Устройство для измерения отношения сигнал/шум канала связи

Устройство для измерения отношения сигнал/шум канала связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Саветскнв

Сецналнстичесиик

Республик рц993163

s$ 4 ,l» -C

r г (61) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлено. 22.04.81(21) 3282914/18-21 (у j g+ 3 с присоединением заявки ИоG 01 R 29/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытмй (23) Приоритет (Щ )тДК 6 21 . 3 П . .61(088.8) Опубликовано 3001.83. ьоллетеvb N 4

Дата опубликования описания 30.01.83 (72) Авторы изобретения

Р.В.Широков (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ OTHOMEHHH СИГНАЛ/ШУМ КАНАЛА СВЯЗИ

Изобретение относится к технике связи и может бить использовано в адаптивных по прогнозу системах передачи информации. Кроме того, оно.может быть использовано для оценивания и прогнозирования значений любого случайного процесса независимо от его физической природл.

Известно устройство для измерения частоты случайной импульсной помехи в каналах связи, содержащее первый и второй ключи, управляюггие входы которых соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к входу "Стирание" реверсивного счетчика, пороговый элемент, декодирующий блок, блок оценки вероятности ошибки и аналоговый делитель, при этом выход первого ключа подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к входу декодирующего блока и к первому счетному входу реверсивного счетчика, второй счетный вход которого соединен с выходом декодирующего блока, который подключен к первому входу блока оцен« кн вероятности ошибки, второй вход которого соединен с вггходом второго ключа, а вход "Стирание" соединен с третьим выходом блока управления, выход блока оценки вероятности ошибки подключен к управляющему входу аналогового делителя, другой вход которого соединен с выходом реверсивного. счетчика г.1 3.

Недостатксм устройства является низкая точность измерения отношения сигнал/шум, обуслсвленная необходимостью оценивания отношения сигнал/ шум по малым выборкам реализации входного случайного процесса, содержащего сигнал и шум или только шум °

Известно также устройство для измерения отношения сигнал/шум канала связи, содержащее последовательно соединенные блок управления, первый ключ, пороговый элемент, блок декодирования, блок оценки вероятности ошибки, блок функционального преабразования и сумматор, второй ключ, выход которого подключен к второму входу блока оценки вероятности ошибки, а вход - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входоМ генератора импульсов„ второй вход последнего подключен к- входу блока задержки и к первому входу - цифроаналогового преобразователя, выход второго клю-, ча соединен с первым входом блока

993163 управления, третий выход которого подключен к трет ьему входу блока оценки вероятности ошибки, а также последовательно соединенные элемент

ИЛИ и регистр, последовательно соединенные делитель частоты и счетчик 5 импульсов, элемент И и последовательно соедийенные реверсивный счетчик и блок элементов ИЛИ, выходы которого соединены с вторыми входами регистра, выходы последнего подключены к вторым входам сумматора, выходы которого соединены с первыми входами реверсивного счетчика, второй вход последнего подключен к четвертомУ выходУ блока Управления, пятый 5 выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход последнего подключен к выходу элемента И и к первому входу цифроаналогового преобразователя, вторые входы которого соединены с выходами счетчика. импульсов и с вторыми входами блока элементов ИЛИ, при этом. второй вход счетчика импульсов подключен к выходу блока .задержки, тр гий вход реверсивного счетчика соединен с входом делителя частоты и с выходом генератора импульсов, а входы элемента

И подключены к выходам реверсивного счетчика.

При этом совокупность элемента

ИЛИ, регистра, делителя частоты, счетчика импульсов, элемента И, реверсивного счетчика, блока элементов

ИЛИ, сумматора, блока задержки и генератора импульсов, а также их связей представляет собой блок усреднения, на выходе котсрого (выходы счетчика импу. ьсов) в конце цикла появля ется среднее значение отношения сигнал/ыум, сформированное по результа- 40 там накопления оценок отношения сигнал/ыум, поступающих на вход (первые входы сумматора) на каждом так" те данного цикла 1 2), Недостатком известного устройства 4$ является низкая точность измерения отношения сигнал/шум, обусловленная запаздыванием, возникающим при формировании оценки отношения сигнал/ыум.

