СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ "КИБОЛ" Российский патент 1995 года по МПК H04B7/15 

Изобpетение относится к радиосвязи, в частности к радиорелейным линиям с активными ретрансляторами.

Цель изобретения повышение эффективности использования пропускной способности канала спутниковой системы связи.

На фиг. 1 изображена схема спутниковой системы связи, на фиг. 2 структурная электрическая схема спутника ретранслятора; на фиг. 3 структурная электрическая схема центральной станции; на фиг. 4 структурная электрическая схема периферийной станции; на фиг. 5 структурная электрическая схема блока определения доставки пакета (в периферийной станции); на фиг. 6 структурная электрическая схема накопителя пакетов; на фиг. 7 структурная электрическая схема формирователя импульсов считывания.

Спутниковая система связи содержит N периферийных станций (ПС) 1, спутник-ретранслятор (СР) 2, центральную станцию (ЦС) 3, пучок из четырех каналов от ПС к ЦС 4. Спутник-ретранслятор (см. фиг. 2) содержит первую приемную антенну 5, приемник 6 служебного сигнала, преобразователь 7 частоты, передатчик 8 служебного сигнала, первую передающую антенну 9, вторую приемную антенну 10, приемники 11 информационных каналов, преобразователи 12 частоты информационных каналов, передатчики 13 информационных каналов, вторую передающую антенну 14.

Центральная станция (см. фиг. 3) содержит приемную антенну, блок 16 из М приемников, коммутатор 17, таймер 18, широкополосный передатчик 19, М блоков 20 анализа, каждый блок анализа содержит селектор 21 служебной информации, первый блок 22 памяти, формирователь 23 ответного сигнала, генератор 24 тактовых частот, анализатор 25 занятости канала, анализатор 26 структуры сигнала, триггеры 27, три счетчика 28-30, второй и третий блоки памяти 31, 32, дешифратор 33.

Каждая периферийная станция (см. фиг. 4) содержит приемник 34 служебного сигнала, селектор 35 номеров данной станции, блок 36 принятия решения о доставке пакета, накопитель 37 пакетов, формирователь 38 пакетов, формирователь 39 импульсов считывания, селектор 40 номера пакета, селектор 41 признаков состояния канала, блок 42 памяти, блок 43 выбора канала, коммутатор 44, блок 45 передатчиков, шифратор 46, управляемый блок 47 задержки, генератор 48 импульсов.

Блок 36 принятия решения о доставке пакета содержит (см. фиг. 5) формирователь 49 последнего адреса, формирователь 50 нулевого адреса, блоки 51 элементов ИЛИ, первый регистр 52, ждущий мультивибратор (ЖМВ) 53, ключ 54, счетчик 55, формирователь сигнала сброса 56, второй регистр 57, сравнивающее устройство 58, формирователь 59 строба, блок 60 элементов И.

Накопитель 37 пакетов (см. фиг. 6) содержит регистр 61 номера пакета, первый ЖМВ 62, первый счетчик 63, формирователь 64 нулевого адреса, формирователь строба 65, формирователь сброса 66, первый элемент ИЛИ 67, второй элемент ИЛИ 68, элемент И-НЕ 69, ОЗУ 70 пакетов, блок 71 сравнения, второй ЖМВ 72, второй счетчик 73.

Формирователь 39 импульсов считывания пакетов (см. фиг. 7) содержит первый и второй элементы И 74 и 75 соответственно, первый и второй счетчик адреса 76 и 77 соответственно, элемент ИЛИ 78 адреса.

Система работает следующим образом.

ПС 1 формирует пакеты, выбирают один из каналов пучка 4 и передают по нему пакеты на ЦС 3 через СР 2. ЦС 3 на каждый полученный пакет от каждой из ПС 1 выдает квитанцию по широковещательному каналу. Кроме того, УСЗ на мерном интервале оценивает количество успешных приемов, количество конфликтов и интервал простоя и на основе этой оценки периодически формирует сигнал о качестве данного канала. При этом качество данного канала отражается двумя величинами: оптимальная вероятность передачи по данному каналу задолженного пакета (т.е. пакета, который хранится в ПС 1 в накопителе 37 не по нулевому адресу) и оптимальная вероятность передачи по данному каналу нового пакета (т.е. пакета, который находится в ПС 1 в накопителе 37 по нулевому адресу).

