RU2702622C1 - Radio communication system with movable objects - Google Patents
Radio communication system with movable objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702622C1 RU2702622C1 RU2018145285A RU2018145285A RU2702622C1 RU 2702622 C1 RU2702622 C1 RU 2702622C1 RU 2018145285 A RU2018145285 A RU 2018145285A RU 2018145285 A RU2018145285 A RU 2018145285A RU 2702622 C1 RU2702622 C1 RU 2702622C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- signals
- output
- channel
- circuit
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 6
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 claims description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
- H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системе радиосвязи ВЧ диапазона и предназначено для передачи данных между подвижными и неподвижными абонентами.The invention relates to a radio communication system of the high frequency range 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 which is that from each HF ground station (LS) emit marker signals in the first slot of each TDMA frame of the channel access protocol at all frequencies, which are periodically assigned and activated in the control center of the HF system high frequency communications. To implement the FDMA protocol for access to communication channels, according to which different HF ground stations have different sets of active operating frequencies, each HF on-board station is registered on the corresponding HF ground station at the best HF band communication frequency selected by the HF on-board station according to the results of its assessment of the quality of reception of marker signals . Then, between the HF ground station and the HF airborne station registered on it, packet data is exchanged as long as the air-to-Earth channel quality of the HF band allows. If the air-to-Earth channel quality deteriorates below the permissible level at the HF airborne station, a new channel is selected and registered on this channel on a new or old HF ground station, but at a new operating frequency. Through the ground communication subsystem, packet data is exchanged between each HF ground station and the air traffic control and airline control centers, as well as the control center of the HF range communication system. At each HF ground station, the best frequency for receiving messages from each other HF ground station is selected based on the results of evaluating the quality of reception of marker signals using additional Earth-to-Earth RF receivers and Earth-to-Earth demodulators of a single-tone multiposition phase-shifted signal. The audibility table is formed according to the results of choosing the best reception frequencies, which indicate the sign of their availability (inaccessibility) for the ground communication subsystem, identifiers of ground stations and the corresponding numbers of the best reception frequencies with codes of the recommended maximum allowable data rates. On each frequency channel, one slot of the channel access frame is allocated for transmitting messages in the Earth-to-Earth direction. The audibility table is transmitted simultaneously using N RF transmitters in the slots, which are allocated for transmitting messages in the Earth-to-Earth direction. Then, audibility tables from other HF ground stations are received at the preselected best reception frequencies using additional HF receivers and Earth-to-Earth demodulators of a single-tone multiposition phase shift keyed signal. The connectivity table of the Earth-Earth network is formed on the basis of the adopted audibility tables, which indicate the identifiers of ground stations with signs of their availability (inaccessibility) for the ground communication subsystem and the corresponding numbers of the best reception and transmission frequencies with codes of the recommended maximum allowable data rates. The connectivity table of the Earth-Earth network is used to select communication frequencies (reception and transmission) with other HF NS. The data packet received at an inaccessible HF ground station from the HF airborne station registered on it is transmitted simultaneously with the audibility table via the HF band radio channel in the Earth-to-Earth slot to another available HF NS, from which it is transmitted to the air traffic control unit or the UAF or to the control point of the communication system of the high frequency range through the subsystem of ground communication The data packet from the air traffic control center or UAF control center or from the control panel designed for the HF airborne station, which is registered on the inaccessible HF ground station, is transmitted via the ground subsystem to the available HF NS, from which it is then transmitted via the Earth-to-Earth radio channel band to an inaccessible HF ground station, and from which it is then transmitted over the Air-to-Earth radio channel of the HF band to the HF airborne station. The data packet from the CCP, addressed to an inaccessible HF ground station, is transmitted via the ground subsystem to an available HF ground station, from where it is transmitted over the Earth-to-Earth radio channel of the HF band to an inaccessible HF ground station.
Недостатки аналога состоят в следующем:The disadvantages of the analogue are as follows:
- невозможно без значительного изменения алгоритмов работы и программно-аппаратных средств повысить эффективность системы передачи информации;- it is impossible without a significant change in the operating algorithms and software and hardware to increase the efficiency of the information transfer system;
- 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.- because of the need to organize multichannel 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 moving objects.
