RU2779079C1 - Radio communication system with mobile objects - Google Patents
Radio communication system with mobile objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779079C1 RU2779079C1 RU2021135395A RU2021135395A RU2779079C1 RU 2779079 C1 RU2779079 C1 RU 2779079C1 RU 2021135395 A RU2021135395 A RU 2021135395A RU 2021135395 A RU2021135395 A RU 2021135395A RU 2779079 C1 RU2779079 C1 RU 2779079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- module
- outputs
- communication
- message
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 39
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 claims description 15
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 3
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 description 5
- 101700028730 NCS1 Proteins 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 125000001810 isothiocyanato group Chemical group *N=C=S 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 2
- 241000658540 Ora Species 0.000 description 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 1
- 230000004301 light adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к системе радиосвязи высокочастотного (ВЧ) диапазона и предназначено для передачи данных между подвижными и неподвижными абонентами.The invention relates to a high-frequency (HF) radio communication system and is intended for data transmission between mobile and fixed subscribers.
Известна система радиосвязи [1], принцип работы которой заключается в том, что с каждой ВЧ наземной станции (НС) излучают сигналы маркеров в первом слоте каждого кадра TDMA протокола доступа к каналу на всех частотах, которые периодически назначают и активизируют в пункте управления ВЧ системы связи ВЧ диапазона. Для реализации FDMA протокола доступа к каналам связи, согласно которому разные ВЧ наземные станции имеют разные наборы активных рабочих частот, на соответствующей ВЧ наземной станции регистрируют каждую ВЧ бортовую станцию на лучшей частоте связи ВЧ диапазона выбираемой ВЧ бортовой станцией по результатам оценки ею качества приема сигналов маркеров. Затем между ВЧ наземной станцией и зарегистрированной на ней ВЧ бортовой станцией производят обмен пакетными данными до тех пор, пока позволяет качество канала «Воздух-Земля» ВЧ диапазона. При ухудшении качества канала «Воздух-Земля» ВЧ диапазона ниже допустимого уровня на ВЧ бортовой станции выбирают новый канал и регистрируются на этом канале на новой или на старой ВЧ наземной станции, но на новой рабочей частоте. Через подсистему наземной связи производят обмен пакетными данными между каждой ВЧ наземной станцией и диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями, а также пунктом управления системой связи ВЧ диапазона. На каждой ВЧ наземной станции выбирают лучшую частоту приема сообщений от каждой другой ВЧ наземной станции по результатам оценки качества приема сигналов маркеров с помощью дополнительных ВЧ приемников «Земля-Земля» и демодуляторов «Земля-Земля» однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала. Таблицу слышимости формируют по результатам выбора лучших частот приема, в которой указывают признак своей доступности (недоступности) для подсистемы наземной связи, идентификаторы наземных станций и соответствующие им номера лучших частот приема с кодами рекомендуемых максимально допустимых скоростей передачи данных. На каждом частотном канале отводят один слот кадра доступа к каналу для передачи сообщений в направлении «Земля-Земля». Таблицу слышимости передают одновременно с помощью N ВЧ передатчиков в слотах, которые отводят для передачи сообщений в направлении «Земля-Земля». Затем принимают таблицы слышимости от других ВЧ наземных станций на предварительно выбранных лучших частотах приема с помощью дополнительных ВЧ приемников и демодуляторов «Земля-Земля» однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала. Таблицу связности сети «Земля-Земля» формируют на основе принятых таблиц слышимости, в которой указывают идентификаторы наземных станций с признаками их доступности (недоступности) для подсистемы наземной связи и соответствующие им номера лучших частот приема и передачи с кодами рекомендуемых максимально допустимых скоростей передачи данных. Таблицу связности сети «Земля-Земля» используют для выбора частот связи (приема и передачи) с другими ВЧ НС. Пакет данных, принятый на недоступной ВЧ наземной станции от зарегистрированной на ней ВЧ бортовой станции, передают одновременно с таблицей слышимости по радиоканалу ВЧ диапазона в слоте «Земля-Земля» на другую доступную ВЧ НС, с которой его транслируют к диспетчерскому пункту УВД или УАЛ или к пункту управления системой связи ВЧ диапазона через подсистему наземной связи. Пакет данных от диспетчерского пункта управления УВД или УАЛ или от ПУС, предназначенный для ВЧ бортовой станции, которая зарегистрирована на недоступной ВЧ наземной станции, передают через подсистему наземной связи к доступной ВЧ НС, с которой затем его транслируют по радиоканалу «Земля-Земля» ВЧ диапазона к недоступной ВЧ наземной станции, и с которой далее его передают по радиоканалу «Воздух-Земля» ВЧ диапазона к ВЧ бортовой станции. Пакет данных от ПУС, адресованный для недоступной ВЧ наземной станции, передают через подсистему наземной связи к доступной ВЧ наземной станции, откуда его транслируют по радиоканалу «Земля-Земля» ВЧ диапазона к недоступной ВЧ наземной станции.A known radio communication system [1], the principle of operation of which is that from each RF ground station (NS) emit marker signals in the first slot of each frame of the TDMA channel access protocol at all frequencies, which are periodically assigned and activated in the control center of the RF system RF communications. To implement the FDMA protocol for accessing communication channels, according to which different HF ground stations have different sets of active operating frequencies, each HF airborne station is registered at the corresponding HF ground station at the best HF communication frequency selected by the HF airborne station based on the results of its assessment of the quality of reception of marker signals . Then, between the HF ground station and the HF aircraft station registered on it, packet data is exchanged until the quality of the Air-to-Ground channel of the HF band allows. If the quality of the Air-Ground channel of the HF band deteriorates below the permissible level, a new channel is selected at the HF onboard station and registered on this channel at the new or old HF ground station, but at a new operating frequency. Through the terrestrial communication subsystem, packet data is exchanged between each HF ground station and air traffic control and airline control centers, as well as the control point of the HF communication system. At each RF ground station, the best frequency for receiving messages from each other RF ground station is selected based on the results of assessing the quality of marker signal reception using additional RF ground-to-ground receivers and ground-to-ground demodulators of a single-tone multi-position phase shift keying signal. The audibility table is formed based on the results of the selection of the best reception frequencies, in which they indicate the sign of their availability (inaccessibility) for the terrestrial communication subsystem, the identifiers of the ground stations and the corresponding numbers of the best reception frequencies with the codes of the recommended maximum allowable data transfer rates. On each frequency channel, one channel access frame slot is allocated for transmitting messages in the Ground-to-Ground direction. The audibility table is transmitted simultaneously by N RF transmitters in slots that are allocated for ground-to-ground reporting. Then receive tables of audibility from other RF ground stations at pre-selected best reception frequencies using additional RF receivers and demodulators "Earth-to-Earth" single-tone multi-position phase-shift keying signal. The Earth-to-Earth network connectivity table is formed on the basis of the received audibility tables, which indicate the identifiers of ground stations with signs of their availability (unavailability) for the terrestrial communication subsystem and the corresponding numbers of the best reception and transmission frequencies with codes of recommended maximum allowable data transfer rates. The Earth-to-Earth network connectivity table is used to select communication frequencies (receive and transmit) with other HF NS. A data packet received at an inaccessible HF ground station from an HF on-board station registered on it is transmitted simultaneously with the audibility table via the HF radio channel in the "Ground-to-Ground" slot to another available HF NS, from which it is broadcast to the ATC control center or UAL or to the control point of the HF communication system through the terrestrial communication subsystem. A data packet from an ATC or ATC control tower or from a CCP destined for an HF aircraft station that is registered to an inaccessible HF ground station is transmitted through the ground communication subsystem to an accessible HF NS, from which it is then broadcast over the HF ground-to-ground radio channel range to an inaccessible HF ground station, and from which it is then transmitted via the HF air-to-ground radio channel to the HF airborne station. The data packet from the CCP, addressed to the inaccessible HF ground station, is transmitted through the terrestrial subsystem to the accessible HF ground station, from where it is broadcast over the HF ground-to-ground radio channel to the inaccessible HF ground station.
