства контроля качества канала связи, содержащие последовательно соединенные корреляционный приемник и решающий блок, последовательно соединенные опорный генератор и датчик испытательных сигналов, блок фазирования импульсов и блок фазирования циклов, выход которого подключен к второму входу датчика испытательных сигналов, выход блока фазировэния импульсов подключен к входу опорного генератора, выход решающего блока подключен к входу блока фазирования импульсов и к входу блока фазирования циклов, а также индикатор.

В известных устройствах для контроля качества канала связи необходимо сформировать стандартную кодограмму и, прервав сеанс связи, произвести подсчет ошибок, принимая и обрабатывая кодограмму. Обьем выборки в тестовом контроле составляет при этом несколько тысяч элементов, что

„„БЦ„„1778911 Al (57) Использование: радиотехника, Сущность изобретения; уст-во содержит опорный генератор 1, блок 2 измерения временных интервалов, вычислительный блок 3, функциональный преобразователь 4 величины дисперсии и индикатор 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. увеличивает время контроля, ограничивает достижимую точность и не позволяет проводить оперативный контроль канала связи непосредственно во время сеанса, Некоторое снижение времени измерения и повышение точности обеспечивает устройство контроля качества канала связи, являющееся наиболее близким по технической сущности и принятое в качестве устройства-прототипа, которое содержит приемный блок, состоящий из последовательно соединенных корреляционного приемника и решающего блока, блок фазирования циклов, блок фазирования импульсов, коммутатор, датчик испытательных сигналов, опорный генератор, первый и второй блоки вычисления ошибки, сумматор и индикатор, при этом первый вход коммутатора соединен с выходом корреляционного приемника, выход датчика испытательных сигналов подключен к второму входу коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответствен,о к первым входам первого и второго блоков вычисления ошибки, второй вход каждого из которых

1778911 соединен с вторым выходом решающего блока, выходы первого и второго блоков вычисления ошибки подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого подключен к ин- 5 дикатору.

В устройстве сокращение времени контроля достигается за сет оценки плотности вероятности распределения напряжения на входе решающего блока раздельно для слу- 10 чаев приема сигнала "1" и приема сигнала

"0". Однако, как и при тестовом контроле, требуется формирование стандартной кодограммы и прерывание сеанса передачи информации, т,е. отсутствует возможность 15 проведения оперативного контроля качества канала связи во время сеанса, Недостатком устройства-прототипа является большое время контроля канала связи, связанное с необходимостью перерыва 20 сеанса связи, и недостаточная точность при оперативном контроле, Целью изобретения является повышение то II!Ости контроля и сокращоние speMB ни контроля качества канала связи без 25 перерыва сеанса связи, Цель достигается тем, что в устройство контроля качества канала связи, содержащее опорный генератор. вычислительный блок и индикатор, введен функциональный 30 преобразователь величины дисперсии и блок измерения временных интервалов, первый Вхор, которого является информациoí ILlM входом устройства, второй вход— управля ощим, а третий соединен с выходом 35 опорного генератора, а выход через последоватáflhHQ соединенные вычислительный блок и функциональный преобразователь величины дисперсии подключен к входу индикатора. 40

Сущность изобретения заключается в гом, что введение в известное устройство блока измерения временных интервалов, функционального преобразователя величины дисперсии и их нестандартное включе- 45 ние позволяют получить положительный эффект за счет сокращения времени анализа состояния канала связи, что дает воэможность увеличить время для получения высокоточных оценок отношения сиг- 50 нал/шум и вероятности ошибки, Устройство позволяет проводить контроля качества канала связи-без перерь|ва сеанса связи, повышается точность измерений отношения сигнал/шум и вероятности ошибки. 55

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства контроля качества канала связи; на фиг. и 3 — варианты построения блока измерения временных интервалов и вычислительного блока, Устройство, изображенное на фиг, 1, содержит опорный генератор 1 и последовательно соединенные блок 2 измерения

BpoMBHHblx интервалов, вычислительный блок 3, функциональный преобразователь величины дисперсии 4 и индикатор 5, при этом первый вход измерителя временных интервалов 2 является информационным входом устройства, второй вход — управляющий, а третий соединен с выходом опорного генератора 1, второй и третий входы вычислительного блока 3 являются соответственно третьим и четвертым входами устройства.

