Устройство для моделирования работысистемы связи

 

Союз Советских

Социааисткчаских

Уесвубаик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВЩУСК©ММ СВИ ОИЗЬСТВУ (61) Доиояиительиоа к аат. свид-ву в 483680 (22) Заямюио 16.N,.79 (23) 2713814/18-24 (53)bA, Khз

Cj 06 Ф .15/26

6куавужтваявый веивтет

ЦСС Р. пв дмви. ввдбретеввВ в атмфытив (23) Прм@ркаат (53) УДК681.325 (Оее. Щ

Оиф5ацащщща f;5pgpt. Ьеляатеиь ИВ 6

Дата риуФвщаа4аювв Фииааиия 17.0281

P.:Ý. фт и И. Я. йесман (72) Авторы изобретения

) (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДДЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ. РАБОТЫ

СИСТКМЫ СВЯЗИ

Изобретение относится к устройствам моделирования и может быть использовано для исследования характеристик и поведения адаптивных систем передачи дискретной информаций.

По основному авт.св-. 9 483689 известно устройство для моделирования работы, систем связи, содержащее многоканальный генератор случайных процессов, коммутатор, управляемый ге-. нератор пилообразного напряжения, блоки сравнения, элемент ИЛИ, триГгеры с элементами запрета. КаждЫй its каналов генератора случайных процвс-. сов через блок сравнения подключен к соответствующему ему триггеру. Вы-. ходы узлов сравнения подключены.к элементу ИЛИ. Элемент ИЛИ по своему выходу подключен к генератору, пилообразного напряжения, который подклю» @ чен к каждому иэ узлов сравнения..

Коммутатор соединен с управляющими триггерами и с генератором случайных процессов. Укаэанное. устройство осуществляет-моделирование работы одно:!

ro класса адаптивных систем передачи информации - систем связи с адапта- ф цией по частоте (частотно-адаптивных систем связи). Подобные системы адаптируются к изменениям внешних условий ЗО

Ф

t путем автоматического выбора рабочей частоты (рабочего канала). Вместе с тем, наряду с частотно-адаптивными системами, существуют системы с адаптацией других параметров и, в частности, скорости передачи информации Щ.

Работ® таких систем происходит следующиМ образом

Передающая часть радиостанции из-. лучает дискретнйе сигналы, причем все возможные вариайты сигнала имеют одинаковую длительность, сигналы, прошедшие через радиоканал, поступают на приемник и далее следуют к получателю сообщения. Качество передачи

Ъиформации, которое обеспечивает система связи, определяется отношением сигнал/помеха (0CG) иа входе приемника. Вследствие случайных изменений коэффициента передачи канала и мощности помех при данной длительности элементарного сигнала величина ОСП изменяется во времени случайным образом. Иа выходе приемного .устройства в системе имеется устройство измерения.величины ОСП. В случае, если вследствие ухудшения характеристик радиоканала, ОСП уменьшается и ста- . новится меньше допустимого, устройство измерения это фиксирует и по ка- .

805331 налу обратной связи передает команду об увеличении длительности сигналов.

Поскольку с увеличением длительности возрастает энергия сигналов, величина

ОСП увеличивается. При этом команда, передаваемая по обратному каналу, не сет информацию о требуемой величине длительности такой, чтобы ОСП достигло допустимого значения. В случае, если характеристика канала улучшается и, следовательно, при имеющейся в этот момент длительности сигнала

ОСП возрастает, имеется возможность уменьшить длительность сигнала и тем самым увеличить количество сигналов, передаваемых в единицу времени (скорости передачи). Величина ОСП 15 при этом уменьшается, но она не должна опускаться ниже допустимой.

Таким образом, система радиосвязи, адаптивная по скорости передачи информации, стремится обеспечить макси- 2р мальную скорость при качестве связи не хуже заданного.

На практике системы связи строятся таким образом, что длительность элементарного сигнала может принимать дискретный ряд значений от макси.мальной Т (скорость передачи наименьшая) до минимальной Т „„(скорость передачи наибольшая) с определенным шагом. При этом величина ОСП контролируется по двухпороговому принципу, если OCII превышает верхний порог, по каналу обратной связи передается команда об уменьшении длительности элементарного сигнала. При снижении ОСП ниже нижнего порога, длительность 35 сигнала увеличивается. Число градаций длительности для различных систем колеблется от двух (в системах с отражением от метеорных следов)до

5-10 (адаптивные системы коротковол- 4р нового диапазона) .