Цель изобретения — повышение точности измерения отношения сигнал/шум.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отноыения сигнал/ыум канала связи, содержащее блок усреднения, цифроаналоговый преобразователь 1 ЦАП) и блок управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими входами блока

Усреднения, введены комбинационный сумматор, блок выделения знака, два счетчика, ключ, два преобразователя код — напряжение (ПКН ), накапливающий сумматор, блок выделения заданного числа импульсов (БВЗЧИ ), суммирующий усилитель и элемент задержки, при 65 этом первый вход блока усреднения соединен с входом первого ПКН, с первым входом накапливающего сумматора и с первым входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом блока выделения знака, выход блока усреднения соединен с вторым входом комбинационного сумматора, второи вход блока выделения знака соединен с третьим выходом бло ка управления, с первым управляющим входом ключа, с входом "Запуск"

БВЗЧИ и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом

"Запуск" ЦАП, в:. ход блока выделения знака соединен с входом первого счетчика, выход которого соединен с входом второго счетчика, вход "Сброс первого счетчика соединен с входом

"Запись" второго счетчика и с четвертым выходом блока управления, выход второго счетчика соединен с вторым управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика и с выходом БВЗЧИ, вход. которого соединен с первым выходом блока управления, выход ключа соединен с вторым входом накапливающего сумматора, выход которого через второй ПКН подключен к входу ЦАП, выход которого соединен с первым входом суммирующе,го усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого ПКН.

На чертеже представлена структур-. ная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения отноше-. ния сигнал/шум канала связи содержит блок 1 усреднения, комбинационный сумматор 2, блок 3 выделения знака, первый счетчик 4, первый преобразователь 5 код — напряжение (ПКН ), накапливающий сумматор 6, второй преобразователь 7 код — напряжение, цифроаналоговый преобразователь 8, суммирующий усилитель 9, блок 10 управления, блок 11 выделения заданного числа импульсов (БВЗЧИ ), ключ 12, второй счетчик 13, элемент 14 задержки.

Первый sxoä блока 1 усреднения соединен с входом первого ПКН 5, с первым входом накапливающего сумматора 6 и с первым входом комбинационного сумматора 2, выход которого соединен с первым входом блока 3 выделения знака, выход блока 1 усреднения соединен с вторым входом комбинационного сумматора 2, второй вход блока 3 выделения знака соединен с третьим выходом блока 10 управления, с третьим входом блока 1 усреднения, с первым управляющим входом ключа

12, с входом "запуск" БВЗЧИ 11 и с входом элемента 14 задержки, выход которого соединен с входом "Запуск"

ЦАП 8, выход блока 3 выделения знака соединен с входом первого счетчи- ---- 993163 ка 4, выход которого соединен с входом второго счетчика 13, вход "Сброс" первого счетчика 4 соединен с входом

"Загисьи второго счетчика 13, с четвертым выходом блока 10 управления и с четвертым входом. блока 1 усрвд" нения, выход второго счетчика 13 со.единен с вторым управляющим входом ключа 12, информационный вход которого соединен с вычитающим входом нторого счвтчика 13 и с выходом

БВЗЧИ 11, вход которого соединен с первым выходом блока 10 управления, нторой выход которого подключен к второму входу блока 1 усреднения, выход ключа 12 соединен с вторым - )5 входом накапливающего сумматора 6, выход которого через второй ПКН 7 подключен к входу ЦАП 8, выход ЦАП 8 соединен с первым входом суммирующего: усилителя 9, нторой вход которого со- 20 единен с выходом первого ПКН 5.

