УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ

Полезная модель относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования системы радиосвязи, функционирующей в режиме случайного множественного доступа типа S-ALOHA.
Известно устройство для моделирования системы радиосвязи, содержащее генератор заявок, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, генератор приоритетных заявок, датчик случайною потока импульсов, четыре элемента И, два элемента НЕ и три элемента ИЛИ, причем выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ через второй элемент И - с входом первого элемента НЕ и со вторым входом четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего элемента И подключен к входу датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого является вычитающим входом реверсивного счетчика, выход генератора приоритетных заявок подключен к первому входу четвертом элемента И, входу второго элемента НЕ и входу элемента задержки, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ (РФ 2142647, 1999).
Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает требуемую точность моделирования широковещательных радиосетей, т.к. не учитывает возможность возникновения коллизий при попытке нескольких абонентских станций одновременно передать сообщение по каналу случайного множественного доступа.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является устройство для моделирования системы радиосвязи, содержащее генератор заявок, четыре элемента И, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов (ГТИ), Т-триггер, элемент НЕ, D-триггер, два RS-триггера, причем выход генератора заявок соединен через первый элемент И с входом установки «1» первого RS-триггера и через третий элемент И со входом «0» установки нулевого состояния первого RS-триггера прямой выход которого соединен со входом четвертого элемента И. Выход генератора тактовых импульсов соединен через элемент ИЛИ со входом Т-триггера, выход которого через элемент НЕ соединен со входом третьего элемента И, и со входом четвертого элемента И, а также через последовательно соединенные второй элемент И и D-триггер со входом «0» установки нулевого состояния второго RS-триггера, прямой выход которого соединен со входом второго элемента И, а инверсный - со входом четвертого элемента И. (RU 78965 U1, 2008).
Недостатком устройства является то, что оно не способно обеспечить требуемую точность определения характеристик информационного обмена, т.к. не учитывает потери передаваемых пакетов вследствие помех в радиоканале.
Задача предполагаемой полезной модели заключается в повышении точности определения характеристик информационного обмена в широковещательной радиосети случайного доступа благодаря учету воздействия помех на передаваемую информацию.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для моделирования системы радиосвязи включает генератор заявок, генератор тактовых импульсов, генератор импульсов случайной длительности, два RS-триггера, пять элементов И, три элемента НЕ и четыре суммирующих счетчика, причем выход генератора заявок соединен через первый вход первого элемента И с входом установки «1» первого RS-триггера и с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом установки «1» второго RS-триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента НЕ и входом четвертого суммирующего счетчика; выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом первого элемента И, а также через первый элемент НЕ с входом установки «0» первого RS-триггера и с входом установки «0» второго RS-триггера; выход первого RS-триггера соединен со вторым входом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, а также с первым входом пятого элемента И и через второй элемент НЕ с входом первого суммирующего счетчика; выход генератора импульсов случайной длительности соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого через первый вход четвертого элемента И соединен со входом второго суммирующего счетчика; выход третьего элемента НЕ соединен со вторым входом четвертого элемента И, а также через второй вход пятого элемента И с входом третьего суммирующего счетчика.
Введение новых отличительных признаков: два элемента НЕ, элемент И, генератор импульсов случайной длительности, четыре суммирующих счетчика, а также новых связей между элементами позволяет повысить характеристики информационного обмена в широковещательной радиосети случайного доступа в условиях воздействия помех.
В связи с тем, что предлагаемое устройство имеет отличительные от прототипа признаки, обеспечивающие достижение цели заявленного технического решения, оно удовлетворяет критерию «новизна».
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для моделирования системы радиосвязи, обозначено:
1 - генератор заявок;
2 - генератор тактовых импульсов;
3 - генератор импульсов случайной длительности;
4,5 - соответственно первый и второй RS-триггеры;
6, 7, 8, 9, 10 - соответственно первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И;
11, 12, 13 - соответственно первый, второй, третий элементы НЕ;
14, 15, 16, 17 - соответственно первый, второй, третий и четвертый суммирующие счетчики.
