СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДВУХСТОРОННЕЙ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ РАДИОСВЯЗИ С ЭФФЕКТИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА В ВЕДОМСТВЕННОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ Российский патент 2018 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при построении ведомственных систем связи (ВСС), в том числе, средневолновых (СВ) и коротковолновых (KB), обеспечивающих полнодоступный одночастотный дуплексный и симплексный высокоскоростной обмен данными и речевыми сообщениями, преобразованными в цифровую форму, между радиоабонентами системы без использования дуплексных базовых станций-ретрансляторов.

Известен способ дуплексной радиосвязи (спутниковой, радиорелейной, подвижной), использующий частотный дуплекс (FDD), когда частоты приема и передачи каждого абонентского канала разнесены на величину дуплексного разноса частот, при котором обеспечивается одновременная работа устройств приема и передачи взаимодействующих радиостанций [1].

Недостатком данного способа является не эффективное использование радиочастотного спектра [1], поскольку для организации каждой дуплексной радиосвязи между любыми двумя радиоабонентами необходимо использовать два частотных канала. Недостатком является и то, что дуплексный режим работы, реализуемый путем соединения передатчика и приемника (работающих на разных частотах) через дуплексный фильтр с приемопередающей антенной, возможно использовать только в системах радиосвязи, работающих в диапазоне частот свыше 30 МГц.

В системах СВ и KB радиосвязи такой способ дуплексной радиосвязи не применяется из-за сложности реализации в каждой радиостанции дуплексного фильтра в диапазоне частот до 30 МГц [2].

Для обеспечения двухсторонней радиосвязи в СВ и KB диапазонах при использовании частотного дуплекса требуется (помимо разнесения частот приема и передачи) использовать пространственное разнесение приемного и передающего радиооборудования радиостанций (приемной и передающей антенн, либо радиостанций в целом) для обеспечения их электромагнитной совместимости (ЭМС), что приводит к усложнению и существенному удорожанию таких систем при их реализации [2, 3].

Известен способ дуплексной радиосвязи с использованием частотного и временного разнесения каналов приема и передачи каждого абонентского канала, который используется в транкинговых и сотовых системах множественного доступа с временным разделением (GSM, TETRA и др.) [4].

В соответствии с данным способом на каждой рабочей частоте с разделением во времени размещают несколько абонентских каналов с обеспечением дуплексного разноса частот приема и передачи и временного разноса режимов приема и передачи в каждом абонентском канале. Это позволяет обеспечить дуплексную радиосвязь с использованием дуплексной базовой станции и симплексных абонентских радиостанций.

К недостаткам такого способа следует отнести сложность и большие финансовые затраты при его реализации для работы в СВ и KB диапазонах частот из-за необходимости использования дуплексной базовой станции, а также необходимости разнесения приемного и передающего оборудования дуплексной базовой станции для обеспечения ЭМС.

Известен способ дуплексной радиосвязи, приведенный в работе [5], позволяющий на основе временного разделения процессов приема и передачи, а также сжатия передаваемого аналогового сигнала и его восстановления при приеме, обеспечить дуплексный радиообмен телефонными сигналами при работе на одну антенну с использованием одной несущей частоты. В [1] такой способ ведения радиосвязи, при котором по одному частотному каналу часть времени занята передачей сообщения в одном направлении, а другая часть - в противоположном, называют временным дуплексом.

Однако способ, приведенный в работе [5], имеет следующие недостатки [2]:

1. Обеспечивается только дуплексная телефонная радиосвязь с передачей в эфир аналоговых двухполосных сигналов (класс излучения АЗЕ с занимаемой полосой частот 6800 Гц), что снижает по сравнению с аналогами показатели ЭМС и помехоустойчивости от воздействия сосредоточенных по спектру радиопомех.

2. Не обеспечивается дуплексный радиообмен дискретными сообщениями, что снижает функциональные возможности системы и не позволяет осуществить совместную работу с серийно выпускаемой аппаратурой гарантированного закрытия дискретной информации.

3. Для обеспечения разделения процессов приема и передачи требуется регулярно передавать специальные синхросигналы, что снижает пропускную способность канала связи.

4. Не предусмотрено увеличение количества радиоабонентов (приемопередающих комплектов - ГШК), которые могут работать в системе региональной KB радиосвязи.

Известен способ зоновой дуплексной радиосвязи с временным разделением каналов приема и передачи, приведенный в работе [6]. В соответствии с этим способом каждая из абонентских радиостанций в режиме ведения связи периодически переключается с приема на передачу с частотой f=1/Т (Т - период цикла прием/передача) и производит поочередную передачу на базовую станцию и прием от базовой станции информационных кадров, которая, в свою очередь, производит ретрансляцию информационных кадров от одной абонентской станции на другую.