Блок 2 измерения BpBMGHHblx интервалов (фиг,2) содержит первый б и второй 7 формирователи импульсов и последовательно соединенные формирователь 8 временных интервалов, ключ 9 и счетчик 10, при этом выход формирователя 6 импульсов соединен с входом формирователя 8 временных интервалов, а вход является первым входом блока 2 измерения временных интервалов, выход формирователя 7 импульсов подключен к второму входу ключа 9, а вход формирователя 7 импульсов является третьим входом блока 2 измерения временных интервалов, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя 8 временных интервалов, а выходом блока 2 измерения временных интервалов является выход счетчика 10.

Вычислительный блок 3 (фиг.3) содержит последовательно соединенные первый квадратор 11, первый сумматор 12, вычитающее звено 13 и первый перемножитель 14, выход которого является выходом вычислительного блока 3, входом которого является вход первого квадратора 11, который одновременно через последовательно соединенные второй сумматор 15, второй квадратор

16 и второй перемножитель 17 соединен с вторым входом вычитающего звена 13, второй и третий входы вычислительного блока

3 подключены соответственно к вторым входам первого 14 и второго 17 перемножителей. . Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Сигнал от входа демодулятора приемника контролируемого канала поступает на первый вход блока 2 измерения временных и ITBpBGlloB, третий вход которого соединен с выходом опорного генератора 1. Блок 2 измерения временных интервалов (фиг.2) построен по известной схеме, где с помощью формирователей импульсов б и 7 из исследуемого сигнала гармонической формы и аналогичного сигнала опорного генератора осуществляется формирование

1778911 ш<р)= (1 .2 к где г(1+K) К!2/2

А . >F> —;K+1;

40 .

+ у 1

У3,,,.г г ас

50 ас импульсных последовательностей по нульпереходам, В формирователе 8 временных интервалов из импульсов исследуемого сигнала формируется временной интервал, длительность которого зависит от количест- 5 ва усредняемых периодов исследуемого сигнала и задаваемого управления блока 2 измерения временных интервалов, С помощью ключа 9 и счетчика 10 производится цифровое измерение временного интерва- 10 ла. сформированного из аддитивной смеси гармонического сигнала и узкопо осного шума, действующих на входе демодулятора приемника контролируемого канала. Число импульсов опорного генератора Ц, зафик- 15 сированное в счетчике 10, пропорционально длительности измеряемого интервала.

В вычислительном блоке 3 определяется дисперсия выбранного количества m измеряемых временных интервалов, 20 зависящая от отношения сигнал/шум, действующего на входе демодулятора приемника, По вычисленному значению дисперсии Ni B функциональном преобразователе величины дисперсии 4 определяется 25 отношение сигнал/шум, значение которого используется при вычислении установившейся в канале связи вероятности ошибки

Рош

Используемый метод оценки качества 30 канала связи основан на исследовании статистических характеристик нуль-переходов аддитивной смеси гармонического сигнала и узкополосного шума действующего на входе демодулятора контролируемого при- 35 емника. Для аддитивной смеси гармонического сигнала и узкополосного нормального шума

Х (f} = L4 COS (Cuc t + Pc) +

+ U„() cos (в, т + Q (т)) = U (t) cos Ф (t); дифференциальная функция распределе- 45 ния фазы смеси определяется алгоритмом х г= (Ас -. <Р) е г „пг <Р, (2) 55

В (1) и (2) 0(с) — огибающая смеси;

Ф (с) = аос t + p (t) полная фаза смеси, состоящая из линейного и случайного слагаемого; р(г) = arCtgji<(1}/(u, + u-0)))случайная составляющая фаза смеси, выраженная через синфазную и квадратурную составляющие помехи и определяющая статистические характеристики нуль-nepexoUc дов; F() —; Uc = отношение амплитуды сигнала к среднеквадратическому значению шума: (Ог — 04 Fp — мощность шума в канале;

64 — интенсивность белого шума на входе контролируемого приемника; Fý — эффективная полоса приемника), Функция распределения (2) может быть представлена рядом фурье к Cocos(k(F> — вырожденная гипергеоматрическая функция. Дисперсия фазовьгх флюктуаций может быть найдена по алгоритму рс + т p=f Ь -ю) (ю)с ю ——

Рс и зависит от коэффициентов С, которые определяются единственным параметром ас — отношением амплитуды сигнала к среднеквадратическому значению шума.

В устройстве выявить сложившееся в канале связи отношение сигнал/шум можно с помощью устройства-измерителя периода аддитивной смеси с последующей статической обработкой для нахождения дисперсии периода и в конечном итоге вероятности ошибки.

Число нуль-переходов суммарного процесса, по которым формируются временные интервалы в измерителе периода, определяются поведением полной фазы в моменты

1778911 прохождения фазы через нулевой уровень с положительной производной при выполнении условий э , U >0:

Получаемый при этом дискретный сигнал используется для формирования измерительного интервала 10

1и—

t=1

15 где T — дл тельносты-го усредняемого пе-, риода.