Недостатки аналога состоят в следующем:The disadvantages of analog are as follows:
- невозможно без значительного изменения алгоритмов работы и программно-аппаратных средств повысить эффективность системы передачи информации;- it is impossible to improve the efficiency of the information transmission system without a significant change in the operation algorithms and software and hardware;
- велико время доставки информации;- the time of information delivery is long;
- из-за необходимости организации многоканальной работы для реализации этого способа требуются десятки наземных станций, связи между ними и соответствующие вычислительные ресурсы, что затрудняет применение такого оборудования в подвижных объектах.- due to the need to organize multi-channel work, the implementation of this method requires dozens of ground stations, communications between them and the corresponding computing resources, which makes it difficult to use such equipment in mobile objects.
Известен способ защиты узкополосных каналов передачи данных в условиях многолучевого распространения радиосигналов и комплекс средств для его реализации [2], в котором на передающей стороне канала передачи данных содержится формирователь пакетов сообщений и последовательно соединенные модулятор, усилитель мощности и передающая антенна, а также модуль формирования и преобразования пакетов битов, содержащий формирователь пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами, вход которого соединен с формирователем пакетов сообщений, а выход соединен с первым входом кодового модулятора, к второму входу которого подключен формирователь расширяющих сигналов, выход кодового модулятора подключен к входу преобразователя длительности битов, выход которого подключен к входу мультиплексора, выход мультиплексора подключен к входу модулятора, а на приемной стороне канала передачи данных последовательно соединенные принимающую антенну, усилитель и демодулятор, модуль обратного преобразования и обработки принятых сигналов, содержащий преобразователь длительности сигналов, вход которого подключен к выходу демодулятора, а выход подключен к первому входу многоканального кодового декодера пакетов, второй вход которого подключен к выходу формирователя копий расширяющих сигналов, выход многоканального кодового декодера пакетов подключен к входу многоканального решающего устройства, выход которого подключен к входу преобразователя задержек сигналов, выход которого является выходом модуля обратного преобразования и обработки принятых сигналов.There is a known method for protecting narrow-band data transmission channels in conditions of multipath propagation of radio signals and a set of tools for its implementation [2], in which on the transmitting side of the data transmission channel there is a message packet generator and serially connected modulator, power amplifier and transmitting antenna, as well as a module for forming and conversion of bit packets, containing a generator of bit packets with guard intervals before the packets, the input of which is connected to the generator of message packets, and the output is connected to the first input of the code modulator, to the second input of which the generator of expanding signals is connected, the output of the code modulator is connected to the input of the bit duration converter, the output of which is connected to the input of the multiplexer, the output of the multiplexer is connected to the input of the modulator, and on the receiving side of the data transmission channel, a receiving antenna, an amplifier and a demodulator, an inverse conversion module and a processing module are connected in series. ducts of received signals, containing a signal duration converter, the input of which is connected to the output of the demodulator, and the output is connected to the first input of the multi-channel code decoder of packets, the second input of which is connected to the output of the shaper of copies of expanding signals, the output of the multi-channel code decoder of packets is connected to the input of the multi-channel solver, the output of which is connected to the input of the signal delay converter, the output of which is the output of the module for inverse conversion and processing of received signals.
К недостаткам аналога следует отнести:The disadvantages of analog should include:
- отсутствие взаимной синхронизации между передающей и приемной сторонами, что ухудшает достоверность передачи информации и увеличивает время доставки сообщений;- lack of mutual synchronization between the transmitting and receiving parties, which worsens the reliability of information transmission and increases the time of message delivery;
- в подвижных объектах всегда меняется дальность связи, что влияет на задержку радиосигналов во времени, а для сдвинутых во времени и не синхронизированных сигналов взаимная корреляция может быть не равна нулю. Они могут интерферировать друг с другом, вот почему кодирование с помощью функций Уолша и соответствующее декодирование должны быть синхронизированы [3, стр. 86].- in moving objects, the communication range always changes, which affects the delay of radio signals in time, and for time-shifted and not synchronized signals, the cross-correlation may not be equal to zero. They can interfere with each other, which is why Walsh coding and corresponding decoding must be synchronized [3, p. 86].
Известен комплекс средств защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, который по большинству существенных признаков принят за прототип [4]. Комплекс на передающей стороне системы радиосвязи содержит последовательно соединенные источник сообщений, формирователь дискретных сигналов, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающую антенну. На приемной стороне комплекс содержит последовательно соединенные приемную антенну, усилитель СВЧ и фазовый демодулятор, а также решающее пороговое устройство, первый вход которого подключен к выходу формирователя порога. Выход решающего порогового устройства подключен к входу преобразователя дискретных сигналов сообщений, с выхода которого информация поступает потребителям. На передающей стороне системы радиосвязи дополнительно введены формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора исходных ФМ сигналов, выходы сумматора исходных ФМ сигналов подключены к соответствующим входам кодера. На приемной стороне системы радиосвязи дополнительно введены формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь сигналов, преобразователь масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигнала сообщения, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство и декодер с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора дискретных сигналов, выход сумматора дискретных сигналов подключен ко второму входу решающего порогового устройства, выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной стороны подключены к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, при этом вход аналого-цифрового преобразователя сигналов подключен к выходу фазового демодулятора.A complex of means of protecting narrow-band radio communication systems in a complex radio-electronic environment is known, which, by most significant features, is taken as a prototype [4]. The complex on the transmitting side of the radio communication system contains a message source connected in series, a discrete signal generator, an encoder, a phase generator, a phase modulator, a power amplifier and a transmitting antenna. On the receiving side, the complex contains a receiving antenna connected in series, a microwave amplifier and a phase demodulator, as well as a threshold decision device, the first input of which is connected to the output of the threshold shaper. The output of the deciding threshold device is connected to the input of the converter of discrete message signals, from the output of which information is supplied to consumers. On the transmitting side of the radio communication system, an initial PM signal generator of the transmitting side is additionally introduced, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the adder of the original PM signals, the outputs of the adder of the original PM signals are connected to the corresponding inputs of the encoder. On the receiving side of the radio communication system, a generator of the initial PM signals of the receiving side, a series-connected analog-to-digital signal converter, a signal scaler for compressing the PM video packet of the message in time, an impulse noise compensation device, an interpolation device, an amplitude normalizing device and a decoder with correlation processing are additionally introduced. PM of the message signals, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the adder of discrete signals, the output of the adder of discrete signals is connected to the second input of the decision threshold device, the outputs of the shaper of the initial PM signals of the receiving side are connected to the corresponding inputs of the decoder with correlation processing of the PM of the message signals, while the analog input digital signal converter is connected to the output of the phase demodulator.
Прототипу присущи следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:
- не учитывается специфика организации наземно-воздушной связи, а именно, то, что из-за соблюдения требований по электромагнитной совместимости бортового оборудования мощность бортового передатчика ВЧ диапазона не должна превышать определенную величину (обычно 400 Вт), а диаграмма направленности бортовой антенны ВЧ диапазона из-за возможности нахождения респондента в любом направлении по азимуту - круговая - канал связи «борт-земля» имеет низкий энергетический потенциал по сравнению с наземными средствами, для исключения взаимовлияния передающий и приемный радиоцентры наземного комплекса связи (НКС) территориально разнесены;- the specifics of the organization of ground-air communications are not taken into account, namely, the fact that, due to compliance with the requirements for electromagnetic compatibility of onboard equipment, the power of the onboard HF transmitter should not exceed a certain value (usually 400 W), and the radiation pattern of the onboard HF antenna from - due to the possibility of finding the respondent in any direction in azimuth - circular - the communication channel "air-to-ground" has a low energy potential compared to ground-based means, to exclude mutual influence, the transmitting and receiving radio centers of the ground-based communication complex (NCS) are geographically separated;
- не используются все преимущества разнесенного приема;- not using all the advantages of diversity reception;
- низкий энергетический потенциал канала «борт-земля» снижает качество принимаемых сигналов и зачастую приводит к невозможности их обнаружения, особенно это явление нежелательно при неприеме положительной квитанции (в случае достоверного приема сообщения корреспондента), поскольку из-за специфики реализации IR-метода это приводит к повторной реализации процедуры доведения для пакетов, фактически являющихся уже доведенными.- the low energy potential of the on-board-to-ground channel reduces the quality of the received signals and often leads to the impossibility of detecting them, this phenomenon is especially undesirable if a positive receipt is not received (in the case of reliable reception of the correspondent's message), because due to the specifics of the implementation of the IR method, this leads to to the re-implementation of the finishing procedure for packages that are actually already finished.
