СПОСОБ РАДИОСВЯЗИ С МНОЖЕСТВЕННЫМ ДОСТУПОМ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/204 

Предлагаемое изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при построении систем с множественным доступом, использующих шумоподобные сигналы.

Известно, что системы связи с множественным доступом имеют ограничение по количеству одновременно обслуживаемых абонентов [Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 г., стр.676], что не удовлетворяет стремительно растущим потребностям в емкости этих систем.

Известен способ множественного доступа с кодовым разделением каналов, использующий сигналы с прямым расширением спектра на основе двоичной фазовой манипуляции [Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 2002 г., стр.127-132], в котором несколько абонентов одновременно используют канал передачи, причем каждый абонент излучает сигнал с прямым расширением спектра, полученный путем перемножения информационного сигнала абонента с псевдослучайным сигналом, формируемым из псевдослучайной последовательности, присвоенной данному абоненту; при этом излучаемый сигнал формируется с помощью двоичной фазовой манипуляции.

Недостатком данного способа является использование лишь одного типа поляризации сигналов, что ограничивает количество одновременно работающих абонентов в системе.

Известен также способ радиосвязи, приведенный в патенте US 6448941 B1, H01Q 1/36 от 10.09.2002 г., в котором осуществляется скачкообразная перестройка поляризации сигнала несущей синхронно с псевдослучайной перестройкой несущей частоты, что достигается использованием на передающей и приемной сторонах идентичных антенн специальной конструкции; поляризационное состояние (поляризационная структура) элементов излучаемого сигнала зависит от частоты питающего напряжения и на длительности сигнала может принимать несколько заданных состояний.

У этого способа несколько недостатков:

- жесткая связь поляризационного состояния элементов сигнала с частотой несущего колебания, что ограничивает количество возможных кодовых комбинаций на плоскости "частота - поляризация", следовательно, и количество одновременно обслуживаемых абонентов в системе;

- необходимость антенн специальной конструкции, идентичных на передающей и приемной сторонах;

- несмотря на наличие поляризационной избыточности, пропускная способность линий радиосвязи такая же, как у традиционных способов со скачкообразным изменением частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ множественного доступа с поляризационным кодированием, описанный в заявке на изобретение US 2004/0114548 A1, H04B 7/204 от 17.06.2004 г., принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в следующем.

На передающей стороне.

Генерируется несущее колебание:

где A₀ - амплитуда синусоидального сигнала;

е - обозначение символа экспоненты;

t - текущее время;

ω₀ - круговая частота, определяемая как ω₀=2πf₀;

f₀ - циклическая частота сигнала.

Подается двоичная информационная последовательность, состоящая из единиц и нулей в виде потока однополярных видеоимпульсов a_nu₀(t),

где a_n=1; 0 - двоичная информация;

u₀(t) - видеоимпульс с единичной амплитудой и длительностью Т₀:

Эти импульсы перемножаются с элементами псевдослучайной последовательности (ПСП), длительность которых:

где N - база сигнала.

В результате перемножения получается ПСП, управляющая поляризационными состояниями элементов информационного символа, которые имеют вид:

где b_m=1; -1 - значения элементарных импульсов ПСП;

m=1, 2, ..., N - порядковый номер элемента ПСП;

N - количество элементарных импульсов в ПСП, определяющее базу сигнала;

тогда

где в индексе "m" элемента I_nm отражена временная зависимость.

Управление поляризационными состояниями элементов информационного символа представляется набором комплексных единичных векторов поляризации (элементных векторов поляризации), которые характеризуют поляризационные состояния элементов информационного символа в заданные промежутки времени [Козлов А.И., Логвин А.И., Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. Поляризационная структура радиолокационных сигналов. - М.: Радиотехника, 2005 г, стр.168]:

где символ «·» означает комплексный вектор.

Элементам ПСП "1" и "-1" соответствуют элементы информационного символа с ортогональными поляризациями. При этом свой тип поляризации для произвольного элемента ПСП является основным.

Одновременно несущее колебание (1) модулируется набором элементных векторов поляризации Значит, каждый элемент символа I_nm, поступает в канал связи в виде радиоимпульса со своим типом поляризации, то есть на приемную сторону приходит полезный сигнал:

Комплексный элементный вектор удобнее всего представляется в ортогонально-круговом базисе [С.И.Поздняк, В.В.Кузнецов. Радиотехника и электроника, 1973 г, т.18, вып.11, стр.2425]:

где К_nm и β_nm - соответственно коэффициент эллиптичности и угол ориентации эллипса поляризации m-го элемента n-го информационного символа полезного или опорного (на приемной стороне) сигналов, которые характеризуют поляризационную структуру (поляризационное состояние) излучаемого элемента сигнала, либо поляризационную структуру элемента опорного сигнала.