Существует еще один тип систем связи с адаптацией по скорости. Этот тип сочетает в себе адаптацию по скорости с .адаптацией по частоте. Подобные системы работают на одной фикси;ованной частоте с.адаптацией длительности элементарного сигнала так же, как и в предыдущем случае. Однако, если условия работы на этой частоте становятся настолько неблагоприятными, что даже при максимальной длительности сигнала не удается удержать величину ОСП в заданных пределах, система переходит на другую частоту с более благоприятными условиями работы 55 (если такая найдется) 11.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно может моделировать работу лишь частотно-адаптивных систем радиосвязи.. 46

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности моделирования еще одного типа адаптивных систем радиосвязи — систем с 65 адаптацией скорости передачи (длительности элементарного сигнала), а также гибридной системы с адаптацией как скорости, так и частоты.

Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены генератор случайного процесса, вычислительный блок,двухпороговый селектор, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, ключ и перемножитель, входы которого соединены соответственно с выходами коммутатора и цифроаналогового преобразователя, а выход перемножителя соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного процесса„ а выход вычислительного блока. соединен со входом двухпорогового селектора, выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены со входами цифроаналогового преобразователя, вход "Установка" устройства подключен ко входу "Сброс" реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен ко входу устройства, а выход ключа соединен со вторым входом управляемого генератора пилообразного напряжения, выходы коммутатора, перемножителя и вычислительного блока являются выходами устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы его работы при моделировании системы связи с адаптацией скорости. устройство содержит многоканальный генератор 1 случайных процессов, коммутатор 2, управляемый генератор 3 пилообразного напряжения, блоки 4 -7 сравнения, элемент ИЛИ 8, триггеры 9-12 с элементами 13-16 за-. прета.

Устройство содержит также перемножитель 17, вычислительный блок 18, генератор 19 случайного процесса, двухпороговый селектор 20, реверсивный счетчик 21 импульсов с цифро - аналоговым преобразователем 22 и кхпоч 2 3.

Выход каждого канала генератора 1 соединен с соответствующим этому каналу блоком сравнения (4-7) и далее триггером (9-12) . Выходы блоков 4-7 сравнения подключены к элементу ИЛИ

8. Элемент ИЛИ 8 по своему выходу подключен к первому управляющему входу генератора 3 пилообразного напряжения. Выход этого генератора подключен к вторым входам каждого из ,блоков 4-7 сравнения. Коммутатор 2 управляется триггерами 9-12 таким образом, что перевод триггера в единичное состояние вызывает замыкание соответствующего ключа. Замкнутый

805331 ключ коммутатора 2 соединяет выход соответствующего-канала генератора 1 с общим выходом коммутатора. Выход коммутатора 2 подключен к перемно, жителю 17, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 22.

Выход перемножителя 17 через вычислительный блок 18 подключен к входу двухпорогового селектора 20. Второй вход блока 18 соединен с выходом генератора 19 случайного процесса. Первый и второй выходы двухпорогового се лектора 20 связаны соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчйка 21. Счетчик 21 со" единен с цифроаналоговым преобразователем 22. Кроме того, выход наибольшего разряда счетчика 21 соединен через ключ 23 с вторым управляющим входом генератора 3 пилообразного напряжения. Второй вход ключа обозначен позицией 24.

Устройство имеет три режима работы.

Первый режим - моделирование работы системы радиосвязи с адаптацией скорости передачи.

Второй режим — моделирование работы системы радиосвязи с адаптацией по частоте.

Третий режим — моделирование работы системы радиосвязи, адаптивный как по скорости, так и по частоте. устройство в первом режиме работает следующим образом.

Для перевода устройства в первый режим работы на вход 24 ключа 23 подается нулевой сигнал. Тогда ключ 23 на своем выходе формирует сигнал, блокирующий работу. генератора 3.

Одновременно с помощью цепи начальной установки не показана ) один из триггеров (например, триггер 9} устанавливается в такое состояние, чтобы был замкнут соответствующий этому триггеру ключ в коммутаторе 2. Остальные триггеры (10-12,) устанавливаются в та кое состояние, чтобы соответствующий каждому из них ключ коммутатора 2 был разомкнут. При этом один выход генератора 1 (в данном случае первый) в течение всего времени работы устройства в.первом режиме постоянно под ключен к входу перемножителя 17.

В реальных системах с адаптацией по скорости число М возможных значений длительности элементарного сигнала конечно. Обычно величина К колеблется от двух (для метвориых линий } до 5-16. Соответственно требуемому числу градаций длительности элементарного сигнала, реверсивный счетчик 21 имеет (от нулевого до

N 1-20 ) состояний.

Счетчик 21 настроен таким образом, что если он находится в наибольшем (К-1) -ом состоянии, то воздействие на него импульсов по суммирующему вхо ду прекращается и, сколько бы импульсов по этому входу в дальнейшем не, поступило, счетчик остается в(Я -1)-ом состоянии и может выйти из него лишь сторону уменьшения, если поступит импульс по вычитающему входу. Если же счетчик находится в исходном (нулевом состоянии, то точно также на него прекращается воздействие вычитающих импульсов. Иначе говоря, схема реверсивного счетчика не допускает ни сброса при переполнении, ни перехода в область отрицательных чисел.

