устройство для моделирования системы связи

Формула изобретения

Устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор импульсов, с первого по пятый счетчики импульсов, первый и второй генераторы случайного потока импульсов помех, первый и второй элементы НЕ, с первого по шестой элементы И, блок индикации, блок управления и с первого по четвертый блоки сравнения длительности импульсов, в котором установочный вход блока управления является установочным входом устройства и соединен со входами обнуления с первого по пятый счетчиков импульсов, выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и первыми входами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, вход первого элемента НЕ соединен с выходом первого генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом первого и вторым входом третьего элементов И, вход второго элемента НЕ соединен с выходом второго генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом второго и вторым входом четвертого элементов И, второй вход пятого элемента И соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым входом первого элемента И и счетным входом четвертого счетчика импульсов, второй выход блока управления соединен со вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И и со счетным входом пятого счетчика импульсов, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков импульсов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока индикации, первые входы каждого из блоков сравнения длительности импульсов соединены с выходом генератора импульсов, а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соответственно с первого по четвертый блоков сравнения длительности импульсов, выходы которых соединены соответственно со счетным входом второго счетчика импульсов, счетным входом третьего счетчика импульсов, с первым входом блока управления и со вторым входом блока управления, отличающееся тем, что в него введены элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, пятый блок сравнения длительности импульсов, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй - с выходом элемента ИЛИ, и шестой счетчик импульсов, вход обнуления которого соединен с установочным входом устройства, счетный вход - с выходом пятого блока сравнения длительности импульсов, а выход - с шестым входом блока индикации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано для моделирования системы связи.

Известно устройство для моделирования системы связи по авторскому свидетельству СССР № 1399762, кл. G06F 15/20, 1986 г., содержащее генератор импульсов, пять счетчиков импульсов, два генератора случайного потока импульсов помех, два элемента НЕ, шесть элементов И, блок управления и блок индикации, в котором входы обнуления счетчиков импульсов соединены с установочным входом блока управления и с установочным входом устройства, выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и первыми входами третьего, четвертого, пятого и шестого элеметов И, вход первого элемента НЕ соединен с выходом первого генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом первого и вторым входом третьего элементов И, вход второго элемента НЕ соединен с выходом второго генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом второго и вторым входом четвертого элементов И, второй вход пятого элемента И соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым входом первого элемента И и счетным входом четвертого счетчика импульсов, второй вход шестого элемента И соединен со вторым выходом блока управления, а выход - со вторым входом второго элемента И и счетным входом пятого счетчика импульсов, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков импульсов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока индикации, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены соответственно со счетным входом второго счетчика импульсов, счетным входом третьего счетчика импульсов, первым входом блока управления и вторым входом блока управления.

Признаками этого аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются все перечисленные входящие в состав аналога элементы и связи за исключением связей третьего и четвертого элементов И с блоком управления и связей первого и второго элементов И соответственно с первым и вторым счетчиками импульсов.

Недостатком этого аналога является относительно низкая адекватность моделирования процесса искажений сообщений помехами реальному процессу искажения сообщений, обусловленная тем, что аналог не учитывает искажение сообщений, частично подверженных действию помех.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является устройство для моделирования системы связи по авторскому свидетельству СССР № 1725225, кл. G06F 15/20, 1990 г., содержащее генератор импульсов, с первого по пятый счетчики импульсов, первый и второй генераторы случайного потока импульсов помех, первый и второй элементы НЕ, с первого по шестой элементы И, блок индикации, блок управления и с первого по четвертый блоки сравнения длительности импульсов, в котором установочный вход блока управления является установочным входом устройства и соединен со входами обнуления с первого по пятый счетчиков импульсов, выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и первыми входами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, вход первого элемента НЕ соединен с выходом первого генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом первого и вторым входом третьего элементов И, вход второго элемента НЕ соединен с выходом второго генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом второго и вторым входом четвертого элементов И, второй вход пятого элемента И соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым входом первого элемента И и счетным входом четвертого счетчика импульсов, второй выход блока управления соединен со вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И и со счетным входом пятого счетчика импульсов, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков импульсов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока индикации, первые выходы каждого из блоков сравнения длительности импульсов соединены с выходом генератора импульсов, а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соответственно с первого по четвертый блоков сравнения длительности импульсов, выходы которых соединены соответственно со счетным входом второго счетчика импульсов, счетным входом третьего счетчика импульсов, с первым входом блока управления и со вторым входом блока управления.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются все перечисленные входящие в состав прототипа элементы и связи.

