СПОСОБ УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦИФРОВОГО КАНАЛА (ТРАКТА) ПЕРЕДАЧИ
METHOD FOR ACCELERATED DETERMINATION OF DIGITAL TRANSMISSION CHANNEL (ROUTE) QUALITY

Изобретение относится к электросвязи, а именно к оценке качества цифровых каналов (трактов) передачи, и может быть использовано для оперативного определения вероятности ошибки на регенерационных участках цифровых каналов (трактов) передачи.
Основным показателем, определяющим качество связи в цифровых каналах и трактах передачи, является вероятность появления ошибки.
Определение вероятности появления ошибки производится посредством приборов, осуществляющих передачу по проверяемому каналу (тракту) передачи специального тест-сигнала, прием этого тест-сигнала на противоположном окончании канала (тракта), выявление в нем ошибочно принятых импульсных посылок, подсчет их количества и вычисление отношения числа ошибочно принятых импульсных посылок к общему числу переданных.
Известен "Способ измерения коэффициента ошибок в дискретных каналах связи" [1], сущность которого состоит в следующем. На передаче формируют информацию блоками переменной длины и кодируют их кодом, обнаруживающим ошибки. На приеме декодируют кодовые блоки, измеряют длину каждого из них, подсчитывают как общее количество блоков различной длины, так и количество блоков соответствующей длины, пораженных ошибками, и, пользуясь приведенной в описании [1] формулой, вычисляют коэффициент ошибки за сеанс измерения.
Основным недостатком этого способа является значительное время, затрачиваемое на оценку качества цифрового канала передачи.
Известно "Устройство для измерения коэффициента ошибок в цифровых каналах связи" [2], обеспечивающее по сравнению с его прототипом сокращение времени измерения. Недостатком этого устройства является ограниченность области его применения - оно может быть использовано для контроля цифровых каналов только с фазовой модуляцией.
За прототип данного изобретения принят "Способ ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи" [3], основанный на использовании известного аналитического выражения зависимости вероятности ошибки в цифровом канале передачи от соотношения на приемной стороне амплитудного значения напряжения принимаемого сигнала и действующего значения напряжения помех (уровня шума) в полосе пропускания корректирующего усилителя [4]
где  - интервал вероятности;
c
U - амплитудное значение напряжения сигнала;
п
σ - действующее значение напряжения шума в полосе пропускания корректирующего усилителя.
Для удобства пользования данным выражением составлена соответствующая таблица, приведенная в [3] и повторенная в данном описании.
Согласно способу-прототипу ускоренное определение качества цифрового канала (тракта) передачи содержит последовательно выполняемые операции по передаче в канал (тракт) связи ослабленного с помощью калиброванного удлинителя контрольного тест-сигнала, приема этого тест-сигнала на противоположном окончании регенерационного участка цифрового канала (тракта) передачи, определения посредством прибора оценки качества канала вероятности появления ошибки при передаче в линию ослабленного сигнала, измерения прибором действующего значения напряжения шума и вычисления путем математических расчетов, используя приведенное выше выражение или таблицу, искомой вероятности ошибки в исследуемом канале при передаче сигнала номинального уровня.
При этом способ-прототип представляет собой совокупность последовательно выполняемых следующих девяти операций:
1) непосредственно перед передачей тест-сигнала измерение на приемной стороне линии связи действующего значения напряжения шума;
2) ослабление на определенную величину напряжения тест-сигнала посредством калиброванного удлинителя на входе линии связи;
3) определение посредством прибора оценки качества канала вероятности появления ошибки в принятом тест-сигнале;
4) определение расчетным путем или по таблице, исходя из полученной вероятности появления ошибки, отношения напряжений принятого тест-сигнала и помехи;
5) определение, используя ранее известное действующее значение напряжения шума, величины напряжения принятого тест-сигнала;
6) вычисление величины ослабления сигнала линией связи как отношение напряжения ослабленного тест-сигнала на входе линии связи к величине напряжения принятого тест-сигнала;
7) вычисление величины напряжения сигнала на выходе линии связи при номинальном напряжении сигнала на входе линии связи, определяемой как частное от деления величины номинального напряжения сигнала на выходе передатчика на величину ослабления сигнала в линии связи;
8) вычисление величины отношения напряжения выходного сигнала линии связи при номинальном напряжении сигнала на ее входе к действующему значению напряжения шума;
9) определение расчетным путем или пользуясь таблицей, исходя из найденной величины, отношения напряжения сигнала на выходе линии связи к действующему значению напряжения шума, искомой вероятности появления ошибки.
Основным недостатком способа-прототипа является значительная избыточность последовательно выполняемых операций и используемого оборудования. Так, помимо передатчика, приемника и прибора оценки качества цифрового канала используется трехпозиционный переключатель, обеспечивающий полное отключение передатчика от линии связи, подключение передатчика к линии связи через калиброванный удлинитель и непосредственное подключение передатчика к линии связи, и измеритель действующего значения напряжения шума. Общее количество последовательно выполняемых операций при этом, определяющее время, затрачиваемое на определение качества цифрового канала (тракта) передачи, равно девяти.
Целью данного изобретения является упрощение схемы, уменьшение количества последовательно выполняемых операций и сокращение времени определения вероятности ошибки цифрового канала (тракта) передачи.
