СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С МНОЖЕСТВЕННЫМ ДОСТУПОМ И ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/212 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи и сбора данных с множественным доступом и временным разделением каналов, использующих распространение электромагнитных волн в каналах связи с нестабильными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) при воздействии преднамеренных помех.

Известная система множественного доступа с временным разделением каналов, описанная в книге Борисова В.А. «Радиотехнические системы передачи информации». (М.: Радио и связь, 1990, с.227-232), содержит, как и предлагаемая система передачи с множественным доступом и временным разделением каналов, передатчики земных станций и ретранслятор, аналогичные предлагаемой системе. При этом в известной системе каждый корреспондент передает свой информационный сигнал в специально отведенный для него интервал времени работы системы.

Недостатком данной системы множественного доступа с временным разделением каналов является ее низкая пропускная способность и помехозащищенность при воздействии преднамеренных помех при работе на фиксированных частотах, а также относительно низкая достоверность в каналах связи с нестабильными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, а также неэффективное использование мощности передатчика, что ограничивает область применения данной системы.

Известная система передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов по патенту РФ №2012143, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 29.03.91, опубл. 30.04.94, содержит, как и предлагаемая система передачи с множественным доступом и временным разделением каналов, N=2^k (где k≥2 - целое число; j=1, 2, ..., N - номер передающей части абонентской станции) передающих частей абонентских станций, каждая из которых содержит источник информации, формирователь четверично-кодированных последовательностей, передатчик, передающую антенну, хронизатор, тактовый генератор и приемную часть центральной станции, которая содержит приемную антенну, блок приема четверично-кодированных радиосигналов, приемник информации, аналогичные предлагаемой системе. При этом в известной системе используются для передачи информации четверично-кодированные последовательности (E-коды, коды Велти), не имеющие боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции (АКФ).

Недостатком данной системы передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов является ее низкая пропускная способность и помехозащищенность при воздействии преднамеренных помех при работе на фиксированных частотах, а также относительно невысокая достоверность в каналах радиосвязи с нестабильными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявленной системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов аналогом (прототипом) является система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, см. патент РФ №2240653, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 21.04.03, опубл. 20.11.04. Известная система передачи с множественным доступом и временным разделением каналов содержит, как и предлагаемая система передачи с множественным доступом и временным разделением каналов, N передающих частей абонентских станций, каждая из которых содержит генератор тактовых импульсов, хронизатор, источник информации, формирователь информационного сигнала, формирователь кодированного сигнала, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, модулятор, передатчик, передающую антенну, синтезатор частот, генератор псевдослучайных чисел и приемную часть центральной станции, которая содержит приемную антенну, демодулятор, селектор сигналов, блок выделения дополнительных последовательностей, первый двухканальный согласованный фильтр, первый вычитатель, первый приемник информации, синтезатор частот, генератор псевдослучайных чисел и генератор тактовых импульсов, аналогичные предлагаемой системе.

При этом в известной системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, как и в предлагаемой системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, в каждой передающей части абонентской станции последовательно соединены источник информации, формирователь информационного сигнала, формирователь кодированного сигнала, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, модулятор, передатчик и передающая антенна. Выход генератора тактовых импульсов совместно подключен к тактовым входам хронизатора, формирователя информационного сигнала, формирователя кодированного сигнала, формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, генератора псевдослучайных чисел и синтезатора частот. Выход хронизатора совместно подключен к управляющему входу формирователя информационного сигнала и тактовому входу источника информации. При этом n управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2, подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора. Приемная часть центральной станции, как и в предлагаемой системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, содержит приемную антенну, выход которой подключен к информационному входу демодулятора. Выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей. Первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей подключены соответственно к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя. Выход вычитателя подключен к входу приемника информации. Выход генератора тактовых импульсов совместно подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел. При этом n управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу демодулятора.

Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов - прототип - использует для передачи информационного сигнала четверично-кодированные последовательности (Е-коды, коды Велти) с двукратной частотной манипуляцией и ППРЧ, где нечетные элементы четверично-кодированной последовательности передаются на частотах f₃+f_ППРЧ или f₄+f_ППРЧ, а четные элементы четверично-кодированной последовательности передаются на частотах f₁+f_ППРЧ или f₂+f_ППРЧ, то есть номинал частоты определяет номер дополнительной последовательности в четверично-кодированном радиосигнале.

Недостатком данной системы передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов является ее низкая пропускная способность, что ограничивает область применения данной системы. Это обусловлено неэффективностью использования частотного ресурса.

Задачей изобретения является разработка системы передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, обеспечивающей достижение технического результата, заключающегося в расширении области применения за счет использования разнесенного приема, реализованного на условии выполнения ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей с ППРЧ, при свертке которых происходит компенсация взаимных помех, в результате чего увеличивается пропускная способность системы без расширения частотного ресурса. Изобретение предназначено для систем передачи данных с кодовым уплотнением сигналов и систем передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов.

Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов содержит N передающих частей абонентских станций и приемную часть центральной станции. При этом каждая передающая часть абонентской станции содержит генератор тактовых импульсов, выход которого совместно подключен к тактовым входам формирователя информационного сигнала, первого канала формирования четверично-кодированных сигналов, синтезатора частот, генератора псевдослучайных чисел и хронизатора. Выход хронизатора совместно подключен к управляющему входу формирователя информационного сигнала и к тактовому входу источника информации. Выход источника информации подключен к информационному входу формирователя информационного сигнала, выход которого подключен к входу передатчика, выход передатчика подключен к входу передающей антенны. При этом n управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2, подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора. Приемная часть центральной станции содержит приемную антенну, выход которой подключен к информационному входу демодулятора. Выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей. Первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого канала обработки четверично-кодированных сигналов. Выход генератора тактовых импульсов совместно подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел. При этом n управляющих выходов которого подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот, выход синтезатора частот подключен к модулирующему входу демодулятора.

Технический результат при осуществлении изобретения - увеличение информационной скорости передачи системы или возможность увеличения достоверности при повторной передаче информационных импульсов - достигается введением в каждую передающую часть абонентской станции блока формирования субпотоков, идентично первому второго канала формирования четверично-кодированных сигналов и сумматора, а в приемную часть центральной станции введением идентично первому второго канала обработки четверично-кодированных сигналов и объединителя. При этом в приемной части выход формирователя информационного сигнала подключен к информационному входу блока формирования субпотоков, первый и второй информационные выходы которого соответственно подключены к информационным входам первого и второго каналов формирования четверично-кодированных сигналов. Выход генератора тактовых импульсов также совместно подключен к тактовым входам блока формирования субпотоков и второго канала формирования четверично-кодированных сигналов. Выходы первого и второго каналов формирования четверично-кодированных сигналов соответственно подключены к первому и второму информационным входам сумматора, выход которого подключен к информационному входу модулятора. При этом первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей также подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго канала обработки четверично-кодированных сигналов, N информационных выходов которого подключены к соответствующим с N+1-го по 2N-й информационным входам устройства объединения, а N информационных выходов первого канала обработки четверично-кодированных сигналов подключены к соответствующим с 1-го по N-й информационным входам устройства объединения, N информационных выходов устройства объединения являются N информационными выходами приемной части центральной станции.