Наиболее близким по технической сущности является в комплекс средств защиты передачи данных в условиях многолучевого распространения радиосигналов [2], который и принят за прототип. В комплексе средств защиты узкополосных каналов передачи данных в условиях многолучевого распространения радиосигналов 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.The closest in technical essence is the complex of means of protecting data transmission in the conditions of multipath propagation of radio signals [2], which is adopted as a prototype. The complex of means for protecting narrow-band data channels in the case of multipath propagation of radio signals on the transmitting side of the data channel contains a message packetizer and a series-connected modulator, power amplifier and transmitting antenna, as well as a module for generating and converting bit packets containing a bit packet generator with guard intervals in front of packets, the input of which is connected to the message packetizer, and the output is connected to the first input of the code module a generator, to the second input of which an expansion signal driver is connected, the output of the code modulator is connected to the input of a bit-width 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, amplifier, and demodulator are connected in series , a module for the inverse transformation and processing 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 packet decoder, the second input of which is connected to the output of the expanding copy generator, the output of the multi-channel code packet decoder is connected to the input of the multi-channel resolver, the output of which is connected to the input of the signal delay converter, the output of which is the output of the inverse module conversion and processing of received signals.
К недостаткам прототипа следует отнести:The disadvantages of the prototype include:
- отсутствие взаимной синхронизации между передающей и приемной сторонами, что ухудшает достоверность передачи информации;- lack of mutual synchronization between the transmitting and receiving parties, which impairs the reliability of the transmission of information;
- в подвижных объектах всегда меняется дальность связи, что влияет на задержку радиосигналов во времени, а для сдвинутых во времени и несинхронизированных 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 unsynchronized signals, the cross-correlation may not be zero. They can interfere with each other, which is why encoding using Walsh functions and corresponding decoding must be synchronized [3, p. 86].
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности системы радиосвязи ВЧ диапазона, что связано с системными характеристиками систем связи: своевременностью, достоверностью передачи сообщений, воспроизводимостью с заданной точностью передаваемых сообщений в пунктах приема.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the efficiency of the radio communication system of the high frequency range, which is associated with the system characteristics of communication systems: timeliness, reliability of message transmission, reproducibility with a given accuracy of the transmitted messages at the reception points.
Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи, содержащую на передающей стороне канала связи последовательно соединенные формирователь пакетов сообщений, формирователь пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами, кодовый модулятор, преобразователь длительности битов, мультиплексор, модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, а также формирователь расширяющих сигналов, подключенный к второму входу кодового модулятора, на приемной стороне канала связи содержащую последовательно соединенные приемную антенну, СВЧ усилитель, демодулятор, преобразователь длительности сигналов, многоканальный кодовый декодер пакетов, многоканальное решающее устройство и преобразователь временной задержки сигналов, а также формирователь копий расширяющих сигналов, подключенный к второму входу многоканального кодового декодера пакетов, при этом передающая и приемная антенны соединены между собой по эфиру, дополнительно введены на передающей стороне канала связи приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, выход которого подключен к входу схемы формирования временной шкалы передающей стороны, а ее соответствующие выходы соединены с синхровходами схемы формирования пилот-сигнала, формирователя системного времени передачи кадра, формирователя пакетов сообщений, формирователя пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами, формирователя расширяющих сигналов, преобразователя длительности битов и управляющим входом мультиплексора, второй выход формирователя расширяющих сигналов соединен с первым входом схемы формирования пилот-сигнала, второй