В прототипе при моделировании искажения сообщений учитывается искажение сообщений, частично подверженных действию помех. Прототип обеспечивает моделирование процесса передачи сообщений по одному (лучшему) из двух имеющихся каналов связи. Однако на практике зачастую возникает необходимость моделирования процесса передачи одних и тех же сообщений по одному и тому же адресу одновременно по двум каналам связи, то есть по двум каналам связи, находящимся в режиме дублирования. Моделирование такого процесса устройство по авторскому свидетельству № 1725225 не обеспечивает. Таким образом, недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей прототипа за счет обеспечения возможности моделирования передачи информации по двум каналам связи, находящимся в режиме дублирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для моделирования систем связи, содержащее генератор импульсов, с первого по пятый счетчики импульсов, первый и второй генераторы случайного потока импульсов помех, первый и второй элементы НЕ, с первого по шестой элементы И, блок индикации, блок управления и с первого по четвертый блоки сравнения длительности импульсов, в котором установочный вход блока управления является установочным входом устройства и соединен со входами обнуления с первого по пятый счетчиков импульсов, выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и первыми входами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, вход первого элемента НЕ соединен с выходом первого генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом первого и вторым входом третьего элементов И, вход второго элемента НЕ соединен с выходом второго генератора случайного потока импульсов помех, а выход - с первым входом второго и вторым входом четвертого элементов И, второй вход пятого элемента И соединен с первым выходом блока управления, а выход - со вторым входом первого элемента И и счетным входом четвертого счетчика импульсов, второй выход блока управления соединен со вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И и со счетным входом пятого счетчика импульсов, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков импульсов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока индикации, первые входы каждого из блоков сравнения длительности импульсов соединены с выходом генератора импульсов, а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соответственно с первого по четвертый блоков сравнения длительности импульсов, выходы которых соединены соответственно со счетным входом второго счетчика импульсов, счетным входом третьего счетчика импульсов, с первым входом блока управления и со вторым входом блока управления введены элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, пятый блок сравнения длительности импульсов, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй - с выходом элемента ИЛИ, и шестой счетчик импульсов, вход обнуления которого соединен с установочным входом устройства, счетный вход - с выходом пятого блока сравнения длительности импульсов, а выход - с шестым входом блока индикации.

Совокупность вновь введенных элемента ИЛИ, блока сравнения, счетчика импульсов и новых связей не является самостоятельным устройством и не следует явным образом из уровня техники, поэтому предлагаемое устройство следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

на фиг.1 - структурная схема предлагаемого устройства;

на фиг.2 - структурная схема блока управления;

на фиг.3 - структурная схема блока сравнения длительности импульсов;

на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие работу блока сравнения длительности импульсов.

Устройство для моделирования системы связи содержит генератор 1 импульсов, счетчики 2 7 импульсов, генераторы 8 и 9 случайного потока импульсов помех, элементы 10 и 11 НЕ, элементы 12 17 И, блок 18 управления, блоки 19 23 сравнения длительности импульсов, элемент 24 ИЛИ и блок 25 индикации (фиг.1).

Выход генератора 1 соединен с первыми входами элементов 14 17 и с первыми входами блоков 19 23. Вход 26 устройства является его установочным входом и соединен с установочным входом блока 18 и входами обнуления счетчиков 2 7. Выход генератора 8 через элемент 10 подключен к первому входу элемента 12, второй вход которого соединен с выходом элемента 16 и счетным входом счетчика 5, а выход - со вторым входом блока 19, соединенного своим выходом со счетным входом счетчика 3. Второй вход элемента 14 соединен с выходом элемента 10, а выход - с первым входом элемента 24 и со вторым входом блока 21, выход которого соединен с первым входом блока 18, соединенного своими первым и вторым выходами со вторыми входами элементов 16 и 17 соответственно. Выход генератора 9 через элемент 11 подключен к первому входу элемента 13, второй вход которого соединен с выходом элемента 17 и счетным входом счетчика 6, а выход - со вторым входом блока 20, соединенного своим выходом со счетным входом счетчика 4. Второй вход элемента 15 соединен с выходом элемента 11, а выход - со вторым входом элемента 24 и со вторым входом блока 22, выход которого соединен со вторым входом блока 18. Второй вход блока 23 соединен с выходом элемента 24, а выход - со счетным входом счетчика 7. Выходы счетчиков 2, 3, 4, 5, 6 и 7 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока 25.

