Устройство контроля качества канала связи

 

Использование: при контроле качества канала связи. Сущность: устройство содержит 1 приемный блок (1), состоящий из 1 корреляционного приемника (2) и 1 решающего блока (3), 1 вычитатель (4), 2 аналогоцифровых преобразователя (5,6) 1 делитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (I I) 15!)5 Н 04 В 3/46

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870704/09 (22) 01.10.90 (46) 23.06.93. БюлЛФ 23 (71) Красноярский политехнический институт (72) В.Г.Патюков и Ю.Б.Зархин (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1356237, кл. Н 04 Н 3/46, 1987. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

КАНАЛА СВЯЗИ (57) Использование: при контроле качества канала связи. Сущность: устройство содержит 1 приемный блок (1). состоящий из 1 корреляционного приемника (2) и 1 решающего блока (3), 1 вычитатель (4), 2 аналогоI цифровых преобразователя (5, 6) 1 делитель (7). 1 вычислитель арктангенса (8), 2 сумматора (9,10), четыре умножителя (11, 12, 13, 14), 1 функциональный преобразователь (15), 1 индикатор (16). 2-3, 2-5, 2-6, 5-7, 6-7.

7-8-9-11 — 12-4-13-15-16, 14-10 — 4, 8-14. В предложенном устройстве разделены функции расчета отношения сигнал/шум и расчета ошибки приема. Это позволяет без прерывания сеанса связи получать высокоточные экспресс-оценки отношения сигнал/шум и вероятности ошибки нэ основе исследования статистических характеристик фазовых флуктуаций и тем самым достигать поставленной цели. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1823138

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при контроле качества канала связи, Цель изобретения — повышение точности контроля при одновременном сокращении времени контроля.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 — вариант выполнения корреляционного приемника.

Устройство контроля качества канала связи содержит (фиг,1) приемный блок 1, состоящий из корреляционного приемника

2 и решающего блока 3, вычитатель 4, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 5, 6, делитель 7, вычислитель 8 арктангенса, первый и второй сумматоры 9.

10, первый, второй, третий и четвертый умножители 11, 12, 13, 14, функциональный преобразователь 15, индикатор 16.

Корреляционный приемник 2 содержит (фиг.2) широкополосный фильтр 17, первый, второй и третий перемножители 18, 19, 20, первый, второй и третий фильтры нижних частот 21, 22, 23. псрестраиваемый генератор 24, фаэовращатель 25.

Устройство работает следующим образом.

Аддитивная смесь полезного сигнала, например, с ОФТ и узкополосного шума поступает на широкополосный фильтр 17 (фиг.2), согласованный по полосе пропускания с шириной спектра передаваемого сообщения, где осуществляется ограничение помехи по спектру.

Сл есь сигнала и помехи обрабатывается в каналах, содержащих перемножитель и фильтр нижних частот (первый перемножитель 18, первый фильтр нижних частот 21 в синфаэном канале и второй перемножитель 19, второй фильтр нижних частот 22 — в квадратурном канале). Выходные сигналы каналов через третий перемножитель 20 и третий фильтр нижних частот 23 управляют перестраиваел ыл; генератором 24, выходное напряжение которого непосредственно с выхода и через фазовращатель 25 используется в качестве опорного напряжения для первого и второго перемножителей 18 и 19 соответственно. При этом обеспечивается слежение за мнимой несущей и выделение квадратурных составляющих, зависящих от передаваемого сообщения и фазы аддитивной смеси. Выходной сигнал корреляционного приемника 2 (фиг.1) поступает на решающий блок 3 для демодуляции и на входы первого,и второго аналого-цифровых преобразователей

5. 6 для оценки качества канала связи, где преобразуется в цифровую форму. Делитель 7 и вычислитель 8 производят вычисление arctg фазы смеси и с помощью первого и второго сумматоров 9, 10. первого, второго, третьего и четвертого умножителей 11, 12, 13, 14 и вычитателя 4 производится статистическая обработка выходных напряжений квадратурных каналов, для определения достоверной оценки дисперсии фазы по алгоритму, рассматриваемому ниже.

