Устройство для моделирования процесса передачи информации

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования процесса передачи информации. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Для достижения цели в устройство введены генератор импульсов длительности символов команд, триггер, элемент ИЛИ и два элемента И. Устройство позволяет фиксировать число искаженных символов команд. 1 ил.

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники.

Известно устройство для моделирования процесса передачи информации, содержащее формирователь команд, состоящий из генератора интервалов команд, генератора тактовых импульсов, суммирующего и вычитающего счетчиков, двух элементов И и элемента ИЛИ, формирователь квитанций, состоящий из генератора тактовых импульсов, реверсивного счетчика, трех элементов И и элемента ИЛИ, суммирующий счетчик, элемент задержки, два генератора импульсов помех, два триггера, формирователь импульсов, пять элементов И и два элемента ИЛИ [1].

Недостатком известного устройства является невозможность моделирования им процесса передачи информации с учетом исправляющей способности кодов, используемых для кодирования сообщений, так как в устройстве может фиксироваться лишь факт наличия ошибки или отсутствия ее без учета длины передаваемых сообщений (команд).

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования процесса передачи информации, содержащее формирователь команд, формирователь квитанций, генератор импульсов помех при передаче информации, генератор импульсов помех при приеме информации, формирователь импульсов, два триггера, два элемента ИЛИ, элемент задержки, три суммирующих счетчика, шесть элементов И, генератор импульсов исправления ошибок и блок сравнения [2].

Однако устройство допускает неточность моделирования из-за неучета длительности ошибок и интервалов между соседними импульсами ошибок и длиной элементарного символа в имитируемых командах.

Цель изобретения - повышение точности моделирования за счет введения интервалов элементарных символов команд.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для моделирования процесса передачи информации.

Устройство содержит формирователь 1 команд, формирователь 2 квитанций, генератор 3 импульсов помех при передаче информации, генератор 4 импульсов помех при приеме информации, формирователь 5 импульсов, первый триггер 6, триггер 7 установки режима работы, первый 8, второй 9 и третий 10 суммирующие счетчики, генератор 11 импульсов исправления ошибок, блок 12 сравнения, первый 13 и второй 14 генераторы тактовых импульсов, первый 15, второй 16, третий 17, четвертый 18, пятый 19 и шестой 20 элементы И, первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ, элемент 23 задержки, генератор 24 импульсов длительности символов команд, третий элемент ИЛИ 25, второй триггер 26, седьмой 27 и восьмой 28 элементы И, вход 29 запуска устройства, входы 30 и 31 установки режима работы устройства.

Полагают положительную логику функционирования устройства.

Формирователь 1 команд вырабатывает импульсы, длительность которых соответствует длительности передаваемых команд (кодограмм) по прямому каналу. Эти импульсы формируются сразу же по окончании действия импульсов, подаваемых на информационный вход формирователя 1 команд (по заднему фронту этих импульсов).

Первый суммирующий счетчик 8 подсчитывает количество команд, переданных и принятых на приемной стороне, т.е. команд, свертки (квитанции) которых без искажения приняты передающей стороной по обратному каналу. По достижении определенного числа на выходе переполнения счетчика 8 формируется высокий потенциал, прекращающий процесс передачи команд.

Генераторы тактовых импульсов 13 и 14 вырабатывают периодические последовательности импульсов периодов следования соответственно ₁ и ₂, которые для повышения точности моделирования должны быть не больше величины 0,01 Т₁, где Т₁ - средняя длительности передаваемых команд. Эти последовательности необходимы для считывания длительностей команд и их сверток. Средние длительности команд Т₁ и соответствующих им сверток Т₂ - связаны соотношением Т₂ = Т₁T₂=T.

