Сеть коротковолновой радиосвязи для передачи дискретных сообщений

Изобретение относится к системам коротковолновой радиосвязи и обеспечивает двустороннюю связь абонентов через удаленные базовые ретрансляторы. Технический результат состоит в обеспечении максимально возможной надежности передачи сообщений маломощными абонентскими передатчиками в сети KB радиосвязи с удаленными базовыми ретрансляторами. Для этого сеть состоит из удаленных от абонентов и соединенных между собой линиями связи базовых ретрансляторов, обеспечивающих двустороннюю связь между абонентами сети путем приема от передающих сообщения абонентов группового сигнала с частотным уплотнением и передачи этих сообщений получающим их абонентам последовательно во времени, и территориально разнесенных приемных центров, соединенных линиями связи с базовыми ретрансляторами. 3 ил.

 

Изобретение относится к системам коротковолновой радиосвязи и обеспечивает двустороннюю связь абонентов через удаленные базовые ретрансляторы.

Для расположенных на больших расстояниях друг от друга и находящихся на значительном удалении от крупных населенных пунктов, обслуживаемых сотовыми системами связи, стационарных и подвижных объектов, называемых далее абонентами, существуют два варианта двусторонней радиосвязи: спутниковая и коротковолновая (КВ) радиосвязь.

Несмотря на интенсивное развитие спутниковых систем связи, использование КВ систем связи как способа передачи информации продолжает оставаться весьма актуальным в связи с их возможностями, позволяющими при низких материальных затратах организовать связь практически на любые расстояния, когда другие виды связи отсутствуют или прекращают работать в связи с чрезвычайными обстоятельствами.

К преимуществам систем КВ связи относятся также оперативность установления связи на большие расстояния, возможность обеспечения связи с абонентами в труднодоступных, в том числе в горных, районах, высокая мобильность средств связи, относительно простая восстанавливаемость связи в случае ее нарушения в результате воздействия как случайных, так и преднамеренных помех, а также низкая стоимость передачи информации. Особое значение КB связь приобретает в чрезвычайных ситуациях - при организации и проведении аварийно-спасательных работ, координации действий различных служб в районах стихийных бедствий и т.п.

Известны различные варианты построения зоновых систем коротковолновой радиосвязи с вынесенными ретрансляционными пунктами:

- в ретрансляторной адаптивной системе коротковолнового абонентского телеграфирования (РАСКАТ) предлагается вариант обеспечения коротковолновой радиосвязью абонентов на территории всей России и стран СНГ с помощью трех наземных ретрансляционных пунктов, каждый из которых обслуживает по две зоны с шириной примерно 1,5 тыс. км;

- в межзоновой территориальной системе радиосвязи (МЕЗОН), являющейся развитием системы РАСКАТ, обеспечивается возможность передачи сообщений абонентами, находящимися в различных территориальных зонах;

- система АСТРА - автоматизированная система телеграфной радиосвязи с ретрансляцией сигнала - обеспечивает связь в расширенной зоне с радиусом до 3,5 тыс. км за счет нескольких ретрансляторов, расположенных по окружности зоны (Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи. - Горячая линия. - Телеком, 2006, с.54-65).

Работа системы РАСКАТ и ее модификаций характеризуется одноканальным излучением от абонента, формированием группового спектра в эфире, групповым приемом в ретрансляторе, обработкой сигналов, формированием группового спектра и его излучением в ретрансляторе, индивидуальным приемом абонентом сигнала в выделенном ему канале, на который автоматически настроен приемник.

Однако для данных систем связи характерны следующие недостатки:

- использование группового сигнала передатчиком ретранслятора приводит к тому, что излучаемый передатчиком сигнал имеет относительно большой пикфактор, что снижает коэффициент полезного действия передатчика;

- использование минимальной скорости манипуляции, равной 50 бод, недостаточно, так как мощность абонентских передатчиков может составлять единицы Вт, что не позволяет обеспечить достаточно надежный прием сообщений ретрансляторами от подвижных объектов;

- выделение отдельным зонам отдельных рабочих частот требует чрезвычайно большого их количества и дополнительных аппаратных средств, что усложняет и удорожает систему связи.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система КВ связи МАРС - мобильная автоматическая радиосвязь между объектами, которые могут находиться в пределах всего евразийского континента. Эта система использует ограниченное число удаленных от взаимодействующих абонентов ретрансляторов и отличается высокой надежностью передачи сообщений, экономичным использованием частотного ресурса, простотой реализации (Хазан В.Л. Система декаметровой мобильной автоматической радиосвязи «МАРС» // Техника радиосвязи. НТС, вып.4, Омск, 1998, с.59-66, прототип).