Принимая квитанции на свои отправленные пакеты и оценки качества каждого из каналов пучка 4, ПС 1 в случае, если не получено за тайм-аут квитанции на пакет, принимает решение по каналу из каналов пучка 4 продолжать передачу и какие именно пакеты (старые или новые) передавать. Кроме того, исходя из оценки качества канала, ПС 1 продолжает передачу спустя выбранное время задержки.

Таким образом, выбирая оптимальным образом канал для возобновления передачи, тип передаваемого пакета и задержку возобновления передачи, ПС 1 сводят к минимуму число столкновений в канале и повышают коэффициент использования канала спутниковой системы связи.

Спутник-ретранслятор 2 (см. фиг. 2) работает следующим образом.

Пакет от ПС 1 попадает во вторую приемную антенну 10 и принимается одним из приемников 11 соответствующего информационного канала. Принятый сигнал подвергается преобразованию частоты в ПЧ 12 и затем передается передатчиком 13 через вторую передающую антенну 14 в направлении ЦС 3. Широковещательный сигнал от ЦС 3 принимается первой приемной антенной 5 и приемником 6, далее преобразуется по частоте в преобразователе 7 и передатчиком 8 через первую передаточную антенну 9 передается всем досягаемым ПС 1.

Центральная станция 3 (фиг. 3) работает следующим образом.

Принятый одним из приемников блока 14 пакет поступает в один из блоков 20. Селектор 21 выделяет номер ПС 1 пакета и номер пакета в последовательности и эти номера записываются в первый блок 22 (его объем равен длине этих номеров). Если анализатор 26 не обнаружит конфликта на мерном интервале (задается генератором 24), то по коду в первом блоке 22 формирователь 23 формирует квитанцию о том, что данный пакет успешно принят через коммутатор 17, опрашивающий контакты каждого из блоков 20 под управлением таймера 18, поступает на широкополосный передатчик 19 и излучается на СР 2 для ПС 1.

Анализатор 25 определяет "пустые окна" (интервалы между тактовыми импульсами генератора 24, в которых не принимаются пакеты) и "занятые окна" (то же, в которых принимаются пакеты), а анализатор 26 определяет возникновение конфликта. Число пустых и занятых окон и конфликтов на длительности мерного интервала, задаваемого генератором 24, подсчитывается счетчиками 28 30 соответственно и эти коды по заднему фронту импульса генератора 24 переписываются в третий блок памяти 32. Шифратор 33 осуществляет преобразование кода из третьего блока памяти 32 в код оценки качества канала. Этот код записывается во второй блок памяти 31 и импульсом от генератора 24 считывается коммутатор 17. Генератор 24 и таймер 18 синхронизированы сигналами СЕВ.

Сигнал ЦС 3 через СР 2 поступает в ПС 1.

Периферийная станция (см. фиг. 4) работает следующим образом.

Формирователь 38 формирует пакет из сообщения ПС 1. Этот пакет поступает в накопитель 37 и по импульсам и управляющему коду адреса от блока 39 считывается и поступает через коммутатор 44 на один из передатчиков блока 45. Передатчик соответствует каналу из пучка 4.

Номер отправленного пакета записывается через селектор 40 в блок 36 и, если за тайм-аут, определяемый по числу импульсов генератора 48, на отправленный пакет не получено квитанции, то блок 36 выдает сигнал об этом для блока 43.

Квитанция на пакет, отправленный данной ПС 1, выделяется из сигнала приемника 34 селектором 35.

Выбор канала для передачи производитcя следующим образом (см. фиг. 4).

Селектор 41 из сигнала приемника 34 выделяет признак (оценку) состояния канала из пучка 4. Оценки текущего состояния каждого их этих каналов записываются и хранятся в блоке 42. Блок 43 выбирает из этих оценок наилучшую и определяет соответствующий канал для продолжения передачи, формируя код управления коммутатором 44, который коммутирует шину пакетов от накопителя 37 с входом соответствующего передатчика блока 45.

Блок 36 (см. фиг. 5) работает следующим образом.

Номер отправленного пакета, селектированного селектором 40, поступает на информационный вход первого регистра 52 через блок 51, поступивший номер одновременно запускает формирователь нуль-адреса 50, который выдает адрес на адресный вход первого регистра 52. Таким образом номер этого отправленного пакета записывается по нулевому адресу в первый регистр 52.

Импульсами генератора 48 осуществляется сдвиг информации, записанной по нулевому адресу на одну ячейку к последнему адресу. Этим же сигналом генератора 48 производится считывание информации, находящейся в последней ячейке первого регистра 52.