Поставленная цель достигается предложением "Способа ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи", отличительной особенностью которого является то, что найденное по формуле (или с использованием таблицы) значение отношения напряжения принимаемого сигнала и действующего значения напряжения шумов при передаче ослабленного калиброванным удлинителем контрольного тест-сигнала увеличивают соответственно величине ослабления сигнала калиброванным удлинителем. После чего, зная зависимость вероятности ошибки от соотношения амплитудного значения напряжения сигнала к действующему значению напряжения шума и величину ослабления тест-сигнала калиброванным удлинителем, а также полагая, что действующее значение напряжения шума и величина затухания линии в течение времени исследования остаются неизменными, по таблице (или формуле) определяют искомую вероятность появления ошибки в исследуемом цифровом канале (тракте) передачи.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием такого дополнительного действия, как непосредственное вычисление отношения величины амплитудного значения напряжения принимаемого сигнала к величине действующего напряжения шума при поступлении в линию связи на передающей стороне сигнала с номинальным напряжением, т.е. соответствует критерию "новизна".
Сравнение заявляемого способа с другими аналогичными способами показывает, что способы определения качества цифрового канала (тракта) передачи, содержащие передачу по исследуемому каналу (тракту) тест-сигнала, выявление в принятом на противоположном окончании канала тест-сигнале ошибочных посылок и последующие расчеты по определению вероятности ошибки, известны.
Однако, благодаря тому, что в предлагаемом способе ускоренного определения качества цифрового канала передачи дополнительно вводится такое действие, как непосредственное вычисление величины отношения напряжения принимаемого сигнала при номинальном уровне передаваемого сигнала к действующему значению напряжения шума при отсутствии необходимости использования измерителя действующего значения напряжения шума, можно сделать вывод о соответствии заявляемого "Способа ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи" критерию "существенные отличия".
Сущность предлагаемого "Способа ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи" состоит в следующем.
Как и в прототипе, осуществляется передача в линию связи контрольного тест-сигнала, ослабленного на передаче калиброванным удлинителем, прием этого тест-сигнала на противоположном окончании регенерационного участка цифрового канала (тракта) передачи и определение посредством прибора оценки качества канала вероятности появления ошибки. Применительно к этой величине вероятности ошибки, пользуясь формулой или таблицей, определяют отношение напряжений принятого ослабленного на передаче тест-сигнала и шума.
Но, в отличие от прототипа, следующей операцией является непосредственное определение величины отношения амплитудного значения напряжения принимаемого сигнала при номинальном значении напряжения сигнала на входе линии связи к действующему значению напряжения шума путем увеличения на величину ослабления сигнала калиброванным удлинителем величины отношения амплитудного значения напряжения принимаемого ослабленного на передаче тест-сигнала и действующего значения напряжения шума.
Далее, как и в способе-прототипе, на основании уже известной величины отношения амплитудного значения напряжения сигнала на приеме, соответствующего передаче сигнала номинального уровня, и действующего значения напряжения шума, пользуясь приведенной выше формулой или таблицей, определяют искомую вероятность ошибки исследуемого участка цифрового канала (тракта) передачи.
Иллюстрация технической реализации предложенного способа приведена на чертеже, где обозначены:
1 - датчик контрольного тест-сигнала;
2 - передатчик;
3 - линия связи;
4 - приемник;
5 - прибор определения вероятности ошибки;
6 - калиброванный удлинитель;
7 - переключатель.
Как показано на чертеже, выход датчика контрольного тест-сигнала 1 соединен с входом передатчика 2, выход передатчика 2 подключается ко входу линии связи 3 посредством переключателя 7 либо непосредственно, либо последовательно с калиброванным удлинителем 6, выход линии связи 3 подключен ко входу приемника 4, выход которого подключен ко входу прибора определения вероятности ошибки 5.
Сопоставление заявляемого способа с прототипом показывает, что отсутствует необходимость использования измерителя действующего значения напряжения шума (помех), достаточно применение двухпозиционного переключателя, а общее количество последовательно выполняемых операций сократилось с девяти до пяти, т.е. время определения качества цифрового канала (тракта) передачи уменьшается примерно в два раза.
Следовательно, можно сделать вывод, что цель, поставленная перед данным изобретением - упрощение схемы, уменьшение количества последовательно выполняемых операций и сокращение времени при определении вероятности ошибки цифрового канала (тракта) передачи - достигнута.
Весьма существенным достоинством предложенного ускоренного способа определения качества цифрового канала (тракта) передачи является простота его реализации, что способствует его широкому применению на практике.
Предложенный ускоренный способ определения качества цифрового канала (тракта) передачи может найти широкое применение на различных узлах и объектах связи при эксплуатационном обслуживании цифровых систем передачи.
Технико-экономический эффект, обусловленный применением предложенного способа ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи, заключается в существенном упрощении процедуры и значительном, примерно в два раза по сравнению с прототипом, уменьшении времени при проведении контроля качества цифровых каналов (трактов) передачи, а следовательно, и в повышении эффективности их применения.
Количественная величина ожидаемого технико-экономического эффекта от использования предложенного способа ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи зависит, в первую очередь, от области его применения и конкретных вариантов исполнения. Ее точное определение возможно только после его практической реализации.
Источники информации
1. Авт.св. СССР №1504806, МПК Н04В 3/46. Способ измерения коэффициента ошибок в дискретных каналах связи. 1989, Бюл. №32.
2. Авт.св. СССР №1587650, МПК Н04В 3/46. Устройство для измерения коэффициента ошибок в цифровых каналах связи. 1990, Бюл. №31.
3. Патент РФ на изобретение №2306669, МПК Н04В 3/46. Способ ускоренного определения качества цифрового канала (тракта) передачи. 2007, Бюл. №26 (прототип).
4. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. М.: Радио и связь, 1982 г., с.145.