Устройство для измерения отноше.ния сигнал/шум канала связи работает следующим образом. ъ

Работа устройства происходит по циклам, частота которых задается сигналами с четвертого выхода блока 10 управления. На каждый цикл .работы приходится И тактов, формируемых .сигналами с третьего выхода блока 0

10 управления. С началом каждого цикла на выходе блока 1 усреднения появляется среднее значение отношения сигнал/шум, сформированное по результатам накопления оценок отношения сигнал/шум, получаемых на каждом такте предыдущего цикла, в счетчике 13 записано число (1-Fg где R - коэффициент корреляции случайного процесса — отношения сигнал/шум, который также сформирован в течение предыдущего цикла. .На каждом такте на вход устройства поступает оценка отношения сигнал/шум (с/IJ ) и держится на входе н течение всего такта. Зта оценка 45 поступает на вход ПКН 5 и на вход накапливающего сумматора 6, на выходе которого (с небольшой -задержкой) появляется произведение (1-Г)-Й. Чис-! « ло ВЙ, полученное на данном такте, 50 можно считать прогнозом отношения с/ш для следующего такта. Зто можно пояснить следующим образом. Известно, что среднее значение случайной величины, распределенной по условному закону, равно

60 где т п — среднее значение случайХ> ной величины, распределенной по бе-. зусловному закону, которое для цент-. рироэанной величины можно считать равным нулю,(ъ,Q — дисперсии, кото- 65 рые можно считать одинаковыми Примени«ельно к нашему случаю X - -реализация оценки h, а ш„. - среднее эна". чение отношения с/ш для следующего такта, при условии, что на данкоМ такте оценка равна h. Очевидно, что в качестве прогноэируемого значения оценки целесообразно выбрать именно среднее значение..

ПКН 5 формирует непрерывное напряжение, соответствующее коду оценки л й, Код л - hR также преобразуется в непрерывное напряжение с помощью

ПКН 7, которое поступает на вход

ЦАП 8 н качестве эталонного. В момент начала такта сигналом с третьего выхода блока 10 управления с небольшой задержкоу, определяемой временем умножения Ъ на 1-R и реализуемой элементом 14 задержки, запускается ЦАП 8, на выходе которого н течение времени всего такта формируется линейно изменяющееся напряженив (c точностью до погрешности квантования ), диапазон изменения которого

0h — йй.. Напряжение с выхода ЦАП 8 поступает на первый инввртирующий вход усилителя 9, на второй неинвертирующий вход которого поступает в течение всего такта напряжение ! л

ПКН 5, соответствующее значению h, Таким образом, на выходе усилителя 9 в течение такта напряжете линейно„ изменяется от h,до 1i †(h - hR) = hR

Аппроксимация случайного процесса с учетом прогноза позволяет умень. шить погрешность оценок отношения с/ш в промежутках времени между момен тами начала н конца каждого такта.

Рассмотрим таперь. процесс формирования оценки и - hR. На каждом такте оценка отношения c/ø поступает на первый вход комбинированного сумматора 2, на второй вход которого в обратном коде поступает н течение всвго цикла среднее значение отношения

c/ø, так что комбинационный сумматор 2 вычисляет разность текущей оценки отношения c/ø и среднего значения. Таким образом производится центрирование случайного процесса— отношения с/ш. На выходе комбинационного сую в.тора 2 формируется знак разности текущего и среднего значений отношения c/ø. Блок 3 выделения знака помнит знак разности текущего и среднего значения отношения с/ш, полученный на предыдущем такте. Если знак изменился на протиположный, то в зависимости от того, как меняется знак с ."+" на "-" или с на "+", проходит импульс в момент, определяемый сигналом с третьего выхода блока.10 управления, Если знак не изменился, то импульс на выход блока 3 не проходит,. Таким образом, в течение времени МТ« где

993163

Т вЂ” длительность одного такна(т.е,мт длительность цикла), на выход блока 3 выделения знака поступает число импульсов, равное числу смен знака центрированного случайного процессаотношения с/ш, которое обозначим N.

Число этих импульсов соответствует величине 1-R,тле.1-R=N/(2N). Таким образом, s течение цикла в счетчике

4 формируется оценка величины 1-В.