Блок формирования субпотоков может состоять, например, из счетчика тактовых импульсов, дешифратора, первого и второго электронных ключей, первого и второго D-триггеров. Вход счетчика тактовых импульсов и информационный вход второго электронного ключа подключены совместно и являются тактовым входом блока формирования субпотоков. При этом k счетных выходов счетчика тактовых импульсов подключены к k информационным входам дешифратора. Первый выход дешифратора совместно подключен к первым управляющим входам первого и второго электронных ключей, выход дешифратора совместно подключен ко вторым управляющим входам первого и второго электронных ключей. Информационный вход первого электронного ключа является информационным входом блока формирования субпотоков. Первый и второй информационные выходы первого электронного ключа соответственно подключены к информационным входам первого и второго D-триггеров, а первый и второй информационные выходы второго электронного ключа соответственно подключены к тактовым входам первого и второго D-триггеров. Выходы первого и второго D-триггеров соответственно являются первым и вторым информационными выходами блока формирования субпотоков.

Первый и второй каналы формирования четверично-кодированных сигналов могут состоять, например, из формирователя кодированного сигнала и формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции. При этом информационный вход канала формирования четверично-кодированных сигналов является информационным входом формирователя кодированных сигналов, выход которого подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции. Выход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции является выходом канала формирования четверично-кодированных сигналов. Тактовые входы формирователя кодированного сигнала и формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции объединены и являются тактовым входом канала формирования четверично-кодированных сигналов.

Первый и второй каналы обработки четверично-кодированных сигналов могут состоять, например, из двуканального согласованного фильтра, вычитателя и приемника информации. При этом первый и второй информационные входы канала обработки четверично-кодированных сигналов являются соответственно первым и вторым информационными входами двуканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого соответственно подключены к первому и второму информационным входам вычитателя. Выход вычитателя подключен к входу приемника информации, N информационных выходов которого являются N информационными выходами канала обработки четверично-кодированных сигналов.

Благодаря введению в передающую часть каждой абонентской станции блока формирования субпотоков, второго канала формирования четверично-кодированных сигналов (в котором формируется ортогональный по кодовой структуре четверично-кодированный сигнал) и сумматора, а в приемную часть центральной станции второго канала обработки четверично-кодированных сигналов (который настроен на ортогональный по кодовой структуре четверично-кодированный сигнал) и устройства объединения обеспечивается возможность увеличения информационной скорости передачи системы или увеличения достоверности в результате дублированной передачи информационных импульсов. Увеличение информационной скорости передачи системы или увеличение достоверности в результате дублированной передачи информационных импульсов без расширения частотного ресурса и уменьшения пропускной способности системы достигается благодаря разнесенному приему ортогональных по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей (Е-кодов, кодов Велти). В первом и втором каналах формирования четверично-кодированных сигналов осуществляется формирование четверично-кодированных сигналов соответственно из нечетных и четных информационных сигналов, а в первом и втором каналах обработки четверично-кодированных сигналов осуществляются операции свертки четверично-кодированной информационной последовательности в виде реализации АКФ и взаимокорреляционной функции (ВКФ). При этом АКФ имеет импульсный характер без боковых выбросов (U_АКФ=000000080000000 при N=8), а ВКФ равна нулю (U_ВКФ=000000000000000 при N=8). Использование условия ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей позволяет компенсировать в первом и втором каналах обработки четверично-кодированных сигналов взаимные помехи (реализация ВКФ).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Выбор из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретение критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем. Не выявлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; замену какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; увеличение однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала; создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними; изменение количественных признаков или взаимосвязи признаков, если известен факт влияния каждого из них на технический результат и новые значения признаков или их взаимосвязь могли быть получены из известных зависимостей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено: фиг.1 - структурная схема системы передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов; фиг.2 - структурная схема блока формирования субпотоков; фиг.3 - эпюры, поясняющие принцип формирования удлиненных информационных сигналов от N передающих частей абонентских станций; фиг.4 - эпюры, поясняющие принцип формирования субпотоков от N передающих частей абонентских станций; фиг.5 - эпюры, поясняющие принцип формирования четверично-кодированных радиосигналов от N передающих частей абонентских станций; фиг.6 - эпюры, поясняющие принцип формирования сложных четверично-кодированных радиосигналов от N передающих частей абонентских станций; фиг.7 - эпюры, поясняющие принцип формирования группового радиосигнала с ППРЧ, состоящего из N абонентских сложных четверично-кодированных радиосигналов; фиг.8 - эпюры, поясняющие принцип формирования первой и второй дополнительных последовательностей; фиг.9 - эпюры, поясняющие принцип свертки четверично-кодированных информационных последовательностей от N передающих частей абонентский станций и формирования N информационных каналов из нечетных информационных импульсов; фиг.10 - эпюры, поясняющие принцип свертки четверично-кодированных информационных последовательностей от N передающих частей абонентский станций и формирования N информационных каналов из четных информационных импульсов; фиг.11 - эпюры, поясняющие принцип объединения нечетных и четных информационных импульсов от N передающих частей абонентский станций и формирования N информационных каналов.

Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, представленная на фиг.1, состоит из N=2^k передающих частей абонентских станций и приемной части центральной станции. При этом каждая передающая часть абонентской станции содержит генератор тактовых импульсов 1, выход которого совместно подключен к тактовым входам формирователя информационного сигнала 4, блока формирования субпотоков 5, первого 6.1 и второго 6.2 каналов формирования четверично-кодированных сигналов, синтезатора частот 11, генератора псевдослучайных чисел 12 и хронизатора 2. Выход хронизатора 2 совместно подключен к управляющему входу формирователя информационного сигнала 4 и к тактовому входу источника информации 3. Выход источника информации 3 подключен к информационному входу формирователя информационного сигнала 4. Выход формирователя информационного сигнала 4 подключен к информационному входу блока формирования субпотоков 5, первый и второй информационные выходы которого соответственно подключены к информационным входам первого 6.1 и второго 6.2 каналов формирования четверично-кодированных сигналов. Выходы первого 6.1 и второго 6.2 каналов формирования четверично-кодированных сигналов соответственно подключены к первому и второму информационным входам сумматора 7, выход которого подключен к информационному входу модулятора 8. Выход модулятора 8 подключен к входу передатчика 9, выход передатчика 9 подключен к входу передающей антенны 10. При этом n управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел 12, где n≥2, подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот 11, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора 8. В приемной части центральной станции выход приемной антенны 13 подключен к информационному входу демодулятора 14, выход демодулятора 14 подключен к входу селектора сигналов 15, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей 16. Первый информационный выход блока выделения дополнительных последовательностей 16 совместно подключен к первым информационным входам первого 17.1 и второго 17.2 каналов обработки четверично-кодированных сигналов. Второй информационный выход блока выделения дополнительных последовательностей 16 совместно подключен ко вторым информационным входам первого 17.1 и второго 17.2 каналов обработки четверично-кодированных сигналов. При этом N информационных выходов первого канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.1 подключены к соответствующим с 1-го по N-й информационным входам устройства объединения 18, а N информационных выходов второго канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.2 подключены к соответствующим с N+1-го по 2N-й информационным входам устройства объединения 18, N информационных выходов устройства объединения 18 являются N информационными выходами приемной части центральной станции. Выход генератора тактовых импульсов 21 совместно подключен к тактовым входам синтезатора частот 19 и генератора псевдослучайных чисел 20. При этом n управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел 20 подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот 19, выход которого подключен к модулирующему входу демодулятора 14.

