Адаптивная система радиосвязи
Владельцы патента RU 2325759:
Ставропольский военный институт связи ракетных войск (RU)
Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для передачи дискретной информации в тропосферных линиях связи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости и коэффициента готовности. Адаптивная система радиосвязи содержит на передающей стороне: блок временного уплотнения, блок управления режимом зондирования, блок объединения команд зондирования, декодер команд зондирования, манипулятор сигналов информации, синтезатор частот, блок объединения команд номера оптимальной частоты, блок объединения команд полосы частотной когерентности, блок объединения сигналов передачи, манипулятор сигналов зондирования, селектор команд зондирования и кодер команд зондирования, на приемной стороне адаптивная система радиосвязи содержит блок выбора оптимальной частоты, блок объединения команд полосы частотной когерентности, блок оценки полосы частотной когерентности, смеситель частот, синтезатор частот, блок управления режимом зондирования, блок объединения команд зондирования, блок принятия решения, блок измерения запаса энергетического потенциала канала, кодер команд зондирования, блок объединения команд номера оптимальной частоты и демодулятор. 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для передачи дискретной информации в тропосферных линиях связи.
Уровень техники
Известна адаптивная система радиосвязи, содержащая на передающей стороне кодер команд зондирования, декодер команд зондирования и последовательно соединенные блок временного уплотнения, манипулятор сигналов информации и блок объединения сигналов передачи, другой вход которого соединен с синтезатором частот через манипулятор команд зондирования, причем другой вход синтезатора частот соединен с управляющим входом манипулятора сигналов информации, а на приемной стороне - кодер команд зондирования и последовательно соединенные смеситель частот и демодулятор, при этом вход смесителя частот соединен с входом блока выбора оптимальной частоты, а другой вход смесителя частот соединен с выходом синтезатора частот (Авторское свидетельство СССР №291347, кл. H04В 3/04, опубл. 1971). Недостатками этой адаптивной системы радиосвязи являются: ограничение помехоустойчивости при быстрых замираниях из-за необходимости снижать период зондирования; неэффективное использование частотно-временного ресурса, так как при выборе частот для зондирования и работы радиостанции не учитывается динамика изменения физических параметров тропосферы, например ее структурной характеристики и размера неоднородностей.
Известна другая адаптивная система радиосвязи, которая отличается повышенной помехоустойчивостью при быстрых замираниях за счет реализации переменного периода зондирования на основе оценки запаса энергетического потенциала канала (Авторское свидетельство СССР №562928, кл. Н04В 7/12, опубл. 1977). Эта адаптивная система радиосвязи является наиболее близкой по технической сути к предлагаемому изобретению и содержит на передающей стороне кодер команд зондирования, декодер команд зондирования и последовательно соединенные блок временного уплотнения, манипулятор сигналов информации и блок объединения сигналов передачи, другой вход которого соединен с выходом синтезатора частот через манипулятор команд зондирования, причем другой выход синтезатора частот соединен с управляющим входом манипулятора сигналов информации, а также селектор команд зондирования, блок объединения команд номера оптимальной частоты и последовательно соединенные блок объединения команд зондирования и блок управления режимом зондирования, при этом одни выходы декодера команд зондирования подключены к входам блока объединения команд зондирования, а другие выходы через блок объединения команд номера оптимальной частоты - к управляющему входу синтезатора частот, дополнительный вход которого соединен с выходом блока управления режимом зондирования, другой вход которого подключен к дополнительному входу блока временного уплотнения, а выход кодера команд зондирования подключен к сигнальному входу манипулятора команд зондирования через селектор команд зондирования, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока временного уплотнения.
На приемной стороне система радиосвязи содержит кодер команд зондирования, последовательно соединенные смеситель частот и демодулятор, при этом вход смесителя частот соединен с входом блока выбора оптимальной частоты, а другой вход смесителя частот соединен с выходом синтезатора частот, а также содержит блок измерения запаса энергетического потенциала канала, блок объединения команд номера оптимальной частоты и последовательно соединенные блок принятия решения, блок объединения команд зондирования и блока управления режимом зондирования, причем выходы блока выбора оптимальной частоты непосредственно и через блок измерения запаса энергетического потенциала канала подключены к входам блока принятия решения, одни выходы которого через блок объединения команд номера оптимальной частоты подключены к входу синтезатора частот, а другие выходы блока принятия решения - к входам кодера команд зондирования, при этом один выход блока управления режимом зондирования подключен к другому входу синтезатора частот, а другой выход - к управляющему входу блока выбора оптимальной частоты.
