RU2543957C1

RU2543957C1 - Device for predicting discrete communication channel state

Info

Publication number: RU2543957C1
Application number: RU2014120091/08A
Authority: RU
Inventors: Павел Александрович Будко; Алексей Михайлович Винограденко; Александр Игоревич Литвинов; Владимир Васильевич Федоренко
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device for predicting discrete communication channel state consists of an error detection unit, an error counter, an OR element, a time interval former, N prediction units, N memory units, N prediction evaluation units, a decoder, a decision unit and a display unit. The novelty of the device for predicting discrete communication channel state lies in the delay element, the structure of the prediction evaluation unit, the structure of the controlled nonlinear element and a plurality of new links.

EFFECT: high accuracy of adapting an error prediction algorithm in a communication channel and shorter prediction time.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано для контроля качества дискретного канала связи.The invention relates to telecommunication technology and can be used to control the quality of a discrete communication channel.

Известно устройство для контроля качества дискретных каналов связи, содержащее блок согласования, блок выявления ошибок, счетчик ошибок, блок деления, регистр, второй счетчик, дешифратор, два элемента задержки и блок памяти (см. Патент РФ на изобретение №92008501 от 27.05.1995 г., кл. Н04В 3/46).A device for monitoring the quality of discrete communication channels, comprising a matching unit, an error detection unit, an error counter, a division unit, a register, a second counter, a decoder, two delay elements and a memory unit (see RF Patent for the invention No. 92008501 of 05/27/1995 g ., CL HB04 3/46).

Недостатком данного устройства является низкая точность адаптации алгоритма прогнозирования ошибок в канале связи и большие интервалы времени прогнозирования.The disadvantage of this device is the low accuracy of adaptation of the error prediction algorithm in the communication channel and the large intervals of time prediction.

Известно устройство для прогнозирования состояния дискретного канала связи, содержащее блок выявления ошибок, блок прогнозирования, дешифратор, формирователь временных интервалов и блок оценки прогноза (см. авторское свидетельство СССР №1497749 от 30.07.1989 г. кл. Н04В 3/46).A device is known for predicting the state of a discrete communication channel, comprising an error detection unit, a prediction unit, a decoder, a time interval shaper, and a forecast estimation unit (see USSR author's certificate No. 1497749 dated July 30, 1989, class Н04В 3/46).

Недостатком данного устройства является низкая точность адаптации алгоритма прогнозирования ошибок в канале связи, низкая надежность блока прогнозирования из-за сложности алгоритма прогнозирования фиксируемых параметров канала связи.The disadvantage of this device is the low accuracy of adaptation of the error prediction algorithm in the communication channel, the low reliability of the forecasting unit due to the complexity of the forecasting algorithm for fixed parameters of the communication channel.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для прогнозирования состояния дискретного канала связи (см. авторское свидетельство СССР №1501288 от 15.08.1989 г., кл. Н04В 3/46), содержащее последовательно соединенные блок выявления ошибок и счетчик ошибок, n - блоков прогнозирования, n - блоков памяти и n - блоков оценки прогноза, причем вход i $(i = \bar{1, n})$

блока прогнозирования соединен с выходом счетчика ошибок, а выход через i блок памяти соединен со вторым информационным входом i блока оценки прогноза, первый информационный вход которого соединен с выходом счетчика ошибок, формирователь интервала времени, первый информационный вход которого соединен со входом опроса счетчика ошибок и тактовым входом i блока памяти, второй выход с тактовым входом i блока оценки прогноза, последовательно соединенный блок, имеющий 2n входов, каждый вход соединен с выходом соответствующего блока прогнозирования и блока оценки прогноза, первый и второй выход соответственно с первым и вторым дополнительными входами формирователя интервала времени и блок отображения.The closest analogue (prototype) in technical essence to the claimed object is a device for predicting the state of a discrete communication channel (see USSR author's certificate No. 1501288 of 08/15/1989, class Н04В 3/46), containing a series-connected error detection unit and error counter, n - prediction blocks, n - memory blocks and n - forecast estimation blocks, and input i

(i = \bar{one, n})

the prediction unit is connected to the output of the error counter, and the output through the i memory unit is connected to the second information input i of the forecast estimation unit, the first information input of which is connected to the output of the error counter, a time interval shaper, the first information input of which is connected to the polling input of the error counter and the input i of the memory unit, the second output with the clock input i of the forecast estimation unit, a series-connected unit having 2n inputs, each input is connected to the output of the corresponding forecast unit of the building and the forecast estimation unit, the first and second output, respectively, with the first and second additional inputs of the time interval shaper and the display unit.

Недостатком данного устройства является относительно низкая точность адаптации алгоритма прогнозирования ошибок в канале связи и большие интервалы времени прогнозирования, обусловленные отсутствием учета распределений ошибок прогнозирования.The disadvantage of this device is the relatively low accuracy of adaptation of the error prediction algorithm in the communication channel and the large intervals of forecasting time due to the lack of accounting for the distribution of prediction errors.