Генераторы тактовых импульсов 1 в передающей части и 21 в приемной части идентичны и предназначены для формирования тактовых импульсов с требуемой частотой f_тг=В (где В - скорость передачи последовательности элементов E-кода (техническая скорость), она выражается числом посылок, передаваемых за единицу времени, измеряется в бит/с). Они могут быть реализованы, как описано в книге Л.М.Гольденберга, Ю.Т.Бутыльского, М.Х.Поляка «Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи» (М.: Связь, 1979, с.72-76, рис.3.14).

Хронизатор 2 предназначен для формирования разрешающих импульсов в заданный интервал времени для каждой конкретной j-й передающей части абонентской станции за цикл работы системы (где Т_и - интервал времени появления разрешающих импульсов; N - число элементов в четверично-кодированной последовательности). В качестве хронизатора может быть использована комбинация элементов, состоящая из последовательно соединенного двоичного счетчика и дешифратора. При этом q-й выход дешифратора (где q=1,2,...,N) является выходом хронизатора j-й передающей части абонентской станции в соответствии с равенством q=j. Также и т.д. выходы дешифратора соединены между собой. Данная схема может быть реализована, как описано в книге П.Г.Королев, Л.Д.Стащук «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 2» (М.: Воениздат, 1984, с.267-270, рис.9.12г).

Источник информации 3 предназначен для формирования информационного сигнала длительностью в заданный интервал времени для каждой конкретной j-й передающей части абонентской станции за цикл Т_ц работы системы. В качестве источника информации может быть использована аппаратура передачи дискретной информации с постоянной технической скоростью передачи.

Формирователь информационного сигнала 4 предназначен для формирования удлиненного информационного сигнала с длительностью импульса, равной . Его схема известна и описана в патенте РФ №2240653, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 21.04.03, опубл. 20.11.04.

Блок формирования субпотоков 5, схема которого представлена на фиг.2, предназначен для формирования из нечетных и четных информационных импульсов соответственно первого и второго субпотоков с длительностью импульсов, равной Nτ. Он состоит из счетчика тактовых импульсов 5.1, дешифратора 5.2, первого и второго электронных ключей 5.3-5.4, первого и второго D-триггеров 5.5-5.6. Вход счетчика тактовых импульсов 5.1 и информационный вход второго электронного ключа 5.4 подключены совместно и являются тактовым входом блока формирования субпотоков 5. При этом k счетных выходов счетчика тактовых импульсов 5.1 подключены к k информационным входам дешифратора 5.2. Первый выход дешифратора 5.2 совместно подключен к первым управляющим входам первого 5.3 и второго 5.4 электронных ключей, а выход дешифратора 5.2 совместно подключен ко вторым управляющим входам первого 5.3 и второго 5.4 электронных ключей. Информационный вход первого электронного ключа 5.3 является информационным входом блока формирования субпотоков 5. Первый и второй информационные выходы первого электронного ключа 5.3 соответственно подключены к информационным входам первого 5.5 и второго 5.6 D-триггеров, а первый и второй информационные выходы второго электронного ключа 5.4 соответственно подключены к тактовым входам первого 5.5 и второго 5.6 D-триггеров. Выходы первого 5.5 и второго 5.6 D-триггеров соответственно являются первым и вторым информационными выходами блока формирования субпотоков 5.

Счетчик тактовых импульсов 5.1 предназначен для подсчета тактовых импульсов и формирования двоичного параллельного кода своего текущего состояния. Максимальное состояние счета счетчика тактовых импульсов 5.1 может достигать N. При этом смена состояния счетчика тактовых импульсов 5.1 происходит по положительным и отрицательным фронтам тактовых импульсов. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (M.: Воениздат, 1982, с.266-270, рис.9.12а, б).

Дешифратор 5.2 предназначен для преобразования двоичного параллельного кода текущего состояния счетчика в десятинный код. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (M.: Воениздат, 1982, с.246-249, рис.9.1а, б).

Первый электронный ключ 5.3 предназначен для проключения информационного сигнала на информационные входы первого 5.5 или второго 5.6 D-триггеров. Второй электронный ключ 5.4 предназначен для проключения тактовых импульсов на тактовые входы первого 5.5. или второго 5.6 D-триггеров. Они могут быть реализованы, например, на микросхемах 555КП12, как описано в книге Г.Р.Аванесян, В.П.Левшин «Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник» (M.: Машиностроение, 1993, с.127).

Первый и второй D-триггеры 5.5-5.6 предназначены для формирования из нечетных и четных удлиненных информационных импульсов соответственно первого и второго субпотоков. Они могут быть реализованы, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (M.: Воениздат, 1982, с.171-174, рис.5.23).

Первый и второй каналы формирования четверично-кодированных сигналов 6.1-6.2, схема которых представлена на фиг.1, предназначены для формирования четверично-кодированных информационных сигналов из соответствующих субпотоков. Они соответственно состоят из формирователя кодированного сигнала 6.1.1 (6.2.1) и формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2 (6.2.2). При этом информационный вход канала формирования четверично-кодированных сигналов 6.1 (6.2) является информационным входом формирователя кодированных сигналов 6.1.1 (6.2.1), выход которого подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2 (6.2.2). Выход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2 (6.2.2) является выходом канала формирования четверично-кодированных сигналов 6.1 (6.2). Тактовые входы формирователя кодированного сигнала 6.1.1 (6.2.1) и формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2 (6.2.2) объединены и являются тактовым входом канала формирования четверично-кодированных сигналов 6.1 (6.2).

Формирователи кодированного сигнала 6.1.1-6.2.1 предназначены для формирования соответствующих ортогональных четверично-кодированных информационных сигналов длительностью Nτ. Их схема известна и описана в патенте РФ №2240653, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 21.04.03, опубл. 20.11.04.

Формирователи сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2-6.2.2 предназначены для формирования четверично-кодированных радиосигналов. Они могут быть реализованы, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (M.: Воениздат, 1982, с.342-344, рис.8.42).

Сумматор 7 предназначен для суммирования четверично-кодированных радиосигналов, сформированных из первого и второго субпотоков. Он может быть реализован, как описано в книге У.Тице, К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (M.: Мир, 1982, с.137, рис.11.1).