В указанной адаптивной системе радиосвязи не учитывается динамика изменения структурной характеристики и размера неоднородностей тропосферы. Как следствие, частоты для зондирования должны выбираться с фиксированным шагом, гарантированно превышающим необходимую в данный период времени величину интервала частотной когерентности. В результате возрастают вероятность пропуска оптимальной частоты и увеличивается длительность времени зондирования. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению временного ресурса для передачи сигналов информационного графика, снижению помехоустойчивости и коэффициента готовности радиоканала.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и коэффициента готовности.
Технический результат выражается в более рациональном использовании частотно-временного ресурса адаптивной системы радиосвязи на основе учета динамики изменения физических параметров тропосферы (структурной функции показателя преломления Cn и размера неоднородностей Ls), которые приводят к изменению полосы частотной когерентности тропосферного канала
Для достижения технического результата в адаптивную систему радиосвязи, содержащую на передающей стороне кодер команд зондирования, декодер команд зондирования и последовательно соединенные блок временного уплотнения, манипулятор сигналов информации и блок объединения сигналов передачи, другой вход которого соединен с выходом синтезатора частот через манипулятор команд зондирования, причем другой выход синтезатора частот соединен с управляющим входом манипулятора сигналов информации, а также селектор команд зондирования, блок объединения команд номера оптимальной частоты и последовательно соединенные блок объединения команд зондирования и блок управления режимом зондирования, при этом одни выходы декодера команд зондирования подключены к входам блока объединения команд зондирования, а другие выходы через блок объединения команд номера оптимальной частоты - к управляющему входу синтезатора частот, дополнительный вход которого соединен с выходом блока управления режимом зондирования, другой вход которого подключен к дополнительному входу блока временного уплотнения, а выход кодера команд зондирования подключен к сигнальному входу манипулятора команд зондирования через селектор команд зондирования, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока временного уплотнения.
На приемной стороне система радиосвязи содержит кодер команд зондирования, последовательно соединенные смеситель частот и демодулятор, при этом вход смесителя частот соединен с входом блока выбора оптимальной частоты, а другой вход смесителя частот соединен с выходом синтезатора частот, а также содержит блок измерения запаса энергетического потенциала канала, блок объединения команд номера оптимальной частоты и последовательно соединенные блок принятия решения, блок объединения команд зондирования и блока управления режимом зондирования, причем выходы блока выбора оптимальной частоты непосредственно и через блок измерения запаса энергетического потенциала канала подключены к входам блока принятия решения, одни выходы которого через блок объединения команд номера оптимальной частоты подключены к входу синтезатора частот, а другие выходы блока принятия решения - к входам кодера команд зондирования, при этом один выход блока управления режимом зондирования подключен к другому входу синтезатора частот, а другой выход - к управляющему входу блока выбора оптимальной частоты, на передающей стороне введен блок объединения команд полосы частотной когерентности, входы которого подключены к дополнительным входам декодера команд зондирования, а выход - к третьему дополнительному входу синтезатора частот; на приемной стороне введены блок оценки полосы частотной когерентности и блок объединения команд полосы частотной когерентности, причем первый вход блока оценки полосы частотной когерентности соединен параллельно с входом смесителя и с входом блока выбора оптимальной частоты, а второй вход соединен с дополнительным выходом блока управления режимом зондирования, выходы блока оценки полосы частотной когерентности соединены параллельно с входами блока объединения команд полосы частотной когерентности и дополнительными входами кодера команд зондирования, а выход блока объединения команд полосы частотной когерентности соединен с дополнительным входом синтезатора частот.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена структурная схема передающей части, а на фиг.2 - структурная схема приемной части адаптивной системы радиосвязи.