Техническим результатом от использования заявленного технического решения является повышение точности адаптации алгоритма прогнозирования ошибок в канале связи и уменьшение времени прогнозирования.The technical result from the use of the claimed technical solution is to increase the accuracy of adaptation of the error prediction algorithm in the communication channel and reduce the prediction time.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для прогнозирования состояния дискретного канала связи, содержащее блок выявления ошибок, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен к информационному входу счетчика ошибок, вход управления которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с задающим выходом формирователя интервала времени, управляющими входами N блоков прогнозирования и тактовыми входами N блоков памяти; n-й выход первой группы выходов счетчика ошибок, где n=1, 2, …, N, соединен со вторым входом n-го блока прогнозирования, n-й выход второй группы выходов счетчика ошибок соединен с первым информационным входом n-го блока оценки прогноза, выход n-го блока прогнозирования соединен со вторым входом n-го блока памяти и n-м информационным входом дешифратора, установочный выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а первый информационный выход соединен со вторым информационным входом решающего блока; выход n-го блока памяти соединен со вторым информационным входом n-го блока оценки прогноза, выход которого соединен с n-м формирующим входом решающего блока, а второй выход формирователя интервала времени соединен с тактовыми входами N блоков оценки прогноза, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами решающего блока, третий выход которого соединен с первым информационным входом блока отображения, второй информационный вход которого соединен со вторым информационным выходом дешифратора. Дополнительно введены элемент задержки, вход которого соединен с вторым выходом формирователя интервала времени, а выход соединен со управляющим входом решающего блока. Блок оценки прогноза состоит из вычитателя, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами блока, а выход соединен с входом цифроаналогового преобразователя, первый выход которого соединен с входом измерителя среднеквадратического значения, выход которого соединен с первым входом дополнительного делителя, второй вход которого соединен с выходом измерителя средневыпрямленного значения, вход которого соединен со вторым выходом цифроаналогового преобразователя и вторым входом управляемого нелинейного элемента; выход дополнительного делителя соединен со входом регистра памяти, выход которого соединен с управляющим входом управляемого нелинейного элемента, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является тактовым входом блока, а выход соединен со входом делителя, выход которого является выходом блока. Управляемый нелинейный элемент состоит из прямого логарифмического преобразователя, вход которого является вторым входом управляемого нелинейного элемента, а выход соединен с первым входом умножителя, второй вход которого является управляющим входом управляемого нелинейного элемента, а выход соединен со входом обратного логарифмического преобразователя, выход которого является выходом управляемого нелинейного элемента.This goal is achieved by the fact that in a known device for predicting the state of a discrete communication channel containing an error detection unit, the information input of which is the input of the device, and the output is connected to the information input of the error counter, the control input of which is connected to the output of the OR element, the first input of which is connected with a specifying output of the time interval shaper, controlling inputs of N prediction blocks and clock inputs of N memory blocks; The nth output of the first group of outputs of the error counter, where n = 1, 2, ..., N, is connected to the second input of the nth prediction unit, the nth output of the second group of outputs of the error counter is connected to the first information input of the nth estimation unit prediction, the output of the nth prediction block is connected to the second input of the nth memory block and the nth information input of the decoder, the installation output of which is connected to the second input of the OR element, and the first information output is connected to the second information input of the decision block; the output of the nth memory block is connected to the second information input of the nth forecast estimation block, the output of which is connected to the nth forming input of the decision block, and the second output of the time interval shaper is connected to the clock inputs of the N forecast forecast blocks, and the first and second control the inputs are connected respectively to the first and second control outputs of the deciding unit, the third output of which is connected to the first information input of the display unit, the second information input of which is connected to the second information output fratora. Additionally, a delay element has been introduced, the input of which is connected to the second output of the time interval shaper, and the output is connected to the control input of the decision block. The forecast estimation block consists of a subtractor, the first and second inputs of which are the first and second information inputs of the block, and the output is connected to the input of the digital-analog converter, the first output of which is connected to the input of the rms meter, the output of which is connected to the first input of the additional divider, the second input which is connected to the output of the meter average rectified value, the input of which is connected to the second output of the digital-to-analog Converter and the second input control th non-linear element; the output of the additional divider is connected to the input of the memory register, the output of which is connected to the control input of the controlled nonlinear element, the output of which is connected to the first input of the adder, the second input of which is the clock input of the block, and the output is connected to the input of the divider, the output of which is the output of the block. The controlled nonlinear element consists of a direct logarithmic converter, the input of which is the second input of the controlled nonlinear element, and the output is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is the control input of the controlled nonlinear element, and the output is connected to the input of the inverse logarithmic converter, the output of which is the output of the controlled nonlinear element.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом устройстве обеспечивается повышение точности адаптации алгоритма и уменьшение времени прогнозирования, за счет работы блоков оценки прогноза, формирующих сигнал выбора алгоритма и решающего блока, адаптирующего алгоритм прогнозирования и изменяющего интервалы времени прогнозирования по сигналам оценки прогноза, что позволяет увеличить сменяемость алгоритма прогнозирования, а также повысить качество канала связи за счет сокращения времени перерыва между прогнозами.Thanks to the new set of essential features in the inventive device, it is possible to increase the accuracy of the adaptation of the algorithm and reduce the forecasting time due to the operation of the forecast estimation blocks, which generate the algorithm selection signal and the decision block, which adapts the forecasting algorithm and changes the prediction time intervals from the forecast evaluation signals, which allows to increase turnover forecasting algorithm, as well as improve the quality of the communication channel by reducing the time interval between forecasts.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показано:The claimed device is illustrated by drawings, which show:

фиг. 1 - общая структурная схема устройства;FIG. 1 is a general block diagram of a device;

фиг. 2 - структурная схема блока оценки прогноза;FIG. 2 is a block diagram of a forecast estimation unit;

фиг. 3 - структурная схема управляемого нелинейного элемента.FIG. 3 is a block diagram of a controlled non-linear element.