Адрес последней ячейки формируется формирователем 49 и через блок 51 поступает на адресный вход первого регистра 52. Сигнал считывания поступает на вход считывания первого регистра 52 через блок 51.

Таким образом, если за тайм-аут, равный времени продвижения номера пакета от нулевого адреса к последнему, не произойдет его стирания, то на выходе блока определения доставки пакета появляется сигнал о том, что пакет не доставлен.

Стирание номера в ячейке первого регистра 52 производится по кодам, поступившим от селектора 35. Этот код (номер успешно принятого периферийной станцией 3 пакета) поступает во второй регистр 57 (его объем равен длине этого кода) и запускает ЖМВ 53. Импульсы ЖМВ 53 через ключ 54 поступают на счетчик 55, формирующий сигнал адреса для первого регистра 52 через блок 51. На вход "Считывание" первого регистра 52 поступают импульсы от ЖМВ 53. Таким образом производится опрос всех ячеек первого регистра 52 и сравнение информации в них с кодом из второго регистра 57 в сравнивающем устройстве 58. При совпадении указанных кодов сравнивающее устройство 58 переключает выход ЖМВ 53 через ключ 57 на входы формирователя сигнала сброса 56 и формирователя строба 59. По этому сигналу ячейка, информация которой совпала с кодом второго регистра 57, обнуляется, а на выходе блока 60 появляется номер обслуженного пакета и строб для накопителя 37.

Накопитель 37 (см. фиг. 6) работает следующим образом.

Пакет от формирователя 38 через первый элемент 67 записывается в нулевой адрес ОЗУ 70.

Нулевой адрес формируется формирователем 64 по сигналу от формирователя 38, через второй элемент 68 поступает на адресный вход ОЗУ 70. При этом осуществляется сдвиг всех пакетов в ОЗУ 70 на один адрес (адреса их увеличиваются на единицу). При поступлении от блоков 60 и 59 кода и номера обслуженного пакета и строба от формирователя 59 в ОЗУ 70 производится стирание этого пакета и "смыкание" оставшихся пакетов. Это производится следующим образом. Поступивший от блока 60 номер обслуженного пакета поступает в регистр 61 (его объем равен длине поступающего кода), откуда в блок сравнения 71 одновременно стробом от формирователя 59 запускается первый ЖМВ 62 и содержимое первого счетчика 63 возрастает и через элементы 69 и второй элемент 68 поступает на адресный вход ОЗУ 70. Импульсы первого ЖМВ 62 поступают также на вход считывания ОЗУ 70. Таким образом производится чтение номеров пакетов и ОЗУ 70 и сравнение их в блоке 71 с кодом регистра 61. При совпадении этих кодов формируется сигнал останова для первого ЖМВ 62 и запуска второго ЖМВ 72. При этом на входах второго счетчика 73 сформирован установочный код первым счетчиком 63, а код последнего не поступает на адресные входы регистра 72 через элементы 69 и 68 ввиду того,что формирователь строба 65 по сигналу второго ЖМВ 72 сформировал строб, запирающий блок элементов И-НЕ 69. Таким образом второй счетчик 73 просчитывает все адреса, начиная с установленного, а второй ЖМВ 72, подключенный также к сдвиговому входу ОЗУ 70, производит сдвиги информации в этих номерах на одну ячейку назад, таким образом информация в ОЗУ "смыкается".

Формирователь 39 (см. фиг. 7) работает следующим образом.

Блок 13 на основе анализа оценки состояния канала формирует сигнал "выбор счета", который поступает на соответствующий вход формирователя 39. Этот сигнал поступает по одной из двух входных шин "Прямой счет" или "Реверс". Пpи этом импульсы от генератора 48 проходят через один из соответствующих элементов И 74 или 75 на соответствующий счетчик 76 или 77, которые формируют адрес опрашиваемой ячейки ОЗУ 70. Этот адрес поступает на выход блока через блок элементов 78 вместе с тактовой последовательностью от генератора 48. Эти сигналы поступают на входы блоков 68 и 70, входящих в состав накопителя 37.