В соответствии с числом состояний счетчика напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 22 также может принимать и возможных значений.

Генератор 1 случайного процесса формирует на своем выходе случайно из-. меняющийся сигнал, который имитирует изменение во времени коэффициента передачи канала. Сигнал с выхода. гене.ратора 1 поступает на перемножитель 17, 20 где умножается на величину сигнала, поступающего от цифроаналогового преобразователя 22. Если счетчик 21 находится в состоянии n(n0,1,...,N-1), 4то соответствует 11-оА градации дли25 тельности элементарного сигнала, то сигнал с выхода преобразователя 22 имеет уровень, также соответствующий этои градации длительности. Сигнал с. выхода перемножителя 17, равный произведению поступивших на него сигналов, изменяется во времени случайным обраэом в соответствии с изменениями сигнала, поступившего на перемножитель 17 с генератора 1. Поскольку величина отношения сигнал/помеха в системе передачи дискретной информа.ции пропорциональна. длительности элементарного сигнала, то сигнал на выходе перемножителя 17 имитирует отношение сигнал/помеха в месте приема, 40 которое, с одной стороны, зависит от изменений коэффициента передачи канала, а с другой стороны, от длительности элементарного сигнала.

45 Напряжение с выхода перемно ителя 17 поступает далее на блок 18. Назначение этого блока заключается в имитации ошибки, которая имеет место в адаптивной системе при измере5Q нии отношения сигнал/помеха. Блок 18 может быть построен, например, в виде сумматора, т.е. образовывать сумму поступакщих на него напряжений:

В этом случае сигнал с второго гене55 ратора 19 случайного процесса должен имитировать ошибку, которая имеет место при измерении. Если блок 18 выполнен в виде перемножителя, то ге нератор 19 должен формировать на своем выходе процесс, условное распреде40 ление которого должно совпадать с условным распределением оценки ОСП при фиксированном действительном значении ОСП. В обоих случаях, изменяя характер процесса, формируемого ге65 нератором 19, можно имитировать раз805331 личные виды измерителей, вносящие разГ ичные ошибки.

Таким образом, сигнал, поступающий на блок 18 перемножителя 17, имитирует изменение величины ОСП, которое действительно имеет место в системе связи, а сигнал на выходе блока 18 имитирует изменение во времени оценки ОСП, которая производится в системе.

Сигнал оценки с блока 18 поступает ® далее иа двухпороговый селектор 20.

Селектор 20 производит сопоставление значения сигнала "Оценка" от блока 18 с двумя порогами. "Зона" между этими порогами соответствует допустимому значению ОСП. Если ОСП превышает 35 больший из порогов, то значение длительности элементарного сигнала можно уменьшить, если ОСП опускается ниже меньшего порога, то для поддержания требуемого качества связи длительностью элементарного сигнала необходимо увеличить. Поэтому селектор 20.в случае, если сигнал на его входе порога h, (ам. фиг. 2, момент t<) вырабатывает на своем первом выходе а импульс, который поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 21.

При поступлении этого импульса число и, записанное в этом счетчике, уменьшается на единицу, т.е. записывается новое число n = n-1.. Это имитирует уменьшение длительности элементарного сигнала на одну ступень.

В соответствии с уменьшением числа, записанного в счетчике 21, уменьшается также и.величина напряжения на выходе преобразователя 22. Следовательно, сигнал на выходе перемножителя 17, в свою очередь, уменьшается. Описанный процесс имитирует уменьшение величины ОСП вследствие уменьшения дли- ф) тельности элементарного сигнала.

Уменьшившееся значение процесса с выхода перемножителя 17 и прошедшее преобразователь 19. окажется в "Зоне" между h< и 45

Предположим далее, что в момент

t сигнал.на входе селектора 20 опус2 тился ниже меньшего из порогов что соответствует ухудшению ОСП ниже допустимого. В этом случае селектор

20 формирует импульс на своем втором выходе 0 . Этот импульс поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 21 и увеличивает его состояние на единицу, что соответствует увеличению Я длительности элементарного сигнала.

Соответственно этому возрастает напряжение на выходе преобразователя 22, увеличивается сигнал на выходе перемножителя 17 и сигнал на входе селек- ) .тора 20 вновь вводится в. зону допустимости.

Процесс, описанный выше, происходит аналогично для любых чисел, записанных в счетчике (любых длитель- 65 ностей элементарного сигнала ) за исключением наибольшего и наименьшего значений.