Модулятор 8 предназначен для псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса Δf=f_max-f_min (где f_max - максимальное значение выделенного частотного диапазона; f_min - минимальное значение выделенного частотного диапазона). Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (M.: Воениздат, 1982, с.130-137, рис.4.29).

Передатчик 9 предназначен для усиления четверично-кодированного радиосигнала до требуемой мощности. В качестве передатчика может быть использован любой выпускаемый промышленностью передатчик, например передатчик, входящий в комплект радиостанции Р-161А2М.

Передающая антенна 10 предназначена для преобразования энергии высокочастотных токов в антенно-фидерном тракте в энергию свободно распространяющихся электромагнитных волн. В качестве передающей антенны может быть использована любая передающая антенна, входящая в комплект радиостанции Р-161А2М.

Синтезаторы частот 11 в передающей части и 19 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайного гармонического колебания с номиналом частоты Δf_ППРЧ=4lf_тг (где l=1, 2, ..., L; L=2ⁿ-1 - максимальное значение псевдослучайного числа в десятичном коде, n≥2 - число управляемых входов синтезатора частот). Их схема известна и описана в патенте РФ №2240653, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 21.04.03, опубл. 20.11.04 или в патенте РФ №2208915, МПК⁷ Н04К 3/00, заявл. 04.11.02, опубл. 20.07.03.

Генераторы псевдослучайных чисел 12 в передающей части и 20 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайных чисел l=1, 2, ..., L в двоичном коде, где максимальное псевдослучайное число L зависит от выделенного частотного ресурса Δf и определяется в десятичном коде по следующему выражению: (где n≥2- число управляющих выходов генератора, псевдослучайных чисел; ΔF_c=4B - эффективная ширина спектра четверично-кодированного радиосигнала; - меньшее целое число). Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с.356-359, рис.20.20).

Приемная антенна 13 предназначена для преобразования энергии свободно распространяющихся электромагнитных волн в энергию высокочастотных токов. В качестве приемной антенны может быть использована любая приемная антенна, входящая в комплект радиостанции Р-161А2М.

Демодулятор 14 предназначен для устранения псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с.130-137, рис.4.29).

Селектор сигналов 15 предназначен для селекции четверично-кодированного радиосигнала. Его схема известна и описана в патенте РФ №2240653, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 21.04.03, опубл. 20.11.04 или в патенте РФ №2188516, МПК⁷ Н04L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02.

Блок выделения дополнительных последовательностей 16 предназначен для выделения первой дополнительной последовательности из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β) и выделения второй дополнительной последовательности из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ). Его схема известна и описана в патенте РФ №2240653, МПК⁷ Н04В 7/12, заявл. 21.04.03, опубл. 20.11.04 или в патенте РФ №2188516, МПК⁷ Н04L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02.

Первый и второй каналы обработки четверично-кодированных сигналов 17.1-17.2, схема которых представлена на фиг.1, предназначены для обработки четверично-кодированных информационных сигналов. Они соответственно состоят из двуканального согласованного фильтра 17.1.1 (17.2.1), вычитателя 17.1.2 (17.2.2) и приемника информации 17.1.3 (17.2.3). При этом первый и второй информационные входы канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.1 (17.2) являются соответственно первым и вторым информационными входами двуканального согласованного фильтра 17.1.1 (17.2.1), первый и второй информационные выходы которого соответственно подключены к первому и второму информационным входам вычитателя 17.1.2 (17.2.2). Выход вычитателя 17.1.2 (17.2.2) подключен к входу приемника информации 17.1.3 (17.2.3), N информационных выходов которого являются N информационными выходами канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.1 (17.2).

Двухканальные согласованные фильтры 17.1.1-17.2.1 предназначены для свертки первой и второй дополнительных последовательностей до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности. При этом двухканальные согласованные фильтры настроены на ортогональные четверично-кодированные последовательности. Их схема известна и описана в а.с. №1721837 СССР, МПК⁶ Н04L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92.

Вычитатели 17.1.2-17.2.2 предназначены для вычитания импульсов свернутой второй дополнительной последовательности, поступающих на его второй вход из импульсов свернутой первой дополнительной последовательности, поступающих на его первый вход, и формирования свернутой четверично-кодированной информационной последовательности. Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с.137-138, рис.11.2).

Приемники информации 17.1.3-17.2.3 предназначены для разделения свернутой четверично-кодированной информационной последовательности (группового сигнала с временным уплотнением, состоящего из N информационных последовательностей) на отдельные N информационные последовательности. При этом первый приемник информации 17.1.3 разделяет свернутую четверично-кодированную информационную последовательность, состоящую из нечетных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций, на N информационных каналов, а второй приемник информации 17.2.3 разделяет свернутую четверично-кодированную информационную последовательность, состоящую из четных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций, на N информационных каналов. Они могут быть реализованы, как описано в книге М.В.Гитлиц, А.В.Лев «Теоретические основы многоканальной связи» (М.: Радио и связь, 1985, с.156-159, рис.7.9).

Устройство объединения 18 предназначено для формирования N информационных каналов путем объединения N информационных каналов, состоящих из нечетных информационных импульсов с соответствующими N информационными каналами, состоящих из четных информационных импульсов. Они могут быть реализован, например, на N логических элементах 2ИЛИ, как описано в книге Г.Р.Аванесян, В.П.Левшин «Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник» (М.: Машиностроение, 1993, с.87).

Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, представленная на фиг.1, работает следующим образом.

При включении в j-й передающей части абонентской станции генератор тактовых импульсов 1 с частотой f_тг=В формирует последовательность тактовых импульсов со скважностью, равной двум. Каждый элемент этой последовательности с высоким уровнем "1" будем считать нечетным, а с низким уровнем "0" - четным. В качестве примера на эпюрах фиг.3а представлена реализация последовательности тактовых импульсов, сформированных в генераторе тактовых импульсов 1 1-й передающей части абонентской станции. В остальных передающих частях абонентских станций формирование последовательности тактовых импульсов в генераторе тактовых импульсов 1 будет задержано соответственно на .

До начала передачи данных в системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов тактовые генераторы 1 всех N передающих частей абонентских станций синхронизируются по тактам, а хронизаторы 2 всех N передающих частей абонентских станций синхронизируются по тактам так, чтобы они выдавали разрешающие импульсы на тактовые входы источников информации 3 в заданные для конкретной j-й передающей части абонентской станции интервалы времени. При этом разрешающие импульсы с хронизатора 2 поступают на вход источника информации 3 с периодом Тогда при передаче двоичной информации на выходе источника информации 3 каждой j-й передающей части абонентской станции два информационных 1 N импульса длительностью будут появляться за цикл работы системы передачи с множественным доступом и временным разделением каналов в строго определенном по времени месте. В качестве примера на фиг.3б, ..., и представлены эпюры последовательности информационных импульсов от N=8 передающих частей абонентских станций соответственно (где цифрами 1, 2, 3, 4 и т.д. показаны порядковые номера информационных импульсов).