Функциональный преобразователь 15

10 преобразует величину дисперсии фазы в величину вероятности ошибки. Полученная величина регистрируется индикатором 16.

Статистические характеристики фазы смеси гармонического сигнала и узкополосного нормального случайного процесса достаточно хорошо исследованы.

Для рассмотрения особенностей статистических характеристик фазы смеси обратимся к поведению полной фазы смеси, которую при узкополосном стационарном шуме

li(t) =U п(t) с,сэ(в, t+Î (t)) получим из кваэигармонического процесса в пределах элемента передаваемого сообщения

X (t ) = ч- U и cos (и, t + p ) +

+ V n(t) cos (e< t+0 (t)) =

=U (t) cos Ф (t), " где U(t) — огибающая смеси;

Ф g t ) = и, t + p (t ) — полная фаза смеси. состоящая иэ линейного и случайного слагаемого.

Случайный характер p (t) обусловлен действующим в канале аддитивным шумом, а статистические характеристики зависят от отношения сигнал/шул1 и определяют вероятность принятия правильного решения решающим блоком 3.

Случайное слагаемое полной фазы смеси

cD(t) связано с синфазной U(t) и квадратурной Un (t) составляющими соотношением (при больших соотношениях сигнал/шум) дифференциальная функция распределения вероятностей фазы смеси определяется выражением: г

1 + р ° сов

Чс

2л 2л

1823138 — ас

2 $1п9),(2)

5 х Е(ассов(р)е где F(.) — функция Лапласа; ас - Оп)! о — отношение амплитуды сигнала к среднеквадратическому значению шума (P W p F y — мощность шума в канале связи; 10

М4 — интенсивность энергетического спектра входного белого шума;

Fy — эффективная полоса широкополосного фильтра 17.

Для получения необходимых вероятностных характеристик представим функцию распределения (2) рядом Фурье

МЧ (1р) (1+2 ), С к соз К (ф-(((гр)), (3) 20 к=1 — гр г, р+и р ).

К ас2 (2 2

30 а учитывая, что ()() = 111 ) )О(, получим алI=1 го ритм 35 (6) который и положен в основу работы микро40 процессорного комплекта.

Согласно данного алгоритма нет необходимости запоминать данные для вычисле ния (5), а непосредственно получая отсчеты с выходов корреляционного приемника 2

45 вычисляют ф эа выбранное значение количества отсчетов N, которое зависит от требований к точности измерения дисперсии фазовых флуктуаций и соответственно точности вычисления вероятности ошибки, 50

2 00 х Ор +4, х

1 к

x -(- — ) — сг.

К2 (4) r(1+>) где с к — — а," . i Fr x

К!2-

F() — Гамма-функция;

1F1() — вырожденная гипергеометрическая функция.

Как видно иэ (3), функция распределения фазы смеси полностью определяется коэффициентами С», значения которых зависят от единственного параметра àс.

Функция распределения симметрична в интервале (р о — x; р о + л ).,поэтому все моменты нечетного порядка равны нулю, а дисперсия фазовых флуктуаций может быть найдена по алгоритму

p+z

0Ð / (p 9, ) w (((() ) ф(г — Л

Для вычисления дисперсии фазовых флуктуаций подвергаются дискретизации и статистической обработке сигналы с выходов синфаэного — выход первого фильтра нижних частот 21, и квадратурного — выход третьего фильтра нижних частот 23 — каналов, Полоса пропускания первого и третьего фильтров нижних частот 21 и 23 согласована со спектром сообщения и определяется скоростью передачи данных.

