Устройство для моделирования системы связи

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Дубина Сергей Александрович Костюкович Сергей Николаевич Мацкевич Артур Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор импульсов сообщений, пять счетчиков импульсов, два -триггера, два элемента И, генератор случайного потока импульсов ошибок, элемент НЕ и блок индикации, причем выход генератора импульсов сообщений подключен к входу второго счетчика импульсов, первому входу первого элемента И и -входу первого -триггера, выход которого соединен со входом обнуления пятого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен к входу первого счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу блока индикации,выход переполнения второго счетчика импульсов подключен к -входу первого -триггера, выход которого соединен с входом обнуления третьего счетчика импульсов, -входом второго -триггера и входом четвертого счетчика импульсов, выход которого подключен ко второму входу блока индикации, выход генератора случайного потока импульсов ошибок подключен к первому входу второго элемента И и к входу третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с -входом второго -триггера, выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход 95422013.10.30 которого подключен к счетному входу пятого счетчика импульсов, отличающееся тем,что дополнительно содержит три счетчика импульсов, один -триггер, два элемента И,элемент НЕ, причем выход генератора случайного потока импульсов ошибок соединен со входом шестого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен к -входу третьего -триггера, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И,выход которого подключен к входу второго элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу седьмого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен ко входу восьмого счетчика импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока индикации, выход первого-триггера соединен с -входом третьего -триггера и входом обнуления седьмого счетчика импульсов, первый вход третьего элемента И соединен с выходом генератора случайного потока импульсов ошибок, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом генератора импульсов сообщений.(56) 1. Патент 2211486, МПК 061/00, 2000. 2. Патент 2045775, МПК 0617/00, 1995. 3. Патент 8028, МПК 0617/00, 2012. Предлагаемое техническое решение относится к вычислительной технике и может быть использовано для систем связи в условиях различной помеховой обстановки и регистрации статистических данных о функционировании таких систем. В частности, для моделирования систем связи, исправляющих -кратные ошибки и обнаруживающих -кратные ошибки . Известно устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор импульсов, счетчики импульсов, -триггеры, блок индикации, генератор случайного потока импульсов ошибок, элемент НЕ, элементы И ипараллельных ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные счетчик импульсов, элемент НЕ, элемент И,-триггер и счетчик импульсов 1. Недостатком данного устройства является то, что по результатам моделирования нет возможности определить вероятностные показатели процесса передачи информации в случае, если система связи исправляет -кратные ошибки и обнаруживает -кратные ошибки в сообщении. Известно устройство, содержащее генератор импульсов сообщений, пять счетчиков импульсов, -триггер, элемент И, генератор случайного потока импульсов ошибок, элемент НЕ и блок индикации 2. Недостатком данного устройства является то, что по результатам моделирования нет возможности определить вероятностные показатели процесса передачи информации в случае, если система связи исправляет -кратные ошибки и обнаруживает -кратные ошибки в сообщении. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является устройство, содержащее генератор импульсов сообщений, пять счетчиков импульсов, два -триггера, блок индикации, генератор случайного потока импульсов ошибок, элемент НЕ, два элемента И 3. Недостатком данного устройства является то, что по результатам моделирования нет возможности определить вероятностные показатели процесса передачи информации в случае, если система связи исправляет -кратные ошибки и обнаруживает -кратные ошибки в сообщении. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства. Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является предоставление возможности определять вероятностные показатели процесса передачи информации - вероятность доведения сообщения без ошибки дов, ве 2 95422013.10.30 роятность доведения сообщения с обнаруженной ошибкой дов оо и вероятность доведения сообщения с необнаруженной ошибкой дов но в системах связи с режимом исправления-кратной ошибки и обнаружения -кратной ошибки в сообщении . Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство,содержащее генератор импульсов сообщений, пять счетчиков импульсов, два -триггера,два элемента И, генератор случайного потока импульсов ошибок, элемент НЕ и блок индикации, причем выход генератора импульсов сообщений подключен к входу второго счетчика импульсов, первому входу первого элемента И и -входу первого -триггера,выход которого соединен с входом обнуления пятого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен к входу первого счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу блока индикации, выход переполнения второго счетчика импульсов подключен к -входу первого -триггера, выход которого соединен с входом обнуления третьего счетчика импульсов, -входом второго -триггера и входом четвертого счетчика импульсов, выход которого подключен ко второму входу блока индикации, выход генератора случайного потока импульсов ошибок подключен к первому входу второго элемента И и к входу третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с -входом второго -триггера, выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу пятого счетчика импульсов, дополнительно введены три счетчика импульсов, один -триггер, два элемента И, элемент НЕ, причем выход генератора случайного потока импульсов ошибок соединен с входом шестого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен к-входу третьего -триггера, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу седьмого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен к входу восьмого счетчика импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока индикации, выход первого -триггера соединен с -входом третьего -триггера и входом обнуления седьмого счетчика импульсов, первый вход третьего элемента И соединен с выходом генератора случайного потока импульсов ошибок, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом генератора импульсов сообщений. Введение дополнительных элементов в устройство позволяет моделировать работу системы связи, которая исправляет -кратные ошибки и обнаруживает -кратные ошибки в сообщении. В процессе моделирования работы системы связи выполняется подсчет возникших ошибокпри передаче каждого сообщения. Устройство позволяет по результатам моделирования определить вероятностные показатели работы системы связи для случаев безошибочного доведения передаваемого сообщения до потребителя , доведения передаваемого сообщения до потребителя с обнаруженной в нем ошибкой , доведения передаваемого сообщения до потребителя с необнаруженной в нем ошибкой . На фигуре показана схема устройства для моделирования системы связи. Предлагаемое устройство для моделирования системы связи содержит первый счетчик импульсов 1, первый -триггер 2, четвертый счетчик импульсов 3, генератор импульсов сообщений 4, третий счетчик импульсов 5, блок индикации 6, генератор случайного потока импульсов ошибок 7, первый элемент НЕ 8, первый элемент И 9, второй счетчик импульсов 10, пятый счетчик импульсов 11, второй -триггер 12, второй элемент И 13, шестой счетчик импульсов 14, третий -триггер 15, третий элемент И 16, второй элемент НЕ 17,четвертый элемент И 18, седьмой счетчик импульсов 19, восьмой счетчик импульсов 20. Устройство работает следующим образом. Генератор импульсов сообщений 4 вырабатывает последовательность импульсов, моделирующих выдаваемые в систему связи разряды сообщения. При этом один импульс соответствует одному разряду. В устройстве моделируется режим передачи -разрядных сообщений. Это соответствует серии изимпульсов, каждая из которых имитирует передачу одного сообщения. 3 95422013.10.30 Второй счетчик импульсов 10 и -триггер 2 обеспечивают моделирование передачи сообщений необходимой разрядности . Разрядность сообщенийзадается изменением объема счетчика 10. Для -разрядной передачи его объем устанавливается равным числу -1. Импульсы с выхода генератора импульсов сообщений 4 поступают на -вход -триггера 2 и вход счетчика 10. -триггер 2 устанавливается при этом в нулевое состояние. В момент поступления -го импульса на вход счетчика 10 содержимое счетчика равно числу -1. Содержимое счетчика 10 обнуляется, а на его выходе появляется импульс переполнения,поступающий на -вход -триггера 2, который устанавливается в единичное состояние. На выходе -триггера 2 появляется импульс, свидетельствующий об окончании передачи очередного -разрядного сообщения. Этот импульс поступает на обнуляющие входы второго 12 и третьего 15 -триггеров, третьего 5, пятого 11 и седьмого 19 счетчиков импульсов, а также на счетный вход четвертого счетчика импульсов 3, который подсчитывает общее число сообщений