Так, для линейно поляризованных полезного и опорного сигналов: К_nm=0, β_nm=0 - для основного канала и К_nm=0, β_nm=π/2 - для ортогонального канала.

Для полезного и опорного сигналов с круговой поляризацией: К_nm=1 - для сигналов с правосторонним направлением вращения векторов полей, К_nm=-1 - для сигналов с левосторонним направлением вращения векторов полей, а величина β_nm не определена.

При этом для линейно поляризованных сигналов комплексный элементный вектор принимает два возможных значения: или ортогональный первому комплексный элементный вектор

Для поляризованных по кругу сигналов комплексный элементный вектор принимает соответственно два других возможных значения: или

На приемной стороне.

Генерируется копия несущего колебания и копия управляющей ПСП, определяющая набор элементных векторов поляризации опорного сигнала для сигнального канала.

В сигнальном канале, который формируется определением необходимого набора элементных векторов поляризации элементов опорного сигнала, перемножением принятого полезного сигнала с копией несущего колебания и суммированием элементов принимаемого информационного импульса (интегрированием получаемого произведения на промежутке времени 0÷Т₀), осуществляется стандартная, но с учетом векторного представления элементов сигнала, корреляционная обработка приходящего полезного сигнала [Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985 г, стр.25-32].

При этом в момент взятия отсчета будет сформирован эффект:

где символ "Т" означает операцию транспонирования;

символ "*" - комплексное сопряжение;

символ «|·|» - модуль комплексной величины.

Так как соотношение как модуль скалярного произведения двух единичных коллинеарных комплексных векторов, которые характеризуют поляризационную структуру соответствующих элементов полезного и опорного сигналов [Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: Сов. радио, 1966 г, стр.23-28], то получют:

Одновременно необходимым набором элементных векторов поляризации элементов опорного сигнала, перемножением принимаемого полезного сигнала с копией несущего колебания и суммированием элементов принимаемого информационного импульса (интегрированием получаемого произведения на промежутке 0÷Т₀) формируется опорный канал. Инвертированная копия управляющей ПСП (ПСП, у которой элементы противоположны по знаку элементам исходной ПСП) определяет набор поляризационных состояний элементов опорного сигнала для опорного канала, который представляется соответствием:

где символ "-" над b_m означает его инверсию;

символ "⊥" в индексе элементного вектора говорит о том, что комплексный элементный вектор поляризации элемента опорного сигнала для опорного канала ортогонален соответствующему комплексному элементному вектору поляризации элемента опорного сигнала для сигнального канала, то есть

Осуществляется стандартная, но с учетом векторного представления элементов сигнала корреляционная обработка приходящего полезного сигнала. При этом в момент отсчета в опорном канале формируется эффект:

Выходной эффект, имеющий место в способе-прототипе, запишется в виде:

Таким образом, в результате использования способа-прототипа результирующий эффект приема аналогичен выходному эффекту приема для систем связи множественного доступа, использующих кодовое разделение каналов методом прямого расширения спектра.

При приеме из канала связи вместе с полезным сигналом сигналоподобной помехи (в которой помеховый символ имеет длительность такую же, как информационный символ Т₀, но набор единичных комплексных элементных векторов, характеризующих поляризационные состояния элементов помехового символа случаен), вследствие случайности поляризационных состояний элементов помеховых символов часть элементов помехового символа может попасть в сигнальный канал, а часть - в опорный.

В сигнальном канале в момент взятия отсчета формируется сумма значений корреляционных функций полезного сигнала и помехи (сумма энергий полезного сигнала и части помехи, коррелированной с опорным сигналом приемной антенной системы сигнального канала):

где A_п - амплитуда помехи;

- единичные комплексные элементные векторы, характеризующие поляризационные состояния элементов помехового символа.

Одновременно в опорном канале в момент взятия отсчета формируется значение корреляционной функции помехи (энергия части помехи, коррелированной с опорным сигналом опорного канала):

Результирующий выходной эффект, имеющий место в способе-прототипе, запишется следующим образом:

Соотношение (14) говорит о том, что при равенстве корреляционных функций помехи в сигнальном и опорном каналах помеха может быть полностью режектирована и соотношение (14) переходит в соотношение (11). Если это не имеет места, то вероятность искажения информационного символа α_n будет определяться мощностью помехи, которая пропорциональна степенью симметрии распределения поляризационных состояний элементов помехового символа, попавших в сигнальный и опорный каналы, и базой сигнала N.

Очевидно, что в большинстве случаев с достаточно большой вероятностью количество элементов помехового символа в сигнальном и помеховом каналах будет примерно одинаковым и влияние помехи практически полностью компенсируется.