Выход генератора заявок 1 соединен через первый вход первого 6 элемента И с входом установки «1» первого 4 RS-триггера и с первым входом второго 7 элемента И, выход которого соединен с входом установки «1» второго 5 RS-триггера, выход которого соединен с входом третьего 13 элемента НЕ и входом четвертого 17 суммирующего счетчика; выход генератора тактовых импульсов 2 соединен со вторым входом первого 6 элемента И, а также через первый 11 элемент НЕ с входом установки «0» первого 4 RS-триггера и с входом установки «0» второго 5 RS-триггера; выход первого 4 RS-триггера соединен со вторым входом второго 7 элемента И и с первым входом третьего 8 элемента И, а также с первым входом пятого 10 элемента И и через второй 12 элемент НЕ с входом первого 14 суммирующего счетчика; выход генератора импульсов случайной длительности 3 соединен со вторым входом третьего 8 элемента И, выход которого через первый вход четвертого 9 элемента И соединен со входом второго 15 суммирующего счетчика; выход третьего элемента НЕ соединен со вторым входом четвертого элемента И, а также через второй вход пятого 10 элемента И с входом третьего 16 суммирующего счетчика.
Устройство для моделирования системы радиосвязи работает следующим образом.
В системе радиосвязи с учетом возникновения помех в радиоканале информационный пакет передается абонентами в режиме тактированного случайного множественного доступа типа S-ALOHA.
В исходном состоянии содержимое суммирующих счетчиков 14, 15, 16 и 17 равно нулю. На выходе RS-триггера 4 имеется уровень логического «0», который закрывает 7 элемент И. На выходе RS-триггера 5 имеется уровень логического «0», который через 13 элемент НЕ открывает 9 и 10 элементы И. Генератор тактовых импульсов 2 необходим для синхронизации работы суммирующих счетчиков 14, 15, 16 и 17. Длительность фазы высокого напряжения генератора тактовых импульсов 2 задает длительность временного слота протокола случайного множественного доступа. Генератор импульсов случайной длительности 3 имитирует возникновение помех в радиоканале. Уровень логического «0» на выходе генератора импульсов случайной длительности 3 означает наличие помехи. Генератор заявок 1 создает суммарную интенсивность поступающих от всех абонентских станций информационных пакетов.
С началом очередного временного слота, то есть поступление от генератора тактовых импульсов 2 импульса, открывается 6 элемент И. С генератора заявок 1 поступит один импульс на вход установки «1» RS-триггера 4 и на вход 7 элемента И, который в этот момент закрыт.После прохода импульса на выходе RS-триггера 4 образуется уровень логической «1», который открывает 7 элемент И и через открытый 10 элемент И поступает на вход суммирующего счетчика 15, а также на вход 8 элемента И. Если на выходе генератора импульсов случайной длительности 3 установлен уровень логической «1», то через 8 и 9 элемент И поступает на вход суммирующего счетчика 15. В этом случае устанавливается процесс передачи информационного пакета при отсутствии помех в радиоканале.
При поступлении в том же временном слоте следующего импульса с генератора заявок 1, который через открытый 7 элемент И пройдет на вход установки «1» RS-триггера 5, на выходе которого устанавливается уровень логической «1», поступающий на вход суммирующего счетчика 4, а также через 13 элемент НЕ закрывает 9 и 10 элементы И. Новые импульсы с генератора заявок 1 не меняют значения RS-триггеров. В этом случае моделируется ситуация возникновения коллизии в радиоканале, если число передающих абонентов больше одного.
Если с генератора заявок 1 за время очередного временного слота не поступило импульсов, то через 12 элемент НЕ на входе суммирующего счетчика 1 будет присутствовать уровень логической «1», что соответствует отсутствию информационных пакет в радиоканале.
По окончании импульса с генератора тактовых импульсов 2, то есть по завершению очередного временного окна, через 11 элемент НЕ на выходах 4 и 5 RS-триггеров образуется логический «0». В этот момент суммирующие счетчики 14, 15, 16 и 17 считывают информацию своих входов.
Таким образом, в устройстве могут моделироваться четыре возможных ситуации:
- ситуация 1, не один из абонентов радиосети не пытался передать информационный пакет;
- ситуация 2, только один из абонентов радиосети пытался передать информационный пакет и успешно его передал;
- ситуация 3, только один из абонентов радиосети пытался передать информационный пакет, но его пакет был поврежден при возникновении помехи;
- ситуация 4, более одного абонента радиосети пытались передать информационный пакет и случилась коллизия.
По результатам работы устройства в течение заданного времени можно рассчитать характеристики информационного обмена по содержанию суммирующих счетчиков.
В процессе прохождения по каналу связи сигнал подвергается искажениям. Необратимые искажения сигнала в канале являются следствием воздействия помех. При организации радиосвязи необходимо учитывать возможность влияния на качество радиосети различных помех. Предполагаемая полезная модель повышает точность определения характеристик информационного обмена в широковещательной радиосети случайного доступа благодаря учету воздействия помех на передаваемую информацию. Моделирование систем радиосвязи на этапе их разработки позволяет сократить сроки разработки при сокращении стоимости самих работ.