Устройство для прогнозирования состояния дискретного канала связи, показанное на фиг. 1, содержит блок выявления ошибок 1, информационный вход которого является входом устройства. Выход блока выявления ошибок 1 подключен к информационному входу счетчика ошибок 2, вход управления которого соединен с выходом элемента ИЛИ 9, первый вход которого соединен с задающим выходом формирователя интервала времени 6, управляющими входами N блоков прогнозирования 3.n и тактовыми входами N блоков памяти 4.n. n-й выход первой группы выходов счетчика ошибок 2, где n=1, 2, …, N, соединен со вторым входом n-го блока прогнозирования 3.n (n - количество используемых алгоритмов прогнозирования), n-й выход второй группы выходов счетчика ошибок 2 соединен с первым информационным входом n-го блока оценки прогноза 5.n. Выход n-го блока прогнозирования 3.n соединен с вторым входом n-го блока памяти 4.n и n-м информационным входом дешифратора 11, установочный выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 9, а первый информационный выход соединен с вторым информационным входом решающего блока 7; выход n-го блока памяти 4.n соединен с вторым информационным входом n-го блока оценки прогноза 5.n, выход которого соединен с n-м формирующим входом решающего блока 7. Второй выход формирователя интервала времени 6 соединен с тактовыми входами N блоков оценки прогноза 5.n и входом элемента задержки 9, а первый и второй управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами решающего блока 7, третий выход которого соединен с первым информационным входом блока отображения 8, второй информационный вход которого соединен с вторым информационным выходом дешифратора 11. Управляющий вход решающего блока 7 соединен с выходом элемента задержки 10.The apparatus for predicting the state of a discrete communication channel shown in FIG. 1, contains an error detection unit 1, the information input of which is the input of the device. The output of the error detection unit 1 is connected to the information input of the error counter 2, the control input of which is connected to the output of the OR element 9, the first input of which is connected to the master output of the time interval shaper 6, the control inputs of N prediction blocks 3.n and the clock inputs of N memory blocks 4 .n. The nth output of the first group of outputs of error counter 2, where n = 1, 2, ..., N, is connected to the second input of the nth prediction block 3.n (n is the number of forecasting algorithms used), the nth output of the second group of outputs error counter 2 is connected to the first information input of the nth forecast estimation unit 5.n. The output of the nth prediction block 3.n is connected to the second input of the nth memory block 4.n and the nth information input of the decoder 11, the installation output of which is connected to the second input of the OR element 9, and the first information output is connected to the second information input decision block 7; the output of the nth memory block 4.n is connected to the second information input of the nth forecast estimation unit 5.n, the output of which is connected to the nth forming input of the decision block 7. The second output of the time interval shaper 6 is connected to the clock inputs of the N evaluation units 5.n forecast and the input of the delay element 9, and the first and second control inputs are connected respectively to the first and second control outputs of the decision block 7, the third output of which is connected to the first information input of the display unit 8, the second information input of which is connected to the second information output of the decoder 11. The control input of the decision block 7 is connected to the output of the delay element 10.

Блок оценки прогноза 5 предназначен для оценки точности прогноза, которая зависит от выбранного алгоритма прогнозирования и интервала времени и формирует сигнал выбора алгоритма и прогнозирования. Он может быть реализован различным способом, например, показанным на фиг. 2. Блок оценки прогноза 5 состоит из вычитателя 5.1, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами блока. Выход вычитателя 5.1 соединен со входом цифроаналогового преобразователя 5.5, первый выход которого соединен со входом измерителя среднеквадратического значения 5.6, выход которого соединен с первым входом дополнительного делителя 5.8, второй вход которого соединен с выходом измерителя средневыпрямленного значения 5.7. Вход измерителя средневыпрямленного значения 5.7 соединен со вторым выходом цифроаналогового преобразователя 5.5 и вторым входом управляемого нелинейного элемента 5.2. Выход дополнительного делителя 5.8 соединен со входом регистра памяти 5.9, выход которого соединен с управляющим входом управляемого нелинейного элемента 5.2. Выход управляемого нелинейного элемента 5.2 соединен с первым входом сумматора 5.3, второй вход которого является тактовым входом блока. Выход сумматора 5.3 соединен со входом делителя 5.4, выход которого является информационным выходом блока.The forecast estimation block 5 is intended for estimating forecast accuracy, which depends on the selected forecasting algorithm and time interval and generates a signal for selecting an algorithm and forecasting. It can be implemented in various ways, for example, as shown in FIG. 2. The forecast estimation block 5 consists of a subtractor 5.1, the first and second inputs of which are the first and second information inputs of the block, respectively. The output of the subtractor 5.1 is connected to the input of the digital-to-analog converter 5.5, the first output of which is connected to the input of the RMS meter 5.6, the output of which is connected to the first input of the additional divider 5.8, the second input of which is connected to the output of the meter of mean-square value 5.7. The input of the meter of average rectified value 5.7 is connected to the second output of the digital-to-analog converter 5.5 and the second input of the controlled nonlinear element 5.2. The output of the additional divider 5.8 is connected to the input of the memory register 5.9, the output of which is connected to the control input of the controlled nonlinear element 5.2. The output of the controlled nonlinear element 5.2 is connected to the first input of the adder 5.3, the second input of which is the clock input of the block. The output of the adder 5.3 is connected to the input of the divider 5.4, the output of which is the information output of the block.

