Устройство для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11% 111) А 3159 Н 04 В 17/00,7/4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСНО ЕТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР Пб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Оганян Л.И., Панков Л.В.Машинные методы исследования цифровых систем передачи. М., "Связь", 1978, с. 126.2. Авторское свидетельство СССРМ 413498, кл.06 Ч 7/48, 1974 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНХРОНИЗАЦИИ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОЛИНИИ, содержащее первый датчик постоянного периодическо-, ,го кода н генератор нормально-рас-,предельных случайных сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входаМпервого сумматора, к третьему входукоторого подключен выход первогбреверсивного счетчика, к суммирующемувходу .которого через последовательносоединенные .первый. элемент И и первый .элемент ИЛИ, а к вычитающему входу в .через последовательно соединен-.ные второй элемент И и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого соединен с выходом генератора равномерно распределенныхслучайных сигналов, вход которогосоединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным через после. довательно соединенные третий элемент И.н третий элемент ИЛИ к Счетному входу первого триггера, выходы которого подсоединены к вторым вхо; дам первого и второго элементовИ, а также датчик .двоичных сигналов й блок индикации, о т л и ч а ю щ е е-. .с я тем, что, с целью повьваенияточности моделирования путем имита-. ции реальных условий в радиолинии введены дискриминатор, четвертый элемент ИЛИ, второй триггер, пять элементов И, пять датчиков постояиных периодических кодов, четыре . блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик.и блок ,вычитания, при этом вход дискриминатора подключен к выходу первого сум. матора через четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика двоичных сигналов, суммирующий.и вычитаюций входы второго реверсивного счетчика соединены с соответствующими выходами,дискрииннатора, второй вход дискриминатора соединен с выходсщ реверсивного счет- чика и с первым, входом блока Вычита= ния, второй вход которого подключен к выходу четвертого апемента И, выход блока вычитания подключенк перво- Я му входу первого блока сравнения, второй вход которого подклэ чен к. выхо ду датчика двоичнйх сигналов, выход первого блока сравнения соединен со входом блока индикации, еыход дат. чика двоичных сигналов через пятый сй элемент И подключен к четвертому вхо-, ду первого сумматора, второй входпя-" того элемента И соединен с выходом второго датчика постоянного периоди- ческого кода, первый вход второго блока сравнения подключен к выходу Первого реверсивного .счетчика, а вто рой вход подключен к выходу третьего датчика постоянного рерисщического кода, первый вход третьего Флака сравнения подключен к выходу первого реверсивного сметчика, а второй вход соединен с выходом четвертого датчика постоянного периодюиеского кода, первый вход четвертого блока травив ния соединен с выводом первого ревер сивиого счетчика, а второй вход соединен с выходом пятого датчикапостоянного периодическою кода, выход третьего блока сравнения подключен к первому входу четвертого. элемента или и и первому входу шестого элемента И, выход, четвертого баока сравнения подключен к второму входу четВЕр1073892 того элемента ИЛИ и к первому входуседьмого элемента И, вторые входы шестого и седьмого элементов И подключены к выходу восьмого элемента И,первый вход которого подключен к единичному выходу второго триггера,единичный вход которого подключенк выходу четвертого элемента ИЛИ.и квторому входу третьего элемента ИЛИ,нулевой вход второго триггера подключен к выходу второго блока сравнения, нулевой выход второго триггеИзобретение относится к радио. технике и может быть использовано при проектировании цифровых систем для радиоканалов.Известно устройство для моделиро вания цепи тактовой синхронизации регенератора импульсно-.кодовой модуляции И 1 М), содержащее генераторы "лучайных значений расстройки, формирователи амплитуды и фазы шума, на копитель гистограммы фазы, модель . частотно-избирательного элемента 1.Недостатком этого устройства является невозможность создания модели процесса передачи кодовых бло ков в радиоканале с фазовыми искажениями типа "качающегося сдвигаф.