Осуществление изобретения
Адаптивная система радиосвязи содержит на передающей стороне блок временного уплотнения 1, блок управления режимом зондирования 2, блок объединения команд зондирования 3, декодер команд зондирования 4, манипулятор сигналов информации 5, синтезатор частот 6, блок объединения команд номера оптимальной частоты 7, блок объединения команд полосы частотной когерентности 8, блок объединения сигналов передачи 9, манипулятор сигналов зондирования 10, селектор команд зондирования 11, кодер команд зондирования 12, причем первый вход блока временного уплотнения 1 является первым входом передающей части описываемой адаптивной системы радиосвязи, второй вход блока временного уплотнения 1 соединен с первым выходом блока управления режимом зондирования 2, первый выход блока временного уплотнения 1 соединен с первым входом селектора команд зондирования 11, а второй выход - соединен последовательно через первый вход манипулятора сигналов информации 5 соединен с первым входом блока объединения сигналов передачи 9, выход которого является выходом передающей части адаптивной системы радиосвязи; кодер команд зондирования 12 последовательно через второй вход селектора команд зондирования 11, второй вход манипулятора сигналов зондирования 10 соединен со вторым входом блока объединения сигналов передачи 9; вход декодера команд зондирования 4 является вторым входом передающей части адаптивной системы радиосвязи, первые выходы декодера команд зондирования 4 соединены с входами блока объединения команд зондирования 3, выход которого соединен с входом блока управления режимом зондирования 2; второй выход блока управления режимом зондирования 2 соединен с первым входом синтезатора частот 6; вторые выходы декодера команд зондирования 4 соединены с входами блока объединения команд номера оптимальной частоты 7, выход которого соединен с вторым входом синтезатора частот 6; третьи (дополнительные) выходы декодера команд зондирования 4 соединены с входами блока объединения команд полосы частотной когерентности 8, выход которого соединен с дополнительным входом синтезатора частот 6, а первый и второй выходы последнего соединены соответственно с вторым входом манипулятора сигналов информации 5 и с первым входом манипулятора сигналов зондирования 10.
На приемной стороне адаптивная система радиосвязи содержит блок выбора оптимальной частоты 13, блок объединения команд полосы частотной когерентности 14, блок оценки полосы частотной когерентности 15, смеситель частот 16, синтезатор частот 17, блок управления режимом зондирования 18, блок объединения команд зондирования 19, блок принятия решения 20, блок измерения запаса энергетического потенциала канала 21, кодер команд зондирования 22, блок объединения команд номера оптимальной частоты 23, демодулятор 24, причем первый вход смесителя частот 16 является входом приемной части предлагаемой адаптивной системы радиосвязи, выход смесителя частот 16 соединен с входом демодулятора 24, выход которого является первым выходом приемной части системы; первый вход блока выбора оптимальной частоты 13 соединен параллельно с первыми входами блока оценки полосы частотной когерентности 15 и смесителя частот 16, первые выходы блока выбора оптимальной частоты 13 соединены с первыми входами блока принятия решения 20, а вторые выходы - через блок измерения запаса энергетического потенциала канала 21 со вторыми входами блока принятия решения 20; первые выходы блока принятия решения 20 соединены параллельно с входами блока объединения команд зондирования 19 и вторыми входами кодера команд зондирования 22; вторые выходы блока принятия решения 20 соединены с входами блока объединения команд номера оптимальной частоты 23, выход которого соединен с третьим входом синтезатора частот 17; выход блока объединения команд зондирования 19 соединен с входом блока управления режимом зондирования 18; выходы блока оценки полосы частотной когерентности 15 соединены параллельно с входами блока объединения команд полосы частотной когерентности 14 и первыми (дополнительными) входами кодера команд зондирования 22, выход которого является вторым выходом приемной части адаптивной системы радиосвязи; выход блока объединения команд полосы частотной когерентности 14 соединен с первым (дополнительным) входом синтезатора частот 17, выход которого соединен со вторым входом смесителя частот 16; первый, второй, и третий выходы блока управления режимом зондирования 18 соединены соответственно со вторым входом синтезатора частот 17, с вторым входом блока оценки полосы частотной когерентности 15 и с вторым входом блока выбора оптимальной частоты 13; третий выход блока управления режимом зондирования 18 является третьим выходом приемной части адаптивной системы радиосвязи.
Адаптивная система радиосвязи работает следующим образом.