В том случае, когда помех нет, но среда распространения вносит искажения в поляризационную структуру элементов информационных символов таким образом, что у элементного вектора поляризации, характеризующего поляризационное состояние элемента информационного символа появляется составляющая в поляризационно-ортогональном канале, то есть появляются кроссполяризованные (межканальные) помехи и любой элементный вектор поляризации из набора таких векторов, характеризующих поляризационное состояние элементов информационного символа принимаемого из канала связи, будет отличаться от своего сходного значения При этом для элементов информационного символа в сигнальном канале опорном канале Это приводит к тому, что в сигнальном канале в момент взятия отсчета формируется эффект:

Энергия сигнала стала меньше за счет того, что у каждого элемента информационного символа принята только компонента, соответствующая основному каналу данного элемента.

Одновременно в опорном канале в момент взятия отсчета формируется эффект:

То есть компонента, соответствующая ортогональному каналу любого элемента информационного символа, выделяется этим опорным каналом.

На выходе сигнального канала в момент отсчета формируется разность

Например, пусть для элементов сигналов с линейной поляризацией канал связи искажает поляризационную структуру элементов сигнала одинаково (квазистационарные симметричные поляризационно-ортогональные каналы без дисперсии), то есть для элементов полезного сигнала:

а для элементов опорного сигнала:

Тогда

Пусть для полезного сигнала или а для опорного сигнала линейной поляризации или тогда для элемента сигнала на основной поляризации

а на ортогональной поляризации этого же элемента сигнала

Численные значения модулей скалярных произведений соответствующих элементных векторов поляризации для основной и ортогональной составляющих элементов сигнала будут иметь значения:

При этом энергия поляризационно-ортогональных составляющих сигнала:

Следовательно, на выходе сигнального канала получим эффект:

Таким образом, за счет «перекачки» энергии элементов с основной поляризации на ортогональную поляризацию полезный сигнал теряет примерно 27% энергии и еще дополнительно из него «вырезается» 27% энергии за счет обработки, предложенной в способе-прототипе, то есть из основной компоненты любого элемента информационного символа дополнительно еще вычитается ортогональная компонента этого элемента. Это говорит о том, что при внесении средой распространения искажений в поляризационную структуру сигналов реализация обработки полезного сигнала на приемной стороне, которая предложена в способе-прототипе, приведет к дополнительному его подавлению. Степень подавления будет определяться величиной искажения поляризационной структуры элементов информационных символов сообщения, приводящих к нарушению ортогональности элементных векторов поляризации элементов информационного символа, передаваемых на ортогональных поляризациях.

Анализ способа-прототипа показывает, что у него есть три существенных недостатка.

- избыточность, которую вносит разнесение элементов сигнала по ортогональным поляризационным состояниям, используется не в полной мере, а только для разделения абонентов в системах связи с множественным доступом, в то время как пропускная способность линий связи при этом остается такой же, как и у систем, использующих кодовое разделение с помощью обычного прямого расширения спектра на одном фиксированном типе поляризации;

- элементы информационных символов однополярны, а значит, на основной и ортогональной поляризациях они могут суммироваться без компенсации при корреляционной обработке сигналов в приемных устройствах узкополосных систем передачи информации, работающих на фиксированных поляризациях, тем самым могут вноситься большие искажения в полезную информацию;

- при наличии искажений поляризационной структуры элементов информационного символа, которые вносятся средой распространения, при обработке полезного сигнала на приемной стороне происходит его дополнительное подавление.

Для устранения указанных недостатков в способе радиосвязи с множественным доступом, включающем на передающей стороне - формирование несущего колебания для передачи полезного сигнала, формирование первой псевдослучайной последовательности (ПСП), перемножение ее с символами первой двоичной информационной последовательности, в результате чего получают ПСП, управляющую поляризационными состояниями элементов информационных символов, на приемной стороне - формирование копии несущего колебания, копии первой ПСП и ее инверсию, согласно изобретению на передающей стороне первую двоичную информационную последовательность подают в виде потока биполярных импульсов, одновременно подают вторую информационную последовательность, также состоящую из биполярных импульсов, но с другим их набором, генерируют вторую ПСП, той же длительности, что и первая, но с другим кодом, несущее колебание модулируют результатом перемножения импульсов второй информационной последовательности со второй ПСП, в результате этого получают широкополосный фазоманипулированный сигнал, элементы которого передают в канал связи на ортогональных поляризациях по псевдослучайному закону в соответствии с первой ПСП, на приемной стороне копию первой ПСП используют для согласования поляризационных состояний элементов опорного сигнала с поляризационными состояниями элементов поступающего полезного сигнала, несущего информационную единицу первой двоичной информационной последовательности, при этом инвертированную копию первой ПСП используют для согласования поляризационных состояний элементов опорного сигнала с поляризационными состояниями элементов поступающего полезного сигнала, несущего информационный нуль первой двоичной информационной последовательности, в то же время, копию второй ПСП перемножают с копией несущего колебания, результат перемножения используют в качестве скалярного опорного сигнала при корреляционной обработке приходящего полезного сигнала для выделения информационных единиц или нулей второй двоичной информационной последовательности в первом сигнальном канале, одновременно этот же скалярный опорный сигнал используют при корреляционной обработке полезного сигнала для выделения информационных единиц или нулей второй двоичной информационной последовательности во втором сигнальном канале, кроме того, генерируют видеоимпульсы типа меандра с периодом, равным длительности информационных импульсов, перемножают их с копией второй ПСП, результатом перемножения модулируют копию несущего колебания, результат модуляции используют в качестве опорного скалярного сигнала для корреляционной обработки приходящего полезного сигнала в первом и втором опорных каналах, соответствующих первому и второму сигнальным каналам, при этом в этих опорных каналах выделяют части сигналоподобных помех, которые коррелированны с полезным сигналом в первом или втором сигнальных каналах и вычитают их из выходного эффекта первого или второго сигнальных каналов, в результате чего получают сигнал, из которого выделяют информационные символы первой и второй информационных последовательностей.