Перестраиваемый генератор 11 импульсов исправления ошибок вырабатывает периодическую последовательность коротких по длительности импульсов периода следования t_о, такую, что если на интервале времени длительностью Т₁ в устройстве имитируется исправление возможных n ошибок, то период t_o = t₀= . При этом формирование этих импульсов происходит сразу же в начале действия единичного сигнала, подаваемого на вход запуска генератора 11, т.е. после начала действия единичного сигнала на вход запуска генератора 11 первый импульс сформирован через интервал t_o. Нулевой сигнал, действующий на вход запуска генератора 11, запрещает формирование импульсов этим генератором.

С помощью второго 9 и третьего 10 суммирующих счетчиков и блока 12 сравнения имитируется дисциплина исправления ошибок, возникающих в передаваемых командах под действием помех в прямом канале, путем сравнения количества импульсов исправления ошибок и количества ошибок, возникающих во время передачи команд, которые подсчитываются соответственно во втором 9 и в третьем 10 суммирующих счетчиках. Блок 12 сравнения, сравнивая числа, фиксируемые счетчиками 9 и 10, вырабатывает единичный сигнал ошибки на своем выходе, если число счетчика 10 превышает число счетчика 9, и нулевой сигнал отсутствия ошибки, если число счетчика 10 равно или меньше числа счетчика 9. Разрядность второго суммирующего счетчика 9 должна быть не менее величины log₂log, а разрядность третьего суммирующего счетчика 10 должна быть не менее величины log₂ 10₁T₁, где ₁ - интенсивность формирования импульсов генератором 3 импульсов помех при передаче информации.

Генератор 24 импульсов длительности символов команд вырабатывает периодическую последовательность импульсов, период следования которых соответствует длительности символов команд. Если на установочный вход генератора 24 поступает сигнал, то по окончании его действия очередной импульс генератором 24 вырабатывается через интервал времени, равный периоду следования импульсов на выходе генератора 24. Для повышения точности моделирования длительность команд, вырабатываемых формирователем 1 команд, должна быть кратна периоду следования импульсов, вырабатываемых генератором 24 импульсов длительности символов команд.

Единичное состояние триггера 7 установки режима работы соответствует функционированию модели системы передачи информации в системе с информационной обратной связью (ИОС) в режиме исправления ошибок в прямом канале, а нулевое - без исправления ошибок.

Единичное состояние блока 12 сравнения соответствует ситуации, когда команда, передаваемая на приемную сторону, принята искаженной под действием помех, вырабатываемых генератором 3 импульсов помех при передаче информации. Аналогично единичное состояние первого триггера 6 соответствует ситуации, когда свертка команды, передаваемая на передающую сторону, исказилась в обратном канале под действием помех, вырабатываемых генератором 4 импульсов помех при приеме информации. Генераторы 3 и 4 импульсов помех соответственно при передаче и приеме информации вырабатывают случайные импульсы с определенными законами распределения вероятностей интервалов времени между соседними импульсами.

Суммирующие счетчики 9 и 10 и триггеры 6 и 26 переводятся в ненулевое состояние передними фронтами импульсов, действующих на их динамические соответственно суммирующие и единичные входы, а в нулевое задними фронтами импульсов, действующих на их инверсные динамические соответственно установочные и нулевые входы.

Формирователь 5 импульсов вырабатывает короткие по длительности импульсы во время действия на его инверсный вход задних фронтов импульсов. Повтор передачи искаженной команды формирователем 1 команд начинается сразу по окончании действия сигнала на входе запуска повтора команды формирователя 1 команд. Время задержки элемента 23 задержки определяется временем срабатывания первого суммирующего счетчика 8.

Устройство работает следующим образом.

Допускают, что триггер 7 установки режима работы находится в нулевом состоянии, т. е. модель функционирует в системе с ИОС без исправления ошибок, возникающих под действием помех в прямом канале в командах. В этом случае второй элемент И 16 закрыт и через него единичный сигнал на запуск перестраиваемого генератора 11 импульсов исправления ошибок не проходит вследствие чего генератор 11 на своем выходе соответствующие сигналы не формирует.