Технической задачей является повышение помехоустойчивости и уменьшения времени доставки достоверной информации за счет организации ретрансляции не доставленной корреспонденту положительной квитанции через вычислительные модули связи (ВМС) соседних ПО и/или НКС, которые располагаются в текущий момент времени в зоне устойчивой связи с корреспондентом и с респондентом. Зоной устойчивой связи считается область воздушного пространства, в которой в текущий момент времени обеспечивается требуемое отношение сигнал/шум [4, 5, 6].The technical task is to increase noise immunity and reduce the delivery time of reliable information by organizing the retransmission of a positive receipt not delivered to the correspondent through the computing communication modules (CCMs) of neighboring software and / or NCS, which are currently located in the zone of stable communication with the correspondent and with the respondent. A zone of stable communication is an area of airspace in which the required signal-to-noise ratio is provided at the current time [4, 5, 6].
Указанный технический результат достигается тем, что система радиосвязи с подвижными объектами (ПО), содержащая передающую аппаратуру, в которую входят источник сообщений, формирователь дискретных сигналов, кодер, формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны, сумматор исходных ФМ сигналов, формирователь фаз, модулятор, усилитель мощности и передающая антенна, и приемную аппаратуру, в которую входят приемная антенну, усилитель СВЧ, демодулятор, формирователь порога, решающее пороговое устройство, сумматор дискретных сигналов, формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны, декодер с корреляционной обработкой, амплитудное нормирующее устройство, интерполяционное устройство, устройство компенсации импульсной помехи, преобразователь масштаба сигналов, преобразователь дискретных сигналов сообщений и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) сигналов, включает территориально разнесенные наземные комплексы связи, каждый из которых содержит удаленные друг от друга на расстояние более прямой видимости передающий и приемный радиоцентры, связанные двухсторонними связями между собой наземной сетью передачи данных и по эфиру, если располагаются в зоне устойчивой связи, связанные с вычислительными модулями связи подвижных объектов, находящихся в текущий момент времени в зоне устойчивой связи, а каждый ВМС ПО содержит вычислитель, к которому двухсторонними связями подключены группа из n модемов и группа из (m-n) модемов, при этом m>n, передающая каналообразующая аппаратура из n каналов, первая приемная каналообразующая аппаратура из n каналов, вторая приемная каналообразующая аппаратура из (m-n) каналов, модуль формирования пакетов сообщений с защитными интервалами перед пакетами и схемой формирования пилот-сигнала (преамбулы), модуль формирования временной шкалы на основе меток приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, модуль сканирования частот на предмет наличия в них вызывных сигналов, модуль контроля качества каналов связи, автоматического выбора вероятностно оптимальной на данный момент времени для заданного корреспондента рабочей частоты из списка назначенных и автоматического составления канала связи, модуль управления процедурой кодирования и декодирования, адаптации к текущей сигнально-помеховой обстановке по скорости передачи данных путем последовательного повышения избыточности, модуль квитирования сообщений и автоматического перезапроса пакетов, принятых с ошибками, модуль ретрансляции определенному корреспонденту квитанций на его сообщение, модуль аппаратного контроля и формирования сообщений получателю информации, при этом вход/выход вычислителя является входом/выходом системы.The specified technical result is achieved by the fact that a radio communication system with mobile objects (software) containing transmitting equipment, which includes a message source, a discrete signal generator, an encoder, a generator of the original FM signals of the transmitting side, an adder of the original FM signals, a phase shaper, a modulator, an amplifier power and transmitting antenna, and receiving equipment, which includes a receiving antenna, a microwave amplifier, a demodulator, a threshold generator, a threshold solver, a discrete signal adder, a generator of the initial PM signals of the receiving side, a decoder with correlation processing, an amplitude normalizing device, an interpolation device, an impulse noise compensation device, a signal scaler, a discrete message signal converter and an analog-to-digital converter (ADC) of signals, includes territorially separated terrestrial communication complexes, each of which contains more than non-line-of-sight transmitting and receiving radio centers connected by two-way communications between themselves by a terrestrial data transmission network and over the air, if located in a stable communication zone, connected with computing communication modules of mobile objects that are currently in the stable communication zone, and each naval software contains a calculator to which a group of n modems and a group of (m-n) modems are connected by two-way connections, with m>n, transmitting channel-forming equipment of n channels, the first receiving channel-forming equipment of n channels, the second receiving channel-forming equipment of (m-n) channels , a module for generating message packets with guard intervals before packets and a scheme for generating a pilot signal (preamble), a module for generating a time scale based on the marks of the receiver of signals from global navigation satellite systems, a module for scanning frequencies for the presence of ringing signals in them, a module for monitoring the quality of communication channels , automatic selection ora probabilistically optimal at a given time for a given correspondent of the operating frequency from the list of assigned and automatic compilation of a communication channel, a module for controlling the coding and decoding procedure, adapting to the current signal-interference situation in terms of data transfer rate by sequentially increasing redundancy, a module for message acknowledgment and automatic re-request packets received with errors, a module for relaying receipts for his message to a certain correspondent, a module for hardware control and generation of messages to the recipient of information, while the input/output of the calculator is the input/output of the system.
В состав модуля формирования пакетов сообщений с защитными интервалами перед пакетами и схемой формирования пилот-сигнала (преамбулы) входят подключенные двухсторонними связями к вычислителю формирователь дискретных сигналов и источник сообщений, входы которого являются входами системы, при этом выходы источника сообщений информации подключены к соответствующим входам формирователя дискретных сигналов.The module for generating message packets with guard intervals before the packets and the pilot signal generation circuit (preamble) includes a discrete signal generator and a message source connected by two-way connections to the calculator, the inputs of which are the system inputs, while the outputs of the information message source are connected to the corresponding inputs of the generator discrete signals.
В состав модуля аппаратного контроля и формирования сообщений получателю информации входят соединенные последовательно распределитель дискретных сигналов сообщений и преобразователь дискретных сигналов сообщений, выходы которого являются выходами системы, при этом шины управления и контроля вычислителя подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам распределителя и преобразователя дискретных сигналов, а вход распределителя дискретных сигналов сообщений связан с информационным выходом вычислителя.The module for hardware control and generation of messages to the recipient of information includes a distributor of discrete signals of messages connected in series and a converter of discrete signals of messages, the outputs of which are the outputs of the system, while the control and control buses of the computer are connected by two-way connections to the corresponding inputs/outputs of the distributor and the converter of discrete signals, and the input of the distributor of discrete message signals is connected to the information output of the calculator.