Предлагаемый способ радиосвязи с множественным доступом заключается в следующем.

На передающей стороне.

Генерируется несущее колебание, аналогичное (1).

Генерируются первая и вторая ПСП одинаковой длительности с элементами:

При этом код второй ПСП всегда отличен от кода первой ПСП.

Одновременно подаются первая и вторая двоичные информационные последовательности, представляющие собой потоки биполярных импульсов одинаковой длительности Т₀, но отличающиеся между собой набором этих импульсов a_inu₀(t), i=1; 2:

Первая ПСП перемножается с первой двоичной информационной последовательностью, в результате чего получается ПСП, управляющая поляризационными состояниями элементов информационных символов.

Управление поляризационными состояниями элементов информационных символов определяется соответствием, аналогичным (4):

При этом элементам первой ПСП "1" и "-1" соответствуют ортогональные поляризации.

Вторая ПСП перемножается с символами второй двоичной информационной последовательности, в результате чего получается ПСП, которой модулируется несущее колебание (1), в результате чего получается соответствие:

где

ϕ_2nm - фаза высокочастотного заполнения элементов сигнала.

Комплексный векторный элемент информационного символа, передаваемого в канал связи, запишется следующим образом:

где

В канал связи поступает сигнал:

Таким образом, векторный сигнал переносит два информационных символа. Символ первой информационной последовательности закодирован набором элементных векторов, характеризующих поляризационные состояния элементов сигнала. Символ второй информационной последовательности закодирован своим набором фаз (0, π) радиоимпульсов, которые характеризуются соответствующими элементными векторами

На приемной стороне копия управляющей первой ПСП определяет набор элементных векторов, характеризующих поляризационные состояния элементов опорного сигнала для первого сигнального канала, соответствующего переданному символу первой двоичной информационной последовательности а_1n=1, и определяет соответствие:

Генерируется копия несущего колебания

Инвертированная копия первой (управляющей) ПСП определяет набор элементных векторов, характеризующих поляризационные состояния элементов опорного сигнала для второго сигнального канала, соответствующего a_1n=-1, и описывается соответствием:

Осуществляется стандартная корреляционная обработка приходящего полезного сигнала (24) в первом и втором сигнальных каналах. При этом в каналах осуществляются преобразования

и формируются соответствующие эффекты:

Так как

при передаче импульсов а_2n=1 и а_1n=1 на выходе первого и второго сигнальных каналов соответственно имеем:

при передаче импульсов a_2n=1 и a_1n=-1 на выходе первого и второго сигнальных каналов соответственно имеем:

при передаче импульсов a_2n=-1 и a_1n=1 на выходе первого и второго сигнальных каналов соответственно имеем:

при передаче импульсов а_2n=-1 и а_1n=-1 на выходе первого и второго сигнальных каналов соответственно имеем:

То есть сигнал всегда будет приниматься поочередно одним из двух сигнальных каналов. Признаком приема информационной единицы первой информационной последовательности является факт приема сигнала на первом сигнальном канале. Признаком приема информационного нуля первой информационной последовательности служит факт приема сигнала во втором сигнальном канале. Признаками приема информационных единиц и нулей второй информационной последовательности служат знаки сигналов, принятых в любом из сигнальных каналов. Знак "+" соответствует информационной единице второй информационной последовательности, а знак "-" соответствует информационному нулю второй информационной последовательности. Таким образом, на любом из сигнальных каналов одновременно могут быть приняты два информационных символа от двух независимых источников информации.