Управляемый нелинейный элемент 5.2 предназначен для преобразования полученного сигнала по логарифмическому закону, перемножения его на коэффициент формы распределения ошибок прогнозирования и подачи его на сумматор 5.3. Он может быть реализован различным способом, например, показанным на фиг. 3. Управляемый нелинейный элемент 5.2 состоит из прямого логарифмического преобразователя 5.2.1, вход которого является вторым входом управляемого нелинейного элемента 5.2 и подключен к второму выходу цифроаналогового преобразователя 5.5 и входу измерителя средневыпрямленного значения 5.7, а выход соединен с первым входом умножителя 5.2.2, второй вход которого является управляющим входом управляемого нелинейного элемента 5.2 и подключен к выходу блока памяти 5.9. Выход умножителя 5.2.2 соединен со входом обратного логарифмического преобразователя 5.2.3, выход которого является выходом управляемого нелинейного элемента 5.2.The controlled non-linear element 5.2 is intended to convert the received signal according to the logarithmic law, multiply it by the coefficient of the shape of the distribution of forecasting errors and supply it to the adder 5.3. It can be implemented in various ways, for example, as shown in FIG. 3. The controllable nonlinear element 5.2 consists of a direct logarithmic converter 5.2.1, the input of which is the second input of the controllable nonlinear element 5.2 and is connected to the second output of the digital-to-analog converter 5.5 and the input of the RMS meter 5.7, and the output is connected to the first input of the multiplier 5.2.2, the second input of which is the control input of the controlled nonlinear element 5.2 and is connected to the output of the memory block 5.9. The output of the multiplier 5.2.2 is connected to the input of the inverse logarithmic converter 5.2.3, the output of which is the output of the controlled nonlinear element 5.2.

Блок выявления ошибок 1 предназначен для анализа полученного сигнала из канала связи на предмет наличия в нем ошибок.The error detection unit 1 is designed to analyze the received signal from the communication channel for the presence of errors in it.

Счетчик ошибок 2 предназначен для определения количества ошибок k_Т за интервал времени контроля t_k.Error counter 2 is designed to determine the number of errors k _T for the monitoring time interval t _k .

Блоки прогнозирования 3.n (где n - общее количество блоков прогнозирования) предназначены для прогнозирования количества ошибок канала связи на последующий интервал времени различными алгоритмами прогнозирования.3.n prediction blocks (where n is the total number of prediction blocks) are used to predict the number of communication channel errors over a subsequent time interval by various prediction algorithms.

Блоки памяти 4.n предназначены для записи количества ошибок $k_{T j}^{*}$

, спрогнозированного в j интервале работы устройства.4.n memory blocks are designed to record the number of errors

k_{T j}^{*}

predicted in the j interval of operation of the device.

Блоки оценки прогноза 5.n предназначены для оценки точности прогноза, зависящей от выбранного алгоритма прогнозирования и интервала времени, и формирования сигнала выбора алгоритма прогнозирования.5.n forecast prediction blocks are designed to assess the accuracy of the forecast, depending on the selected forecasting algorithm and time interval, and to generate a signal for choosing a forecasting algorithm.

Формирователь интервала времени 6 предназначен для задания задержки сигнала блоку памяти 4.n для передачи его блоку оценки прогноза 5.n и синхронизации работы устройства в целом.The time interval shaper 6 is designed to set the signal delay to the 4.n memory block for transmission to the 5.n forecast prediction block and synchronization of the operation of the device as a whole.

Решающий блок 7 предназначен для адаптации алгоритма прогнозирования и изменения интервала времени прогнозирования по сигналам оценки прогноза, а также для управления формирователем интервала времени 6, увеличивая или уменьшая интервал времени контроля.The decision block 7 is designed to adapt the forecasting algorithm and change the forecasting time interval from the forecast estimation signals, as well as to control the time interval shaper 6, increasing or decreasing the monitoring time interval.

Блок отображения 8 предназначен для формирования дополнительных исполнительных команд соответственно «прогноз авария» и «прогноз недостоверен», в случае резкого ухудшения точности прогнозирования качества канала связи и несоответствия алгоритмов прогнозирования заданной точности.The display unit 8 is intended for the formation of additional executive commands, respectively, “accident forecast” and “forecast unreliable”, in the case of a sharp deterioration in the accuracy of forecasting the quality of the communication channel and the mismatch of forecasting algorithms with a given accuracy.

Элемент ИЛИ 9 предназначен для задания команды счетчику ошибок 2 на пересчет ошибок или подачи задающего сигнала с формирователя интервала времени.The OR element 9 is intended to set the error counter 2 command to recalculate errors or to supply a reference signal from the time interval shaper.

Элемент задержки 10 предназначен для задержки импульса на время, необходимое для формирования ошибки прогнозирования делителя 5.4.The delay element 10 is designed to delay the pulse for the time required to generate the prediction error of the divider 5.4.

Дешифратор 11 предназначен для остановки самоконтроля 3.n блока прогнозирования и передачи спрогнозированного количества ошибок решающему блоку.The decoder 11 is designed to stop self-control 3.n of the forecasting unit and transmitting the predicted number of errors to the decisive unit.

Вычитатель 5.1 предназначен для исключения ошибки прогнозирования, нахождения разности значения количества ошибок канала связи и спрогнозированного значения количества ошибок канала связи в j момент времени.Subtractor 5.1 is designed to eliminate prediction errors, find the difference between the values of the number of errors of the communication channel and the predicted value of the number of errors of the communication channel at the j moment in time.

Прямой логарифмический преобразователь 5.2.1 предназначен для преобразования полученного сигнала по логарифмическому закону.The direct logarithmic converter 5.2.1 is designed to convert the received signal according to the logarithmic law.