Использование: в радиосвязи, в частности в радиорелейных линиях с активными ретрансляторами. Сущность изобретения: устройство содержит периферийные станции, спутник-ретранслятор и центральную станцию. Для повышения эффективности использования пропускной способности спутниковой системы связи каждый блок анализа на центральной станции содержит селектор служебной информации, первый, второй и третий блоки памяти, формирователь ответного сигнала, генератор тактовых частот, анализатор занятости канала, анализатор структуры сигнала, триггер, три счетчика и дешифратор. На каждой периферийной станции выделен селектор признаков состояния каналов, блок памяти, блок выбора канала, формирователь импульсов считывания, селектор номера пакета, управляемый блок задержки и шифратор. Центральная станция подсчитывает число пустых и занятых окон и конфликтов, выдает оценку этого канала периферийным станциям. Периферийные станции в соответствии с этой оценкой производят смену канала для передачи порядка следования пакетов и периода их следования. 7 ил.

Спутниковая система связи, состоящая из центральной станции, N периферийных станций и спутника-ретранслятора, при этом спутник-ретранслятор содержит последовательно соединенные первую приемную антенну, приемник служебного сигнала, преобразователь частоты, передатчик служебного сигнала и первую передающую антенну, вторую приемную антенну, M информационных каналов (M < N) и вторую передающую антенну, каждый информационный канал содержит последовательно соединенные приемник, преобразователь частоты и передатчик, входы приемников всех информационных каналов соединены с второй приемной антенной, входы передатчиков всех приемных каналов подключены к второй передающей антенне, центральная станция содержит приемную антенну, блок из M приемников, коммутатор, таймер, широкополосный передатчик и передающую антенну, M блоков анализа, при этом выходы из M приемников подключены к сигнальным входам соответствующих блоков анализа, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим сигнальным входам коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу таймера, а выход соединен с информационным входом широкополосного передатчика, передающая антенна соединена с выходом широкополосного передатчика, каждая периферийная станция содержит последовательно соединенные формирователь пакетов, накопитель пакетов, коммутатор и блок передатчиков, а также генератор импульсов, последовательно соединенные приемник служебного сигнала, селектор номеров данной станции, блок принятия решения о доставке пакета (БПРДП), информационный выход которого подключен к входу сигнала номера доставленного пакета накопителя пакетов, отличающаяся тем, что на центральной станции каждый блок анализа содержит последовательно соединенные селектор служебной информации, первый блок памяти и формирователь ответного сигнала, генератор тактовых частот, анализатор занятости канала, анализатор структуры сигнала, триггер, три счетчика, второй и третий блоки памяти и дешифратор, при этом сигнальные входы селектора служебной информации, анализаторов занятости канала структуры сигнала объединены и являются сигнальным входом блока анализа, первый выход генератора тактовых частот подключен к тактовым входам анализаторов занятости канала и структуры сигнала, первого и второго блоков памяти и формирователя ответного сигнала, выход которого является первым выходом блока анализа, второй выход генератора тактовых частот подключен к входам "Сброс" первого, второго и третьего счетчиков, к управляющим входам записи второго и третьего блоков памяти, первый и второй выходы анализатора занятости канала подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков, первый выход анализатора структуры сигнала подключен к счетному входу третьего счетчика и к первому установочному входу триггера, второй установочный вход которого соединен с вторым выходом анализатора структуры сигнала, а выход подключен к входу "Сброс" первого блока памяти, выходы первого, второго и третьего счетчиков подключены к соответствующим информационным входам третьего блока памяти, выходы которого подключены к входам шифратора, информационный вход второго блока памяти соединен с выходом шифратора, а выход является вторым выходом блока анализа, на каждой периферийной станции введены последовательно соединенные селектор признаков состояния канала, вход которого соединен с выходом приемника служебного сигнала, и блок памяти, блок выбора канала, формирователь импульсов считывания (ФИС), а также селектор номера пакета, управляемый блок задержки и шифратор, при этом первый вход генератора импульсов через управляемый блок задержки подключен к входу "Запуск" ФИС, вход сигнала управления формирователем адреса которого соединен с выходом сигнала выбранной стратегии блока выбора канала, выход сигнала импульсной последовательности ФИС подключен к тактовому входу накопителя пакетов, а выход сигнала адреса подключен к адресному входу накопителя пакетов, выход которого подключен к входу селектора номера пакета, выход блока памяти подключен к выходу шифратора, выход которого подключен к управляющему входу управляемого блока задержки, второй выход генератора импульсов подключен к тактовым входам блока памяти и БПРДП, вход сигнала номера переданного пакета которого соединен с выходом сигнала номера канала блока выбора канала, вход сигнала о результате доставки пакета которого соединен с выходом одноименного сигнала БПРДП.