Для вхождения в связь вызывающая абонентская радиостанция принимает синхросигнал базовой станции и подстраивает собственный цикл прием-передача под цикл прием-передача канала ретрансляции базовой станции, затем передает вызывной сигнал в интервале Т_прм базовой станции. Вызываемая абонентская радиостанция, получив от базовой станции сигнал вызова, обеспечивает синхронизацию с базовой станцией по синхросигналу, передаваемому базовой станции в составе вызывного сигнала, также путем подстройки собственного цикла прием-передача под цикл прием-передача канала ретрансляции базовой станции.

Следует отметить следующие недостатки данного способа при его реализации для работы в KB радиоканале:

1. Рассматриваемый способ предполагает использование базовой станции в системе связи, реализующей этот способ. Это существенно усложняет систему связи в целом и требует неоправданно больших финансовых затрат на ее реализацию, поскольку количество каналов ретрансляции определяет соответствующее количество одновременно проводимых связей между радиоабонентами (одновременно работающих пар радиоабонентов). При этом каждый канал ретрансляции должен включать в себя необходимые приемные и передающие технические средства KB диапазона, в том числе приемные и передающие антенны, которые в отличии от антенн абонентских радиостанций должны быть более эффективными, а соответственно иметь большие размеры и размещаться на больших площадях, как антенны стационарных территориально разнесенных узлов радиосвязи [3, 7].

Поскольку в составе базовой станции должно быть N каналов ретрансляции, то базовая станция, предназначенная для работы в KB радиоканале, должна представлять собой фактически стационарный территориально разнесенный N-канальный приемопередающий узел радиосвязи, например, аналогичный приведенному в [8].

Большая стоимость изготовления и ввода в эксплуатацию такой системы KB радиосвязи и существенные накладные расходы, требуемые на содержание такой базовой станции, могут препятствовать реализации такого способа дуплексной радиосвязи.

2. Для ведения каждой дуплексной радиосвязи через базовую станцию требуется задействовать две частоты, что снижает эффективность использования радиочастотного спектра по отношению к ранее рассмотренной системе связи [5].

3. Поскольку для реализации рассматриваемого способа [6] его авторы предусматривают использование в качестве абонентских радиостанций приемопередающие комплекты, которые используются для реализации выше приведенного способа дуплексной радиосвязи [5], то рассматриваемому способу [6] присущи и все недостатки способа дуплексной радиосвязи, приведенного в [5].

4. Реализация данного способа [6] при работе с использованием ионосферных радиоволн не предусматривает смены оптимальных рабочих частот для каждой пары взаимодействующих радиостанций в зависимости от времени суток и времени года, что будет приводить к снижению помехоустойчивости радиосвязи или к полной потери связи из-за работы на неоптимальных рабочих частотах [9].

Из известных наиболее близким по сущности решаемых задач и большинству совпадающих признаков к предлагаемому изобретению является способ ведения двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра в ведомственной системе связи (ВСС), состоящей из R приемопередающих комплектов (ППК), приведенный в работе [10].