с, переданных по системе связи. Первый 1 и пятый 11 счетчики импульсов предназначены для моделирования процесса получения -разрядных сообщений без ошибок на приемной стороне системы связи. Емкость счетчика 11 устанавливается равной числу -1. В начале передачи каждого сообщения импульс с выхода -триггера 2 обнуляет пятый счетчик импульсов 11. Импульсы, имитирующие разряды сообщения, успешно прошедшие по системе связи, с выхода элемента И 9 поступают на счетный вход пятого счетчика 11 и накапливаются в нем. При достижении числа импульсов в пятом счетчике 11, равного , пятый счетчик 11 обнуляется, и импульс переполнения с его выхода поступает на первый счетчик импульсов 1. Следовательно, в первый счетчик 1 поступает импульс только в случае, когда правильно принятыразрядов сообщения. По окончании передачи последнего разряда очередного сообщения импульс с выхода -триггера 2 обнулит пятый счетчик 11 и подготовит его к обработке следующего сообщения. Если из-за искажений в системе связи за время передачи сообщения в пятом счетчике 11 значение будет меньше , то он обнулится после передачи -го разряда очередного сообщения от -триггера 2 без выдачи импульса в первый счетчик 1. В результате работы устройства в первом счетчике 1 подсчитывается количество сообщений 1, успешно дошедших до потребителя. Таким образом обеспечивается моделирование безошибочного доведения сообщений по системе связи. Генератор случайного потока импульсов ошибок 7 предназначен для моделирования потоков ошибок, возникающих в системе связи. Наличие импульса на его выходе идентифицируется как появление ошибки в системе связи. Третий счетчик импульсов 5, первый элемент НЕ 8 и первый элемент И 9, второй-триггер 12, второй элемент И 13 моделируют работу системы связи в ситуации исправления возникших в сообщении ошибок. При этом, если в процессе передачи сообщения количество возникших в нем ошибок превышает значение, моделируется потеря передаваемых разрядов. Кратность исправляемых в сообщении ошибок задается изменением объема третьего счетчика импульсов 5. Для моделирования исправления системой связи ошибки вразрядах сообщения его объем устанавливается равным числу -1. Перед началом передачи очередного сообщения третий счетчик импульсов 5 и второй -триггер 12 обнуляются импульсом с выхода первого -триггера 2. Импульсы с выхода генератора случайного потока импульсов ошибок 7 поступают вход счетчика 5. В момент поступления -го импульса на вход счетчика 5 содержимое счетчика равно числу -1. Содержимое счетчика 5 обнуляется, а на его выходе появляется импульс переполнения, поступающий на -вход второго-триггера 12, который устанавливается в единичное состояние. На выходе -триггера 12 появляется потенциал, свидетельствующий о возникновенииошибок в процессе передачи очередного -разрядного сообщения. Этот потенциал поступает на второй вход второго элемента И 13 и разрешает прохождение через него импульсов с выхода генератора случайного потока импульсов ошибок 7 на вход элемента НЕ 8. 4 95422013.10.30 Очередной импульс с генератора импульсов сообщений 4, имитирующий очередной разряд передаваемого сообщения, поступает на первый вход первого элемента И 9. Если в этот момент времени на выходе генератора случайного потока импульсов ошибок 7 появится импульс случайной длительности, то он, пройдя через элемент НЕ 8, закроет элемент И 9, который не пропустит импульс, имитирующий разряд сообщения, на счетный вход пятого счетчика 11, т.е. запретит прохождение очередного разряда сообщения по системе связи. Тем самым моделируется искажение (неисправляемое) очередного разряда сообщения в процессе его передачи по моделируемой системе связи. Если же с выхода генератора случайного потока импульсов ошибок 7 импульс не поступает, то очередной импульс с генератора импульсов сообщений 4, имитирующий разряд сообщения, пройдет через первый элемент И 9 на вход счетчика 11. Таким образом в устройстве моделируется ситуация возникновения болееошибок при передаче очередного сообщения. Седьмой 19 и восьмой 20 счетчики импульсов предназначены для моделирования процесса получения -разрядных сообщений, которые поступают потребителю без ошибок или с обнаруженными ошибками. Емкость счетчика 19 устанавливается равной числу -1. В начале передачи каждого сообщения импульс с выхода -триггера 2 обнуляет седьмой счетчик импульсов 19. Импульсы, имитирующие разряды сообщения, прошедшие по системе связи, с выхода четвертого элемента И 18 поступают на счетный вход седьмого счетчика 19 и накапливаются в нем. При достижении числа импульсов в седьмом счетчике 19, равного , седьмой счетчик 19 обнуляется, и импульс переполнения с его выхода поступает на восьмой