Предварительно предполагают, что счетчики 9 и 10 находятся в нулевом состоянии. По сигналу, поступающему на вход 29 запуска устройства, обнуляется первый суммирующий счетчик 8 и через первый элемент ИЛИ 21 запускается формирователь 1 команд, который формирует на своем информационном выходе единичный потенциал, длительность которого соответствует длительности передаваемой команды по прямому каналу. На тактовый и первый тактовый входы формирователей соответственно команд 1 квитанций 2 поступают тактовые импульсы от первого генератора 13 тактовых импульсов. Подсчитывая определенное число этих импульсов за интервал длительности команды, формирователи 1 и 2 косвенно фиксируют величину этого интервала. Сразу по окончании импульса команды на информационном выходе формирователя 1 команд формируется нулевой потенциал, вследствие чего на информационном выходе формирователя 2 квитанций формируется единичный сигнал квитанции, который открывает четвертый элемент И 18. Таким образом, устройство переходит в режим имитации передачи свертки (квитанции) команды по обратному каналу на передающую сторону.

Тактовые импульсы периода ₂ с выхода второго генератора 14 тактовых импульсов поступают на второй тактовый вход формирователя 2 квитанций, вследствие чего по истечении среднего времени Т₂ во время перепада единичного потенциала в нулевой на информационном выходе формирователя 2 квитанций 4 на выходе формирователя 5 импульсов формируется короткий по длительности импульс, который проходит через открытый нулевым потенциалом с выхода второго элемента ИЛИ 22 шестой элемент И 20 на его выход. Этот импульс на выходе элемента И 20 сигнализирует об окончании имитации передачи свертки (квитанции) команды на передающую сторону и является разрешением на передачу следующей команды. В устройстве этот импульс, во-первых, увеличивает на единицу состояние суммирующего счетчика 8, поступая на его суммирующий вход, что означает, что в модели системы связи передана неискаженной команда и на нее получена неискаженная квитанция, во-вторых, проходя через элементы задержки 23, И 15 и ИЛИ 21 на информационный вход формирователя 1 команд, дает разрешение на формирование следующего импульса-команды.

Если во время передачи команды или квитанции на нее в прямом или обратном канале соответственно действуют сигналы помех, формируемые генератором 3 или 4 импульсов помех соответственно при передаче или приеме информации, то эти сигналы выводят из нулевого состояния суммирующий счетчик 10 или триггер 6. Счетчик 10 выводится из нулевого состояния следующим образом. Импульс от генератора 3 переводит в единичное состояние второй триггер 26. Единичные сигналы с прямого выхода триггера 26 и с информационного выхода формирователя 1 команд открывают третий элемент И 17, через который проходит импульс искаженного символа от генератора 24 импульсов длительности символов команд на суммирующий динамический вход третьего суммирующего счетчика 10, вследствие чего состояние счетчика 10 увеличивается на единицу в момент действия переднего фронта импульса от генератора 24. Если сигнал помехи от генератора 3 прекращается, то импульс искаженного символа от генератора 24 проходит через открытый седьмой элемент И 27 и третий элемент ИЛИ 25 на инверсный динамический нулевой вход триггера 26, чем обнуляет его. Если длительность сигнала помехи от генератора 3 превышает длительность одного символа команды, то единичным сигналом от генератора 3 закрыт седьмой элемент И 27, через который не проходит импульс искаженного символа команды от генератора 24 на обнуление триггера 26, вследствие чего триггер 26 остается в единичном состоянии. Поэтому через элемент И 17 проходят импульсы искаженных символов команды, определяемые длительностью сигнала помехи от генератора 3 импульсов помех при передаче информации. Таким образом, счетчик 10 подсчитывает число искаженных символов команд. Триггер 6 переводится в единичное состояние импульсами помех от генератора 4 через элемент И 18. В этом случае единичные сигналы с выходов блока 12 сравнения (если число искаженных символов, подсчитанное счетчиком 10, больше числа ошибок, которое можно исправить, подсчитанное счетчиком 9) или с прямого выхода триггера 6 через элемент ИЛИ 22 закрывают элемент И 20 и открывают элемент И 19. В этом случае импульс, сформированный формирователем 5 импульсов, проходит через элемент И 19 на инверсный вход запуска повтора команды формирователя 1 команд. При этом на информационном выходе формирователя 1 команд опять формируется единичный потенциал на среднее время Т₁ и происходит имитация повторной передачи команды, которая при передаче (или квитанция на нее) была искажена. Повторная передача этой команды происходит до тех пор, пока не будет промоделирована неискаженная передача этой команды и квитанция на нее.