В соответствии с этим способом перед началом ведения дуплексного сеанса связи в каждом ППК канал приема и канал передачи, поочередно подключаемых к приемопередающей антенне в соответствующих режимах работы ППК «прием» и «передача», настраивают на выделенную для ВСС одну и ту же частоту приема - передачи и устанавливают ППК в исходное состояние - ждущий режим «прием», из которого любой ППК, используемый для вызова требуемого ППК на связь, переводят в состояние «ведущий», при котором формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, с помощью которого периодически переключают ППК из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц, где Т_ц - длительность одного цикла переключений «прием»-«передача», которую выбирают исходя из допустимой величины задержки аналогового телефонного сигнала, преобразованного в цифровую форму, от момента его передачи до момента его приема при ведении дуплексной радиосвязи, а также исходя из возможностей применяемых приемопередающих технических средств в составе ППК, и передают в эфир групповой сигнал временного дуплекса (ГСВД), модулированный сигналом цифрового избирательного вызова (ЦИВ), в виде последовательности регулярно следующих на соответствующих временных интервалах «передача» квантов группового сигнала, каждый длительностью Т_ц/2, причем групповой сигнал формируют как сигнал OFDM, состоящий из N ортогональных сигналов подканалов с частотным интервалом между соседними подканалами равным Δf=1/Т_гс, где Т_гс - длительность посылки группового сигнала, а модулирующий сигнал ЦИВ формируют в виде двоичной последовательности с закодированным и периодически повторяемым цифровым адресом вызываемого на связь ППК, причем скорость формирования двоичного сигнала ЦИВ устанавливают в два раза выше скорости передачи информационного двоичного сигнала V=1/Т, где Т - длительность элемента информационного двоичного сигнала, передаваемого от источника дискретного сигнала, либо от источника аналогового сигнала, преобразованного в цифровую форму, при этом длительность передачи сигнала ЦИВ определяют временем, необходимым для надежного обнаружения адреса вызываемым на связь ППК, кроме того, в «ведущем» ППК в каждый интервал времени «передача» формируют сжатый во времени в два раза модулирующий квант информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц/2 из соответствующего исходного блока информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц путем увеличения скорости V следования двоичных символов в два раза и, по окончании передачи сигнала ЦИВ, каждый формируемый квант группового сигнала модулируют соответствующим квантом информационного двоичного сигнала для передачи в эфир ГСВД, модулированного информационным сигналом, при этом в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определяют временное положение регулярно следующих квантов принимаемого ГСВД, и формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, аналогичный управляющему сигналу «ведущего» ППК, кроме того, принимаемые кванты ГСВД демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы, при котором с помощью сформированного управляющего сигнала его периодически переключают из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц в противофазе по отношению к «ведущему» ППК и, аналогично «ведущему» ППК, формируют и передают «ведущему» ППК в регулярно следующие интервалы времени «передача» кванты ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК, а в противофазно следующие интервалы времени «прием» принимают кванты ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведущего» ППК, после демодуляции которых каждый квант информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц/2 расширяют во времени до длительности Т_ц исходного блока информационного двоичного сигнала путем снижения скорости следования двоичных символов в два раза и восстановленную информационную двоичную последовательность, переданную «ведущим» ППК, подают на вход получателя дискретного сигнала, либо декодируют и в аналоговом виде подают на вход получателя аналогового сигнала, аналогичным образом производят прием «ведущим» ППК ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК, после завершения дуплексного сеанса связи взаимодействующие ППК устанавливают в исходное состояние.

К недостаткам известного способа ведения двухсторонней высокоскоростной радиосвязи [10] можно отнести следующее:

1. Функциональные возможности ВСС при данном способе ведения радиосвязи ограничены из-за невозможности ведения между любыми двумя ППК одночастотной симплексной радиосвязи без увеличения скорости передачи данных в два раза и с дистанционным переключением (по радиоканалу) каждого «ведомого» ППК из режима дуплексной связи в режим симплексной связи.

2. Сравнительно большое время ожидания выхода на связь каждого «ведущего» ППК с требуемым «ведомым» ППК из-за использования одного, общего для всех R ППК ВСС, канала связи на выделенной частоте приема-передачи, который может использоваться последовательно во времени.

3. Недостаточная помехоустойчивость ведения радиосвязи при работе с использованием ионосферных радиоволн из-за отсутствия возможности смены оптимальных рабочих частот для каждой пары взаимодействующих ППК в зависимости от времени суток и времени года, а также выбора оптимальных рабочих частот, свободных от помех.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются:

1. Расширение функциональных возможностей ВСС путем предоставления возможности каждым двум ППК ведения кроме одночастотной дуплексной радиосвязи еще и одночастотной симплексной радиосвязи с дистанционным переключением (по радиоканалу) любого «ведомого» ППК как в режим дуплексной радиосвязи, так и в режим симплексной радиосвязи по требованию инициатора радиосвязи («ведущего» ППК). Кроме того, в режиме симплексной радиосвязи должна обеспечиваться более высокая помехоустойчивость по отношению к режиму дуплексной радиосвязи за счет снижения скорости передаваемых в эфир данных в два раза.

2. Существенное сокращение времени ожидания выхода любого «ведущего» ППК на связь с требуемым «ведомым» ППК без применения в составе ВСС дуплексной базовой станции - ретранслятора, обеспечивающей быструю организацию имеющихся каналов связи между радиоабонентами ВСС [7, 11].

3. Повышение помехоустойчивости ведения дуплексной и симплексной радиосвязи между любыми двумя ППК ВСС за счет обеспечения возможности выбора оптимальной частоты связи с минимальным уровнем аддитивных помех из соответствующей группы оптимальных рабочих частот, определяемых по результатам краткосрочного прогнозирования условий ионосферного распространения радиоволн для каждого временного интервала работы ВСС.