Одновременно импульсы типа меандра с единичной амплитудой:

умножаются на копию второй ПСП:

Результат (29) модулирует копию несущего колебания (1), что определяет соответствия:

и служит скалярным опорным сигналом при формировании двух опорных каналов. Первый опорный канал соответствует первому сигнальному каналу и определяется перемножением поступающего в первый сигнальный канал полезного сигнала с результатом модуляции с учетом (30) и последующим суммированием получающихся элементов. В момент отсчета в первом опорном канале:

При

При

Таким образом, выходным эффектом первого сигнального канала, имеющим место в предлагаемом способе в момент взятия отсчета, является соотношение:

При

В то же время второй опорный канал, соответствующий второму сигнальному каналу, определяется перемножением несущей, модулированной ПСП (29), и полезного сигнала, поступающего во второй сигнальный канал и последующим суммированием получающихся элементов:

При

При

Выходной эффект второго сигнального канала есть:

При поступлении на приемную сторону вместе с полезным сигналом сигналоподобной помехи, длительность которой равна Т₀, а набор элементных векторов, характеризующих поляризационные состояния ее элементов и набор фаз высокочастотного заполнения элементарных импульсов, которыми являются элементы помехи, являются случайными, вследствие этих случайностей часть элементов помехи может попасть в первый сигнальный канал, а часть - во второй сигнальный канал.

В этом случае при передаче а_1n=1 в первом сигнальном канале в момент взятия отсчета сформируется сумма значений корреляционных функций полезного сигнала и помехи (сумма энергий полезного сигнала и части помехи, коррелированной с опорным сигналом первого сигнального канала):

В опорном канале, соответствующем первому сигнальному каналу, в момент отсчета формируется эффект:

На выходе первого сигнального канала в момент взятия отсчета формируется эффект:

Одновременно, во втором сигнальном канале в момент взятия отсчета формируется значение корреляционной функции помехи (энергия части помехи, коррелированной с опорным сигналом второго сигнального канала):

В опорном канале, соответствующем второму сигнальному каналу, в момент взятия отсчета также формируется значение корреляционной функции помехи (энергия части помехи, коррелированной с опорным сигналом опорного канала, соответствующего второму сигнальному каналу):

На выходе второго сигнального канала в момент взятия отсчета формируется эффект:

Соответственно, при передаче а_1n=-1 на выходе второго сигнального канала в момент взятия отсчета формируется эффект, аналогичный (37):

Одновременно на выходе первого сигнального канала формируется эффект, аналогичный (40):

Анализ соотношений (37)-(42) показывает, что в них входят выражения: и величина которых в силу случайности элементов b_2m,п и поляризационных состояний этих элементов будет близка к нулю. При этом полная режекция помехи в первом или втором сигнальных каналах и соответственно одновременные нулевые эффекты на выходах опорных каналов, соответствующих первому и второму сигнальным каналам, осуществляется либо в случае ортогональности элементных векторов элементов помехи и элементных векторов элементов опорных сигналов, либо при равенстве указанных выше корреляционных функций, либо при одновременном выполнении этих условий, что увеличивает вероятность режекции помехи по сравнению со способом-прототипом. При этом элементы информационных символов второй информационной последовательности биполярны, а значит, в узкополосных системах передачи информации на любой фиксированной поляризации при корреляционной обработке они будут суммироваться с взаимной компенсацией. То есть предлагаемый способ более эффективен и в части электромагнитной совместимости с узкополосными средствами передачи информации, чем способ-прототип.

В том случае, когда помех нет, но среда распространения вносит искажения в поляризационную структуру элементов информационных символов, при поступлении на приемную сторону сигнала, несущего символ a_1n=1 в первом сигнальном канале в момент взятия отсчета формируется эффект

где N′<N - условное (эквивалентное) значение базы сигнала, соответствующее пониженной энергии принятого информационного символа.

Одновременно в опорном канале, соответствующем первому сигнальному каналу, в момент взятия отсчета формируется эффект:

При

При

Таким образом, выходным эффектом первого сигнального канала, имеющим место в предлагаемом способе в момент взятия отсчета, является соотношение, аналогичное (32):

При

При поступлении на приемную сторону сигнала, несущего символ а_1n=-1, во втором сигнальном канале в момент взятия отсчета формируется эффект

Одновременно в опорном канале, соответствующем второму сигнальному каналу, в момент взятия отсчета формируется эффект

При

При

Выходным эффектом второго сигнального канала, имеющим место в предлагаемом способе в момент взятия отсчета, является соотношение, аналогичное (34):

При тех же значениях поляризационных состояний элементов полезного и опорного сигналов, что и в примере для прототипа, получим:

при этом N^/=0,731N.

То есть в первом сигнальном канале за счет «перекачки» энергии элементов сигнала с основной поляризации на ортогональную поляризацию ее теряется около 27%, но нет дополнительных потерь, связанных с обработкой сигнала на приемной стороне. Аналогичный выходной эффект получим и для второго сигнального канала.