Относительное среднеквадратическое значение шумовой составляющей погрешности измерения среднего из и периодов определяется выражением

Uc, Ти где q = ; n = — — количество ус, ГО Тс редняемых за время измерения периодов;

9 (r, — дисперсия среднего значения периода сигнала.

Вычислив дисперсию m измерений среднего значения периодов аддитивной смеси,по функциональной связи (4) определяется отношение сигнал/шум

q =1/2л и д (5) и, например, при оптимальном некогерентном приеме сигналов с относительной фазовой модуляцией определяется вероятность ошибки {В.И..Коржик и др. Расчет помехо- . устойчивости систем передачи дискретных сообщений, Справочник. M.; Радио и связь, 1981, с. 27) по алгоритму

Рош = 0,5 ехр(-q ) (6)

Дисперсия измерения среднего значения периодов аддитивной смеси вычисляется по алгоритму о,— g (и -и.,) . Р)

m 11-1

55 где NL — количество импульсов опорного генератора 1, зафиксированное в счетчике 10 блока 2 измерения временных интервалов за время измерения, учитывающее скорость передачи данных;

1 Ь йр = — Ni — среднее значение коВ 1 личества импульсов опорного генератора за

m измерений.

Алгоритм вычисления дисперсии (7) может быть приведен к более удобному для реализации виду Я =, (g и — ти,,) (ii1

I =1 и реализован в вычислительном блоке (фиг.3), в котором N< — количество импульсов опорного генератора 1, накопленное в счетчике 10 блока 2 измерения временных интервалов эа и усредняемых периодов исследуемого сигнала, поступает на первый квадратор 11 и после возведения в квадрат накапливается в первом сумматоре 12. Одновременно Ni подается на второй сумматор 15, где накапливается сумма Ni за m измерений, для вычисления среднего значения Ncp. После выполнения m измерений накопленная в сумматоре 15 величина возводится в квадрат в квадраторе 16, умножается в перемножителе 17 на константу

1/rn, зависящую от числа усреднений m, и результат вычитается в вычитающем звене

13 из результата, накопленного также за m измерений среднего периода в первом сумматоре 12. Разность, полученная на выходе вычитающего устройства 13, умножается в перемножителе 14 на константу 1/{m-1), и результат перемножения будет равен дисперсии о — (8), который поступает в функциональный преобразователь величины дисперсии 4 для вычисления отношения сигнал/шум и вероятности ошибки. Практическая реализация вычислительного блока выполняется на микропроцессоре, например, серии 580, На этом же микропроцессорном .наборе может быть выполнен и функциональный преобразователь величины дисперсии 4, в котором реализуются алгао ритм ы (5) и (6). Уч ит ы в а я жесткую функциональную связь (5) и (6), значения для

q и Рош могут быть для заданного диапазона измерений предварительно вычислены с требуемой дискретностью и занесены в постоянное запоминающее устройство измерителя, где также хранятся и необходимые константы. В таком варианте функциональный преобразователь величины дисперсии

4 выполняется в виде цифрового постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), на информационных выходах которого непосредственно появляется цифровое эна1778911

10 чение Ро при подаче вычисленного значения дисперсии периода на адресные входы.

Измеритель дает воэможность контролировать качество канала связи без переры Ва сеанса связи, что позволяет производить 5 высокоточные экспресс-оценки вероятности ошибки.

Формула изобретения

1. Устройство контроля качества канала связи, содержащее опорный генератор, вычислительный блок и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и сокращения времени кон- 15 троля без перерыва сеанса связи, введены функциональный преобразователь величи- . ны дисперсии и блок измерения временных интервалов, первый вход которого является информационным входом устройства, вто- 20 рой вход — управляющим входом, третий соединен с выходом опорного генератора, а выход через последовательно соединенные вычислительный блок и функциональный преобразователь величины дисперсии подключен к входу индикатора.

2, Устройство по п.1, отл и ча ю щеес я тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные первый квадратор, первый сумматор, вычитающее звено и первый перемножитель, выход которого является выходом вычислительного блока, входом которого является вход первого квадратора, который одновременно через последовательно соединенные второй сумматор, второй квадратор и второй перемножитель соединен с вторым входом вычитающего звена, второй и третий входы вычислительного блока подключен соответственно к вторым входам первого и второго п ерем ножителей, 1778911

Составитель В.Патюков

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Редактор

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

Заказ 4201 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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