Умножитель 5.2.2 предназначен для перемножения сигнала, преобразованного по логарифмическому закону, на значение, k_ф, соответствующее определенным значениям параметра формы распределения ошибок прогнозирования.The multiplier 5.2.2 is designed to multiply the signal, converted according to the logarithmic law, by a value, k _f , corresponding to certain values of the parameter of the shape of the distribution of prediction errors.

Обратный логарифмический преобразователь 5.2.3 предназначен для обратного преобразования полученного сигнала по логарифмическому закону.The inverse logarithmic converter 5.2.3 is intended for the inverse transformation of the received signal according to the logarithmic law.

Сумматор 5.3 предназначен для суммирования полученного значения с блока управляемой нелинейности в течение интервала времени, заданного формирователем интервала времени.The adder 5.3 is designed to summarize the obtained value from the controlled nonlinearity block during the time interval specified by the time interval shaper.

Делитель 5.4 предназначен для деления количества ошибок, поступивших на его вход с постоянным коэффициентом деления.The divider 5.4 is designed to divide the number of errors received at its input with a constant division coefficient.

Цифроаналоговый преобразователь 5.5 предназначен для преобразования дискретного сигнала со значением ошибки прогнозирования на его входе в аналоговый сигнал на его выходе.The digital-to-analog converter 5.5 is designed to convert a discrete signal with the value of the prediction error at its input into an analog signal at its output.

Измеритель среднеквадратического значения 5.6 предназначен для определения среднеквадратического значения ошибок прогнозирования.The rms meter 5.6 is designed to determine the rms value of prediction errors.

Измеритель средневыпрямленного значения 5.7 предназначен для определения средневыпрямленного значения ошибок прогнозирования.The average rectified value meter 5.7 is designed to determine the average rectified value of forecasting errors.

Дополнительный делитель 5.8 предназначен для деления среднего значения ошибок прогнозирования и получения значения коэффициента формы распределения ошибок прогнозирования.Additional divider 5.8 is designed to divide the average value of forecasting errors and obtain the value of the coefficient of the shape of the distribution of forecasting errors.

Регистр памяти 5.9 предназначен для записи значений параметра формы распределения ошибок прогнозирования.The memory register 5.9 is designed to record the values of the parameter of the shape of the distribution of forecasting errors.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на адаптации алгоритма прогнозирования и времени прогнозирования с целью повышения достоверности прогнозирования. Адаптация основана на методе максимума правдоподобия, при котором для выбора критерия прогнозирования используется определенное распределение ошибок прогнозирования.The principle of operation of the proposed device is based on the adaptation of the forecasting algorithm and forecasting time in order to increase the reliability of forecasting. The adaptation is based on the maximum likelihood method, in which a certain distribution of forecasting errors is used to select a prediction criterion.

В качестве распределения ошибок прогнозирования предлагается использовать обобщенное распределение вида:As a distribution of forecasting errors, it is proposed to use a generalized distribution of the form:

где $Г (\frac{1}{k})$

- гамма функция;Where

G (\frac{one}{k})

- gamma function;

Δn - мгновенное значение ошибок прогнозирования;Δn is the instantaneous value of prediction errors;

k - параметр формы распределения (1);k is the parameter of the distribution form (1);

σ - энергетический параметр распределения (1).σ is the energy distribution parameter (1).

Используя метод максимума правдоподобия, критерий адаптации примет вид:Using the maximum likelihood method, the adaptation criterion will take the form:

где kT_j - значение количества ошибок канала связи в j момент времени;where kT _j is the value of the number of communication channel errors at j moment of time;

kT_jпр - прогнозированное значение качества ошибок канала связи в n момент времени.kT _jpr - the predicted value of the error quality of the communication channel at n point in time.

Следовательно, для реализации критерия адаптации (оценки прогноза) необходимо определить разность kТ_j-kT_jпр=Δn и параметр k.Therefore, to implement the adaptation criterion (forecast estimation), it is necessary to determine the difference kT _j -kT _jpr = Δn and parameter k.

Значению параметра k соответствует определенный вид обобщенного распределения (1). Например, при k=1 распределение (1) примет вид симметричного логарифмического распределения,The value of the parameter k corresponds to a certain type of generalized distribution (1). For example, for k = 1, distribution (1) takes the form of a symmetric logarithmic distribution,

при k=2 - нормального распределения;when k = 2 - normal distribution;

при k=3 - распределение Рэлея;at k = 3 - Rayleigh distribution;

при k=10÷12 - равномерного распределения и т.д. Поэтому для различных k критерий адаптации (оценки прогноза) примет вид:at k = 10 ÷ 12 - uniform distribution, etc. Therefore, for different k, the adaptation criterion (forecast estimate) will take the form:

при k=1 $\sum_{j} [k T_{j} - k T_{j п р}] \to \min$

;for k = 1

\sum_{j} [k T_{j} - k T_{j P R}] \to \min

;

при k=2 $\sum_{j} {[k T_{j} - k T_{j п р}]}^{2} \to \min$

- данный критерий используется в устройстве-прототипе;for k = 2

\sum_{j} {[k T_{j} - k T_{j P R}]}^{2} \to \min

- this criterion is used in the prototype device;

при k=3 $\sum_{j} {[k T_{j} - k T_{j п р}]}^{3} \to \min$

;for k = 3

\sum_{j} {[k T_{j} - k T_{j P R}]}^{3} \to \min

;

при k=10÷12 $\sum_{j} {[k T_{j} - k T_{j п р}]}^{10 \div 12} \to \min$

.at k = 10 ÷ 12

\sum_{j} {[k T_{j} - k T_{j P R}]}^{10 \div 12} \to \min

.