счетчик импульсов 20. Следовательно, в восьмой счетчик 20 поступает импульс только в случае,когда принятыразрядов сообщения. По окончании передачи последнего разряда очередного сообщения импульс с выхода -триггера 2 обнулит седьмой счетчик 19 и подготовит его к обработке следующего сообщения. Если из-за искажений в системе связи за время передачи сообщения в седьмом счетчике 19 значение будет меньше , то он обнулится после передачи -го разряда очередного сообщения от -триггера 2 без выдачи импульса в восьмой счетчик 20. В результате работы устройства в восьмом счетчике импульсов 20 подсчитывается количество сообщений 2, дошедших до потребителя. Шестой счетчик импульсов 14, третий -триггер 15, третий элемент И 16, второй элемент НЕ 17, четвертый элемент И 18 моделируют работу системы связи в случаях исправления и обнаружения возникших в сообщении ошибок . При этом, если в процессе передачи сообщения количество возникших в нем ошибок превышает значение,моделируется потеря передаваемых разрядов. Кратность исправляемых в сообщении ошибок задается изменением объема шестого счетчика импульсов 14. Для моделирования исправления или обнаружения системой связи ошибки его объем устанавливается равным числу -1. Перед началом передачи очередного сообщения шестой счетчик импульсов 14 и третий -триггер 15 обнуляются импульсом с выхода первого -триггера 2. Импульсы с выхода генератора случайного потока импульсов ошибок 7 поступают на вход счетчика 14. В момент поступления -го импульса на вход счетчика 14 содержимое счетчика равно числу -1. Содержимое счетчика 14 обнуляется, а на его выходе появляется импульс переполнения, поступающий на -вход третьего-триггера 15, который устанавливается в единичное состояние. На выходе -триггера 15 появляется потенциал, свидетельствующий о возникновенииошибок в процессе передачи очередного -разрядного сообщения. Этот потенциал поступает на второй вход третьего элемента И 16 и разрешает прохождение через него импульсов с выхода генератора случайного потока импульсов ошибок 7 на вход элемента НЕ 17. Очередной импульс с генератора импульсов сообщений 4, имитирующий очередной разряд передаваемого сообщения, поступает на первый вход четвертого элемента И 18. Если в этот момент времени на выходе генератора случайного потока импульсов ошибок 7 появится импульс случайной длительности, то он, пройдя через элемент НЕ 17, закроет 5 95422013.10.30 элемент И 18, который не пропустит импульс, имитирующий разряд сообщения, на счетный вход седьмого счетчика 19, т.е. запретит прохождение очередного разряда сообщения по системе связи. Тем самым моделируется искажение (необнаруживаемое) очередного разряда сообщения в процессе его передачи по моделируемой системе связи. Если же с выхода генератора случайного потока импульсов ошибок 7 импульс не поступает, то очередной импульс с генератора импульсов сообщений 4, имитирующий разряд сообщения, пройдет через четвертый элемент И 18 на вход счетчика 19. Таким образом в устройстве моделируется ситуация возникновения болееошибок . Выходы первого 1, четвертого 3 и восьмого 20 счетчиков импульсов соединены с соответствующими входами блока индикации 6, который предназначен для отображения основных параметров моделируемого процесса. На блоке индикации 6 отображается общее количество переданных (отправленных в канал связи) сообщений с (четвертый счетчик 3), количество сообщений, без ошибок доведенных до получателя, 1 (первый счетчик 1), количество сообщений, доведенных до получателя без ошибок и с обнаруженными ошибками, 2 (восьмой счетчик 20). На основе указанных величин можно найти вероятность безошибочного доведения сообщения по системе связи дов 1/с, вероятность доведения сообщения с обнаруженной в нем ошибкой по системе связи дов оо(21)/с, вероятность доведения сообщения с необнаруженной в нем ошибкой по системе связи дов но(с 2)/с. Элементы предлагаемого устройства для моделирования системы связи могут быть реализованы на элементах цифровой техники. Таким образом, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями и обеспечивает возможность моделирования процесса передачи сообщения в системах связи с режимом исправления -кратной ошибки и обнаружения -кратной ошибки в сообщении в условиях различной помеховой обстановки, определять по результатам моделирования вероятность безошибочного доведения сообщения дов, вероятность доведения сообщения с обнаруженной в нем ошибкой дов оо, вероятность доведения сообщения с необнаруженной в нем ошибкой дов но. Подобное моделирование системы на этапе разработки позволяет сократить сроки разработки при сокращении стоимости самих работ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6