Информационные импульсы длительностью τ с выхода источника информации 3 (фиг.3б, ..., и) поступают на информационный вход формирователя информационного сигнала 4, а на его управляющий вход с синхронизатора 2 с периодом Т_и поступают синхроимпульсы. При этом на тактовый вход формирователя информационного сигнала 4 с выхода генератора тактовых импульсов 1 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг (фиг.3а). На выходе формирователя информационного сигнала 4 формируется удлиненный информационный сигнал с длительностью импульса, равной . Эпюры удлиненных информационных сигналов от N=8 передающих абонентских частей станций представлены на фиг.3й, ..., р соответственно.

Таким образом, при поступлении информационного импульса, соответствующего логической "1", с выхода источника информации 3 на информационный вход формирователя информационного сигнала 4 на его выходе будет формироваться удлиненный информационный сигнал, соответствующий логической "1", с длительностью импульса, равной , a при поступлении информационного импульса, соответствующего логическому "0", с выхода источника информации 3 на информационный вход формирователя информационного сигнала 4 на его выходе будет формироваться информационный удлиненный сигнал, соответствующий логическому "0", с длительностью импульса, равной .

Сформированный удлиненный информационный сигнал длительностью (фиг.3й, ..., р) с выхода формирователя информационного сигнала 4 поступает на информационный вход блока формирования субпотоков 5.

Блок формирования субпотоков 5, представленный на фиг.2, работает следующим образом. Удлиненный информационный сигнал длительностью (фиг.3й, ..., р) поступает на информационный вход первого электронного ключа 5.3, а последовательность тактовых импульсов с выхода генератора тактовых импульсов 1 с частотой f_тг (фиг.3а) одновременно поступает на вход счетчика тактовых импульсов 5.1 и на информационный вход второго электронного ключа 5.4. При этом на k-х счетных выходах счетчика тактовых импульсов 5.1 формируется двоичный параллельный код его текущего состояния, который поступает на k-ые информационные входы дешифратора 5.2. На управляющих выходах дешифратора 5.2 формируются разрешающие импульсы, которые одновременно поступают на соответствующие первые или вторые управляющие входы первого 5.3 и второго 5.4 электронных ключей. Эпюры сформированных разрешающих N импульсов с управляющих выходах дешифратора 5.2 1-й передающей части абонентской станции представлены на фиг.4а, б соответственно. При поступлении на первые управляющие входы первого 5.3 и второго 5.4 электронных ключей разрешающего импульса (фиг.4а) на первый информационный выход первого электронного ключа 5.3 проключается нечетный удлиненный информационный сигнал длительностью (фиг.3й, ..., р), который подается на информационный вход первого D-триггера 5.5, а на первый информационный выход второго электронного ключа 5.4 проключается тактовый импульс длительность τ (фиг.3а), который подается на тактовый вход первого D-триггера 5.5, по переднему фронту которого первый D-триггер 5.5 устанавливается в состояние, соответствующее уровню нечетного удлиненного информационного сигнала (фиг.3й, ..., р), поданного на его информационный вход. При поступлении на вторые управляющие входы первого 5.3 и второго 5.4 электронных ключей разрешающего импульса (фиг.4б) на второй информационный выход первого электронного ключа 5.3 проключается четный удлиненный информационный сигнал длительностью (фиг.3й, ..., р), который подается на информационный вход второго D-триггера 5.6, а на второй информационный выход второго электронного ключа 5.4 проключается тактовый импульс длительность τ (фиг.3а), который подается на тактовый вход второго D-триггера 5.6, по переднему фронту которого второй D-триггер 5.6 устанавливается в состояние, соответствующее уровню четного удлиненного информационного сигнала (фиг.3й, ..., р), поданного на его информационный вход. Таким образом, на выходе первого D-триггера 5.5 формируется первый информационный субпоток, состоящий из нечетных информационных сигналов, а на выходе второго D-триггера 5.6 формируется второй информационный субпоток, состоящий из четных информационных сигналов. При этом длительность каждого информационного сигнала первого и второго информационных субпотоков удлиняется в два раза и становится равной τN. Эпюры сформированных первого и второго информационных субпотоков от N=8 передающих частей абонентских станций представлены на фиг.4в, д, ж, и, к, м, о, р и фиг.4г, е, з, й, л, н, п, с соответственно.

Сформированные первые (фиг.4в, д, ж, и, к, м, о, р) и вторые (фиг.4г, е, з, й, л, н, п, с) информационные субпотоки поступают на информационные входы соответственно первого 6.1 и второго 6.2 каналов формирования четверично-кодированных сигналов. На тактовые входы первого 6.1 и второго 6.2 каналов формирования четверично-кодированных сигналов с выхода генератора тактовых импульсов 1 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг (фиг.3 а).

Первый информационный субпоток (фиг.4в, д, ж, и, к, м, о, р) поступает на информационный вход формирователя кодированного сигнала 6.1.1, а на его тактовый вход поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг с выхода генератора тактовых импульсов 1 (фиг.3а). В формирователе кодированного сигнала 6.1.1 осуществляется формирование и цикловая реализация четверично-кодированной последовательности с периодом N=2^k, например, кодов Велти или Е-кодов. В качестве примера на эпюрах фиг.5а, в, д, ж, и, к, м, о показана реализация в формирователях кодированных сигналов 6.1.1 N передающих частях абонентских станций исходной четверично-кодированной последовательности αγαδαγβγ (i=1), при числе элементов N=8 (в дальнейшем эту четверично-кодированную последовательность будем называть первой).

Таким образом, на выходе формирователя кодированного сигнала 6.1.1 формируются четверично-кодированные информационные сигналы длительностью Nτ. При этом при поступлении логической "1" на информационный вход формирователя кодированного сигнала 6.1.1 на его выходе формируется неинвертируемый четверично-кодированный информационный сигнал, а при поступлении логического "0" на информационный вход формирователя кодированного сигнала 6.1.1 на его выходе формируется инвертированный четверично-кодированный информационный сигнал.

С выхода формирователя кодированного сигнала 6.1.1 четверично-кодированный информационный сигнал (фиг.5а, в, д, ж, и, к, м, ь) поступает на информационной вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2, а на его тактовый вход поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг (фиг.3а) с выхода генератора тактовых импульсов 1. В формирователе сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2 четверично-кодированный информационный сигнал длительностью Nτ преобразуется в четверично-кодированный радиосигнал. Эпюры четверично-кодированных радиосигналов от N=8 передающих частей абонентских станций представлены на фиг.5р, т, ф, ц, ш, ъ, ь, ю соответственно. Причем элементы четверично-кодированных радиосигналов α, β, γ и δ выполняют условие ортогональности по частоте.