Для определения параметра k ему в соответствие ставится другой параметр формы распределения - коэффициент формы кривой распределения $k_{ф} = \frac{σ}{x_{с р . в}}$

, где х_ср.в - средневыпрямленное значение ошибки прогнозирования, которое может определяться с помощью вольтметра с двухполупериодной схемой выпрямления; σ - среднеквадратическое значение ошибки прогнозирования.To determine the parameter k, another parameter of the distribution form is assigned to it - the coefficient of the shape of the distribution curve

k_{f} = \frac{σ}{x_{from R . at}}

where x _cf.v is the _{average rectified} value of the prediction error, which can be determined using a voltmeter with a half-wave rectification circuit; σ is the rms value of the prediction error.

Для логарифмического распределения k=1, k_ф=1,36.For the logarithmic distribution, k = 1, k _f = 1.36.

Для нормального распределения k=2, k_ф=1,25.For a normal distribution, k = 2, k _f = 1.25.

Для равномерного распределения k=10÷12, k_ф=1,15.For a uniform distribution, k = 10 ÷ 12, k _f = 1.15.

Для распределения Релея k=3, k_ф=1,27.For the Rayleigh distribution, k = 3, k _f = 1.27.

Поэтому, используя регистр памяти 5.9, в котором для определенных значений k_ф поставлено в соответствие определенное значение k, представляется возможным определить значение параметра k формы распределения, на основе которого осуществляется оценка (2).Therefore, using memory register 5.9, in which a certain value k is assigned for certain values of k _f , it seems possible to determine the value of the distribution form parameter k, based on which the estimate (2) is carried out.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Сигнал из канала связи поступает в блок выявления ошибок 1, с выхода которого проанализированный сигнал (с точки зрения наличия в нем ошибок) поступает в счетчик ошибок 2. Счетчик ошибок 2 определяет количество ошибок k_T за интервал времени контроля t_k, задаваемый с первого выхода формирователя интервала времени 6, через элемент ИЛИ 9 либо осуществляет их пересчет, при поступлении команды с выхода дешифратора, также через элемент ИЛИ 9. Количество ошибок k_T за интервал времени t_k поступает на входы каждого блока прогнозирования 3.i-3.n, где n - общее количество блоков прогнозирования, которые выбираются исходя из требования, предъявляемых к точности прогноза. Соответствующий блок прогнозирования 3.i осуществляет прогнозирование количества ошибок канала связи на последующий интервал времени, согласно i алгоритму прогнозирования. Следовательно, блоки прогнозирования 3.i-3.n осуществляют прогнозирование количества ошибок канала связи на последующий интервал времени различными алгоритмами прогнозирования. Соответствующий блок памяти 4.i выполняет роль элемента задержки. В блок памяти 4.i записывается количество ошибок $k_{T j}^{*}$

, спрогнозированное в j интервале работы устройства. По сигналу формирователя интервала времени 6 спрогнозированное количество ошибок

k_{T j}^{*}

на j интервал времени с выхода соответствующего блока памяти 4.n поступает на второй информационный вход блока оценки прогноза 5.n, на первый информационный вход которого поступает измеренное блоком выявления ошибок 1 и счетчиком ошибок 2 в j интервале времени количество ошибок. Блок оценки прогноза 5.n производит оценку точности прогноза, которая зависит от выбранного алгоритма прогнозирования и интервала времени и формирует сигнал выбора алгоритма и прогнозирования, который поступает на вход дешифратора 11, осуществляющего либо остановку самоконтроля n блока прогнозирования 3.n, или передачи сигнала выбора алгоритма и прогнозирования решающему блоку 7. Решающий блок 7 предназначен для адаптации алгоритма прогнозирования и изменения интервала времени прогнозирования по сигналам оценки прогноза, поступающих с выходов n блоков оценки прогноза 5.1-5.n. Значение спрогнозированного количества ошибок дискретного канала радиосвязи, полученное с помощью алгоритма прогнозирования, применение которого приводит к минимальному сигналу оценки прогноза, поступает на вход блока отображения 8. Блок отображения 8 в случае резкого ухудшения точности прогнозирования качества канала связи и несоответствия алгоритмов прогнозирования заданной точности формирует дополнительные исполнительные команды соответственно «прогноз авария» и «прогноз недостоверен», в зависимости от поступающих сигналов с дешифратора 11 или решающего блока 7. Кроме того, в зависимости от оценки прогноза решающий блок 7 управляет формирователем интервала времени 6, увеличивая или уменьшая интервал времени контроля. Например, при снижении точности прогнозирования, интервал времени контроля уменьшается. Для синхронизации работы устройства используют выходные сигналы (первый и второй выход) формирователя интервала времени 6.The signal from the communication channel enters the error detection unit 1, from the output of which the analyzed signal (from the point of view of the presence of errors) enters the error counter 2. Error counter 2 determines the number of errors k _T for the monitoring time interval t _k specified from the first output the shaper of the time interval 6, either through the OR element 9 or recounts them, upon receipt of a command from the output of the decoder, also through the OR element 9. The number of errors k _T for the time interval t _k goes to the inputs of each prediction block 3.i-3.n, where n is common number of prediction blocks, which are selected based on the requirements imposed on the accuracy of the forecast. The corresponding prediction block 3.i predicts the number of communication channel errors for a subsequent time interval, according to the i prediction algorithm. Therefore, the prediction blocks 3.i-3.n carry out prediction of the number of communication channel errors for a subsequent time interval by various prediction algorithms. The corresponding memory block 4.i acts as a delay element. The number of errors is written to memory unit 4.i