Если в счетчике 21 записано наименьшее значение (имитирующее минимальную длительность элементарного сигнала), дальнейшее изменение его состояния при воздействии импульсов по вычитающему входу невозможно. Это соответствует. ограничению на минимально допускаемую длительность посылки (максимальную скорость передачи), которая. имеет место в реальной системе. Точно также, поскольку при нахождении счетчика в наибольШем состоянии, прекращается воздействие на него импульсов, поступающих по входу суммирования, имитируется минимально допустимая скорость.

Такий образом, задавая статистические характеристики пропусков, формируемых генераторами 1 и 19 (т .е. имитируя характеристики канала и ошибки измерения ), с помощью предложенного устройства можно исследовать динамику изменения длительности элементарного сигнала (нисла в счетчике 21),. динамику изменения ОСП в системе (т.е. качество связи, обеспечиваемое системой . — сигнал с перемножителя 17), динамику изменения оценки ОСП (сигнал с блока 18), частость изменения скорости передачи (импульсы на выходах селектора 20) .

Устройство во втором режиме работает следующим образом.

Для перевода устройства во второй режим работы начальной установкой реверсивный счетчик 21 устанавливается и удерживается в конечном (наибольшем) состоянии, а на вход 24 ключа 23 подается единичный сигнал. Сигнал с .выхода ключа 23 в этом случае не оказывает блокирующего действия на генератор 3 пилообразного напряжения.

Поэтому генератор 3 оказывается расторможаиным и элементы устройства с

1 по 16 начинают нормально функцио.нировать. Часть схемы, образованная элементами с 1 по 16, полностью совпадает с известной схемой, и работа этих элементов в данном режиме полностью соответствует работе известного устройства. Поэтому в рассматриваемом режиме решается та же задача— моделирование работы частотно-адаптивной системы радиосвязи. При этом на выходе коммутатора, 2 оказывается сФормирован процесс, имитирующий изменение ОСП. в частотно-адаптивной системе связи.

Работа устройства в третьем режиме происходит следующим образом.

В этом режиме на вход 24 ключа 23 подается единичный сигнал, однако счетчик 21 начальной установкой не блокируется, как и во втором режиме.

При. этом оказывается, что, если счет1805331

10 чик 21 находится в любом состоянии, кроме последнего, на второй вход ключа 23 со счетчика 21 поступает нулевой сигнал, на выходе ключа 23 формируется сигнал, блокирующий генератор 3 пилообразного напряжения, как зто имеет место в первом режиме. . Это соответствует случаю, когдасиствма связи с помощью одной только регулировки длительности элементарно го сигнала может удержать величину

ОСП в заданных пределах. Если же в процессе работы устройства счетчик 21 оказался в наибольшем состоянии, на второй вход ключа 23 со счетчика 21 поступает единичный камал и ключ 23 снимает блокировку с генератора 3 пилообразного напряжения. Схема переходит в режим выбора нового канала так же, как это происходит во втором режиме. При .этом иа вход перемножителя 17 оказывается подключенным наилучший канал генератора 1. Если сигнал в этом канале достаточен, чтобы вывести счетчик из наибольшего состояния, система вновь адаптируется лишь по скорости. Если же наилучший канал в сочетании с .максимальной длительностью сигнала не может обеспечить требуемого качества связи, счетчик 21 остается в наибольшем состоянии; т.е. имитируется перерыв связи, как это . имеет место в реальной системе.

Таким образом, предложенное устройство может также моделировать работу другого класса адаптивных систем — систем с адаптацией длительности элементарного сигнала, а также моделирование гибридной адаптивной системы, сочетающей s себе адаптацию на частоте с адаптацией скорости.

Формула изобретения устройство для моделирования системы связи по авт. св. 9 483680, о т л и ч а,ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных .5 возможностей устройства за счет моделирования процесса настройки на разную скорость передачи, оно содержит генератор случайного процесса, вычислительный. блок, двухпороговый селектор, реверсивиый счетчик, цифро1© аналоговый преобразователь, ключ и перемножитель,. входы которого соединены соответственно с выходами коммутатора и цифроаналогового преобразователя, а выход перемножителя со15 единен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного процесса, а выход - co входом двухпорогового селектора, выходы которого

2О соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивого счетчика, разрядные выходы коорого соединены со входами цифроаналогового преобразователя, вход

"установка" устройства подключен ко входу "Сброс" реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен ко входу устройства, а вь ход ключа соединен со вторым входом Е управляемого генератора пилообразного напряжения, выходы коммутатора, перемножителя и вычислительного блока являются выходами устройства.

Источники информации, ЗЗ принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР

Р 483680, кл. С1 06 F 15/20, 1974 (прототип).

В 05331

Йа.1

lI и р и

5-у

ВНИИПИ Заказ 10904/72

Тираж 756 Подписное

Филиал ЙПП "Патент, г.Ужгород,ул.Проектная,4