вход которой подключен к выходу формирователя системного времени передачи кадра, выход схемы формирования пилот-сигнала подключен к второму входу мультиплексора, на приемной стороне введены приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем приемной стороны, выход которого подключен к входам решающей схемы и схемы формирования временной шкалы приемной стороны, соответствующие выходы схемы формирования временной шкалы приемной стороны соединены с синхровходами схемы выделения пилот-сигнала, многоканального решающего устройства, преобразователя временной задержки сигналов, преобразователя длительности сигналов, формирователя копий расширяющих сигналов, второй выход формирователя копий расширяющих сигналов подключен к первому входу схемы выделения пилот-сигнала, а к ее второму входу подключен выход демодулятора, выход схемы выделения пилот-сигнала соединен с вторым входом решающей схемы, выход которой подключен к второму входу схемы формирования временной шкалы приемной стороны, дополнительно введен также обратный канал связи, аналогичный по структуре и составу оборудования прямому каналу связи, при этом его передающая сторона размещена на приемной стороне прямого канала, а приемная сторона обратного канала связи размещена на передающей стороне прямого канала связи.The specified technical result is achieved in that in a radio communication system comprising, on the transmitting side of the communication channel, a message packetizer, a packetizer of bits with guard intervals in front of the packets, a code modulator, a converter of bit duration, a multiplexer, a modulator, a power amplifier and a transmitting antenna, and also a driver of expansion signals connected to the second input of the code modulator, on the receiving side of the communication channel containing connected in series a receiving antenna, a microwave amplifier, a demodulator, a signal length converter, a multi-channel code packet decoder, a multi-channel resolver and a time delay converter of signals, as well as a copy of spreading signals connected to the second input of the multi-channel code packet decoder, while the transmit and receive antennas are connected among themselves over the air, an additional receiver of signals of global navigation satellite systems, the output of which is introduced on the transmitting side of the communication channel connected to the input of the transmit side timeline forming circuit, and its corresponding outputs are connected to the sync inputs of the pilot signal generating circuit, the system transmission time shaper, the message shaper, the packet shaper with guard intervals in front of the packets, the expanding signal shaper, the bit duration converter and a control input of the multiplexer, the second output of the expansion signal former is connected to the first input of the pilot signal generation circuit, second the first input of which is connected to the output of the driver of the system transmission time of the frame, the output of the pilot signal generating circuit is connected to the second input of the multiplexer, the receiver side of the receiver receives signals from the global navigation satellite systems of the receiving side, the output of which is connected to the inputs of the decision circuit and the receiving timeline circuit side, the corresponding outputs of the receiving side timeline generating circuit are connected to the sync inputs of the pilot signal allocation circuit, a multi-channel decision the device, the converter of the time delay of the signals, the converter of the duration of the signals, the shaper of copies of the expanding signals, the second output of the shaper of copies of the expanding signals is connected to the first input of the pilot extraction circuit, and the output of the demodulator is connected to its second input, the output of the pilot extraction circuit is connected to the second the input of the decision circuit, the output of which is connected to the second input of the formation circuit of the time scale of the receiving side, also introduced a reverse communication channel, similar to page the structure and composition of the equipment for the direct communication channel, while its transmitting side is located on the receiving side of the direct channel, and the receiving side of the reverse communication channel is located on the transmitting side of the direct communication channel.
Сущность работы системы будет видна из материалов заявки и представленной фигуры. На фигуре приведена структурная схема системы радиосвязи, где введены обозначения:The essence of the system will be visible from the application materials and the presented figure. The figure shows a structural diagram of a radio communication system, where the notation is introduced:
1 - формирователь пакетов сообщений;1 - message packetizer;
2 - формирователь пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами;2 - bit packetizer with guard intervals before the packets;
3 - кодовый модулятор;3 - code modulator;
4 - формирователь расширяющих сигналов;4 - shaper expansion signals;
5 - преобразователь длительности битов;5 - bit duration converter;
6 - мультиплексор;6 - multiplexer;
7 - модулятор;7 - modulator;
8 - усилитель мощности;8 - power amplifier;
9 - передающая антенна;9 - transmitting antenna;
10 - приемная антенна10 - receiving antenna
11 - СВЧ усилитель;11 - microwave amplifier;
12 - демодулятор;12 - demodulator;
13 - преобразователь длительности сигналов;13 - signal duration converter;
14 - многоканальный кодовый декодер пакетов;14 - multi-channel code packet decoder;
15 - формирователь копий расширяющих сигналов;15 - shaper copies of the expanding signals;
16 - многоканальное решающее устройство;16 - multi-channel decision device;
17 - преобразователь временной задержки сигналов;17 - Converter time delay signals;
18 - приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем передающей стороны;18 is a receiver of signals of global navigation satellite systems of the transmitting side;
19 - схема формирования временной шкалы передающей стороны;19 is a diagram of forming a timeline of a transmitting side;
20 - схема формирования пилот-сигнала;20 is a pilot signal generating circuit;
21 - формирователь системного времени передачи кадра;21 - shaper system time frame transmission;
22 - приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем приемной стороны;22 - receiver signal global navigation satellite systems of the receiving side;
23 - схема формирования временной шкалы приемной стороны;23 is a diagram of forming a timeline of a receiving side;
24 - схема выделения пилот-сигнала;24 is a pilot allocation scheme;
25 - решающая схема;25 is a decision scheme;
26 - оборудование передающей стороны прямого канала связи;26 - equipment of the transmitting side of the direct communication channel;
27 - оборудование приемной стороны прямого канала связи;27 - equipment receiving side of a direct communication channel;
28 - оборудование передающей стороны обратного канала связи;28 - equipment of the transmitting side of the reverse communication channel;
29 - оборудование приемной стороны обратного канала связи.29 - equipment of the receiving side of the reverse communication channel.
Предлагаемая система радиосвязи состоит из прямого и обратного каналов связи. Оборудование передающей стороны прямого канала связи 26 содержит блоки, общие с прототипом: формирователь пакетов сообщений 2, формирователь пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами, кодовый модулятор 3, формирователь расширяющих сигналов 4, преобразователь длительности битов 5, мультиплексор 6, модулятор 7, усилитель мощности 8, передающую антенну 9, и вновь веденные блоки: приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем передающей стороны 22, выполненного, например, на серийных приемниках систем ГЛОНАСС/GPS [4], схему формирования временной шкалы передающей стороны 23, схему формирования пилот-сигнала 24, формирователь системного времени передачи кадра 21. При этом формирователь пакетов сообщений 1, подключен к входу формирователя пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами 2, выход которого соединен с первым входом кодового модулятора 3. К второму входу кодового модулятора 3 подключен формирователь расширяющих сигналов 4. Выход кодового модулятора 3 подключен к входу преобразователя длительности битов 5, выход которого подключен к первому входу мультиплексора 6. Выход мультиплексора 6 подключен к входу модулятора 7. Выход приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем 18 подключен к входу схемы формирования временной шкалы передающей стороны 19. Синхровходы схемы формирования пилот-сигнала 20, формирователя системного времени передачи кадра 21, формирователя пакетов сообщений 1, формирователя пакетов битов с защитными интервалами перед пакетами 2, формирователя расширяющих сигналов 4, преобразователя длительности битов 5 соединены с соответствующими выходами схемы формирования временной шкалы передающей стороны 19. Управляющий вход мультиплексора 6 также соединен с соответствующим выходом схемы формирования временной шкалы передающей стороны 19. Второй выход формирователя расширяющих сигналов 4 соединен с первым входом схемы 20 формирования пилот-сигнала. Второй вход схемы 20 формирования пилот-сигнала подключен к выходу формирователя системного времени передачи кадра 21. Схема 20 формирования пилот-сигнала, может быть выполнена, например, на перемножителе, на один из входов которого подаются данные с выхода формирователя 21 системного времени передачи кадра, а на второй вход перемножителя поступает информация с выхода формирователя 4 расширяющих сигналов (одна из ортогональных функций узла 4, отличающаяся от функций подаваемых на вход кодового модулятора 3) [5]. Выход схемы формирования пилот-сигнала 20 подключен к второму входу мультиплексора 6. Модулятор 7 через усилитель мощности 8 подключен к передающей антенне 9.The proposed radio communication system consists of direct and reverse communication channels. The equipment of the transmitting side of the