k_{T j}^{*}

predicted in the j interval of operation of the device. According to the signal of the shaper of the time interval 6, the predicted number of errors

k_{T j}^{*}

on j, the time interval from the output of the corresponding memory block 4.n enters the second information input of the forecast estimation block 5.n, the first information input of which receives the number of errors measured by the error detection unit 1 and the error counter 2 in the j time interval. The prediction evaluation unit 5.n estimates the accuracy of the forecast, which depends on the selected forecasting algorithm and time interval, and generates a signal for selecting an algorithm and forecasting, which is input to the decoder 11, which either stops self-monitoring n of the 3.n prediction unit, or transmits a selection signal algorithm and forecasting to decision block 7. Decision block 7 is designed to adapt the forecasting algorithm and change the prediction time interval according to the forecast estimation signals from outputs n blocks of the forecast assessment 5.1-5.n. The value of the predicted number of errors of the discrete radio channel, obtained using the prediction algorithm, the use of which leads to a minimum forecast estimation signal, is input to the display unit 8. The display unit 8, in the case of a sharp deterioration in the accuracy of predicting the quality of the communication channel and the mismatch of the prediction algorithms with a given accuracy, generates additional executive teams, respectively, “accident forecast” and “forecast unreliable”, depending on the incoming signals from decoder 11 or decision block 7. In addition, depending on the forecast estimate, decision block 7 controls the time interval shaper 6, increasing or decreasing the monitoring time interval. For example, when forecasting accuracy decreases, the monitoring time interval decreases. To synchronize the operation of the device using the output signals (first and second output) of the shaper time interval 6.

Блок оценки прогноза 5.n работает следующим образом.The forecast assessment unit 5.n works as follows.

Значение ошибки прогнозирования kТ_j-kТ_jпр=Δn с выхода вычитателя 5.1 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 5.5 и далее на вход управляемого нелинейного элемента 5.2 вида y=x^k (y и x соответственно выходной и входной сигналы, а k - параметр формы распределения ошибок прогнозирования) и измерителей среднеквадратического значения 5.6 и средневыпрямленного значения 5.7. Измеритель среднеквадратического значения 5.6 предназначен для определения среднеквадратического значения ошибок прогнозирования. Измеритель средневыпрямленного значения 5.7 предназначен для определения средневыпрямленного значения ошибок прогнозирования. На выходе дополнительного делителя 5.8 значение коэффициента формы распределения ошибок прогнозирования:The value of the prediction error kT _j -kT _jpr = Δn from the output of the subtractor 5.1 is fed to the input of the digital-to-analog converter 5.5 and then to the input of a controlled nonlinear element 5.2 of the form y = x ^k (y and x are respectively the output and input signals, and k is the parameter of the error distribution form forecasting) and measuring instruments of mean square value 5.6 and mean-straight value 5.7. The rms meter 5.6 is designed to determine the rms value of prediction errors. The average rectified value meter 5.7 is designed to determine the average rectified value of forecasting errors. At the output of the additional divider 5.8, the value of the coefficient of the shape of the distribution of forecasting errors:

.

Значениям k_ф соответствуют определенные значения параметра формы распределения ошибок прогнозирования, записанные в блоке памяти 5.9. На выходе регистра памяти 5.9 значения k_ф, поступающие на управляющий вход управляемого нелинейного элемента 5.2. На выходе управляемого нелинейного элемента 5.2 сигналThe values of k _f correspond to certain values of the parameter of the shape of the distribution of forecasting errors recorded in the memory block 5.9. At the output of the memory register 5.9, the values of k _f supplied to the control input of the controlled nonlinear element 5.2. The output of a controlled nonlinear element 5.2 signal

равный значению ошибки прогнозирования в j момент времени.equal to the value of the prediction error at j point in time.

Сумматор 5.3 суммирует значение (3) в течение интервала времени τ=(3÷4)T_k, задаваемого со второго выхода формирователя интервала времени 6. По истечении интервала времени формирователь интервала времени 6 опрашивает сумматор 5.3 и количество ошибок $\sum_{j = 1}^{(3 \div 4) T_{k}} {(k T_{j} - k T_{j п р})}^{k}$

поступает на вход делителя 5.4 с постоянным коэффициентом деления. С выхода делителя 5.4 ошибка прогнозирования

\sum_{j = 1}^{(3 \div 4) T_{k}} {(k T_{j} - k T_{j п р})}^{k} / (3 \div 4) T_{k}

поступает на i вход решающего блока 7. Длительность задержки элемента задержки 9 выбирается исходя из быстродействия делителя 5.4.The adder 5.3 summarizes the value (3) during the time interval τ = (3 ÷ 4) T _k specified from the second output of the time interval shaper 6. After the time interval has passed, the time interval shaper 6 polls the adder 5.3 and the number of errors

\sum_{j = one}^{(3 \div four) T_{k}} {(k T_{j} - k T_{j P R})}^{k}

arrives at the input of the divider 5.4 with a constant division factor. With the output of the divider 5.4 prediction error

\sum_{j = one}^{(3 \div four) T_{k}} {(k T_{j} - k T_{j P R})}^{k} / (3 \div four) T_{k}

arrives at the i input of the decision block 7. The delay time of the delay element 9 is selected based on the speed of the divider 5.4.