В состав модуля управления процедурой кодирования и декодирования, адаптации к текущей сигнально-помеховой обстановке по скорости передачи данных путем последовательного повышения избыточности и уменьшения скорости передачи информации входят связанные двухсторонними связями через вычислитель кодер, формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны, выходы которого соединены с входами кодера, сумматор исходных ФМ сигналов, формирователь фаз, преобразователь масштаба сигналов, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство, декодер с корреляционной обработкой, формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны, выходы которого дополнительно подключены к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, сумматор дискретных сигналов, формирователь порога, решающее пороговое устройство, вход которого дополнительно подключен к выходу формирователя порога.The module for controlling the coding and decoding procedure, adapting to the current signal-interference situation in terms of data transfer rate by sequentially increasing redundancy and reducing the information transfer rate includes an encoder connected by two-way communications through a calculator, a generator of initial PM signals of the transmitting side, the outputs of which are connected to the inputs of the encoder , adder of initial PM signals, phase shaper, signal scaler, impulse noise compensation device, interpolation device, amplitude normalizing device, decoder with correlation processing, source PM signal generator of the receiving side, the outputs of which are additionally connected to the corresponding inputs of the decoder with correlation processing of PM signals messages, a discrete signal adder, a threshold generator, a threshold decision device, the input of which is additionally connected to the output of the threshold generator.
В состав передающей каналообразующей аппаратуры из n каналов входят n параллельных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных усилителя мощности и передающей антенны, при этом входы усилителей мощности через группу из n модемов подключены к соответствующим информационным выходам вычислителя, шины управления и контроля которого подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам усилителей мощности и группы из n модемов.The structure of the transmitting channel-forming equipment of n channels includes n parallel chains, each of which consists of a power amplifier and a transmitting antenna connected in series, while the inputs of the power amplifiers are connected through a group of n modems to the corresponding information outputs of the computer, the control and monitoring buses of which are connected by two-way connections to the corresponding inputs/outputs of power amplifiers and a group of n modems.
В состав первой приемной каналообразующей аппаратуры из n каналов входят n параллельных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных приемной антенны и усилителя СВЧ, при этом выходы усилителей СВЧ через группу из n модемов подключены к соответствующим информационным входам вычислителя, шины управления и контроля которого подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам усилителей СВЧ и группы из n модемов.The composition of the first receiving channel-forming equipment of n channels includes n parallel chains, each of which consists of a receiving antenna and a microwave amplifier connected in series, while the outputs of the microwave amplifiers are connected through a group of n modems to the corresponding information inputs of the computer, the control and monitoring buses of which are connected two-way connections to the corresponding inputs/outputs of microwave amplifiers and a group of n modems.
В состав второй приемной каналообразующей аппаратуры из (m-n) каналов входят (m-n) параллельных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных приемной антенны и усилителя СВЧ, при этом выходы усилителей СВЧ через группу из (m-n) модемов подключены к соответствующим информационным входам вычислителя, шины управления и контроля которого подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам усилителей СВЧ и группы из (m-n) модемов.The composition of the second receiving channel-forming equipment from (m-n) channels includes (m-n) parallel chains, each of which consists of a receiving antenna and a microwave amplifier connected in series, while the outputs of the microwave amplifiers through a group of (m-n) modems are connected to the corresponding information inputs of the calculator, the control and monitoring buses of which are connected by two-way connections to the corresponding inputs / outputs of microwave amplifiers and a group of (m-n) modems.
Сущность работы системы будет понятна из материалов заявки и представленных фигур. На фиг. 1 приведена структурная схема системы радиосвязи с подвижными объектами, где введены обозначения:The essence of the system will be clear from the application materials and the presented figures. In FIG. 1 shows a block diagram of a radio communication system with mobile objects, where the designations are introduced:
1 - наземный комплекс связи (НКС);1 - ground communication complex (NKS);
2 - вычислительный модуль связи (ВМС) подвижного объекта;2 - computational communication module (CCM) of a moving object;
3 - наземная сеть передачи данных;3 - terrestrial data transmission network;
4 - передающий радиоцентр НКС;4 - transmitting radio center NKS;
5 - приемный радиоцентр НКС;5 - receiving radio center NKS;
6 - выходы наземной сети 3 передачи данных для подключения других НКС;6 - outputs of the
7 - условно показан трафик не доставленной квитанции на отправленное и правильно принятое сообщение с удаленного ВМС 2 ПО.7 - conditionally shows the traffic of an undelivered receipt for a sent and correctly received message from the remote BMC 2 PO.
На фиг. 2 приведена структурная схема ВМС 2, где введены обозначения:In FIG. 2 shows a block diagram of the Navy 2, where the designations are introduced:
8 - вычислитель;8 - calculator;
9 - группа из n модемов;9 - group of n modems;
10 - группа из (m-n) модемов, при этом m>n;10 - a group of (m-n) modems, while m>n;
11 - передающая каналообразующая аппаратура из n каналов;11 - transmitting channel-forming equipment of n channels;
12 - первая приемная каналообразующая аппаратура из n каналов;12 - the first receiving channel-forming equipment of n channels;
13 - вторая приемная каналообразующая аппаратура из (m-n) каналов;13 - the second receiving channel-forming equipment from (m-n) channels;
14 - модуль формирования пакетов сообщений с защитными интервалами перед пакетами и схемой формирования пилот-сигнала (преамбулы), входы которого являются входами системы;14 - a module for generating message packets with guard intervals before packets and a pilot signal (preamble) generating circuit, the inputs of which are system inputs;
15 - модуль формирования временной шкалы на основе меток приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем;15 - module for generating a time scale based on the marks of the receiver of signals from global navigation satellite systems;
16 - модуль сканирования частот на предмет наличия в них вызывных сигналов и маркеров НКС 1;16 - module for scanning frequencies for the presence of ringing signals and
17 - модуль контроля качества каналов связи, автоматического выбора вероятностно оптимальной на данный момент времени для заданного корреспондента рабочей частоты из списка назначенных и автоматического составления канала связи;17 - module for monitoring the quality of communication channels, automatic selection of the probabilistically optimal at a given time for a given correspondent of the operating frequency from the list of assigned ones and automatic compilation of a communication channel;
18 - модуль управления процедурой кодирования и декодирования, адаптации к текущей сигнально-помеховой обстановке по скорости передачи данных путем последовательного повышения избыточности и уменьшения скорости передачи информации;18 - module for controlling the coding and decoding procedure, adapting to the current signal-interference situation in terms of data transfer rate by successively increasing redundancy and reducing the information transfer rate;
19 - модуль квитирования сообщений и автоматического перезапроса пакетов, принятых с ошибками;19 - module for acknowledging messages and automatically re-requesting packets received with errors;
20 - модуль ретрансляции определенному корреспонденту квитанций на его сообщение;20 - relaying module to a certain correspondent of receipts for his message;
21 - модуль аппаратного контроля и формирования сообщений получателю информации;21 - module for hardware control and generation of messages to the recipient of information;
22 - вход/выход системы.22 - input / output of the system.
На фиг. 3 приведена структурная схема модуля формирования пакетов сообщений с защитными интервалами перед пакетами, схемой формирования пилот-сигнала (преамбулы), входы которого являются входами системы, и введены обозначения:In FIG. Figure 3 shows a block diagram of the module for generating message packets with guard intervals before packets, a scheme for generating a pilot signal (preamble), the inputs of which are the inputs of the system, and the following notation is introduced:
23 - источник сообщений;23 - message source;
24 - формирователь дискретных сигналов.24 - discrete signal generator.
На фиг. 4 приведена структурная схема модуля аппаратного контроля и формирования сообщений получателю информации 21, выходы которого являются выходами системы, и введены обозначения:In FIG. 4 shows a block diagram of the module for hardware control and the formation of messages to the recipient of
25 - преобразователь дискретных сигналов сообщений; 44 - распределитель дискретных сигналов сообщений.25 - converter of discrete signals of messages; 44 - distributor of discrete message signals.