Блок 18 управления содержит генератор 27 тактовых импульсов, элемент 28 ИЛИ, счетчики 29 и 30 импульсов, компаратор 31 и триггер 32 (фиг.2). Первый вход элемента 28 соединен с установочным входом блока, второй вход - с выходом генератора 27, а выход - со входами обнуления счетчиков 29 и 30. Счетные входы счетчиков 29 и 30 соединены соответственно с первым и вторым входами блока, а выходы - соответственно с первым и вторым входами компаратора 31. Прямой и инверсный выходы компаратора 31 соединены соответственно с первым и вторым входами триггера 32, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами блока.

Каждый из блоков 19 23 содержит формирователь 33 импульсов по переднему фронту, формирователь 34 импульсов по заднему фронту, сумматор 35, RS-триггер 36, интегратор 37 со сбросом, триггер 38 Шмитта и элемент 39 И (фиг.3). Вход формирователя 33 соединен с первым входом блока, со входом формирователя 34 и с прямым входом сумматора 35, а выход - с S-входом триггера 36, R-вход которого соединен с выходом формирователя 34 и вторым входом элемента 39, а выход - со входом сброса интегратора 37. Инверсный вход сумматора 35 соединен со вторым входом блока, а выход - с информационным входом интегратора 37, выход которого соединен со входом триггера 38. Первый вход элемента 39 соединен с выходом триггера 38, а выход - с выходом блока.

Устройство обеспечивает моделирование процесса передачи сообщений по одному (лучшему) из двух имеющихся каналов связи и (или) процесса передачи сообщений одновременно по двум имеющимся каналам связи, дублирующим друг друга.

Перед началом работы устройства на вход 26, на установочный вход блока 18 и на входы обнуления счетчиков 2 7 поступает управляющий сигнал, обнуляющий эти счетчики.

Работа устройства заключается в следующем.

Генератор 1 формирует последовательность импульсов, имитирующих последовательность сообщений, подлежащих передаче (фиг.4а). Количество импульсов, поступающих с выхода генератора 1, подсчитывается счетчиком 2.

Процесс передачи сообщений по первому каналу в режиме передачи по одному лучшему из двух имеющихся каналов связи имитируется с помощью генератора 8, элементов 10, 12, 14 и 16, блоков 19 и 21 и счетчиков 3 и 5.

Генератор 8 формирует последовательность импульсов со случайными длительностями и интервалами следования, имитирующую последовательность помех.

Импульсы с выхода генератора 1 поступают на первые входы элементов 14 и 16 и на первые входы блоков 19 и 21. При отсутствии запирающего сигнала с первого выхода блока 18 элемент 16 пропускает поступившие на его первый вход импульсы на счетный вход счетчика 5 и на второй вход элемента 12, на первый вход которого поступают импульсы генератора 8, логически проинвертированные элементом 10 (фиг.4б). Счетчик 5 подчитывает число импульсов, поступивших на обслуживание в первый канал связи.

При наличии запирающего сигнала с первого выхода блока 18 элемент 16 поступившие на его первый вход импульсы генератора 1 не пропускает.

Элемент 12 совместно с блоком 19 имитирует процесс искажения сообщений, поступивших в первый канал связи, помехами. Элемент 12 пропускает на второй вход блока 19 ту часть импульса генератора 1, которая не совпадает во времени с импульсами генератора 8, имитируя тем самым на втором входе блока 19 ту часть сообщения, поступившего в первый канал связи, которая не подвергалась воздействию помех.

Блок 19 (20, 21, 22, 23) сравнивает полную длительность импульса генератора 1, поступившего на его первый вход, с той ее частью, которая поступила на второй вход. В случае, если время наличия сигнала единичного уровня на втором входе блока отличается от длительности импульса на его первом входе на величину, не превышающую заданного уровня , блок формирует на своем выходе короткий импульс, который поступает на счетный вход счетчика 3 (4, 29, 30, 7). Тем самым имитируется определение той доли длительности сообщения, которая подвергается воздействию помех, и в случае, если она не превышает заданного уровня , принятие решения о неискаженной передаче этого сообщения по каналу связи.