Решение поставленных задач достигается тем, что в известном способе ведения двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра в ВСС, состоящей из R идентичных ППК, в соответствии с которым перед началом ведения дуплексного сеанса связи в каждом ППК канал приема и канал передачи, поочередно подключаемых к приемопередающей антенне в соответствующих режимах ППК «прием» и «передача», настраивают на выделенную для ВСС одну и ту же частоту приема - передачи и устанавливают ППК в исходное состояние - ждущий режим «прием», из которого любой ППК, используемый для вызова требуемого ППК на связь, переводят в состояние «ведущий», при котором формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, с помощью которого периодически переключают ППК из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц, где Т_ц - длительность одного цикла переключений «прием»-«передача», которую выбирают исходя из допустимой величины задержки аналогового телефонного сигнала, преобразованного в цифровую форму, от момента его передачи до момента его приема при ведении дуплексной радиосвязи, а также исходя из возможностей применяемых приемопередающих технических средств в составе ППК, и передают в эфир ГСВД, модулированный сигналом ЦИВ, в виде последовательности регулярно следующих на соответствующих временных интервалах «передача» квантов группового сигнала, каждый длительностью Т_ц/2, причем групповой сигнал формируют как сигнал OFDM, состоящий из N ортогональных сигналов подканалов с частотным интервалом между соседними подканалами равным Δf=1/Т_гс, где Т_гс - длительность посылки группового сигнала, а модулирующий сигнал ЦИВ формируют в виде двоичной последовательности с закодированным и периодически повторяемым цифровым адресом вызываемого на связь ППК, причем скорость формирования двоичного сигнала ЦИВ устанавливают в два раза выше скорости передачи информационного двоичного сигнала V=1/Т, где Т - длительность элемента информационного двоичного сигнала, передаваемого от источника дискретного сигнала, либо от источника аналогового сигнала, преобразованного в цифровую форму, при этом длительность передачи сигнала ЦИВ определяют временем, необходимым для надежного обнаружения адреса вызываемым на связь ППК, кроме того, в «ведущем» ППК в каждый интервал времени «передача» формируют сжатый во времени в два раза модулирующий квант информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц/2 из соответствующего исходного блока информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц путем увеличения скорости V следования двоичных символов в два раза и, по окончании передачи сигнала ЦИВ, каждый формируемый квант группового сигнала модулируют соответствующим квантом информационного двоичного сигнала для передачи в эфир ГСВД, модулированного информационным сигналом, при этом в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определяют временное положение регулярно следующих квантов принимаемого ГСВД, и формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, аналогичный управляющему сигналу «ведущего» ППК, кроме того, принимаемые кванты ГСВД демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы, при котором с помощью сформированного управляющего сигнала его периодически переключают из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц в противофазе по отношению к «ведущему» ППК и, аналогично «ведущему» ППК, формируют и передают «ведущему» ППК в регулярно следующие интервалы времени «передача» кванты ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК, а в противофазно следующие интервалы времени «прием» принимают кванты ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведущего» ППК, после демодуляции которых каждый квант информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц/2 расширяют во времени до длительности Т_ц исходного блока информационного двоичного сигнала путем снижения скорости следования двоичных символов в два раза и восстановленную информационную двоичную последовательность, переданную «ведущим» ППК, подают на вход получателя дискретного сигнала, либо декодируют и в аналоговом виде подают на вход получателя аналогового сигнала, аналогичным образом производят прием «ведущим» ППК ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК, после завершения дуплексного сеанса связи взаимодействующие ППК устанавливают в исходное состояние, в каждом ППК ВСС дополнительно используют К-1 каналов приема, объединенных по антенным входам и подключаемых к приемопередающей антенне в режиме «прием», для осуществления одновременного приема по К независимым частотным каналам приема П₁, П₂, …, Пк с выводом выходного напряжения каждого канала приема П_j с порядковым номером j=1, 2, …, К в цифровой форме, кроме того, работу ВСС осуществляют в соответствии с частотным расписанием, согласно которому каждую рабочую смену продолжительностью L часов непрерывной работы ВСС разбивают на m временных интервалов каждый длительностью T_i=L/m, где i=1, 2, …, m определяет порядковый номер следования каждого временного интервала T_i в пределах L часов, и на каждый временной интервал T_i выделяют соответствующую группу из К разрешенных для связи оптимальных рабочих частот (ОРЧ) f_1Ti, f_2Ti, …, f_КTi, каждой из которых f_jTi назначают порядковый номер j=1, 2, …, К, совпадающий с порядковым номером канала приема П_j, настраиваемого на эту ОРЧ для работы в пределах временного интервала T_i, причем каждую группу из К ОРЧ формируют из соответствующего интервала частот Δ_{f Ti}=(0,7-0,9)⋅f_{MПЧ Ti}, где f_{MПЧ Ti} - максимальная применимая частота на временном интервале T_i, определяемая по результатам краткосрочного прогнозирования условий ионосферного распространения радиоволн, при этом перед началом каждой рабочей смены в электронную память каждого канала приема