В этой системе связи отсутствуют вышеуказанные недостатки и приняты специальные меры для повышения надежности связи при передаче сообщений со стороны абонента в сторону удаленного ретранслятора, а именно всеми абонентами осуществляется непрерывное поочередное наклонное зондирование всех каналов связи по передаваемым ретрансляторами сигналам с индивидуальной оценкой качества каждого из них и автовыбором наиболее высоконадежного в текущий момент времени. Кроме того, передача сообщения абонентской радиостанцией ведется на предельно допустимой низкой скорости 4-5 бод, что обеспечивает максимально достижимое отношение сигнал/помеха при приеме этих сигналов, и передача сигналов осуществляется с частотной манипуляцией при максимально большой девиации частоты (3000-9000 кГц) и приемом поднесущих этих сигналов на базовом ретрансляторе осуществляется индивидуально, как двух частотно-разнесенных амплитудно-манипулированных сигналов, что позволяет получить дополнительный энергетический выигрыш 10-30 дБ.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении максимально возможной надежности передачи сообщений маломощными абонентскими передатчиками в сети КB радиосвязи с удаленными базовыми ретрансляторами.

Для достижения такого технического результата в сети коротковолновой радиосвязи для передачи дискретных сообщений на любые расстояния в пределах обслуживаемой зоны, состоящей из удаленных от абонентов и соединенных между собой линиями связи базовых ретрансляторов, обеспечивающих двустороннюю связь между абонентами сети путем приема от передающих сообщения абонентов группового сигнала с частотным уплотнением и передачи этих сообщений получающим их абонентам последовательно во времени, дополнительно устанавливают территориально разнесенные приемные центры, соединенные линиями связи с базовыми ретрансляторами.

Отличительными признаками предлагаемой сети коротковолновой радиосвязи от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является наличие дополнительных территориально разнесенных приемных центров и их соединение с базовыми ретрансляторами линиями связи, что обеспечивает в точках разнесенного приема максимальную декорреляцию как принимаемых замирающих сигналов, так и станционных помех, в отличие от обычного пространственно-разнесенного приема. Дополнительные приемные центры в количестве N размещаются в области расположения базового ретранслятора вокруг него и на расстоянии от него до 500 км.

Каждый дополнительный приемный центр связан со своим ретранслятором внешними линиями связи (проводными, радиорелейными, спутниковыми и т.п.). За счет территориально разнесенного приема сигналов возможно существенно увеличить надежность передачи сообщений от абонента в сторону удаленного от него ретранслятора.

На фиг.1 представлена структурная схема сети коротковолновой радиосвязи для передачи дискретных сообщений с удаленными от абонентов ретрансляторами и дополнительными приемными центрами, которая может обслуживать территорию всей России (шесть базовых ретрансляторов, расположенных, например, в следующих городах: Волгоград, Уфа, Омск, Красноярск, Улан-Удэ, Благовещенск).

На схеме обозначено:

БР_j - j-й базовый ретранслятор;

Пр_nj - дополнительный n-й приемный центр при j-м базовом ретрансляторе;

А_i - i-й абонент.

Множество абонентов, находящихся между абонентами с индексами, обозначены на схеме кругами серого цвета.

Сеть функционирует следующим образом.