Блок 19 (20 23) работает следующим образом. Импульсы генератора 1 с первого входа блока (фиг.4а) поступают на входы формирователей 33 и 34 и на прямой вход сумматора 35. На инверсный вход сумматора 35 через второй вход блока поступают импульсы (фиг.4б) с выхода элемента 12 (13, 14, 15, 24). По передним фронтам импульсов с первого входа формирователь 33 формирует короткие импульсы (фиг.4в), которые поступают на S-вход триггера 36, а по задним фронтам импульсов с первого входа блока формирователь 34 формирует короткие импульсы (фиг.4г), которые поступают на R-вход триггера 36 и на первый вход элемента 39. На выходе триггера 36 и на входе сброса интегратора 37 формируется сигнал (фиг.4д), логически инверсный сигналу на первом входе блока.

Сумматор 35 формирует сигнал, равный разности сигналов на его прямом и инверсном входах. Этот сигнал поступает на информационный вход интегратора 37. Интегратор 37 в промежутки времени, совпадающие с импульсами на первом входе блока, интегрирует поступивший на его информационный вход сигнал, а в паузах между этими импульсами сигнал на выходе интегратора 37 скачкообразно уменьшается до нуля из-за появления сигнала единичного уровня на его входе сброса.

Сигнал с выхода интегратора 37 поступает на вход триггера 38, где он сравнивается с пороговым уровнем U_ПОР , соответствующим допустимой длительности искаженной части сообщения. Если сигнал на выходе интегратора 37 не превышает уровень U_ПОР, то сигнал на выходе триггера 38 и на втором входе элемента 39 (фиг.4ж) соответствует логической «1», и импульсы с выхода формирователя 34 приходят на вход блока (фиг.4з). Если же сигнал на выходе интегратора 37 превышает уровень U_ПОР, то сигнал на выходе триггера 38 и на втором входе элемента 39 становится соответствующим логическому "0". Восстановление сигнала с уровнем, соответствующим логической «1», на выходе триггера 38 и на втором входе элемента 39 из-за задержки на время срабатывания триггера 36, сброса сигнала на выходе интегратора 37 и срабатывания триггера 38 наступает позже, чем появляется импульс формирователя 34 на первом входе элемента 39, поэтому в этом случае импульсы формирователя 34 на выход блока не проходят.

Таким образом, блок 19 (20 23) формирует на своем выходе короткий импульс только в том случае, если длительность сигналов единичного уровня на его первом и втором входах различаются на величину, не превышающую .

Счетчик 3 подсчитывает число импульсов с выхода блока 19, соответствующее количеству сообщений, полученных по первому каналу связи.

Элемент 14 совместно с блоком 21 формирует импульсы, соответствующие сообщениям, которые могли бы быть переданы по первому каналу связи, если бы они в него поступили. Импульсы с выхода блока 21 поступают на первый вход блока 18.

Аналогично с помощью генератора 9, элементов 11, 13, 15 и 17, блоков 20 и 22 и счетчиков 4 и 6 имитируется процесс передачи сообщений, поступивших во второй канал связи. Число сообщений, поступивших во второй канал связи, подсчитывается счетчиком 6, а число сообщений, полученных по второму каналу связи, - счетчиком 4. На второй вход блока 18 с выхода блока 22 поступают импульсы, соответствующие сообщениям, которые могли бы быть переданы по второму каналу связи, если бы они в него поступили.

Блок 18 определяет канал связи, в котором меньше уровень помех (искажений). В соответствии с результатом этого определения с выходов блока 18 на управляющие входы элементов 16 и 17 поступают управляющие логически инверсные сигналы, разрешающие прохождение сигналов по каналу связи с меньшим уровнем помех и запрещающие прохождение помех по каналу связи с бóльшим уровнем помех. При изменении помеховой обстановки в каналах связи блок 18 вырабатывает новые управляющие сигналы, логически инверсные предыдущим. При этом всегда из двух имеющихся каналов используется тот, в котором уровень помех меньше.

Блок 18 работает следующим образом.