Оборудование приемной стороны прямого канала связи 27 содержит блоки, общие с прототипом: приемную антенну 10, СВЧ усилитель 11, демодулятор 12, преобразователь длительности сигналов 13, многоканальный кодовый декодер пакетов 14, формирователь копий расширяющих сигналов 15, многоканальное решающее устройство 16, преобразователь временной задержки сигналов 17, и вновь веденные блоки: приемник 22 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем приемной стороны, схему формирования временной шкалы приемной стороны 23, схему выделения пилот-сигнала 24, решающую схему 25. Приемная антенна подключена через СВЧ усилитель 11 к демодулятору 12. Вход преобразователя длительности сигналов 13 подключен к выходу демодулятора 12, а выход преобразователя длительности сигналов 13 подключен к первому входу многоканального кодового декодера пакетов 14, второй вход которого подключен к выходу формирователя копий расширяющих сигналов 15. Выходы многоканального кодового декодера пакетов 14 подключены к входам многоканального решающего устройства 16, выход которого подключен к входу преобразователя временной задержки сигналов 17. Выход приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем приемной стороны 22 подключен к входам решающей схемы 25 и схемы формирования временной шкалы приемной стороны 23. Синхровходы схемы выделения пилот-сигнала 24, многоканального решающего устройства 16, преобразователя временной задержки сигналов 17 подключены к соответствующим входам схемы формирования временной шкалы приемной стороны 19. Второй выход формирователя копий расширяющих сигналов 15 подключен к первому входу схемы выделения пилот-сигнала 24, а к второму входу схемы выделения пилот-сигнала 24 подключен выход демодулятора 12. Выход схемы выделения пилот-сигнала 24 соединен с вторым входом решающей схемы 25, выход которой подключен к второму входу схемы формирования временной шкалы приемной стороны 19. Передающая 9 и приемная антенны 10 прямого канала связи соединены между собой по эфиру.The equipment of the receiving side of the
Обратный канал связи аналогичен по структуре и составу оборудования прямому каналу связи, при этом его передающая сторона размещена на приемной стороне прямого канала, а приемная сторона размещена на передающей стороне прямого канала связи.The reverse communication channel is similar in structure and composition of the equipment to the direct communication channel, while its transmitting side is located on the receiving side of the direct channel, and the receiving side is located on the transmitting side of the direct communication channel.
Система радиосвязи работает следующим образом.The radio communication system operates as follows.
На передающей стороне 26 (28) в формирователе 1 пакетов сообщений входную информацию, которая может быть, как в аналоговой, так и в дискретной форме, преобразовывают к виду, удобному для проведения следующих операций, например, переводят в цифровую форму с помощью аналогово-цифрового преобразования и импульсов временной шкалы с узла 19, сокращают ее избыточность, формируют пакеты, каждый из N сообщений. Затем в узле 2 формируют пакеты битов с защитными интервалами перед пакетами в виде пакетов последовательностей из N двоичных битов заданной длительности, с использованием импульсов временной шкалы с узла 19.On the transmitting side 26 (28) in the
В кодовом модуляторе 3 осуществляется расширение базы битов пакетов методом прямого расширения спектра частот, где в качестве расширяющего сигнала могут быть использована, например, кодовая последовательность производящих сигналов Уолша и Баркера N-гo порядка, что приводит к расширению их спектральной плотности в N раз [6]. Среди псевдослучайных последовательностей расширяющих сигналов с малым уровнем боковых лепестков автокорреляционных функций известны производные (составные) системы сигналов на базе функций Уолша путем перемножения (суммирования по модулю 2) его на код Баркера, который обладает малыми боковыми лепестками автокорреляционной функции [5, 6, 7]. В формирователе 4 расширяющих сигналов осуществляется формирование производящей кодовой последовательности, например, с помощью сигналов Уолша и Баркера N-гo порядка с малым уровнем боковых лепестков автокорреляционной функции.In