Дисперсия фазы вычисляется по алгоритму

О, (P — P) . (5) где y - агстцх1/у(и х), у(— отсчеты напряжения. получаемые на выходе АЦП 16 и АЦП 17 соответственно; р- среднее значение фазы смеси, Для реализации удобнее преобразовать (5) к виду

Ф q) (Й 8 "P .) Алгоритм работы функционального преобразователя зависит от типа используемого сигнала для передачи данных. Так при работе с ОФТ вероятность ошибки приема может быть получена по алгоритму

Pp(() - 0,5ехр(-q ) (7 ) 1823138 и может быть вычислена в функциональном преобразователе 15 при известном ц с помощью микропроцессорного комплекта.

В устройстве предлагается для заданного диапазона отношений сигнал/шум 5 значения Рош предварительно рассчитать и разместить в ПЗУ функционального преобразователя 15 с требуемой дискретностью.

Так, если отношение сигнал/шум изменяется в пределах 3-4, то Рош, рассчитанное 10 по(7), изменяется в пределах10 — 10 при р - 3 и q - 3,1, Pom изменяется в 2 раза, а для регистрации изменения значений Рош

10 и Рощ - 10 отношенюе сигнал/шум изменяется от q > = 3 до цг = 3,3, что пересчи- 15 тывается в значения среднеквадратического отклонения фазовых флуктуаций от сгф(= 4,2 до оуг = 4,6

Требование к точности измерения суй и соответственно Рош можно предьявить, воспользовавшись результатами, согласно которым дисперсия оценки дисперсии фазы по дискретным отсчетам определяется алгоритмом где R p ((Т ) — нормированная корреляционная функция фазовых отсчетов, взятых с интервалом То;

N — количество усредняемых отсчетов.

Выбирая T o > 4 ((= 1/à — интервала корреляции, определяемого полосой пропускания первого и третьего фильтров нижних частот 21 и 23, т.е, обеспечивая некоррели- . рованные выборки, погрешность можно on- 40 ределить следующим образом

45 т.е. для обеспечения погрешности на уровне

1 требуемое число отсчетов не превышает

10 -1О, что при практически используемых э скоростях передачиданных позволяет вес- 50 ти оперативный контроль за качеством канала связи.

Формула изобретения

1. Устройство контроля качества:<анала связи, содержащее приемный блок, состоя- 55 щий иэ последовательно соедине((ных корреляционного приемника и решающего блока, выход которого является первым выходом приемного блока, входом которого является вход корреляционного приемника, индикатор. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля при одновременном сокращении времени контроля, введены функциональный преобразователь, выход которого соединен с входом индикатора, и вычислительный блок, первый и второй входы и выход которого соединены соответственно с первым и вторым выходами корреляционного приемника и входом функционального преобразователя, причем вычислительный блок состоит из первого и второго аналого-цифровых преобразователей, входы которых являются соответственно первым и вторым входами вычислительного блока, последовательно соединенных делителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, вычислителя арктангенса, первого сумматора, первого умножителя, второго умножителя, вычитателя и третьего умножителя. выход которого является выходом вычислительного блока, последовательно соединенных четвертого умножителя, вход которого соединен с выходом вычислителя арктангенса и второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, 2. Устройство по п,1, отл и ч а ю щ е ес я teM, что корреляционный приемник содержит широкополосный фильтр, вход которого является входом корреляционного приемника, последовательно соединенные первый перемножитель, первый вход которого соединен с выходом широкополосного фильтра, и первый фильтр нижних частот, последовательно соединенные второй перемножитель, первый вход которого соединен с выходом широкополосного фильтра, второй фильтр нижних частот, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, третий фильтр нижних частот, перестраиваемый генератор и фаэовращатель, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, второй вход первого пере-. множителя соединен с выходом перестраиваемого генератора. выход первого и второго фильтров нижних частот являются соответственно первым и вторым выходами корреляционного приемника.

1823138

Составитель Е.Голуб

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е.Папп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Пятент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2186 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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