На приемной части системы радиосвязи зондирующие сигналы с выхода тракта высокой частоты (на фиг.2 не показан) поступают на первый вход блока оценки полосы частотной когерентности 15 и первый вход блока выбора оптимальной частоты 13. Результаты измерения полосы частотной когерентности используются для определения шага перестройки (разноса) зондирующих частот, а результаты выбора оптимальной частоты и измерения запаса энергетического потенциала канала в блоке 21 используются для принятия решения о номере частоты передатчика корреспондента и о режиме зондирования. Если в процессе зондирования блоком выбора оптимальной частоты 13 определена частота, на которой радиосигнал имеет максимальную амплитуду и результаты измерения энергетического потенциала канала в блоке 21 свидетельствует о наличии запаса, то в блоке принятия решения 20 формируется сигнал выключения зондирования, зависящий от номера выбранной частоты. Это сигнал через блок объединения команд зондирования 19 передается на вход блока управления режимом зондирования 18 и на вторые входы кодера команд зондирования 22, а через него - на передающую часть адаптивной системы радиосвязи, где эта команда декодируется декодером команд зондирования 4 и с его первых выходов через блок объединения команд зондирования 3 поступает на вход блока управления режимом зондирования 2. Сигнал управления с первого выхода этого блока поступает в блок временного уплотнения 1, переводит его в режим передачи сигналов информационного трафика по цепи: первый вход - второй выход блока временного уплотнения 1, манипулятор сигналов информации 5, блок объединения сигналов передачи 9. Одновременно сигнал с первого выхода блока временного уплотнения 1 блокирует селектор команд зондирования 11 на время передачи сигналов информационного трафика.
При отсутствии запаса энергетического потенциала канала блок принятия решения 20 формирует сигнал включения режима зондирования. Этот сигнал через блок объединения команд зондирования 19 поступает в блок управления режимом зондирования 18 и в кодер команд зондирования 22. Блок управления режимом зондирования 18 формирует сигналы включения блоков выбора оптимальной частоты 13 и блока оценки полосы частотной когерентности 15, а также сигнал блокировки блока временного уплотнения (на фиг.1 не показан) на период зондирования. Блок оценки полосы частотной когерентности 15 формирует сигнал, соответствующий текущему значению полосы когерентности тропосферы, и через блок объединения команд полосы частотной когерентности подает его на первый (дополнительный) вход синтезатора частот 17. В синтезаторе частот 17 зондирующие частоты формируются с шагом, соответствующим реальному значению полосы частотной когерентности. Одновременно сигналы с выхода блока оценки полосы частотной когерентности 15 подаются на первые (дополнительные) входы кодера команд зондирования 22 для передачи команд, соответствующих сигналам включения режима зондирования, значения полосы частотной когерентности и перестройки синтезатора частот передающей части станции корреспондента на выбранную частоту.
На передающей части адаптивной системы радиосвязи декодер команд зондирования 4 формирует на первых выходах сигнал включения режима зондирования. Этот сигнал через блок объединения команд зондирования 3 и блок управления режимом зондирования 2 переводит синтезатор в режим зондирования и запирает на период зондирования блок временного уплотнения 1, который формирует сигнал разблокировки селектора команд зондирования 11, пропускающего сигналы с выхода кодера команд зондирования 12 на второй вход манипулятора сигналов зондирования 10. На вторых выходах декодера команд зондирования 4 формируются команды перестройки синтезатора частот 6 на выбранную частоту, которые через блок объединения команд номера оптимальной частоты 7 и второй вход синтезатора частот 6 устанавливают текущую частоту последнего. На третьих (дополнительных) выходах декодер команд зондирования 4 формирует команды, соответствующие значению измеренной полосы частотной когерентности, которые через блок объединения команд полосы частотной когерентности 8 и третий (дополнительный) вход синтезатора частот 6 задают шаг перестройки частоты последнего в процессе зондирования.
В предлагаемой адаптивной системе радиосвязи по сравнению с прототипом зондирование осуществляется не только с переменным периодом, но и с переменным сдвигом зондирующих частот, что позволяет более рационально использовать частотно-временной ресурс и, как следствие, повысить помехоустойчивость и коэффициент готовности тропосферной радиосвязи. Действительно, если разнос частот для зондирования устанавливать фиксированным, как это происходит в прототипе, то его величина должна быть достаточно велика, чтобы соответствовать максимальной полосе частотной когерентности. Однако из-за изменения структурной функции и масштаба неоднородностей тропосферы полоса частотной когерентности может изменяться более чем на порядок. В этом случае адаптивная система радиосвязи на этапе зондирования и оценки состояния радиоканала может пропускать оптимальные частоты, а также частоты, приемлемые для работы радиолинии по показателю запаса энергетического потенциала. Как следствие, циклы зондирования будут повторяться чаще и иметь большую длительность, что приведет к ограничению временного ресурса для передачи сигналов информационного трафика, а при ограничении на скорость передачи - к снижению достоверности. Одновременно увеличение продолжительности периодов зондирования приводит к уменьшению коэффициента готовности радиоканала. Наоборот, при использовании переменного сдвига определение пригодных для работы радиолинии частот при требуемой помехоустойчивости и необходимом запасе энергопотенциала канала происходит за один цикл зондирования.