По сигналу с четвертого выхода блока

10 управления, поступающему на вход

"Запись" счетчика 13, эта оценка пе. Реписывается в счетчик 13, а затем счетчик 4 обнуляется. В течение следующего цикла для формирования прогноза используется оценка, полученная на данном цикле и хранящаяся в счетчике 13, а н счетчике 4 формируется новая оценка.

На каждом такте по сигналу с третьего выхода блока 10 управления запускается блок 11 выделения заданного числа импульсов и выдает ровно

2 импульсов,где m — число оазрядон счетчика 13„ Зти 2"" импульсов поступают на нычитающий вход счетчика 13 ° Одновременно с запуском

БВЗЧИ 11 сигналом с третьего выхода блока 10 управления открывается ключ

12 и импульсы с выхода БВЗЧИ 11 поступают на второй вход накапливающего сумматора б через этот ключ 12. По сигналу обнуления счетчика 13 ключ

12 закрынается. Таким образом, на заход накапливающего сумматора б поступает число импульсов равное 1-R.

В то же самое время, поскольку 2 соответствует периоду счета счетчика 13, после прохождения 2 импульсон н счетчике 13 будет записано то же самое число, что было и до подачи 2 импульсон.

Второй вход сумматора б, на который поступают импульсы с выхода ключа 12, является синхронизирующим, разрешающим прибавить к числу, записанному в сумматоре б, число, подан«ое на первый нход сумматора б. Поскольку на первый„вход сумматора б поступает число h, то после прохождения 1-R импульсон на выходе сумматора б будет записано fi (1-R). Частота f èìïóëüñîâ генератора 14 импульсон или, что то же самое, частота следования импульсон с выхода

БВЗЧИ 11, удовлетворяет условию

f z» 1/Т, а число градаций оценки

1-R невелико (достаточным является

10 градаций), Поэтому время умножения h»a 1-R будет мало по сравнению с временем Т, т.е. почти н начале такта уже будут иметься сведения как об h, так и oO h (1-8), Сигнал запуска ПАЛ 8, поступающий с третьего выхода блока 10 управления, и задерживается эдеме»том 14 задержки на время умножения. абота устройства после запуска ЦАП 8 описана выше. устройство для изменения отношения сигнал/шум канала связи, содержащее блок усреднения, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими входами блока усреднения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены комбинационный сумматор, блок выделения знака, два счетчика, ключ, два преобразонателя код напряжение, накапливающий сумматор, блок выделения заданного числа им-::. пульсов, суммирующий усилитель и элемент задержки, при этом первый вход блока усреднения соединен с входом первого преобразователя коднапряжение, с первым входом накапливающего сумматора и с первым входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом блока выделения знака, выход блока усреднения соединен с вторым входом комбинационного сумматора, второй вход блока выделения знака соединен с третьим выходом блока управления, с первым управляющим входом ключа, с первым входом блока выделения заданного числа импульсов и с входом элемента задержки, выход которого сое4 динен с первым входом цифроаналогово

ro преобразователя, выход блока выделения знака соединен с первым входом перного счетчика, выход которого .соединен с первым входом счетчика, вто,рой вход первого счетчика соединен с ,вторым входом второго счетчика и с четвертым выходом блока управления, выход второго счетчика соединен с вторым управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с третьим входом второго счетчика с выходам .блока выделения заданного числа импульсов, второй вход которо,го соединен с первым выходом блока управления, выход ключа соединен с вторым входом накапливающего сумматора, выход которого через второй преобразователь код — напряжение подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого преобразователя код — напряжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 640430, кл, G 01 R 29/26, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2894655/18-21, 09.09.80 (прототип).

4О

5О

6О

2О

ЭО

Формула изобретения

9931б3

Составитель Н. Михалев

Редактор A. фролова Техред И.тепер Корректор И. Шароши

Заказ 449/61 Уираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делаи изобретений и открытий

113035, йюсква, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

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