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования процес са синхронизации коротковолновой радиолинии, содержащее первый датчик постоянного периодического кода и генератор нормально-распределенных случайных сигналов, выходы кото рых подключены соответственно к первому и второму входам первого сумма;- тора, к третьему входу которого подключен выход первого реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого через последовательно соединенные первый Элемент И и первый элемент ИЛИ, а к вычитающему входу через последовательно соединенные второй элемент И и второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, 35 вход которого соединен с выходом: генератора равномерно распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходом датчика случайных импульсов, подключенным 40 через последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент ИЛИ к счетному входу первого триггера, выходы которого подсоединены к втоРым входам пеРвого и втоРого 45 элементоВ И, а также датчик двоичных сигналов и блок индикации 2 . ра подключен к второму входу третье. го элемента И, второй вход восьмогоэлемента И подключен к выходу второ-го сумматора, первый вход которогоподключен к выходу шестого датчикапостоянного периодического кода, второй вход второго сумматора подключен к выходу блока памяти, выход седьмого элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход шестого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ. Существующее устройство позволяет моделировать процесс искаженияот случайного сочетания расстройки частот задающих генераторовв радиорелейных линиях при перерывах сигнала вследствие замиранийуровня, имеющих случайные интервалы длительности,В КВ радиоканалах основной причиной Фазовых искажений являетсясвойственная КВ диапазону многолучевость распространения радиоволн.Замирания сигнала ниже пороговогоуровня приемника наблюдаются гораздо реже, чем фазовые сдвигисмещения положения элементарныхпосылок на оси времени из-за влияния запаздывающих сигналов, имеющие в узкополосных трактах большуювеличину и "качающийся 1 характер.Эти "качающиеся сдвиги" возникаютв результате интерференции в точке приема лучей с произвольными,независимо меняющимися амплитудамии случайными, непрерывно меняющими-ся фазами, принимающими с равнойвероятностью любые значения в пределах от 0 до 211 . При относительном изменении амплитуд и фаз лучейнаблюдаются "качания" полЬжения(фронта). элементарных посылок на осивремени от начального до величины,соизмеримой с длительностью посылки(при противофазном сложении лучейс соизмеримыми амплитудами с самовозвратом в начальное положение.При наличии доплеровского сдвигачастоты между лучами эти "качания"приобретают периодический характер.Длительность время существования)"качающегося сдвига" эвисит от параметров радиоканала (в основном,от соотношения мгновенных уровнейлучей ) и равна по времени интервалу действия 10-100 элементарных посылок, передаваемых со скоростью200 Вод. Скорость "качания" случайна, она колеблется от 10до 10от номинала тактовой частоты 200 Бод.Такие сдвиги значительно влияютиа устойчивость работы систем фазовой синхронизации и вызывают сбоициклоной синхронизации оконечнойаппаратуры. 5Недостатком известного устройства - прототипа является то, что онопозволяет оценить воздействие на процесс синхронизации только расстройки частот и не дает возможностипроимитировать процесс синхронизации.от суммарного эффекта шума, расстройки частот и Фазовых искажений - типа "качающегося сдвига", Задачаполучения модели процесса синхронизации н комплексе со всеми влияющими факторами крайне важна дляпостроения эффективной системы связи, обеспечивающей максимальную пропускную способность при передачеблока данных за фиксированное времяв любое время суток.Цель изобретения - повышение точности моделирования путем имитации.еальных условий в радиолннии рабстройке частот, шуме и фкачающихсясдвигах" фазы сигналов.Цель достигается тем, что в устройство для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии,содержащее первый датчик постоянногопериодического кода и генераторнормально-распределенных случайныхсигналов, выходы которых подключенысоответственно к первому и второму :входам первого сумматора, к третьему входу которого подключен выход первого реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого через последова-тельно соединенные первый элемент Ии первый элемент ИЛИ, а к вычитаю О щему входу - через последовательно соединенные второй элемент Ии второй элемент ИЛИ подключен выход блока памяти, вход которого сое. динен,с выходом генератора Равномерно распределенных случайных сигналов, вход которого соединен с выходомдатчика случайных импульсов, подключенным через последовательно сое-диненные третий элемент И и третий . элемент ИЛИ к счетному входу первого 50триггера, выходы которого подсо 4 цинены ко вторым входам первого и второго элементов И, а также датчик дноичных сигналов и блок индикации, введены дискриминатор, чет вертый элемент ИЛИ, второй триггер, пять элементов И, пять датчиков постоянных периодических кодов, четыре блока сравнения, второй сумматор, второй реверсивный счетчик чи сел и блок вычитания, при этом первый вход дискриминатора подключен к выходу первого сумматора через четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом датчика 65 двоичных сигналов, суммирующий ивычитающий входы второго реверсивного счетчика соединены с соответствующими выходами дискриминатора, второй вход дискриминатора соединен с выходом ренерсивного счетчика и с первым входом блока вычитания, второй входкоторого подсоединен к выходу цетвертого элемента И,выход блока вычитания подсоединен к первому входу первогоблока сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика двоичных сигналов, выход первого блока сраннения соединен со входом блока индикации, выход датчика двоичных сигна" лов через пятый элемент И подсоединен к четвертому входу первого сумматора, второй вход пятого элеменф та И соединен с выходом второго датчика постоянного периодического кода,первый вход второго блока сравненияподсоединен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход подсоединен к выходу третьего датчикапостоянного периодического кода,первый вход третьего блока сравиецмя;.