П_j каждого ППК ВСС записывают как заранее подготовленные каналы (ЗПК) приема m соответствующих значений ОРЧ f_jTi, f_jT2, …, f_jTm, разрешенных для работы на соответствующих временных интервалах T₁,T₂, …, T_m согласно частотного расписания, а в электронную память канала передачи каждого ППК ВСС записывают как ЗПК передачи все Q=К⋅m значений ОРЧ согласно частотного расписания, и перед наступлением каждого следующего друг за другом временного интервала T_i работы ВСС производят одновременную перестройку всех К каналов приема П₁, П₂, …, П_К каждого ППК на соответствующие К ЗПК приема f_1Ti, f_2Ti, …, f_КТi, при этом каждый сеанс дуплексной или симплексной связи, при котором «ведущий» ППК дополнительно устанавливают в режим симплексной связи, начинают с выбора «ведущим» ППК оптимальной частоты связи (ОЧС), являющейся одной из К ОРЧ, разрешенных для работы на соответствующем временном интервале T_i, для чего в каждом ППК дополнительно используют устройство выбора оптимальной частоты связи (УВОЧС), с помощью которого в непрерывном режиме производят оценку уровней выходного напряжения каждого канала приема П_j как в парциальной полосе пропускания Δf каждого из N частотных подканалов используемого в ВСС группового сигнала, так и в суммарной полосе пропускания ΔF=Δf⋅N всех подканалов группового сигнала, и определяют соответствие каждого канала приема одной из четырех условных категорий каналов приема, к первой из которых относят каждый канал приема, принимающий ГСВД, к второй категории относят каждый канал приема, принимающий групповой сигнал одночастотного симплекса (ГСОС), который формируют и излучают каждым из двух ППК при проведении симплексного сеанса связи на одной частоте в виде непрерывного группового сигнала, модулированного либо двоичным сигналом ЦИВ, либо информационным двоичным сигналом, к третьей категории относят каждый канал приема, принимающий сосредоточенные по спектру помехи, спектральные составляющие которых попадают в полосу пропускания одного или нескольких подканалов группового сигнала, и к четвертой категории относят каждый канал приема, принимающий помехи типа нормальный «белый» шум, при этом для проведения на временном интервале T_i дуплексного или симплексного сеанса связи между какими либо двумя ППК ВВС в «ведущем» ППК в качестве ОЧС выбирают частоту f_jTi настройки того канала приема П_j из всех каналов приема, относящихся к четвертой категории каналов приема, на выходе которого определен минимальный уровень помех по отношению к другим каналам приема этой категории, на эту же ОЧС f_jTi настраивают и канал передачи «ведущего» ППК, соответственно и для демодуляции используют выходное напряжение выбранного канала приема П_j, причем при проведении дуплексного сеанса связи в пределах временного интервала T_i вызов требуемого ППК на связь, осуществляют путем передачи «ведущим» ППК на выбранной ОЧС f_jTi ГСВД, модулированного сигналом ЦИВ, при этом, если в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определен только один канал приема П_j, относящийся к каналам приема первой категории, то его выходной сигнал демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы, одновременно производят перестройку канала передачи «ведомого» ППК на частоту настройки f_jTi выбранного канала приема П_j этого ППК и проводят дуплексный сеанс связи на выбранной ОЧС f_jTi, при проведении симплексного сеанса связи вызов требуемого ППК на связь осуществляют путем передачи «ведущим» ППК на выбранной ОЧС f_jTi ГСОС, модулированного двоичным сигналом ЦИВ, причем модулирующий сигнал ЦИВ формируют аналогично сигналу ЦИВ в дуплексном режиме работы, но с уменьшенной в два раза скоростью следования двоичных символов, при этом, если в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определен только один канал приема П_j, относящийся к каналам приема второй категории, то его выходной сигнал демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, считают «ведомым» и устанавливают в симплексный режим работы, одновременно производят перестройку канала передачи «ведомого» ППК на частоту f_jTi выбранного канала приема П_j этого ППК и проводят симплексный сеанс связи на выбранной ОЧС f_jTi, в процессе ведения которого каждым из взаимодействующих ППК последовательно передают и принимают ГСОС, модулированный соответствующим информационным двоичным сигналом от источника дискретного сигнала, либо от источника аналогового сигнала, преобразованного в цифровую форму, без увеличения в два раза скорости следования модулирующих двоичных символов, кроме того, если в каждом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определено два и более каналов приема, относящихся к каналам приема первой и второй категории, то демодуляцию выходного сигнала каждого из этих каналов приема в каждом ППК производят последовательно во времени, при этом, если в одном из ППК ВСС при демодуляции выходного сигнала одного из каналов приема П_j обнаружен свой адрес с требуемой достоверностью, то этот ППК устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы с одновременной перестройкой канала передачи этого ППК на частоту f_jTi выбранного канала приема П_j с последующим ведением дуплексного сеанса связи на этой частоте при условии, что выбранный канал приема П_j соответствует каналам приема первой категории, если этот канал приема соответствует каналам приема второй категории, то «ведомый» ППК устанавливают в симплексной режим работы с одновременной перестройкой канала передачи этого ППК на частоту f_jTi выбранного канала приема П_j с последующим ведением симплексного сеанса связи на этой частоте.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что введение существенных отличительных признаков составляет новизну и позволяет, как будет показано ниже, решить поставленные задачи.