Принцип работы управляемого нелинейного элемента 5.2 основан на равенствеThe principle of operation of a controlled nonlinear element 5.2 is based on the equality

где е - основание натурального логарифма. Значение (kT_j-kT_jпр) поступает на вход прямого логарифмического преобразователя 5.2.1, реализующего преобразование y=lnх, то есть ln(kT_j-kT_jпр). Данное значение перемножается на величину k, поступающую с выхода регистра памяти 5.9. На выходе умножителя 5.2.2 сигнал k₁ln(kT_j-kT_jпр), который поступает на вход обратного логарифмического преобразователя 5.2.3, на выходе которого сигнал

.where e is the base of the natural logarithm. The value (kT _j -kT _jpr ) is input to the direct logarithmic converter 5.2.1 that implements the transformation y = lnх, that is, ln (kT _j -kT _jpr ). This value is multiplied by the value of k coming from the output of the memory register 5.9. At the output of the multiplier 5.2.2, the signal k ₁ ln (kT _j -kT _jpr ), which is fed to the input of the inverse logarithmic converter 5.2.3, at the output of which the signal

.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным, позволит повысить точность адаптации алгоритма и интервала времени прогнозирования. Положительный эффект достигается за счет учета распределений ошибок прогнозирования. Известное устройство основано на учете только нормального распределения ошибок прогнозирования, поэтому в качестве критерия выбран метод наименьших квадратов. Однако нестационарный характер изменения качества ошибок канала связи приводит к тому, что и изменение ошибок прогнозирования будет иметь нестационарный характер. Следовательно, распределение ошибок прогнозирования будет отлично от нормального, поэтому и метод наименьших квадратов приведет к снижению точности адаптации алгоритма и интервала времени прогнозирования. В предлагаемом изобретении в качестве распределения ошибок прогнозирования выбрано обобщенное распределение. Критерий адаптации будет зависеть от параметра k обобщенного распределения ошибок прогнозирования. Предлагаемое изобретение позволит увеличить сменяемость алгоритма прогнозирования по причине его низкой точности, по сравнению с устройством в прототипе. Использование данного устройства позволяет повысить качество канала связи за счет сокращения интервала времени перерыва между прогнозами в 1,2-1,3 раза, определяемое сравнением параметра k с коэффициентом формы распределения (найденного опытным путем), с учетом обобщенного распределения ошибок прогнозирования (см. Блохин А.В. Аппаратурный анализ характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1976 г.), что позволит увеличить коэффициент исправного действия канала связи.The proposed device, in comparison with the known, will improve the accuracy of adaptation of the algorithm and the interval of time prediction. A positive effect is achieved by taking into account the distribution of forecasting errors. The known device is based on taking into account only the normal distribution of forecasting errors, therefore, the least squares method is chosen as a criterion. However, the unsteady nature of the change in the quality of communication channel errors leads to the fact that the change in prediction errors will also be unsteady. Consequently, the distribution of forecasting errors will be different from normal, therefore, the least squares method will lead to a decrease in the accuracy of adaptation of the algorithm and the interval of forecasting time. In the present invention, a generalized distribution is selected as the distribution of prediction errors. The adaptation criterion will depend on the parameter k of the generalized distribution of forecasting errors. The present invention will increase the interchangeability of the forecasting algorithm due to its low accuracy, compared with the device in the prototype. Using this device allows you to improve the quality of the communication channel by reducing the interval between the forecasts between 1.2 and 1.3 times, determined by comparing the parameter k with the distribution shape coefficient (found experimentally), taking into account the generalized distribution of forecasting errors (see Blokhin A.V. Hardware analysis of the characteristics of random processes. M., Energy, 1976), which will increase the coefficient of serviceability of the communication channel.

Claims

1. A device for predicting the state of a discrete communication channel containing an error detection unit, the information input of which is the input of the device, and the output is connected to the information input of the error counter, the control input of which is connected to the output of the OR element, the first input of which is connected to the output of the time interval shaper the control inputs of N prediction blocks and the clock inputs of N memory blocks; The nth output of the first group of outputs of the error counter, where n = 1,2, ..., N, is connected to the second input of the nth prediction unit, the nth output of the second group of outputs of the error counter is connected to the first information input of the nth estimation unit prediction, the output of the nth prediction block is connected to the second input of the nth memory block and the nth information input of the decoder, the installation output of which is connected to the second input of the OR element, and the first information output is connected to the second information input of the decision block; the output of the nth memory block is connected to the second information input of the nth forecast estimation block, the output of which is connected to the nth forming input of the decision block, and the second output of the time interval shaper is connected to the clock inputs of the N forecast forecast blocks, and the first and second control the inputs are connected respectively to the first and second control outputs of the deciding unit, the third output of which is connected to the first information input of the display unit, the second information input of which is connected to the second information output decryption Ator, characterized in that the additionally introduced delay element having an input coupled to the output of the second time interval, and an output coupled to the control input of the decision block.

2. The device according to claim 1, characterized in that the forecast estimation unit consists of a subtractor, the first and second inputs of which are the first and second information inputs of the block, and the output is connected to the input of the digital-analog converter, the first output of which is connected to the input of the rms meter whose output is connected to the first input of the additional divider, the second input of which is connected to the output of the meter of average rectified value, the input of which is connected to the second output of the digital-analogue eobrazovatelya and a second control input of the nonlinear element; the output of the additional divider is connected to the input of the memory register, the output of which is connected to the control input of the controlled nonlinear element, the output of which is connected to the first input of the adder, the second input of which is the clock input of the block, and the output is connected to the input of the divider, the output of which is the output of the block.

3. The device according to claim 2, characterized in that the controlled non-linear element consists of a direct logarithmic converter, the input of which is the second input of the controlled non-linear element, and the output is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is the control input of the controlled non-linear element, and the output connected to the input of the inverse logarithmic converter, the output of which is the output of a controlled nonlinear element.