цодсоединен к выходу первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом четвертого датчика постоянного периодического кода, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с йыходом пятого датчика постоянного периодического кода, выход третьего блока сравнения подсоединен к первому Входу четвертого элемента ИЛИ и к первому иходу шестого элемента И, выход четвертого блока сравнения подсоединен к второму входу четвертого элемента ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, вторые входы шестого и седьмого элементов И подсоединены к выходувосьмого элемента И, первый вход ко" торого подключен к единичному выходу второго триггера, единичный вход которого подсоединен к выходу четвертого элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента ИЛИ, нулевой вход второго триггера подключен к . выходу второго блока сравнения, нулевой выход второго триггера под ключен к второму входу третьего эле. мента И, второй вход восьмого эле-, мента .И подсоединен к выходу второго сумматора, первый вход которого подсоединен к выходу шестого датчика постоянного периодического ода, второй вход второго сумматора подсоединен к выходу блока памяти, выход седьмого элемента И подсоединен к йторому входу нторого элемента ИЛИ, а выход шестого элемента И подсоединен к второму входу перного элемента ИЛИ.Сущность аппроксимации для моделирования в данном устройстве состоит в следующем. Тактовый интервал цйфрового сигнала представляется в видечислового интервала между 1 и 2,т.е, идеальное положение фронтовсигнала соответствует числам 1 и 2.Искажение переднего Фронта сигналаимитируется изменением числа 2 тбжепо нормальному закону. Идеальное положение стробирующего сигнала имитируется числом 1,5, искажениясинхронизации проявляются в видефлуктуаций числа 1,5, которое изме-:няется в зависимости от постоянновводимого числа имитации расстройки частоты в диапазоне 1,4-1,8.Работа схемы дискриминаций 15Фазы имитируется сравнением числаимитации фронта входного сигналас числом фазы строба; вырабатываемого в результате интегрированияфазовых подстроек, начиная от первоначально записанного числа 1,5.Для радиоканалов, характеризуемых не только искажением фронтовсигнала от шумов, но и искажениемтипа "качающегося сдвига" временираспространения, в существующей аппаратуре принята система знаковой,дискретной автоподстройки фазы спостоянным коррекционным эффектом.Это обусловлено тем, что знаковаясхема с постоянным шагом мало реа. гирует на одиночные шумовые выбросыискажений фронта, тогда как коррелированные искажения фазы, хотя и неимеющие большой величины, позволяютполучить достаточную величину сум- З 5марной фазовой коррекции,На чертеЖе представлена структурная электрическая схема устройства для моделирования процесса синхронизации коротковолновой радиолинии10 Устройство содержит первый дат. чик 1 постоянного периодического кода для имитации параметров системы 45 синхронизации при расстройке частоты, генератор 2 нормально-распределенных случайных сигналов для имитации параметров системы синхронизации при аддитивных шумовых искажениях Фазы сигнала), первый сумматор 3, первый реверсивный счетчик 4, первый элемент ИЛИ.5, первый элемент И 6, блок 7 памяти, второй элемент ИЛИ 8, второй элемент И 9, генератор 10 равномерно распределенных случайных сигналов (для имитации параметров системы синхронизации при .мультипликативных качающихся фазовыхсдвигах), .датчик 11 случайных импульсов, третий элемент И 12, третий 60 элеМент ИЛИ 13, первый триггер. 14, дискриминатор 15, четвертый эле- мент И 16, датчик 17 двоичных сигналов, второй реверсивный счетчик 18,блок 19 вычйтания, первый блок 20 65 сравнения, блок 21 индикации, пятыйэлемент И 22, второй датчик 22 постоянного периодического кода,(дляимитации параметров сйстемы синхронизации при фазовом состоянии неискаженного сигнала), второй блок 24 сравнения, третий датчик 25 постоянного периодического кода для имитациипараметров системы синхронизации прифазовом состоянии синхронной работы,третий .блок 26 сравнения, четвертыйдатчик 27 постоянного периодическогокода (для имитации параметров системысинхронизации при предельно допус- .