Порядок кодовой последовательности производных, например, сигналов Уолша соответствует количеству N битов пакета. В преобразователе 5 длительности битов синхронно с временной шкалой узла 19 происходит увеличение длительности битов в пределах длительности пакетов, т.е. длительности битов пакетов увеличиваются в N раз, что соответственно приводит к сужению спектральной плотности в N раз [2].The order of the code sequence of derivatives, for example, Walsh signals, corresponds to the number of N bits of the packet. In the
В мультиплексоре 6 проводится формирование кадра, синхронно с временной шкалой с узла 19, из последовательности пилот-сигнала пакетов информации с учетом обеспечения выполнения условия ортогональности битов пакета при их корреляционной обработке в многоканальном кодовом декодере 14 пакетов приемной части канала передачи данных [2]. Пилот-сигнал необходим для обозначения начала кадра на приемной стороне. Он должен отличаться по структуре от пакетов информации, быть помехоустойчивым, ортогональным ей и переносить данные, например, о точном (системном) времени передачи кадра. Поэтому пилот-сигнал формируется путем перемножения одной из неиспользуемых для передачи информации ортогональных последовательностей с выхода формирователя 4 расширяющих сигналов и формирователя 21 системного времени передачи кадра.In the multiplexer 6, a frame is formed, synchronously with the timeline from the
Точное (системное) время передачи кадра обеспечивается, например, с помощью синхронизации временной шкалы узла 19, например, односекундными метками с выхода приемника 18 глобальных навигационных спутниковых систем с антенной.The exact (system) frame transmission time is provided, for example, by synchronizing the timeline of
Сформированные таким образом сигналы, содержащие сообщения, подаются на вход модулятора 7, который преобразует их в радиосигналы. Преобразованные радиосигналы после усиления в усилителе 8 мощности излучаются в пространство с помощью передающей антенны 9. Форма представления пилот-сигнала должна быть ортогональной к передаваемым пакетам информации. Ширину спектра и другие параметры выходного бита (сигнала) на выходе модулятора 7 методом фильтрации согласуют с величиной полосы частот радиоканала связи для реализации оптимальной скорости передачи информации.Thus generated signals containing messages are fed to the input of the
На приемной стороне 27 (29) канала передачи данных многолучевые радиосигналы, отраженные от ионосферы, через последовательно соединенные приемную антенну 10 и усилитель 11 СВЧ поступают на вход демодулятора 12, в качестве которого, могут быть использованы типовые конструкции [2].On the receiving side 27 (29) of the data transmission channel, multipath radio signals reflected from the ionosphere, through a series-connected receiving
В усилителе 11 СВЧ выделяют передаваемые радиосигналы среди других, осуществляют демодуляцию и дискретизацию в узле 12 для упрощения дальнейшей цифровой обработки сигналов [6]. Уровень порога при дискретизации принятых сигналов определяется максимальным уровнем взаимных шумов и помех на выходе усилителя 11 СВЧ. Затем в узле 23 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 в узле 24 пилот-сигнала определяется, например, автокорреляционной функцией выбранного при его формировании сигнала, например, кода Баркера с малым уровнем его боковых лепестков [2, 5, 6]. 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, 5-7] в схеме 23 формирования временной шкалы приемной стороны 27 (29). В решающей схеме 25 выделяется заложенная в пилот-сигнале информация о точном (системном) времени передачи кадра и определяется точное время задержки сигнала в радиоканале, что очень важно при обмене данными между подвижными объектами, так как даже при односкачковой трассе распространения на расстояние 3000 км величина задержки составит 10 мс. Эта информация необходима для установки в нуль узла 23 с целью точного воспроизведения принятых сообщений и повышения их достоверности. Пилот-сигнал сихронизирует временную шкалу приемной стороны узла 23, с помощью которой после дискретизации принятых сигналов в многоканальном кодовом декодере 14 пакетов начинают синхронную запись импульсов принятого пакета последовательно во времени и переводят в параллельные N-разрядные сообщения, устанавливают их последовательно во времени в порядке следования пакетов и в преобразователе 17 временной задержки сигналов восстанавливают параметры сигналов кадра для преобразования информации в исходный формат. Для повышения качества восстановления входной информации скорость записи битов пакетов на передающей стороне 26 (28), должна быть идентичной скорости ее считывания на приемной стороне 27 (29).In the