Изменение высокочастотного колебания четверично-кодированного радиосигнала (фиг.5р, т, ф, ц, ш, ъ, ь, ю), сформированного в формирователе сигналов двукратной частотной манипуляции 6.1.2, можно описать так, как представлено в таблице:

ТаблицаЭлементы четверично-кодированной последовательностиВход №1 блока 6.1.2 (6.2.2) (с блока №6.1.1 (6.2.1))Вход №2 блока 6.1.2 (6.2.2) (с блока №1))Частота четверично-кодированного радиосигналаδ00f₁γ01f₂β10f₃α11f₄

где f₁<f₂<f₃<f₄, или f₁>f₂>f₃>f₄ - частотная зависимость частотных каналов четверично-кодированного радиосигнала; Δf₁=|f₁-f₂|, Δf₂=|f₂-f₃|, Δf₃=|f₃-f₄| - частотный сдвиг между частотными каналами четверично-кодированного радиосигнала; Δf₁=xB, Δf₂=mB, Δf₃=zB; x=1, 2, ... - целое число; m=1, 2, ... - целое число; z=1, 2, ... - целое число; х, m, z - коэффициенты, управляющие изменением частотного сдвига между частотными каналами четверично-кодированного радиосигнала.

Во втором канале формирования четверично-кодированных сигналов 6.2 формирование четверично-кодированных сигналов происходит аналогично, за исключением того, что в формирователе кодированных сигналов 6.2.1 происходит формирование и цикловая реализация четверично-кодированной последовательности с периодом N=2^k, ортогональной четверично-кодированной последовательности, сформированной в формирователе кодированных сигналов 6.1.1 первого канала формирования четверично-кодированных сигналов 6.1. В качестве примера на эпюрах фиг.5б, г, е, з, й, л, н, п показана реализация в формирователях кодированных сигналов 6.2.1 N передающих частей абонентских станций исходной четверично-кодированной последовательности, которая ортогональна первой (i=1) αγαδβδαδ (r=5), при числе элементов N=8 (в дальнейшем эту четверично-кодированную последовательность будем называть второй). При этом в первой и второй четверично-кодированных последовательностях α=-β, γ=-δ, элементы α, β первой и второй четверично-кодированных последовательностей передают нечетные элементы Е-кода, а элементы γ, δ первой и второй четверично-кодированных последовательностей - четные элементы Е-кода.

Таким образом, в первом 6.1 и втором 6.2 каналах формирования четверично-кодированных сигналов в формирователях кодированных сигналов 6.1.1-6.2.1 передающих частей N абонентских станций происходит формирование и цикловая реализация соответствующих четверично-кодированных последовательностей с периодом N=2^k, выполняющих условие ортогональности по кодовой структуре, которые не имеют боковых выбросов в ВКФ в соответствии с выражением

где - время анализа ВКФ; i - номер четверично-кодированной в последовательности E_i(t) (E-кода), формируемой в первом канале формирования четверично-кодированных сигналов 6.1 N передающих частях абонентских станций, i=1, 2, ..., M; r - номер четверично-кодированной последовательности E_r(t) (E-кода), формируемой во втором канале формирования четверично-кодированных сигналов 6.2 N передающих частях абонентских станций, r=1, 2, ..., M; M - число четверично-кодированных последовательностей (Е-кодов) М=N.

Например, при N=8 полное число четверично-кодированных последовательностей (Е-кодов) представлено в виде матрицы:

Номер i первой четверично-кодированной последовательности, формируемой в передающих частях N абонентских станций в первом канале формирования четверично-кодированных сигналов 6.1, связан с номером r второй четверично-кодированной последовательности, формируемой в передающих частях N абонентских станций во втором канале формирования четверично-кодированных сигналов 6.2, следующим соотношением:

Сформированные четверично-кодированные сигналы (фиг.5р, т, ф, ц, ш, ъ, ь, ю и фиг.5с, у, х, ч, щ, ы, э, я) в первом 6.1 и втором 6.2 каналах формирования четверично-кодированных сигналов поступают соответственно на первый и второй информационные входы сумматора 7, где происходит их объединение. На выходе сумматора 7 формируется сложный четверично-кодированный сигнал. Частотно-временные матрицы сложных четверично-кодированных радиосигналов с выхода сумматоров 7 j-х передающих абонентских станций представлены на фиг.6а, ..., з соответственно (где цифрами (1, 2) показано наличие и значение амплитуды элемента четверично-кодированного радиосигнала). С выхода сумматора 7 сложный четверично-кодированный радиосигнал (фиг.6а, ..., з) поступает на информационный вход модулятора 8.

На тактовый вход генератора псевдослучайных чисел 12 с генератора тактовых импульсов 1 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг (фиг.3а). В генераторе псевдослучайных чисел 12 последовательность тактовых импульсов преобразуется в псевдослучайную последовательность, которая поступает на n управляющие выходы генератора псевдослучайных чисел 12 в двоичном коде с временным сдвигом на один такт на каждом из своих выходов. Генератор псевдослучайных чисел 12 имеет разрядность L=2ⁿ-1 в зависимости от выделенного частотного ресурса Δf. Генераторы псевдослучайных чисел 12 всех передающих частей абонентских станций формируют одинаковую псевдослучайную последовательность.

Псевдослучайная последовательность в двоичном коде с n управляющих выходов поступает соответственно на n управляющие входы синтезатора частот 11. На тактовый вход синтезатора частот 11 с делителя генератора тактовых импульсов 1 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг (фиг.3а). В синтезаторе частот 11 формируется псевдослучайное гармоническое колебание Δf_ППРЧ с номиналом частоты в зависимости от выделенного частотного ресурса Δf.

Сформированное псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δf_ППРЧ поступает на модулирующий вход модулятора 8. Эпюры псевдослучайного гармонического колебания при L=4 представлены на фиг.7а. На выходе модулятора 8 при x=m=z=1, Δf₁=Δf₂=Δf₃ и f₁<f₂<f₃<f₄ формируются четверично-кодированные радиосигналы с ППРЧ в пределах выделенного частотного ресурса Δf.

Четверично-кодированный радиосигнал с выхода модулятора 8 поступает на вход передатчика 9, в котором радиосигнал усиливается, а затем поступает на вход передающей антенны 10. Передающая антенна 10 преобразует энергию высокочастотных токов в антенно-фидерном тракте в энергию свободно распространяющихся электромагнитных волн.

Частотно-временная матрица четверично-кодированных радиосигналов с ППРЧ (группового радиосигнала) от N=8 передающих частей абонентских станций при L=4 представлена на фиг.7б (где цифрами (1, 2, 3, 4 и т.д) показано наличие и значение амплитуды элемента группового сигнала).

На приемную антенну 13 приемной части центральной станции поступает совокупность четверично-кодированных радиосигналов от всех N передающих частей абонентских станций (групповой радиосигнал фиг.7б). Приемная антенна 13 преобразует энергию свободно распространяющихся электромагнитных волн в энергию высокочастотных токов. С выхода приемной антенны 13 совокупность четверично-кодированных радиосигналов от N передающих частей абонентских станций (фиг.7б) поступает на вход демодулятора 14.