тимом минусовом фазовом сдвиге), четвертый блок 28 сравнения, пятый датчик 29 постоянного периодического кода (для имитации параметров системысинхронизации при предельно допустимом плюсовом фазовом сдвиге), четвертый элемент ИЛИ 30 шестой элемент И 31, седьмой элемент И 32, восьмой элемент И ЗЗ, второй триггер 34,второй сумматор 35, шестой датчик Зб постоянного периодического кода (для.имитации параметров системысинхронизацйи при ускоренном возврате фазы к синхронному состоянию).Устройство работает следующим образом,Последовательность импульсов сослучайной продолжительностью интервалов с датчика 11 поступает параллельно на генератор 10 равномернораспределенных случайных сигналови первый, вход элемента И 12. Временной интервал, между импульсами с датчика 11 определяет длительность действйя имитированного "качающегося"фазового сдвига, а скорость этогофазового. сдвига имитируется сигна-.лом с выхода генератора 10, С каждымимпульсом от датчика 11 сигнал на генераторе 10 изменяется и переписывается на блок 7 памяти, с которогопостоянно списывается тактовыми сигналами на входы элементов И б, И 9и сумматора 35, Триггер. 14 отйираетодин из элементов И б или И 9 и кодсигнала с блока 7 памяти через одиниз элементов ИЛИ 5, ИЛИ 8 поступаетна суммирующий или вычитающий входыреверсивного счетчика 4. На входе реверсивного счетчика 4 образуетсяпоследовательность изменяющихся повеличине кодов чисел, диапазон убывания или возрастания которых имитирует "качания" фазы сигнала от много-лучевости.Имитируемый "качающийся" сдвигфазы характерен тем, что фаза сигнала возвращается от крайнего граничного положения к числу имитации синхронного состояния с более высокойскоростью, чем скорость по направлению к границе фазового сдвига, которая можетсоответствовать границетактового интервала. Когда срабатывает один из блоков 26 или 28, то через элемент ИЛИ 30 триггер 34 устанавливается в единичное положение, подается отпирающий потенциал на один из элементов И 31 или И 32, отпирается элемент И 33 и сигнал с выхода сумматора 35 возврата.поступает на вход реверсивного счетчика 4, противоположный по знаку включившегося блока 26 или 28. Кроме того,через элемент ИЛИ 13 триггер 14 10 изменяет включение элементов И 6 и й 9,на противоположное, причем управление изменением знака от датчика.11устраняется благодаря тому, что назлемеит И 12 поступает запирающий 15потенциал.а.,триггера 34.Когда линейно. изменяющиеся числапри ускорении их возврата к первоначальному значению достигают значения числа, имитирующего синхронность,20 .включается. блок 24, переключает триггер 34 в первоначальное положение,элемент И 33 запирается. Сигнал свыхода сумматора 35 перестает поступать на вход реверсивного счетчика 4, элемент И 12 открывается итриггер 14 начинает управляться выхо. дом датчика 11.Сигнал датчика 17 в виде случайной последовательности "1" и "0"объединенной в кодовый блок, посту 30пает на один вход элемента Й 22, надругой вход этого элемента поступает код числа идеального строба - 1,5с датчика 23. С выхода элемента И 22 на четвертый вход сумматора 3 поступает последовательность кодов чисел 1,5 и О, представляющая собойкодовую последовательность в реальном времени.Таким образом, на сумматор 3 40одновременно поступает двоичнаяпоследовательность чисел 1,5 и О, кодбвая последовательность нормальнораспределенных чисел в диапазо-.не "-1" и "+1", код постоянного чис .ла расстройки частоты порядка1 ф 10 - 1 10 и кодовая последовательность чисел в случайные интервалы времени, "качающихся" в диапазоне "-0,5" и ф+0,5". Блок 26 настраивается на число порядка 1 ф 10. а блок 28 настраивается на число порядка 2,510, блок 24 середины тактового интервала может быть настроен на число 1,5,+ 10. В результате на выходе сумматора 3 образуется последовательность кодов чисел, имитирующих искаженный сигнал на выходе детектора КВ радиоканала. С помощью элемента И 16 запрещается поступление на выход результата суммирования в моменты времени, когда на выходе датчика 17 действует "О".При отсуюствии в реверсивном счетчике 18 первоначально записанного кода числа 1,5, в результате работы устройства в реверсивном счетчике 18 набирается последовательность кодов чисел, изменяющаяся в пределах 1,4-1,7, Динамическое колебание величин чисел с выхода реверсивного счетчика 18 имитирует дрожание Фазы тактовой синхронизации в реальном времени. Последовательность чИсел с выхода реверсивного счетчика 18 поступает на первый вход 19 вычитания, имитирующего операцию стробирования, разность между числом с выхода элемента И 16 и числом с выхода реверсивного счетчика 18 должна быть. меньше 0,5 для случая правильного приема сигнала и больше 0,5 для случая ошибочного приема сигнала, Последовательность кодов чисел в блоке 20 сравнивается и поступает на блок 21 индикации. Технико-экономическая эФфективность предлагаемого устройства обус- ловлена тем, что оно.имитирует в реальном масштабе времени процесс синхронизаций коротковолновой аппара- туры.в условиях, максимально приближенных к реальным условиях а радиом линии.