Как видно, при внесении средой распространения искажений в поляризационную структуру элементов полезного сигнала его обработка на приемной стороне, которая может быть реализована в предлагаемом способе, не приведет к его дополнительному подавлению. Энергия сигнала будет понижена только за счет того, что у каждого элемента информационного символа будет принята только компонента, соответствующая основному каналу данного элемента.

Таким образом, предложенный способ по отношению к способу-прототипу обеспечивает более эффективное использование радиочастотного спектра за счет полного использования избыточности, вносимой разнесением элементов сигнала по ортогональным поляризационным состояниям, обеспечивает улучшение электромагнитной совместимости с узкополосными системами передачи информации и гораздо менее чувствителен к влиянию кроссполяризованных помех, вносимых средой распространения.

Функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа представлена на чертеже, где введены следующие обозначения:

1 и 11 - первый и второй генераторы несущего колебания;

2 и 9 - первый и второй генераторы первой ПСП;

3, 12, 13, 18, 19, 20, 21, 27, 28, 29 - первый,..., десятый перемножители;

4 - переключатель антенн с ортогональными поляризациями передающей антенной системы;

5 - передающая антенная система;

5.1 и 5.2 - первая и вторая передающие антенны с ортогональными поляризациями;

6 - приемная антенная система;

6.1 и 6.2 - первая и вторая приемные антенны с ортогональными поляризациями;

7 и 8 - первый и второй переключатели антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы;

10 - инвертор;

14, 15, 22, 23 - первый,..., четвертый сумматоры (интеграторы);

16 и 24 - первый и второй блоки вычитания;

17 и 25 - первый и второй генераторы второй ПСП;

26 - генератор импульсов типа меандра;

30 и 31 - первый и второй блоки селекции информационных символов.

Устройство, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, представляет собой линию радиосвязи, которая содержит:

на передающей стороне - последовательно соединенные первый генератор несущего колебания 1, пятый перемножитель 19 и переключатель антенн с ортогональными поляризациями передающей антенной системы 4; последовательно соединенные первый генератор второй ПСП 17 и четвертый перемножитель 18, выход которого соединен со вторым входом пятого перемножителя 19; последовательно соединенные первый генератор первой ПСП 2 и первый перемножитель 3, выход которого соединен со вторым входом переключателя антенн с ортогональными поляризациями передающей антенной системы 4, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами первой 5₁ и второй 5₂ передающих антенн с ортогональными поляризациями, входящими в состав передающей антенной системы 5; при этом второй вход первого перемножителя 3 является первым информационным входом устройства, а второй вход четвертого перемножителя 18 является вторым информационным входом устройства;

на приемной стороне - последовательно соединенные первый переключатель антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы 7, второй перемножитель 12, первый сумматор 14 и первый блок вычитания 16, выход которого соединен с первым входом второго блока селекции информационных символов 31 и с первым входом первого блока селекции информационных символов 30, выход которого является первым выходом устройства; последовательно соединенные второй переключатель антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы 8, шестой перемножитель 20, третий сумматор 22 и второй блок вычитания 24, выход которого соединен со вторым входом первого блока селекции информационных символов 30 и со вторым входом второго блока селекции информационных символов 31, выход которого является вторым выходом устройства; приемную антенную систему 6, содержащую первую 6₁ и вторую 6₂ приемные антенны с ортогональными поляризациями, причем первая приемная антенна 6₁ соединена с первыми информационными входами первого 7 и второго 8 переключателей поляризационных состояний приемной антенной системы, а вторая приемная антенна 6₂ соединена со вторыми информационными входами первого 7 и второго 8 переключателей антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы; второй генератор первой ПСП 9, первый выход которого соединен с управляющим входом первого переключателя антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы 7, а второй выход второго генератора первой ПСП 9 через инвертор 10 соединен с управляющим входом второго переключателя антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы 8; кроме того, выход первого переключателя антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы 7 через последовательно соединенные третий перемножитель 13 и второй сумматор 15 соединен со вторым входом первого блока вычитания 16; выход второго переключателя антенн с ортогональными поляризациями приемной антенной системы 8 через последовательно соединенные седьмой перемножитель 21 и четвертый сумматор 23 соединен со вторым входом второго блока вычитания 24; последовательно соединенные генератор импульсов типа меандра 26, восьмой перемножитель 27 и десятый перемножитель 29, первый выход которого соединен со вторым входом третьего перемножителя 13, второй выход - со вторым входом седьмого перемножителя 21, а второй вход десятого перемножителя 29 соединен со вторым выходом второго генератора несущего колебания 11, первый выход которого соединен со вторым входом девятого перемножителя 28; второй генератор второй ПСП 25, выход которого соединен со вторым входом восьмого перемножителя 27 и с первым входом девятого перемножителя 28, первый выход которого соединен со вторым входом второго перемножителя 12, а второй выход - со вторым входом шестого перемножителя 20.