На фиг. 5 приведена структурная схема модуля управления процедурой кодирования и декодирования, адаптации к текущей сигнально-помеховой обстановке по скорости передачи данных путем последовательного повышения избыточности и уменьшения скорости передачи информации 18, и введены обозначения:In FIG. 5 shows a block diagram of the module for controlling the coding and decoding procedure, adapting to the current signal-interference situation in terms of data transfer rate by sequentially increasing redundancy and reducing the
26 - кодер;26 - encoder;
27 - формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны;27 - generator of the original FM signals of the transmitting side;
28 - сумматор исходных ФМ сигналов;28 - adder of the original FM signals;
29 - формирователь фаз;29 - phase shaper;
30 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП) сигналов;30 - analog-to-digital converter (ADC) of signals;
31 - преобразователь масштаба сигналов;31 - signal scale converter;
32 - устройство компенсации импульсной помехи;32 - impulse noise compensation device;
33 - интерполяционное устройство;33 - interpolation device;
34 - амплитудное нормирующее устройство;34 - amplitude normalizing device;
35 - декодер с корреляционной обработкой;35 - decoder with correlation processing;
36 - формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны;36 - generator of the initial FM signals of the receiving side;
37 - сумматор дискретных сигналов;37 - adder of discrete signals;
38 - решающее пороговое устройство;38 - decisive threshold device;
39 - формирователь порога.39 - threshold former.
На фиг. 6 приведена структурная схема передающих радиочастотных трактов системы и введены обозначения:In FIG. 6 shows a block diagram of the transmitting radio frequency paths of the system and introduced the notation:
40 - усилителя мощности и;40 - power amplifier and;
41 - передающая антенна.41 - transmitting antenna.
На фиг. 7 приведена структурная схема приемных радиочастотных трактов системы и введены обозначения:In FIG. 7 shows a block diagram of the receiving radio frequency paths of the system and introduced the notation:
42 - усилитель СВЧ;42 - microwave amplifier;
43 - приемная антенна.43 - receiving antenna.
Система радиосвязи работает следующим образом.The radio communication system operates as follows.
Перед организацией сеанса связи все абоненты, участвующие в информационном обмене, должны знать план связи и номера, назначенных всем абонентам системы частотных каналов с привязкой к конкретному абоненту и к единому времени в системе.Before organizing a communication session, all subscribers participating in the information exchange must know the communication plan and numbers assigned to all subscribers of the frequency channel system with reference to a specific subscriber and to a single time in the system.
Перед сеансами связи все доступные частотные каналы в планах связи равномерно распределяются между наземными комплексами связи и сведения о них вводятся в ВМС 2 подвижных объектов так, чтобы зоны односкачковых трасс НКС 1 с одноименными частотами не перекрывались. Одновременно должны быть учтены модели зон односкачковых трасс распространения радиоволн перемещающихся ВМС 2 в составе подвижных объектов.Before communication sessions, all available frequency channels in the communication plans are evenly distributed among the ground communication complexes and information about them is entered into the
Перед началом передачи радиосигналов в течение заданного интервала времени осуществляется излучение в эфир последовательности, состоящей из заданного числа символов, предназначенной для настройки системы автоматической регулировки усиления, перестройки передатчика, антенного согласующего устройства и стабилизации переходных процессов, возникающих в радиосредствах при приеме/передаче радиосигналов.Before the start of the transmission of radio signals during a specified time interval, a sequence consisting of a specified number of symbols is emitted on the air, designed to configure the automatic gain control system, tune the transmitter, antenna matching device and stabilize transients that occur in radio equipment when receiving / transmitting radio signals.
Установление соединения осуществляется путем отправки вызывных сигналов на частоте выбранного i-го канала.The connection is established by sending ringing signals at the frequency of the selected i-th channel.
Если на момент установления соединения вызывающий модем из группы 9 ВМС 2 не имеет информации о качестве частотных каналов, то i принимается равным 1, в противном случае значение i устанавливается равным порядковому номеру канала с наилучшим качеством, определенным по результатам его тестирования с помощью модулей 16 и 17 и вычислителя 8.If at the time of connection establishment the calling modem from
Основанием для перехода к следующему значению i с повторением процедуры установления соединения на другом частотном канале являются:The reason for moving to the next value i with the repetition of the connection establishment procedure on another frequency channel are:
- обнаружение модемом из групп 9 и10 занятости частоты передачи и (или) приема в течение интервала времени, предшествующего отправке вызывного сигнала;- detection by the modem from
- отсутствие ответного сигнала от вызываемого модема группы 9. Приняв вызывной сигнал, модем из групп 9 или 10 ВМС 2 выдает квитанцию- no response signal from the called modem of
на установление соединения и настраивается на прием сигнала по ожидаемому протоколу ведения связи. Если в ожидаемое время определяемое длительностью преамбулы, протокольный сигнал модемом из групп 9 или 10 ВМС 2 не принят, то он переходит в режим сканирования частотных каналов с помощью модуля 16 и вычислителя 8.to establish a connection and is configured to receive a signal using the expected communication protocol. If at the expected time determined by the duration of the preamble, the protocol signal is not received by the modem from
Время ожидания квитанции на вызывной сигнал определяется временем перестройки приемника на частоту приема и длительностью сообщения (длительностью преамбулы и данных). Более длительный интервал используется для перестройки модемом из группы 9 передающего устройства и антенного согласующего устройства на частоту излучения для передачи ответного сообщения, после получения которого удаленный модем из групп 9 или 10 ВМС 2 переходит к доведению информации по одному из протоколов.The waiting time for a receipt for a ringing signal is determined by the receiver's tuning time to the receive frequency and the duration of the message (the duration of the preamble and data). A longer interval is used for the modem from
В протоколе обмена данными между разнесенными ВМС 2 при малом энергетическом потенциале принимаемого радиосигнала реализуется механизм последовательного повышения избыточности, подразумевающий совместное декодирование повторов пакета [6]. Относительная скорость помехоустойчивого кода снижается кратно номеру повтора пакета. Протокол передачи данных ВМС 2 адаптируется к помеховой обстановке по скорости передачи данных.In the protocol for data exchange between spaced
В сообщении передается определенное протоколом обмена число пакетов, как и квитанция на него. Последующие сообщения от корреспондента, отправляемые после приема квитанции, будут содержать повторы не доведенных пакетов и вновь отправляемые пакеты. Процедура продолжается до тех пор, пока не будут получены положительные квитанции на все пакеты.The message contains a number of packets determined by the exchange protocol, as well as a receipt for it. Subsequent messages from the correspondent, sent after receiving the receipt, will contain repetitions of unfinished packets and newly sent packets. The procedure continues until positive receipts for all packages are received.
Если в течение заданного времени квитанция после перезапросов не получена, то модем из группы 9 ВМС 2 прекращает информационный обмен и начинает процедуру по установления соединения на частотном канале, отличном от текущего [4, 5, 6]. После установления соединения на другом канале процесс гарантированного доведения возобновляется.If no receipt is received within the specified time after re-requests, then the modem from
Использование на прием нескольких модемов из групп 9 и 10 в каждом из разнесенных ВМС 2 позволяет повысить достоверность (помехоустойчивость) доставки и сократить время доставки данных.The use of receiving several modems from
В каждом из вызывных сообщений указывается общий номер частотного канала, на котором ожидается получение ответного сигнала (приемный канал первого i-го модема из группы 9 ВМС 2, соответствующий его каналу передачи. После перебора всех частотных каналов указывается приемный канал j-ro модема удаленного ВМС.In each of the calling messages, the total number of the frequency channel is indicated, on which a response signal is expected to be received (the receiving channel of the first i-th modem from
Если в ВМС имеется по одному передающему и по несколько приемных устройств, то приемные устройства с соответствующими модемами настраиваются на одинаковую частоту канала приема, в модемах производится независимая обработка сигналов (обнаружение, синхронизация, оценка достоверности) с последующим «мягким» сложением решений демодулятора и их декодированием в модуле 18 с помощью вычислителя 8 [6].If the BMC has one transmitter and several receivers, then the receivers with the corresponding modems are tuned to the same receive channel frequency, the modems perform independent signal processing (detection, synchronization, reliability assessment) followed by a “soft” addition of the demodulator decisions and their decoding in
Протокол обмена данными определяет порядок последовательной передачи данных на одной несущей частоте, в котором для обеспечения гарантии доставки пакетов применяется схема с автоматическим запросом повторной передачи в сочетании с методом последовательного повышения избыточности на основе, например, турбо-кода [6]. На передающей стороне каждый информационный блок дополняется контрольной суммой, после чего подвергается кодированию, например, со скоростью ¼ таким образом, что преобразуется в последовательность четырех кодовых блоков. Передача данных осуществляется передающей стороной чередованием передачи информационных кадров передающей стороной и квитанций, подтверждающей качество приема сообщения приемной стороной. Кодовые блоки передаются последовательно, что позволяет изменять информационную скорость в зависимости от условий распространения (от без избыточной - при успешной передачи с первой попытки до ¼ от технической - за четыре повторения сообщения).The communication protocol defines the order of sequential data transmission on a single carrier frequency, in which an automatic retransmission request scheme is used in combination with a sequential redundancy method based on, for example, a turbo code [6] to ensure packet delivery. On the transmitting side, each information block is supplemented with a checksum, after which it is encoded, for example, at a rate of ¼ in such a way that it is converted into a sequence of four code blocks. Data transmission is carried out by the transmitting side by alternating transmission of information frames by the transmitting side and receipts confirming the quality of message reception by the receiving side. Code blocks are transmitted sequentially, which allows you to change the information rate depending on the propagation conditions (from no redundant - with successful transmission on the first attempt to ¼ of the technical one - for four repetitions of the message).