Адаптивная система радиосвязи, содержащая на передающей стороне блок временного уплотнения, блок управления режимом зондирования, блок объединения команд зондирования, декодер команд зондирования, манипулятор сигналов информации, синтезатор частот, блок объединения команд номера оптимальной частоты, блок объединения сигналов передачи, манипулятор сигналов зондирования, селектор команд зондирования, кодер команд зондирования, причем первый вход блока временного уплотнения является первым входом передающей части адаптивной системы радиосвязи, второй вход блока временного уплотнения соединен с первым выходом блока управления режимом зондирования, первый выход блока временного уплотнения соединен с первым входом селектора команд зондирования, а второй выход соединен с первым входом манипулятора сигналов информации, выход которого соединен с первым входом блока объединения сигналов передачи, выход которого является выходом передающей части адаптивной системы радиосвязи; выход кодера команд зондирования соединен со вторым входом селектора команд зондирования, выход которого соединен со вторым входом манипулятора сигналов зондирования, а выход последнего соединен со вторым входом блока объединения сигналов передачи; вход декодера команд зондирования является вторым входом передающей части адаптивной системы радиосвязи, одни выходы декодера команд зондирования соединены с соответствующими входами блока объединения команд зондирования, выход которого соединен с входом блока управления режимом зондирования; второй выход блока управления режимом зондирования соединен с первым входом синтезатора частот; другие выходы декодера команд зондирования соединены с соответствующими входами блока объединения команд номера оптимальной частоты, выход которого соединен со вторым входом синтезатора частот; первый и второй выходы последнего соединены соответственно со вторым входом манипулятора сигналов информации и с первым входом манипулятора сигналов зондирования, а на приемной стороне блок выбора оптимальной частоты, смеситель частот, синтезатор частот, блок управления режимом зондирования, блок объединения команд зондирования, блок принятия решения, блок измерения запаса энергетического потенциала канала, кодер команд зондирования, блок объединения команд номера оптимальной частоты, демодулятор, причем первый вход смесителя частот является входом приемной части адаптивной системы радиосвязи, выход смесителя частот соединен с входом демодулятора, выход которого является первым выходом приемной части системы; первый вход блока выбора оптимальной частоты соединен с первым входом смесителя частот, одни выходы блока выбора оптимальной частоты соединены с соответствующими входами блока принятия решения, а другие выходы - через блок измерения запаса энергетического потенциала канала, с соответствующими вторыми входами блока принятия решения; часть выходов блока принятия решения соединены параллельно с соответствующими входами блока объединения команд зондирования и соответствующими входами кодера команд зондирования; другие выходы блока принятия решения соединены с соответствующими входами блока объединения команд номера оптимальной частоты, выход которого соединен с третьим входом синтезатора частот; выход блока объединения команд зондирования соединен с входом блока управления режимом зондирования; выход кодера команд зондирования является вторым выходом приемной части адаптивной системы радиосвязи; выход синтезатора частот соединен со вторым входом смесителя частот; первый и третий выходы блока управления режимом зондирования соединены, соответственно, со вторым входом синтезатора частот и с вторым входом блока выбора оптимальной частоты; третий выход блока управления режимом зондирования является третьим выходом приемной части адаптивной системы радиосвязи, отличающаяся тем, что на передающей стороне введен блок объединения команд полосы частотной когерентности, причем дополнительные выходы декодера команд зондирования соединены с соответствующими входами блока объединения команд полосы частотной когерентности, выход которого соединен с дополнительным входом синтезатора частот, а на приемной стороне введены блок объединения команд полосы частотной когерентности и блок оценки полосы частотной когерентности, причем его первый вход включен параллельно с первым входом смесителя и с первым входом блока выбора оптимальной частоты, выходы блока оценки полосы частотной когерентности соединены параллельно с соответствующими входами блока объединения команд полосы частотной когерентности и дополнительными входами кодера команд зондирования, выход которого является вторым выходом приемной части адаптивной системы радиосвязи; выход блока объединения команд полосы частотной когерентности соединен с первым входом синтезатора частот, а второй выход блока управления режимом зондирования соединен со вторым входом блока оценки полосы частотной когерентности.