Рассмотрим эффективность предлагаемого изобретения на примере функционирования ведомственной системы двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра, схема электрическая структурная которой приведена на фиг. 1; на фиг. 2 приведена схема электрическая структурная одного из вариантов исполнения УВОЧС ППК; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу ведомственной системы (ВС).

Ведомственная система двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра, состоящая из R идентичных приемопередающих комплектов (ППК) 1, каждый из которых содержит последовательно соединенные источник аналогового сигнала 2, кодер 3, первый коммутатор входных сигналов 4₁, устройство сжатия сигнала 5, второй коммутатор входных сигналов 4₂, модулятор 6, радиопередающее устройство (РПдУ) 7, коммутатор радиосигналов 8 и радиоприемное устройство (РГГУ) 9, последовательно соединенные демодулятор 10, устройство расширения сигнала 11, первый коммутатор выходных сигналов 12₁, декодер 13 и получатель аналогового сигнала 14, а также приемопередающую антенну 15, вход-выход которой подключен к дополнительно соединенному выходу РПдУ 7, источник дискретного сигнала 15, выход которого соединен с другим входом первого коммутатора входных сигналов 4₁, получатель дискретного сигнала 17, вход которого соединен с другим выходом первого коммутатора выходных сигналов 12₁, управляющий вход которого, являющийся входом управления источником сигнала ППК 1, объединен с управляющим входом первого коммутатора входных сигналов 4₁, формирователь сигнала цифрового избирательного вызова (ЦИВ) 18, блок управления 19 и демодулятор синхросигнала 20, вход и выход которого соединены соответственно с входом демодулятора 10 и с первым входом блока управления 19, второй вход которого соединен с управляющим выходом устройства сжатия сигнала 5, управляющий вход которого объединен с управляющим входом РПдУ 7, с управляющим входом коммутатора радиосигналов 8, с управляющим входом демодулятора 10 и с выходом блока управления 19, третий вход которого, являющийся входом управления передачи сигнала ЦИВ ППК 1, объединен с управляющим входом второго коммутатора входных сигналов 4₂ и с управляющим входом формирователя сигнала ЦИВ 18, выход и тактовый вход которого соединены соответственно с другим входом второго коммутатора входных сигналов 4₂ и с тактовым входом устройства сжатия сигнала 5. Четвертый вход блока управления 19 является входом установки ППК 1 в ждущий режим «прием», а пятый и шестой входы блока управления 19 соединены соответственно с тактовым выходом устройства расширения сигнала 11 и с дополнительно соединенным выходом демодулятора 10.

Кроме того, каждый ППК 1 содержит формирователь тактовых импульсов 31 и УВОЧС 32, первый управляющий вход которого является входом управления выбора оптимальной частоты связи ППК 1, а второй управляющий вход, управляющий выход, управляющий выход-вход, канальный выход и канальные входы-выходы УОВКС 32 соединены соответственно с первым дополнительным выходом блока управления 19, с первым дополнительным входом блока управления 19, с дополнительным управляющим входом-выходом РПдУ 7, с дополнительно соединенным входом демодулятора 10 и с соответствующими канальными выходами-входами РПУ 9.

Вход формирователя тактовых импульсов 31 соединен с дополнительным тактовым выходом устройства расширения сигнала 11, а первый, второй, третий и четвертый выходы формирователя тактовых импульсов 31 соединены соответственно с дополнительно соединенным тактовым входом формирователя сигнала ЦИВ 18, с дополнительным тактовым входом устройства сжатия сигнала 5, с входом внешней синхронизации источника дискретного сигнала 16 и с входом внешней синхронизации кодера 3, при этом управляющий вход формирователя тактовых импульсов 31 объединен с дополнительным управляющим входом устройства сжатия сигнала 5, с дополнительным входом устройства расширения сигнала 11 и с вторым дополнительным выходом блока управления 19, второй и третий дополнительные входы которого являются соответственно входом установки ППК 1 в режим симплексный радиосвязи и входом установки ППК 1 в режим «прием» или «передача».