Для защиты узкополосных каналов от многолучевых сигналов пакеты радиосигналов первого и второго лучей поступают на вход демодулятора 12, где преобразуются в пакеты сигналов первого и второго лучей, после чего поступают в преобразователь длительности сигналов 13, который сжимает их во времени в N раз, что позволяет повысить скорость обработки в многоканальном кодовом декодере 14 пакетов. В многоканальном кодовом декодере 14 пакетов осуществляется корреляционная обработка сигналов первого и второго лучей путем умножения сигналов на копии производных системы сигналов, например, Уолша и Баркера, поступающие с формирователя 15 копий расширяющих сигналов [2].To protect narrow-band channels from multipath signals, the packets of radio signals of the first and second beams are fed to the input of the
Сигнал с выхода многоканального кодового декодера пакетов 14 поступает на вход многоканального решающего устройства 16, пороговые уровни которого определяются максимальными уровнями взаимных помех в каждом канале. После многоканального решающего устройства 16 преобразователь временной задержки сигналов 17 преобразует последовательности сигналов во времени в соответствии с последовательностями исходных битов пакета сообщений на передающей стороне 26 (28) канала передачи данных [2].The signal from the output of the multi-channel code decoder packages 14 is fed to the input of a
Исключение влияния лучей ВЧ радиоканала обеспечивается за счет применения кодового разделения сигналов лучей по форме с помощью корреляционной обработки на приемной стороне канала передачи данных, эффективность которого в значительной степени определяется автокорреляционной функцией выбранных сигналов и уровнем ее боковых лепестков. Это объясняется тем, что за счет задержки многолучевых сигналов относительно первого луча корреляционные фильтры становятся для них несогласованными, что приводит к появлению собственных и взаимных помех [2], Следует отметить, что при кодовом разделении сигналов первого и второго лучей в многоканальном кодовом декодере пакетов 14 за счет корреляционной обработки восстанавливаются узкополосные спектры сигналов первого луча, а спектры сигналов второго луча, узкополосных помех и шума расширяются с помощью расширяющей псевдослучайной последовательности в широкой полосе [2, 6, 7]. В результате этого в узкую полосу сигнала попадает лишь часть мощности помех и шума, поэтому они будут ослаблены приблизительно в соответствии с базой сигналов первого луча, определяемой порядком производной системой сигналов, например, Уолша и Баркера при N=4, 8 и 16. В результате этого обеспечивается не только уменьшение влияния многолучевых сигналов за счет увеличения длительности излучаемых радиосигналов, но и повышение технических характеристик каналов передачи данных в части пропускной способности, помехозащищенности и энергетических показателей.The elimination of the influence of the rays of the HF radio channel is ensured through the use of code separation of the beam signals in shape using correlation processing on the receiving side of the data channel, the effectiveness of which is largely determined by the autocorrelation function of the selected signals and the level of its side lobes. This is due to the fact that due to the delay of multipath signals relative to the first beam, the correlation filters become inconsistent for them, which leads to the appearance of intrinsic and mutual interference [2]. It should be noted that in the code separation of the signals of the first and second rays in a multichannel
Узлы 28 и 29 обратного канала связи по структуре и выполняемым функциям аналогичны узлам 26 и 27 прямого канала связи соответственно. По обратному каналу связи в противоположном направлении, рассмотренному ранее, передается информация от потребителя, не показанного на фигуре, в том числе данные запроса искаженных пакетов при определении ошибок у потребителя информации.The
Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности системы радиосвязи в ВЧ диапазоне в части своевременности за счет уменьшения числа перезапросов не достоверных данных по обратному каналу связи. Достоверность передачи сообщений и их воспроизводимость с заданной точностью в пунктах приема повышены за счет введения узлов 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 is to increase the efficiency of the radio communication system in the high frequency range in terms of timeliness by reducing the number of re-requests of inaccurate data on the reverse communication channel. The reliability of the transmission of messages and their reproducibility with a given accuracy at the receiving points is enhanced by introducing nodes processing the pilot signal, taking into account the constantly changing time delay of the radio signals in the communication channel, 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.A radio communication system can be implemented in software and on modern serial hardware - software tools and serial integrated circuits.
Литература:Literature:
1. Патент РФ №2286030.1. RF patent No. 2286030.