После выполнения этих процедур в ВМС 2, где на его входе имеется информация, формируется вызывной радиосигнал с адресом респондента и излучается в эфир. Удаленный подвижный объект с ВМС 2, находящийся в зоне устойчивой связи, принимает вызывной радиосигнал, анализируют его и, если адрес в нем совпадает с адресом собственного ВМС 2, то в нем формируется ответная квитанция - подтверждение. Если вызывающий абонент достоверно принял квитанцию, то считается что канал связи составлен и можно начинать сеанс связи.After performing these procedures in the
После составления канала на передающей стороне в модуле 14 ВМС 2 соответствующего подвижного объекта из имеющейся на выходе источника 23 сообщений информации в формирователе 24 дискретных сигналов формируются пакеты сообщений, которые преобразовывают к виду, удобному для проведения следующих операций, например, при необходимости переводят их в цифровую форму с помощью аналогово-цифрового преобразования и импульсов единой в системе временной шкалы с модуля 15, сокращают ее избыточность, формируют пакеты заданной длительности с защитными интервалами, пилот-сигналами (преамбулами), информацией. Пилот-сигнал необходим для обозначения начала пакета на приемной стороне. Он должен отличаться по структуре от информации, быть помехоустойчивым, ортогональным ей и переносить данные, например, об адресе, точном (системном) времени передачи данных и т.п. Поэтому пилот-сигнал и информация формируются, например, путем перемножения их на разные ортогональные последовательности в модуле 14 [6, 7].After composing the channel on the transmitting side in the
Затем в модуле 18 символы в пакетах кодируются с заданной скоростью передачи данных, модулируются в соответствующем модеме из группы 9, преобразуются в радиосигналы, которые поступают в один из n каналов аппаратуры 11, где, например, усиливаются и, пройдя через антенное согласующее устройство и передающую антенну, излучаются в пространство. Модем представляет собой устройство, объединяющее модулятор и демодулятор, выполняющие соответствующие функции.Then, in
Точное (системное) время передачи кадра обеспечивается с помощью синхронизации временной шкалы модуля 15, например, односекундными метками с выхода приемника глобальных навигационных спутниковых систем с антенной [8].The exact (system) frame transmission time is provided by synchronizing the time scale of the
Ширину спектра и другие параметры выходного радиосигнала на выходе модулятора из группы модемов 9 формируют методом фильтрации и согласуют ее с величиной полосы частот радиоканала связи для реализации оптимальной скорости передачи информации.The width of the spectrum and other parameters of the output radio signal at the output of the modulator from the group of
На приемной стороне канала связи многолучевые радиосигналы, отраженные от ионосферы, через соответствующий канал аппаратуры 12 или 13, состоящий, например, из последовательно соединенных приемной антенны и усилителя СВЧ, где выделяются передаваемые радиосигналы среди других, поступают на вход соответствующего модема из группы 9 или 10, демодулируются и дискретизируются для упрощения дальнейшей цифровой обработки сигналов [6]. Уровень порога при дискретизации принятых сигналов (число уровней квантования) определяется максимальным уровнем шумов и помех на выходе усилителя СВЧ. Затем в модуле 15, например, формируется строб в интервале времени, где ожидается появление пилот-сигнала, например, с помощью схемы синхронизации с опережающим и запаздывающим стробированием [6, рис. 10,13 лист 648]. Эффективность выделения пилот-сигнала определяется, например, автокорреляционной функцией выбранного при его формировании сигнала, например, кода Баркера с малым уровнем его боковых лепестков [2, 5, 6, 8]. При выделении пилот-сигнала из принимаемых сигналов осуществляется, например, корреляционная обработка путем умножения их на копию передаваемого пилот-сигнала, сформированного, например, в соответствии с кодом Баркера [2, 5, 6, 8] в модуле 15. Одновременно выделяется заложенная в пилот-сигнале информация о точном (системном) времени передачи пакета и определяется время задержки сигнала в радиоканале, что очень важно при обмене данными между ВМС 2 подвижных объектов, так как даже при односкачковой трассе распространения радиосигналов на расстояние 3000 км величина задержки может составлять до 10 мс. Эта информация необходима для установки в нуль узлов, осуществляющих процедуры формирования кодов-прототипов исходных кодов с целью точного воспроизведения принятых сообщений и повышения их достоверности. Пилот-сигнал синхронизирует временную шкалу модуля 15 на прием, с помощью которой после дискретизации принятых сигналов в модуле 12 или 13 они декодируются в модуле 18 с выделением преамбулы и информации, совместно с вычислителем 8 проверяются на достоверность и в случае правильного приема на выходе модуля 21 формируются сообщения получателю информации требуемой формы.On the receiving side of the communication channel, multipath radio signals reflected from the ionosphere, through the corresponding channel of the
При декодировании в модуле 19 осуществляется, например, корреляционная обработка принятых сигналов путем умножения сигналов на копии системы сигналов, например, Уолша и Баркера, поступающих с вычислителя 8 [2, 6, 7].When decoding in
В процессе проверки достоверности в вычислителе 8 решается задача выбора уровня порога, который определяется максимальным уровнем помех в канале.In the process of checking the reliability in the
Во время движения подвижных объектов с помощью модуля 16 и вычислителя 8 осуществляется сканирование известных всем абонентам системы частот наземных комплексов 1 связи. Эта процедура позволяет, например, по величине отношения сигнал/шум, выделить с помощью модуля 17 и вычислителя 8 канал с вероятностно оптимальной на данный момент времени частотой и учитывать ее при дальнейших сеансах связи. В случае приема сообщения со своим адресом в ВМС 2, осуществляется его обработка в соответствии с рассмотренными выше процедурами. Если не принята квитанция о правильном приеме сообщения ВМС 2 другого подвижного объекта, то квитанция считается не доставленной, адреса источника и получателя информации записываются в память вычислителя 8, организуется повторный сеанс связи с этим получателем информации на частоте принятой квитанции, что позволяет в течение времени ожидания, отведенного для приема квитанции ретранслировать ее, исключить повторы правильно принятых сообщений и тем самым повысить помехоустойчивость системы. Время ожидания квитанции о правильном приеме сообщения может быть равным, например, суммарному времени утроенной длительности квитанции плюс время задержки в трактах приема, обработки, передачи сообщений и трансляции их по наземной сети 3 передачи данных с входами/выходами 6 для других НКС 1. Для повышения помехоустойчивости предусмотрено то, что длительность квитанции не превышает время стационарности канала связи.During the movement of moving objects using the
Для уменьшения времени доведения сообщений может быть, например, предусмотрена высокая помехоустойчивость преамбулы за счет дополнительного кодирования, значительно превосходящая помехоустойчивость информационных пакетов.To reduce the delivery time of messages, for example, high noise immunity of the preamble can be provided due to additional coding, which significantly exceeds the noise immunity of information packets.