В каждом ППК 1 устройство сжатия сигнала 5 состоит из первого блока памяти 21₁, первого счетчика записи 22₁, первого блока фазирования 23_1,, первого счетчика считывания 24₂, второго коммутатора выходных сигналов 12₂ и пятого коммутатора входных сигналов 4₅, выход которого является выходом устройства сжатия сигнала 5, входом которого является вход второго коммутатора выходных сигналов 12₂, первый выход которого соединен с входом первого блока памяти 21₁, выход которого соединен с первым входом пятого коммутатора входных сигналов 4₅, второй вход которого соединен с вторым выходом второго коммутатора выходных сигналов 12₂, управляющий вход которого объединен с управляющим входом пятого коммутатора входных сигналов 4₅ и является дополнительным управляющим входом устройства сжатия сигналов 5, дополнительным тактовым входом которого является тактовый вход первого счетчика записи 22₁.

Выход первого счетчика считывания 24₁ объединен с управляющим входом считывания первого блока памяти 21₁ и с первым входом первого блока фазирования 23₁, второй вход которого объединен с управляющим входом записи первого блока памяти 21₁ и с выходом первого счетчика записи 22₁, управляющий вход которого соединен с первым выходом первого блока фазирования 23₁, второй выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика считывания 24₁, тактовый вход которого является тактовым входом устройства сжатия сигнала 5, управляющим входом и управляющим выходом которого являются соответственно управляющий вход и управляющий выход первого блока фазирования 23₁.

В каждом ППК 1 блок управления 19 содержит первый элемент ИЛИ 25₁ первый 26₁ и второй 26₂ триггеры, третий коммутатор входных сигналов 4₃, элемент ИЛИ-НЕ 27, дешифратор сигнала ЦИВ 28, четвертый коммутатор входных сигналов 4₄, третий триггер 26₃, второй элемент ИЛИ 25₂, выход которого соединен с первым входом третьего триггера 26₃, и третий элемент ИЛИ 25₃, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 26₃, выход которого, являющийся вторым дополнительным выходом блока управления 19, соединен с управляющим входом четвертого коммутатора входных сигналов 4₄, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 27.

Выход и второй вход четвертого коммутатора входных сигналов 4₄ являются соответственно выходом и третьим дополнительным входом блока управления 19, причем первый и второй входы второго элемента ИЛИ 25₂ соединены соответственно с вторым входом второго триггера 26₂, и с дополнительно соединенным выходом дешифратора сигнала ЦИВ 28, дополнительный вход которого является первым дополнительным входом блока управления 19, а дополнительный выход дешифратора сигнала ЦИВ 19 объединен с дополнительным входом первого элемента ИЛИ 25₁ и с первым входом третьего элемента ИЛИ 25₃, второй вход которого является вторым дополнительным входом блока управления 19, первым дополнительным выходом которого является дополнительно соединенный выход второго триггера 26₂.

Выход дешифратора сигнала ЦИВ 28 объединен с первым входом первого элемента ИЛИ 25₁ и с первым входом первого триггера 26₁, выход которого соединен с управляющим входом третьего коммутатора входных сигналов 4₃, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 27, второй вход которого подключен к выходу второго триггера 26₂, первый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ 25₁.

Первый и второй входы третьего коммутатора входных сигналов 4₃, второй вход первого триггера 26₁, объединенный с вторым входом первого элемента ИЛИ 25₁, второй вход второго триггера 26₂, первый и второй входы дешифратора сигнала ЦИВ 28, являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока управления 19.

В каждом ППК 1 устройство расширения сигнала 11 состоит из второго блока памяти 21₂, второго счетчика записи 22₂, второго блока фазирования 23₂, второго счетчика считывания 24₂, блока тактовой синхронизации 29, блока цикловой синхронизации 30, третьего коммутатора выходных сигналов 12₃ и шестого коммутатора входных сигналов 4₆, выход которого является выходом устройства расширения сигнала 19, входом которого является вход третьего коммутатора выходных сигналов 12₃, первый выход которого соединен с входом второго блока памяти 21₂, выход которого соединен с первым входом шестого коммутатора входных сигналов 4₆, второй вход которого соединен с вторым выходом третьего коммутатора выходных сигналов 12₃, управляющий вход которого объединен с управляющим входом шестого коммутатора входных сигналов 4₆, с дополнительным входом блока тактовой синхронизации 29 и является дополнительным входом устройства сжатия сигналов 11, дополнительным тактовым выходом которого является дополнительный тактовый выход блока тактовой синхронизации 29.