В качестве примера опишем работу линии радиосвязи, с помощью которой реализуется предлагаемый способ, для случая передачи сигнала без помех и поляризационных искажений.

На передающей стороне: на вторые входы блоков 3 и 18 поступают соответствующие информационные последовательности в виде биполярных импульсов длительностью Т₀. Одновременно на первые входы блоков 3 и 18 с выходов блоков 2 и 17 соответственно поступают первая и вторая ПСП. С выхода блока 3 управляющее напряжение в виде последовательности элементов (3) поступает на второй, управляющий вход блока 4, при этом в соответствии с последовательностью элементов (3) блок 4 подключает выход блока 19 к одной из ортогонально поляризованных антенн 5₁ или 5₂, формируя набор поляризационных состояний передающей антенной системы 5, в котором закодирован символ первой информационной последовательности. Одновременно с выхода блока 18 на второй вход блока 19 поступает вторая ПСП, модулированная импульсами второй информационной последовательности, а с выхода блока 1 на первый вход блока 19 поступает несущее колебание. С выхода блока 19 на первый, информационный вход блока 4 поступает фазоманипулированный широкополосный сигнал, несущий информационный символ второй информационной последовательности, закодированный в наборе фаз высокочастотного заполнения элементов символа. С выхода передающей антенной системы в канал связи поступает широкополосный фазоманипулированный сигнал (24), элементы которого передаются на ортогональных поляризациях в соответствии с элементами первой ПСП. Следовательно, векторный сигнал (24) переносит два информационных символа: один символ от первой информационной последовательности, он закодирован набором векторов, характеризующих поляризационные состояния элементов сигнала, а символ от второй информационной последовательности закодирован своим набором фаз элементных радиоимпульсов, которые характеризуются соответствующими векторами поляризационных состояний (23).

На приемной стороне.

На входы ортогонально поляризованных приемных антенн 6₁ и 6₂ приемной антенной системы поступает сигнал (24), с выхода первой приемной антенны 6₁ сигнал поступает на первые информационные входы блоков 7 и 8, а с выхода второй приемной антенны 6₂ сигнал поступает на вторые информационные входы блоков 7 и 8. Одновременно с первого выхода блока 9 на управляющий вход блока 7 поступает копия первой ПСП, а со второго выхода блока 9 проинвертированная в блоке 10 копия первой ПСП поступает на управляющий вход блока 8. С выхода блока 7 сигнал поступает на первые входы блоков 12 и 13, одновременно с выхода блока 8 сигнал поступает на первые входы блоков 20 и 21. С выхода блока 25 на первый вход блока 28 поступает копия второй ПСП, одновременно с первого и второго выходов блока 11 на вторые входы блоков 28 и 29 соответственно поступает копия несущего колебания. В то же время с выхода блока 26 на первый вход блока 27 поступают видеоимпульсы типа меандра (28) с периодом, равным длительности информационных импульсов, а на второй вход блока 27 с выхода блока 25 поступает копия второй ПСП. В результате перемножения на выходе блока 27 формируется напряжение (29), представляющее собой копию второй ПСП, модулированную импульсами блока 26.

Одновременно с выхода блока 28 на вторые входы блоков 12, 20 поступает опорное напряжение сигнальных каналов, а с выхода блока 29 на вторые входы блоков 13 и 21 поступает опорное напряжение соответствующих опорных каналов. С выходов блоков 12, 20 сигнальных каналов и блоков 13, 21 соответствующих им опорных каналов на входы блоков 14, 22 и 15, 23 соответственно поступают произведения элементов полезного и элементов соответствующих опорных сигналов. На выходах блоков 14 и 22 формируются корреляционные функции полезного сигнала в первом и втором сигнальных каналах (27), которые поступают на первые входы блоков 16 и 24. Одновременно на выходах блоков 15 и 23 формируются корреляционные функции полезного сигнала в опорных каналах, соответствующих первому и второму сигнальным каналам (31) и (33), которые поступают на вторые входы блоков 16 и 24. С выходов блоков 16 и 24 на соответствующие входы блоков 30 и 31 соответственно поступает выходной эффект приемного устройства (энергия полезного сигнала): (32) - с первого сигнального канала в случае передачи а_1n=1 и (34) - со второго сигнального канала в случае передачи а_1n=-1. Блок 30 определяет тот сигнальный канал, в котором выделяется энергия полезного сигнала (если в первом, то принята единица первой информационной последовательности, если во втором - принят нуль первой информационной последовательности), а блок 31 определяет знак принятого информационного символа в любом из сигнальных каналов (знак «+» - для единиц второй информационной последовательности, знак «-» - для нулей второй информационной последовательности).

Работа устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, в случае воздействия сигналоподобных помех или в случае искажения поляризационной структуры элементов широкополосного сигнала описывается аналогично.