При сеансе связи модуляторы из группы модемов 9, передатчики и передающие антенны аппаратуры 11 в ВМС 2 считаются элементами прямого канала, а приемные антенны и приемники аппаратуры 12 и 13, демодуляторы в группах модемов 9 и 10 - элементами обратного канала для приема сообщений другого удаленного ВМС 2.During a communication session, modulators from
Реализация отдельных модулей системы следующая. При передаче сообщений от преобразователя дискретных сигналов 25 на узлы 26-29, подключенные к вычислителю 8 для выполнения операций помехоустойчивого кодирования, выходы формирователя исходных ФМ сигналов передающей стороны 27 подключены к соответствующим входам кодера 26 [4].The implementation of individual modules of the system is as follows. When transmitting messages from the
Для использования преимуществ частотного разнесения осуществляют передачу радиосигналов в различных диапазонах по n каналам. Реализация процедур частотного разнесения осуществляется с помощью n передающих антенны 41 и n усилителей 40 мощности, которые входят в состав передающей каналообразующей аппаратуры из n каналов 11. При этом каждая из передающих антенн 41 через соответствующий усилитель 40 мощности подключена к группе из n модемов передающего радиоцентра.To take advantage of frequency diversity, radio signals are transmitted in different bands over n channels. The implementation of frequency diversity procedures is carried out using
Особенностью приема радиосигналов является то, что в состав первой приемной каналообразующей аппаратуры 12 из n каналов входят n приемных антенн 43 и n усилителей СВЧ 42, а в состав второй приемной каналообразующей аппаратуры 13 из (m-n) каналов входят (m-n) приемных антенн 43 и (m-n) усилителей СВЧ 42. Каждая из n приемных антенн 43 первой приемной каналообразующей аппаратуры 12 через соответствующий усилитель СВЧ 42 подключена к группе из n модемов приемного радиоцентра. А каждая из (m-n) приемных антенн 43 второй приемной каналообразующей аппаратуры 13 через соответствующий усилитель СВЧ 42 подключена к группе из (m-n) модемов приемного радиоцентра.A feature of receiving radio signals is that the first receiving channel-forming
Приемные антенны 43 и СВЧ усилители 42 в каналообразующих аппаратурах 12 и 13 идентичны. Число каналов на прием всегда должно быть больше m>n, так как для использования преимуществ частотного и пространственного разнесения осуществляют прием радиосигналов от разных источников в различных диапазонах.The receiving
При приеме сообщений после АЦП 30 узлы, подключенные двухсторонними связями к вычислителю 8: преобразователь масштаба сигналов 31, устройство компенсации импульсной помехи 32, интерполяционное устройство 33, амплитудное нормирующее устройство 34, декодер с корреляционной обработкой 35, формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны 36, сумматор дискретных сигналов 37, решающее пороговое устройство 38, формирователь порога 39, преобразуют дискретные сигналы к виду, необходимому для обработки их вычислителем 8 [4]. Для выполнения требуемых процедур при выполнении операций помехоустойчивого декодирования вход решающего порогового устройства 38 дополнительно подключен к выходу формирователя порога 39, а выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной стороны 36 подключены к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой 35. После обработки вычислителем 8 сигналы передаются в распределитель 44 дискретных сигналов сообщении, разводятся по соответствующим каналам с помощью преобразователей 25 дискретных сигналов сообщений, с выходов которого информация требуемой формы поступает потребителям.When receiving messages after the
Шины (входы/выходы) вычислителя 8, связанные с узлами системы, разделяются на информационные, обозначенные на фиг. 3 - фиг. 7 односторонними связями, и управления и контроля, обозначенные на фиг. 3 - фиг. 7 двухсторонними связями.The buses (inputs/outputs) of the
ВМС 2 может быть применен и в наземном комплексе 1 связи, так как по структуре и выполняемым функциям он аналогичен ВМС 2 бортового комплекса связи. Отличие заключается лишь в том, что число передающих и приемных средств и мощность излучения в НКС 1 больше, чем на борту, передающий радиоцентр 4 удален от приемного за пределы прямой видимости и в режиме ретрансляции квитанции о правильном приеме сообщения с ВМС 2 получателю информации квитанция с приемного радиоцентра 5 транслируется на передающий радиоцентр 4 по наземной сети 3 передачи данных. Вычислительный модуль связи в составе бортового или наземного комплексов связи ВЧ диапазона обеспечивает обмен данными в режиме работы с автоматическим выбором оптимального радиоканала по частоте из списка заранее заданных и адаптацией по скорости передачи информации.
Для повышения помехоустойчивости применяются методы частотного и пространственного разнесения каналов. В первом случае число приемных средств в ВМС 2 всегда больше, чем передающих, что позволяет принять сообщение с большего числа средств и затем провести соответствующую обработку, например, мажоритарную, поучить выигрыш по величине отношения сигнал/шум, а, следовательно, повысить помехоустойчивость. Во втором случае сообщение по наземной сети 3 передачи данных с входами/выходами 6 передается нескольким НКС 1 и излучается в пространство. Из-за разных путей распространения и рабочих частот в ВМС 2 радиосигналы приходят некоррелированными и после соответствующей обработки можно выделить наилучший сигнал [4].To improve noise immunity, methods of frequency and spatial diversity of channels are used. In the first case, the number of receiving means in the
ВМС 2 поддерживает работу как на совпадающих, так и отличающихся частотах передачи и приема, что актуально для обеспечения связи с дальнемагистральными самолетами. ВМС 2 может обеспечивать с точки зрения пользователя режим совместной работы с одним респондентом, что позволяем им перераспределять доступные радиотракты. Использование одного или нескольких модемов ВМС 2 в режиме совместной работы позволяет использовать территориально разнесенные передающие и приемные наземные комплексы связи как ретрансляторы определенному корреспонденту радиосигналов с ВМС 2, имеющим малый энергетический потенциал, в том числе квитанций о правильном приеме посланного этим корреспондентом сообщения.
Вычислитель 8 совместно с модулем 17 ВМС 2 обеспечивает контроль качества каналов связи, на основе которого осуществляется выбор вероятностно оптимальной частоты на данный момент времени. Контроль качества каналов проводится посредством одностороннего и двустороннего зондирования как в автоматическом режиме, так и по команде. В модемах 9 и 10 ВМС 2 использованы сигнально-кодовые конструкции, построенные на основе использования, например, турбо-кода и последовательностей Уолша и Баркера [3, 6, 7].The
В дежурном режиме работы модемы 9, 10 и аппаратура 11, 12, 13 ВМС 2 совместно с вычислителем 8 осуществляют сканирование своих приемных частот каждого из доступных каналов на предмет наличия в них вызывных сигналов других абонентов системы.In the standby mode, the
Модулем 21 совместно с вычислителем 8 осуществляется аппаратурный контроль ВМС 2 с выводом полученных данных на его выход или через вычислитель 8 и вход/выход 22 - на внешние системы.The
Технический результат изобретения состоит в повышении помехоустойчивости системы радиосвязи ВЧ диапазона за счет разнесения по частоте и пространству, применения ортогональных сигналов и турбо-кодов, являющихся наиболее близкими к пределу Шеннона [6], обеспечения своевременности доставки сообщений за счет уменьшения числа перезапросов не достоверных данных по обратному каналу связи. Достоверность передачи сообщений и их воспроизводимость с заданной точностью у получателей информации повышены за счет введения процедур обработки пилот-сигнала, учета постоянно изменяющегося времени задержки радиосигналов в канале связи, обеспечения взаимной синхронизации между передающей и приемной сторонами системы.The technical result of the invention consists in increasing the noise immunity of the HF radio communication system due to diversity in frequency and space, the use of orthogonal signals and turbo codes that are closest to the Shannon limit [6], ensuring the timeliness of message delivery by reducing the number of re-requests of invalid data over reverse communication channel. The reliability of message transmission and their reproducibility with a given accuracy for information recipients are increased by introducing pilot signal processing procedures, taking into account the constantly changing delay time of radio signals in the communication channel, and ensuring mutual synchronization between the transmitting and receiving sides of the system.