Генератор тактовых импульсов 21, генератор псевдослучайных чисел 20 и синтезатор частот 19 приемной части центральной станции работают и формируют псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δf_ППРЧ, аналогично, как в передающих частях абонентских станций. Следовательно, на выходе синтезатора частот 19 формируется псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δf_ППРЧ, аналогичное псевдослучайному гармоническому колебанию, формируемому в передающих частях абонентских станций (фиг.7а). Сформированное псевдослучайное гармоническое колебание поступает на модулирующий вход демодулятора 14.

В демодуляторе 14 за счет синтезатора частот 19, управляемого генератором псевдослучайных чисел 20, скачки рабочей частоты Δf_ППРЧ устраняются, в результате четверично-кодированный радиосигнал переносится на первоначально выбранные частоты (f₁, f₂, f₃, и f₄).

С выхода демодулятора четверично-кодированный радиосигнал поступает на вход селектора сигналов 15, который осуществляет частотную селекцию строго определенных высокочастотных элементов четверично-кодированного радиосигнала. На первом, втором, третьем и четвертом выходах селектора сигналов 15 соответственно формируются первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы. Эпюры первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов представлены на фиг.8а, ..., г соответственно.

Первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы (фиг. 8а, ..., г) с выходов селектора сигналов 15 соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый входы блока выделения дополнительных последовательностей 16.

На первом и втором информационных выходах блока выделения дополнительных последовательностей 16 соответственно формируются первая и вторая дополнительные последовательности. При этом первая дополнительная последовательность формируется из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β), а вторая дополнительная последовательность из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ). Эпюры первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.8д, е соответственно.

Первая дополнительная последовательность (фиг.8д) одновременно поступает на первые информационные входы первого 17.1 и второго 17.2 каналов обработки четверично-кодированных сигналов, а вторая (фиг.8е) дополнительная последовательность одновременно поступает на вторые информационные входы первого 17.1 и второго 17.2 каналов обработки четверично-кодированных сигналов.

Первая дополнительная последовательность (фиг.8д) поступает на первый информационный вход двухканального согласованного фильтра 17.1.1, а вторая дополнительная последовательность (фиг.8е) поступает на второй информационный вход двухканального согласованного фильтра 17.1.1. При этом двухканальный согласованный фильтр 17.1.1 первого канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.1 настроен на первую четверично-кодированную последовательность αγαδαγβγ (i=1).

В двухканальном согласованном фильтре 17.1.1 первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.8д, е) сворачиваются до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутых первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.9а, б соответственно. Свернутые первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.9а, б) поступают на первый и второй информационные входы вычитателя 17.1.2 соответственно.

В вычитателе 17.1.2 осуществляется вычитание импульсов второй свернутой дополнительной последовательности (фиг.9б), поступающей на второй информационный вход вычитателя 17.1.2 из импульсов первой свернутой дополнительной последовательности (фиг.9а), поступающей на первый информационный вход вычитателя 17.1.2. На выходе вычитателя 17.1.2 формируется АКФ импульсного вида из нечетных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций с амплитудой в N=2^k раз больше амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутых нечетных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций представлены на фиг.9в.

Свернутые нечетные информационные символы (фиг.9в) от N передающих частей абонентских станций с выхода вычитателя 17.1.2 поступают на входы приемников информации 17.1.3, где приходит временное разделение свернутых нечетных информационных импульсов (фиг.9в) по N информационным каналам. Таким образом, на N информационных выходах приемника информации 17.1.3 формируются N информационных последовательностей из нечетных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций. Эпюры нечетных элементов информационной последовательности от N передающих частей абонентских станций, разделенные по времени на N информационных каналов, представлены на фиг.9г, ..., к соответственно.

Во втором канале обработки четверично-кодированных сигналов 17.2 обработка четверично-кодированных сигналов происходит аналогично, за исключением того, что двухканальный согласованный фильтр 17.2.1 настроен на вторую четверично-кодированную последовательность αγαδβδαδ (r=5). Эпюры свернутых первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.10а, б соответственно. На выходе вычитателя 17.2.1 формируются четные информационные импульсы от N передающих частей абонентских станций с амплитудой в N=2^k раз больше амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутых четных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций представлены на фиг.10в. Таким образом, на N информационных выходах приемника информации 17.2.3 также формируются N информационных последовательностей из четных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций. Эпюры четных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций, разделенные по времени на N информационных каналов, представлены на фиг.10г, ..., к соответственно.

В результате в первом 17.1 и втором 17.2 каналах обработки четверично-кодированных сигналов соответственно осуществляется одновременная, независимая свертка ортогональных четверично-кодированных последовательностей (кодов Велти или Е-кодов), отличающихся тем, что они не имеют боковых выбросов в апериодической АКФ и ВКФ, которыми соответственно были закодированы нечетные и четные информационные импульсы от N передающих частей абонентских станций (фиг.3б, ..., и), а также формирование N информационных каналов из нечетных (фиг.9г, ..., к) и четных (фиг.10г, ..., к) информационных импульсов.

С N информационных выходов первого канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.1 нечетные информационные импульсы (фиг.9г, ..., к) поступают на соответствующие с 1-го по N-й информационные входы устройства объединения 18, а с N информационных выходов второго канала обработки четверично-кодированных сигналов 17.2 четные информационные импульсы (фиг.10г, ..., к) поступают на соответствующие с N+1-й по 2N-й информационные входы устройства объединения 18. В устройстве объединения 18 нечетные информационные импульсы с 1-го входа (фиг.9г) и четные информационные импульсы с N+1-го входа (фиг.10г) объединяются в общий информационный поток импульсов, который поступают на 1-й выход объединителя 18. Остальные нечетные (фиг.9д, ..., к) и четные (фиг.10д, ..., к) информационные потоки с соответствующих выходов первого 17.1 и второго 17.2 каналов обработки четверично-кодированных сигналов поступают на соответствующие входы устройства объединения 18 и объединяются аналогично. Таким образом, на выходе объединителя 18 формируются N информационных каналов от N передающих частей абонентских станций. Эпюры объединенных нечетных и четных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций, разделенные по времени на N информационных каналов, представлены на фиг.11а, ..., з соответственно. При этом относительно от переданных информационных импульсов (фиг.3б, ..., и) принятые информационные импульсы от N передающих частей абонентских станций на информационных выходах приемной части центральной станции соответственно задерживаются на время (Т_ц-τ).