2. Патент РФ №2663240 (прототип).2. RF patent No. 2663240 (prototype).
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. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.4. GPS - a global positioning system. - M .: PRIN, 1994, 76 p.
5. М.В. Ратынский. Основы сотовой связи / Под ред. Д. Б. Зимина - М.: Радио и связь, 1998. 248 с.5. M.V. Ratinsky. Fundamentals of Cellular Communication / Ed. D. B. Zimina - M.: Radio and Communications, 1998.248 s.
6. Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. 1104 с.6. Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev .: Per. from English - M.: Williams Publishing House, 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. Harmouth. Information transfer by orthogonal functions. Per. from English N.G. Dyadyunova and A.I. Senina, M., “Communication”, 1975.272 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145285A RU2702622C1 (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Radio communication system with movable objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145285A RU2702622C1 (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Radio communication system with movable objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2702622C1 true RU2702622C1 (en) | 2019-10-09 |
Family
ID=68171029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145285A RU2702622C1 (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Radio communication system with movable objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2702622C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5267261A (en) * | 1992-03-05 | 1993-11-30 | Qualcomm Incorporated | Mobile station assisted soft handoff in a CDMA cellular communications system |
| US5535429A (en) * | 1993-01-27 | 1996-07-09 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Method of disconnecting an established communication connection in a mobile radio system |
| 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 |
| US7880675B1 (en) * | 2008-12-16 | 2011-02-01 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Multipath mitigation |
| 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 |
-
2018
- 2018-12-18 RU RU2018145285A patent/RU2702622C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5267261A (en) * | 1992-03-05 | 1993-11-30 | Qualcomm Incorporated | Mobile station assisted soft handoff in a CDMA cellular communications system |
| US5535429A (en) * | 1993-01-27 | 1996-07-09 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Method of disconnecting an established communication connection in a mobile radio system |
| 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 |
| US7880675B1 (en) * | 2008-12-16 | 2011-02-01 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Multipath mitigation |
| 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 |
|---|---|---|
| KR100894922B1 (en) | Ofdm position location signaling utilizing mutually exclusive subsets of subcarriers | |
| US7949032B1 (en) | Methods and apparatus for masking and securing communications transmissions | |
| CN1878042B (en) | Orthogonal code synchronization system and method for spread spectrum CDMA communications | |
| US4280222A (en) | Receiver and correlator switching method | |
| JP2005510169A (en) | Ultra wide band antenna array | |
| JP2014522974A (en) | Wide-area positioning system and method | |
| CN102780508A (en) | Method and device for acquiring and tracking biphase offset carrier frequency signal | |
| US9699689B2 (en) | Communication of plain information during channel access | |
| CN112020830B (en) | Telegraph text signal broadcasting method and device based on phase discontinuous R-CSK modulation | |
| CN112363182A (en) | Multi-beam pseudo satellite signal generation method and transmitting device | |
| US9715017B2 (en) | Using DME for terrestrial time transfer | |
| RU2702622C1 (en) | Radio communication system with movable objects | |
| JPH10285140A (en) | Time synchronizing system and time synchronizing method therefor | |
| KR102712273B1 (en) | Systems and methods for generating signals from terrestrial transmitters, methods and systems for processing signals using GNSS receiver hardware | |
| US7167504B1 (en) | System and method for fast data rate discovery from PN codes | |
| RU2719541C1 (en) | Single-channel radio communication method | |
| CN107800505A (en) | A kind of efficiently communication system of pilot tone and its waveform generation and tracking | |
| JP5618519B2 (en) | GPS signal receiver and GPS signal transmitter | |
| CN114779167B (en) | Spectrum multiplexing multi-source code division system space target perception method | |
| JP4553634B2 (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
| JP3955554B2 (en) | Time synchronization apparatus and transmission apparatus | |
| US6735222B1 (en) | System and method for time slot offset evaluation in an asynchronous TDMA network | |
| RU2809552C1 (en) | Multichannel radio communication device | |
| JPH0565114B2 (en) | ||
| Otterbach et al. | PHY layer for 5G radio-based precise positioning in 5GCAR vulnerable road user |