Система радиосвязи может быть реализована программно и на современных серийных аппаратно - программных средствах и серийных интегральных схемах. ВМС 2 может быть реализован по технологии «программируемое радио» (SDR) и представляет собой аппаратную платформу, выполненную, например, на базе отечественной СБИС 1892 ВМ14Я с внешними модулями.The radio communication system can be implemented in software and on modern serial hardware and software and serial integrated circuits.
Существует возможность использования ВМС 2 на различных объектах связи, например, при взаимодействии с внешним управляющим оборудованием по интерфейсам (вход/выход 22): МКИО, Ethernet, RS-232, ARINC-429 и по интерфейсам: С1-ТЧ ГОСТ 23578-79 и Ethernet - для подключения к каналообразующей аппаратуре.It is possible to use
При обмене данными между вычислительными модулями связи используется не только перезапрос квитанции, но и ретрансляция квитанций через НКС или ВМС подвижных объектов, находящихся в зоне устойчивой связи (где величина отношения сигнал/шум превышает заданную), относительно корреспондента и респондента находящихся в зоне устойчивой связи одновременно с респондентом и с корреспондентом, чем обеспечивается ее гарантированное доведение и исключение переспросов.When exchanging data between computing communication modules, not only re-request of a receipt is used, but also retransmission of receipts through the NCS or Navy of mobile objects located in the stable communication zone (where the signal-to-noise ratio exceeds the specified value), relative to the correspondent and the respondent located in the stable communication zone at the same time with the respondent and with the correspondent, which ensures its guaranteed completion and the exclusion of repeated inquiries.
Разнесенный прием по частоте и переход к более мощной схеме помехоустойчивого кодирования и ее интеграция в процедуры метода последовательного повышения избыточности позволяет сократить число повторов, необходимое для достоверного доведения пакетов, и, как следствие, повысить помехоустойчивость и информационную скорость в канале связи. Помимо повышения скорости применением турбо-кодирования удается увеличить диапазон допустимых отношений сигнал/шум, при котором остается возможным обеспечить качественное и своевременное доведение данных до выбранного абонента.Frequency diversity reception and the transition to a more powerful noise-correcting coding scheme and its integration into the procedures of the successive redundancy enhancement method can reduce the number of repetitions required for reliable packet delivery, and, as a result, increase the noise immunity and information rate in the communication channel. In addition to increasing the speed, the use of turbo coding makes it possible to increase the range of acceptable signal-to-noise ratios, in which it remains possible to ensure high-quality and timely delivery of data to the selected subscriber.
Литература:Literature:
1. Патент РФ на изобретение №2286030, дата публикации 20.10.2006 Бюл. №29.1. RF patent for invention No. 2286030,
2. Патент РФ на изобретение №2663240, дата публикации 03.08.2018 Бюл. №22.2. RF patent for invention No. 2663240, publication date 08/03/2018 Bull. No. 22.
3. Берлин А.Н. Цифровые сотовые системы связи. - М.: Эко-Трендз, 2007. - 296 с. 3. Berlin A.N. Digital cellular communication systems. - M.: Eco-Trends, 2007. - 296 p.
4. Патент РФ на изобретение №2720215, дата публикации 28.04.2020 Бюл. №13 (прототип).4. RF patent for invention No. 2720215, publication date 04/28/2020 Bull. No. 13 (prototype).
5. М.В. Ратынский. Основы сотовой связи / Под ред. Д. Б. Зимина - М.: Радио и связь, 1998. 248 с.5. M.V. Ratynsky. Fundamentals of cellular communications / Ed. D. B. Zimina - M.: Radio and communication, 1998. 248 p.
6. Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. 1104 с.6. Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, corrected: Per. from English. - M.: Publishing house "William", 2003. 1104 p.
7. Х.Ф. Хармут.Передача информации ортогональными функциями. Пер. с англ. Н.Г. Дядюнова и А.И. Сенина, М., «Связь», 1975. 272 с.7. H.F. Harmut. Information transfer by orthogonal functions. Per. from English. N.G. Dyadyunova and A.I. Senina, M., "Communication", 1975. 272 p.
8. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.8. GPS - global positioning system. - M.: PRIN, 1994, 76 p.
Claims (9)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779079C1 true RU2779079C1 (en) | 2022-08-31 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995034167A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-14 | Vision Tek, L.P. | Method and apparatus for encoding, transmitting, storing and decoding of data |
US5710798A (en) * | 1992-03-12 | 1998-01-20 | Ntp Incorporated | System for wireless transmission and receiving of information and method of operation thereof |
RU2286030C1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | High frequency system and method for exchanging packet data |
RU2406121C2 (en) * | 2009-01-19 | 2010-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") | Multichannel data transmission equipment |
RU2663240C1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-08-03 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Method of protection of narrow channels of data transmission under conditions of multipath radio signal propagation and complex of means for its implementation |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5710798A (en) * | 1992-03-12 | 1998-01-20 | Ntp Incorporated | System for wireless transmission and receiving of information and method of operation thereof |
WO1995034167A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-14 | Vision Tek, L.P. | Method and apparatus for encoding, transmitting, storing and decoding of data |
RU2286030C1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | High frequency system and method for exchanging packet data |
RU2406121C2 (en) * | 2009-01-19 | 2010-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") | Multichannel data transmission equipment |
RU2663240C1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-08-03 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Method of protection of narrow channels of data transmission under conditions of multipath radio signal propagation and complex of means for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU733219B2 (en) | Method of synchronizing satellite switched CDMA communication system | |
US7392018B1 (en) | Channel estimation applique for wireless communications | |
EP1060567B1 (en) | Self-interference cancellation for relayed communication networks | |
US7187903B1 (en) | Method and apparatus for timing correction in communication systems | |
US7039119B2 (en) | Method and apparatus for combining transponders on multiple satellites into virtual channels | |
US7155171B2 (en) | Vector network analyzer applique for adaptive communications in wireless networks | |
CN107431531B (en) | Autonomous satellite automatic gain control | |
MXPA02001057A (en) | Method and apparatus for paging a user terminal within the satellite higher gain spotbeam. | |
CA2264161A1 (en) | Radio frequency sharing methods for satellite systems | |
CN113489530B (en) | Method for synchronously switching feeder links in low-earth-orbit constellation satellite communication system | |
WO2003065757A1 (en) | Method and apparatus for auxiliary pilot signal for mobile phone location | |
MXPA97006475A (en) | Method for synchronizing multiple access communications systems with code address, switched by satel | |
CN111866878B (en) | Terminal login method in satellite communication system | |
CN109039437B (en) | Unmanned aerial vehicle regional networking system | |
RU2779079C1 (en) | Radio communication system with mobile objects | |
EP0931390B1 (en) | Improved synchronization of a receiver with a transmitter using nonlinear transformation metrics | |
US7761049B2 (en) | Distributed array reception | |
Lcev | Time Division Multiple Access (TDMA) applicable for mobile satellite communications | |
CN100359824C (en) | Method and apparatus for minimizing the number of channels used for paging | |
US7065374B2 (en) | Transmitter and receiver device and method for synchronizing a receiver installation | |
JPS61228733A (en) | Request channel selection system in radio communication system | |
RU2780810C1 (en) | Central station of radio communication system with moving objects | |
RU2719541C1 (en) | Single-channel radio communication method | |
RU2681692C1 (en) | High-frequency data exchange system | |
RU2819030C1 (en) | Time division multiple access data transmission system |