После имитации неискаженной передачи числа команд, которое определяет появление единичного сигнала на выходе переполнения суммирующего счетчика 8, элемент И 15 запирается и сигнал разрешения передачи очередной команды через него не проходит, чем прекращается моделирование передачи информации в модели системы связи с ИОС.

При установке триггера 26 в единичное состояние устройство переходит в режим моделирования передачи информации в системе с ИОС с исправлением ошибок при передаче команд по прямому каналу. При этом отличие в функционировании устройства при моделировании передачи команды по прямому каналу в режиме исправления ошибок от режима без исправления ошибок состоит в следующем. Если при передаче команды присутствуют ошибочные символы, то они суммируются в счетчике 10, а импульсы, определяющие количество исправляемых искаженных символов команды, суммируются в счетчике 9. Если число счетчика 10 превышает число счетчика 9, то это состояние фиксирует блок 12 сравнения. В остальном функционирование устройства такое же, как в предыдущем случае.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее формирователь команд, формирователь квитанций, первый и второй генераторы тактовых импульсов, три суммирующих счетчика, триггер установки режима работы, первый триггер, формирователь импульсов, элемент задержки, генератор импульсов исправления ошибок, блок сравнения, первый и второй элементы ИЛИ, шесть элементов И, генератор импульсов помех при передаче информации, генератор импульсов помех при приеме информации, причем первый вход первого элемента ИЛИ и установочный вход первого суммирующего счетчика объединены и являются входом запуска устройства, выход переполнения первого суммирующего счетчика соединен с инверсным входом первого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, прямой вход первого элемента И соединен с выходом элемента задержки, выход формирователя команд подключен к первым входам второго и третьего элементов И и информационному входу формирователя квитанций, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом формирователя команд, выход генератора импульсов помех при приеме информации соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому и инверсному входам соответственно пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И соединен с входом запуска повтора команды формирователя команд, выход шестого элемента И подключен к выходу элемента задержки и суммирующему входу первого суммирующего счетчика, входы триггера установки режима работы являются входами задания режима работы устройства, прямой выход триггера установки режима работы соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу запуска генератора импульсов исправления ошибок, выход которого подключен к суммирующему входу второго суммирующего счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами первой группы блока сравнения, выход "Равно" которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход формирователя квитанций подключен к второму входу четвертого элемента И и входу запуска формирователя импульсов, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, с вторым входом пятого и прямым входом шестого элементов И и с установочными входами второго и третьего суммирующих счетчиков, выход третьего элемента И подключен к суммирующему входу третьего суммирующего счетчика, выход которого соединен с информационными входами второй группы блока сравнения, выход первого генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу формирователя команд и к первому тактовому входу формирователя квитанций, выход второго генератора тактовых импульсов соединен с вторым тактовым входом формирователя квитанций, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены генератор импульсов длительности символов команд, второй триггер, третий элемент ИЛИ, седьмой и восьмой элементы И, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора импульсов длительности символов команд, выход которого подключен к второму входу третьего и прямому входу седьмого элементов И, выход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к инверсному нулевому входу второго триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, выход генератора импульсов помех при передаче информации подключен к инверсным входам седьмого и восьмого элементов И и единичному входу второго триггера, выход формирователя импульсов соединен с прямым входом восьмого элемента И, выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ.

РИСУНКИ

Рисунок 1