Таким образом, устройство для реализации предлагаемого способа позволяет выполнять все требования предлагаемого способа и обеспечивает передачу одним векторным сигналом двух информационных символов из двух различных информационных последовательностей, режекцию сигналоподобных помех из полезных сигналов и исключение дополнительного подавления полезных сигналов кроссполяризованными (межканальными) помехами при обработке сигнала на приемной стороне.

Реализация предлагаемого способа не вызывает затруднений, так как все блоки и узлы, входящие в устройство, реализующее предлагаемый способ, общеизвестны и описаны в технической литературе.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке систем множественного доступа, использующих шумоподобные сигналы. Технический результат - увеличение эффективности использования радиочастотного спектра, уменьшение влияния внутрисистемных помех в системах с множественным доступом, улучшение электромагнитной совместимости с узкополосными средствами передачи информации и снижение степени воздействия кроссполяризованных помех. Для этого на передающей стороне, используя две различные информационные последовательности (ИП) в виде биполярных импульсов, две различные псевдослучайные последовательности (ПСП), на основе несущего колебания, модулированного результатом перемножения импульсов второй ИП со второй ПСП, формируют широкополосный фазоманипулированный сигнал, элементы которого передают в канал связи на ортогональных поляризациях в соответствии с первой ПСП, на приемной стороне копию первой ПСП и ее инверсию используют для согласования поляризационных состояний (ПС) элементов опорного сигнала с ПС элементов полезного сигнала, несущего символы первой ИП, результат перемножения копии второй ПСП с копией несущего колебания используют при корреляционной обработке полезного сигнала для выделения информационных символов второй ИП, генерируют видеоимпульсы типа меандра с периодом, равным длительности информационных импульсов, результатом перемножения их с копией второй ПСП модулируют копию несущего колебания, результат модуляции используют при корреляционной обработке полезного сигнала в опорных каналах, соответствующих сигнальным каналам, выделяют в них часть сигналоподобной помехи, коррелированную с полезным сигналом в первом или втором сигнальных каналах и вычитают ее из выходного эффекта соответствующих сигнальных каналов, из полученного сигнала выделяют информационные символы первой и второй информационных последовательностей. 1 ил.

Способ радиосвязи с множественным доступом, включающий на передающей стороне формирование несущего колебания для передачи полезного сигнала, формирование первой псевдослучайной последовательности (ПСП), перемножение ее с символами первой двоичной информационной последовательности, в результате чего получают ПСП, управляющую поляризационными состояниями элементов информационных символов, на приемной стороне - формирование копии несущего колебания, копии первой ПСП и ее инверсию, отличающийся тем, что на передающей стороне первую двоичную информационную последовательность подают в виде потока биполярных импульсов, одновременно подают вторую информационную последовательность, также состоящую из биполярных импульсов, но с другим их набором, генерируют вторую ПСП той же длительности, что и первая, но с другим кодом, несущее колебание модулируют результатом перемножения импульсов второй информационной последовательности со второй ПСП, в результате этого получают широкополосный фазоманипулированный сигнал, элементы которого передают в канал связи на ортогональных поляризациях по псевдослучайному закону в соответствии с первой ПСП, на приемной стороне копию первой ПСП используют для согласования поляризационных состояний элементов опорного сигнала с поляризационными состояниями элементов поступающего полезного сигнала, несущего информационную единицу первой двоичной информационной последовательности, при этом инвертированную копию первой ПСП используют для согласования поляризационных состояний элементов опорного сигнала с поляризационными состояниями элементов поступающего полезного сигнала, несущего информационный нуль первой двоичной информационной последовательности, в то же время копию второй ПСП перемножают с копией несущего колебания, результат перемножения используют в качестве скалярного опорного сигнала при корреляционной обработке приходящего полезного сигнала для выделения информационных единиц или нулей второй двоичной информационной последовательности в первом сигнальном канале, одновременно этот же скалярный опорный сигнал используют при корреляционной обработке полезного сигнала для выделения информационных единиц или нулей второй двоичной информационной последовательности во втором сигнальном канале, кроме того, генерируют видеоимпульсы типа меандра с периодом, равным длительности информационных импульсов, перемножают их с копией второй ПСП, результатом перемножения модулируют копию несущего колебания, результат модуляции используют в качестве опорного скалярного сигнала для корреляционной обработки приходящего полезного сигнала в первом и втором опорных каналах, соответствующих первому и второму сигнальным каналам, при этом в этих опорных каналах выделяют части сигналоподобных помех, которые коррелированны с полезным сигналом в первом или втором сигнальных каналах и вычитают их из выходного эффекта первого или второго сигнальных каналов, в результате чего получают сигнал, из которого выделяют информационные символы первой и второй информационных последовательностей.