Генератор 27 генерирует последовательность импульсов с частотой, значительно меньшей частоты генератора 1. Импульсы с его выхода поступают через элемент 28 на входы обнуления счетчиков 29 и 30, обнуляя их. Эти счетчики подсчитывают количество сообщений, которые не были бы искажены по каждому каналу связи, если бы они в эти каналы поступили. С выходов счетчиков 29 и 30 коды количества сообщений поступают на соответствующие входы компаратора 31. Если уровень помех в первом канале связи ниже (численное значение кода в счетчике 29 больше, чем в счетчике 30), то на первом выходе компаратора 31 появляется управляющий сигнал, устанавливающий триггер 32 в состояние, при котором на его первом выходе и на втором входе элемента 16 устанавливается сигнал, соответствующий логической «1». При этом разрешается прохождение сигналов через элемент 16. На втором же выходе триггера 32 и на втором входе элемента 17 устанавливается сигнал, соответствующий логическому «0», и прохождение сигналов через элемент 17 запрещается. Если же уровень помех ниже во втором канале связи, то на втором выходе компаратора 31 появляется управляющий сигнал, устанавливающий триггер 32 в такое состояние, при котором на его втором выходе и на втором входе элемента 17 устанавливается сигнал, соответствующий логической «1». При этом разрешается прохождение сигналов через элемент 17. На первом же выходе триггера 32 и на втором входе элемента 16 устанавливается сигнал, соответствующий логическому «0», и прохождение сигналов через элемент 16 запрещается.

Элементы 14, 15, 24 совместно с блоком 23 имитируют процесс искажения сообщений в случае работы каналов связи в режиме дублирования (в режиме неискаженного прохождения сообщений в данный момент времени, если хотя бы один из двух каналов связи в этот момент времени не подвержен воздействию помех). Это осуществляется следующим образом. На первый вход блока 23 поступает импульс генератора 1, длительность которого соответствует полной длительности сообщения, подлежащего передаче. На выходе элемента 14 формируется сигнал, имеющий уровень логической "1" в промежутки времени, соответствующие промежуткам времени, когда сообщение проходит через первый канал, не подвергаясь воздействию помех, и уровень логического «0» в остальные промежутки времени. Этот сигнал поступает на первый вход элемента 24. Аналогично на второй вход элемента 24 с выхода элемента 15 поступает сигнал, имеющий уровень логической "1" в промежутки времени, соответствующие промежуткам времени, когда сигнал проходит через второй канал связи, не подвергаясь воздействию помех, и уровень логического «0» в остальные промежутки времени. В результате на выходе элемента 24 и втором входе блока 23 формируется сигнал, имеющий уровень логической «1» в промежутки времени, соответствующие промежуткам времени, когда сообщение хотя бы через один из каналов связи проходит, не подвергаясь воздействию помех. Таким образом, за время полной длительности импульса генератора 1 на первом входе блока 23 сигнал на его втором входе имеет уровень логической «1» в течение лишь промежутка времени, соответствующего неискаженной передаче информации хотя бы одним из двух каналов. Блок 23 сравнивает полную длительность (длительность импульса с выхода генератора 1 сигнала уровня логической «1» на первом входе блока 23) с суммарной длительностью сигнала с уровнем логической "1" на втором входе блока 23. В случае, если эти длительности различаются на величину, не превышающую , блок 23 формирует на своем выходе короткий импульс, который поступает на счетный вход счетчика 7. Тем самым имитируется определение той доли длительности сообщения, которая подвергается воздействию помех одновременно в обоих каналах связи, и в случае, если искаженная часть сообщения не превышает заданного уровня , принимается решение о неискаженной передаче этого сообщения системой связи при работе каналов связи в режиме дублирования. Счетчик 7 подсчитывает число импульсов, сформированных блоком 23.

Выходы счетчиков 2 7 соединены с соответствующими входами блока 25, обеспечивающего индикацию основных параметров моделируемого процесса. Он индицирует общее число сообщений, подлежащих передаче (содержимое счетчика 2), количество сообщений, поступивших в первый канал связи (содержимое счетчика 5), количество сообщений, поступивших во второй канал связи (содержимое счетчика 6), количество сообщений, полученных по первому каналу связи в режиме выбора лучшего из двух каналов связи (содержимое счетчика 3), количество сообщений, полученных по второму каналу связи в режиме выбора лучшего из двух каналов связи (содержимое счетчика 4) и количество сообщений, переданных системой связи в режиме дублирования каналов связи (содержимое счетчика 7).

Не трудно видеть, что заявляемое устройство позволяет имитировать функционирование системы связи как в режиме выбора лучшего канала связи из двух имеющихся, так и в режиме дублирования каналов связи.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым в заявляемом устройстве, является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности моделирования работы системы в режиме дублирования каналов связи.

Заявленное устройство достаточно легко реализуемо.

Блок 25 может быть выполнен на основе регистров памяти и цифровых светодиодных индикаторов. Остальные элементы устройства могут быть реализованы на основе программируемой логической интегральной схемы типа FLEX фирмы "ALTERA".

Устройство может найти применение для исследования систем связи.