В заявленной системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов предлагается нечетные и четные информационные импульсы от N передающих частей абонентских станций передавать соответствующими ортогональными четверично-кодированными последовательностями (Е-кодами). При этом информационные импульсы длительностью τ с выхода источника информации j-й передающей части абонентской станции будут появляться через Т_и. Таким образом, передача сложных сигналов (четверично-кодированных радиосигналов) осуществляется попарно и т.д. передающих частей абонентских станций) и при одинаковой величине ППРЧ Δf_ППРЧ, а между собой в группе они сдвинуты на время, кратное τ. Следовательно, N передающих частей абонентских станций попарно начинают излучать в строго определенном временном интервале в цикле Т_ц работы системы. На центральной приемной станции используется одно и то же оборудование для обработки группового сигнала, так как радиосигналы от всех N передающих частей абонентских станций одинаковы по форме и имеют одинаковую величину ППРЧ Δf_ППРЧ. После устранения ППРЧ и формирования первой и второй дополнительных последовательностей осуществляется одновременная, независимая корреляционная свертка сложного сигнала и восстановление нечетных и четных информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций. Компенсация взаимных помех осуществляется за счет применения разнесенного приема по кодовой структуре, реализованного на условии выполнения ортогональности между двумя четверично-кодированными последовательностями (Е-кодами), которые не имеют боковых выбросов в апериодической АКФ и ВКФ. В приемниках информации нечетные и четные информационные импульсы разделяются по времени на N информационных каналов. В устройстве объединения происходит объединение нечетных и четных информационных импульсов и формирование N информационных каналов от N передающих частей абонентских станций. При этом принятая последовательность информационных импульсов от N передающих частей абонентских станций приобретают вид, как в системе передачи с множественным доступом и временным разделением каналов (прототипе), и также задерживается на время (Т_ц-τ).

Таким образом, предлагаемая система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов обеспечивает возможность расширения области применения благодаря возможности увеличения информационной скорости передачи системы или увеличения достоверности в результате дублирования передачи информационных импульсов за счет применения ортогональных по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей без расширения частотного ресурса и уменьшения пропускной способности системы, и предназначена для систем передачи данных с кодовым уплотнением сигналов и систем передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в системах передачи и сбора данных с множественным доступом и временным разделением каналов;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов. Достигаемый технический результат - увеличение пропускной способности. Устройство содержит передающие части абонентских станций, приемную часть центральной станции, причем каждая передающая часть абонентской станции содержит генератор тактовых импульсов (1), хронизатор (2), источник информации (3), формирователь информационного сигнала (4), блок формирования субпотоков (5), первый и второй каналы формирования четверично-кодированных сигналов (6.1-6.2), сумматор (7), модулятор (8), передатчик (9), передающую антенну (10), синтезатор частот (11) и генератор псевдослучайных чисел (12), а приемная часть центральной станции содержит демодулятор (14), селектор сигналов (15), блок выделения дополнительных последовательностей (16), первый и второй каналы обработки четверично-кодированных сигналов (17.1-17.2), устройство объединения (18), синтезатор частот (19), генератор псевдослучайных чисел (20). 3 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов содержит N=2^k (где k≥2 - целое число; j=1, 2, ..., N - номер передающей части абонентской станции) передающих частей абонентских станций и приемную часть центральной станции, при этом каждая передающая часть абонентской станции содержит генератор тактовых импульсов, выход которого совместно подключен к тактовым входам формирователя информационного сигнала, первого канала формирования четверично-кодированных сигналов, синтезатора частот, генератора псевдослучайных чисел и хронизатора, выход которого совместно подключен к управляющему входу формирователя информационного сигнала и к тактовому входу источника информации, выход которого подключен к информационному входу формирователя информационного сигнала, модулятор, выход которого подключен к входу передатчика, выход передатчика подключен к входу передающей антенны, n управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2, подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора, а приемная часть центральной станции содержит приемную антенну, выход которой подключен к информационному входу демодулятора, выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого канала обработки четверично-кодированных сигналов, выход генератора тактовых импульсов совместно подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n управляющих выходов которого подключены к соответствующим n управляющим входам синтезатора частот, выход синтезатора частот подключен к модулирующему входу демодулятора, отличающаяся тем, что в каждую передающую часть абонентской станции дополнительно введены блок формирования субпотоков, идентичный первому второй канал формирования четверично-кодированных сигналов и сумматор, при этом выход формирователя информационного сигнала подключен к информационному входу блока формирования субпотоков, первый и второй информационные выходы которого соответственно подключены к информационным входам первого и второго каналов формирования четверично-кодированных сигналов, выход генератора тактовых импульсов также совместно подключен к тактовым входам блока формирования субпотоков и второго канала формирования четверично-кодированных сигналов, выходы первого и второго каналов формирования четверично-кодированных сигналов соответственно подключены к первому и второму информационным входам сумматора, выход которого подключен к информационному входу модулятора, а в приемную часть центральной станции дополнительно введены идентичный первому второй канал обработки четверично-кодированных сигналов и устройство объединения, при этом первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей также подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго канала обработки четверично-кодированных сигналов, N информационных выходов которого подключены к соответствующим с N+1-го по 2N-й информационным входам устройства объединения, а N информационных выходов первого канала обработки четверично-кодированных сигналов подключены к соответствующим с 1-го по N-й информационным входам устройства объединения, N информационных выходов устройства объединения являются N информационными выходами приемной части центральной станции.2. Система передачи по п.1, отличающаяся тем, что блок формирования субпотоков состоит из счетчика тактовых импульсов, дешифратора, первого и второго электронных ключей, первого и второго D-триггеров, при этом вход счетчика тактовых импульсов и информационный вход второго электронного ключа подключены совместно и являются тактовым входом блока формирования субпотоков, k счетных выходов счетчика тактовых импульсов, где k≥2, подключены к k информационным входам дешифратора, первый выход дешифратора совместно подключен к первым управляющим входам первого и второго электронных ключей, выход дешифратора, где N=2^k, совместно подключен ко вторым управляющим входам первого и второго электронных ключей, информационный вход первого электронного ключа является информационным входом блока формирования субпотоков, первый и второй информационные выходы первого электронного ключа соответственно подключены к информационным входам первого и второго D-триггеров, а первый и второй информационные выходы второго электронного ключа соответственно подключены к тактовым входам первого и второго D-триггеров, выходы первого и второго D-триггеров соответственно являются первым и вторым информационными выходами блока формирования субпотоков.3. Система передачи по п.1, отличающаяся тем, что каждый канал формирования четверично-кодированных сигналов передающей части абонентской станции состоит из формирователя кодированных сигналов и формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, при этом информационный вход канала формирования четверично-кодированных сигналов является информационным входом формирователя кодированных сигналов, выход которого подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции является выходом канала формирования четверично-кодированных сигналов, тактовые входы формирователя кодированного сигнала и формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции объединены и являются тактовым входом канала формирования четверично-кодированных сигналов.4. Система передачи по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что каждый канал обработки четверично-кодированных сигналов приемной части центральной станции состоит из двухканального согласованного фильтра, вычитателя и приемника информации, при этом первый и второй информационные входы канала обработки четверично-кодированных сигналов являются соответственно первым и вторым информационными входами двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого соответственно подключены к первому и второму информационным входам вычитателя, выход вычитателя подключен к входу приемника информации, N информационных выходов которого (где N=2^k; k≥2) являются N информационными выходами канала обработки четверично-кодированных сигналов.