Периодически, например раз в час, все абонентские радиостанции автоматически сообщают базовым ретрансляторам сигналы, которые принимаются ими с наивысшей оценкой качества, свои адреса. Каждый базовый ретранслятор непосредственно либо через один или несколько собственных дополнительных приемных центров получает эти сообщения. Таким образом, у всех базовых ретрансляторов имеется полный список абонентов, которых они обслуживают. Все базовые ретрансляторы обмениваются друг с другом этими сведениями. Если теперь абонент A₁, которого обслуживает базовый ретранслятор БР₂, желает передать сообщение абоненту A_k, который обслуживается базовым ретранслятором БР₅, то нет необходимости, чтобы в процессе передачи этого сообщения участвовали все остальные базовые ретрансляторы. Базовый ретранслятор БР₂, приняв очередное сообщение от абонента A₁ непосредственно либо через один или несколько собственных дополнительных приемных центров, по внешним линиям связи пересылает это сообщение базовому ретранслятору БР₅, а последний уже вызывает на связь абонента A_k и передает адресованное этому абоненту сообщение. Получив от абонента-адресата квитанцию, подтверждающую достоверность доставки переданного ему сообщения, базовый ретранслятор БР₅ по внешним линиям связи пересылает эту квитанцию базовому ретранслятору БР₂, который доставляет ее отправителю сообщения - абоненту А₁. Цикл передачи сообщения на этом заканчивается.

Пример. Условия связи обеспечивают вероятность передачи сообщения Р₁ от абонента в сторону базового ретранслятора. Вероятность неприема сообщения Р₀ в этом случае равна

Если считать, что условия приема сигналов от абонента во всей области расположения дополнительных приемных центров приблизительно одинаковые (но взаимно независимые), то с учетом (1) вероятность Р_0(1+N) одновременного неприема сообщения ретранслятором и всеми N дополнительными приемными центрами будет равна

Из (2) следует, что вероятность Р_1(1+N) приема сообщения хотя бы одним приемным центром из N или ретранслятором будет равна

На фиг.2 приведен график зависимостей вероятности приема сообщения по каналу связи "абонент - базовый ретранслятор" с N дополнительными приемными центрами, окружающими ретранслятор и территориально разнесенными от него на расстояние 100-500 км, от вероятности приема сообщения по каналу связи "абонент - базовый ретранслятор" без дополнительных территориально разнесенных приемных центров.

Из приведенного графика видно, что в случае плохих условий связи, когда по одиночному каналу передается всего 40% сообщений, наличие восьми дополнительных приемных центров увеличивает процент принятых сообщений до 99%. Если по одиночному каналу передается 50% сообщений, то шесть дополнительных приемных центров обеспечивают прием более чем 99% сообщений. В условиях связи, которые в КB диапазоне считаются удовлетворительными, когда по одиночному каналу связи передается 70% сообщений, наличие всего трех дополнительных приемных центров поднимает процент принятых сообщений до значения 99%.

Известны приведенные на фиг.3 зависимости значения мощности передатчика, обеспечивающей заданную надежность приема сообщений, от длины трассы, полученные экспериментально Коноплевой Е.Н. ("О расчете надежности связи на коротких волнах". Электросвязь, 1967, №11). Сравнивая кривую надежности, соответствующую 50%, с кривой надежности, соответствующей 99%, можно видеть, что энергетические затраты для перехода с первого уровня надежности на второй составляют порядка 43 дБ, то есть порядка 20000 раз по мощности. Такого рода энергетический выигрыш дают шесть дополнительных приемных центров.

Таким образом, учитывая, что стоимость ограниченного числа приемных устройств намного меньше стоимости всего парка абонентских передающих устройств, имеющих мощность 10-100 Вт, экономически выгодно повышать надежность передачи сообщений в сети КB связи не за счет увеличения мощности абонентских передатчиков, а за счет размещения дополнительных приемных центров, расположенных в областях нахождения базовых ретрансляторов, соединенных с этими ретрансляторами линиями связи (проводными, радиорелейными, спутниковыми и т.п.).

Сеть коротковолновой радиосвязи для передачи дискретных сообщений, состоящая из удаленных от абонентов и соединенных между собой линиями связи базовых ретрансляторов, обеспечивающих двустороннюю связь между абонентами сети путем приема от передающих сообщения абонентов группового сигнала с частотным уплотнением и передачи этих сообщений получающим их абонентам последовательно во времени, отличающаяся тем, что сеть содержит дополнительные территориально разнесенные приемные центры, связанные со своими базовыми ретрансляторами внешними линиями связи, и предназначенные для увеличения надежности передачи сообщений от абонента в сторону удаленного от него базового ретранслятора.