Вход блока цикловой синхронизации 30 объединен с входом устройства расширения сигнала 11 и входом блока тактовой синхронизации 29, первый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовым входом второго счетчика считывания 24₂ и с тактовым входом блока цикловой синхронизации 30, объединенным с тактовым входом второго счетчика записи 22₂ и являющимся тактовым выходом устройства расширения сигнала 11, выход второго счетчика записи 22₂ объединен с управляющим входом записи второго блока памяти 21₃ и с первым входом второго блока фазирования 23₂, второй вход которого объединен с управляющим входом считывания второго блока памяти 21₂ и с выходом второго счетчика считывания 24₂, управляющий вход которого соединен с первым выходом второго блока фазирования 23₂, второй выход которого соединен с управляющим входом второго счетчика записи 22₂, а управляющий вход второго блока фазирования 23₂ соединен с выходом блока цикловой синхронизации 30.

Ведомственная система двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра, реализующая предлагаемое изобретение, функционирует следующим образом.

В РПУ 9 каждого ППК 1 ведомственной системы (ВС) используются К частотных каналов приема, объединенных по антенным входам и подключаемых к приемопередающей антенне 15 в режиме «прием», для осуществления одновременного приема по К независимым частотным каналам приема П₁, П₂, …, П_К с выводом выходного напряжения каждого канала приема П_j с порядковым номером j=1, 2, …, К в цифровой форме.

В диапазоне KB (3-30) МГц и верхней части диапазона СВ (0,3-3) МГц работа ВС из-за изменчивости параметров радиолиний в зависимости от времени суток, сезона, уровня солнечной активности [9, 12] осуществляется в соответствии с частотным расписанием, составляемым на каждую рабочую смену продолжительностью L часов непрерывной работы ВС, отсчитываемых по системе единого времени.

Частотное расписание составляется по результатам краткосрочного прогнозирования условий распространения ионосферных радиоволн или по результатам более точного оперативного прогнозирования с проведением зондирования ионосферы [12] в пределах конкретного региона работы системы на суше или на море с радиусом до 1000 км и более (в зависимости от мощности излучения используемого РПдУ в составе каждого ППК).

В соответствии с частотным расписанием каждая рабочая смена продолжительностью L часов разбивается на m временных интервалов каждый длительностью T_i=L/m, где i=1, 2, …, m определяет порядковый номер следования каждого временного интервала T_i в пределах L часов, и на каждый временной интервал T_i выделяется соответствующая группа из К разрешенных для связи оптимальных рабочих частот (ОРЧ) f_1Ti, f_2Ti, … f_КТi, каждой из которых f_jTi назначается порядковый номер j=1, 2, …, К, совпадающий с порядковым номером канала приема П_j, настраиваемого на эту ОРЧ для работы в пределах временного интервала T_i, причем каждая группа из К ОРЧ формируется из соответствующего интервала частот Δ_{f Ti}=(0,7-0,9)⋅f_{MПЧ Ti}, где f_{МПЧ Ti} - максимальная применимая частота на временном интервале T_i, определяемая по результатам краткосрочного прогнозирования условий ионосферного распространения радиоволн.

Учитывая, что в ВС должны использоваться современные многоканальные цифровые РПУ и современные РПдУ, какими должны быть соответственно РПУ 9 и РПдУ 7 в составе каждого ППК и которые позволяют осуществлять программирование необходимого количества каналов настройки или так называемых заранее подготовленных каналов (ЗПК) приема или передачи [7], то перед началом каждой рабочей смены в электронную память каждого канала приема П_j РПУ 9 каждого ППК записываются как ЗПК приема m соответствующих значений ОРЧ f_jTi, f_jT2, …, f_jTm, разрешенных для работы на соответствующих временных интервалах T₁, T₂, …, T_m согласно частотного расписания, а в электронную память канала передачи каждого ППК ВС записываются как ЗПК передачи все Q=К⋅m значений ОРЧ согласно частотного расписания.

Перед наступлением каждого следующего друг за другом временного интервала T_i работы ВС производится одновременная перестройка всех К каналов приема П₁, П₂, …, П_К каждого ППК на соответствующие К ЗПК приема f_1Ti, f_2Ti, …, f_КTi. Это позволяет свести до необходимого минимума время перестройки каналов приема и передачи в соответствии с частотным расписанием.

Например, значения первой группы из К ОРЧ (f_1T1, f_2T1, …, f_KT1), разрешенных для работы ВС на первом временном интервале T₁, записывают в первые ячейки электронной памяти соответствующих К каналов приема РПУ 9 каждого ППК - по одному значению ОРЧ для каждого канала приема каждого ППК. Значения второй группы из К ОРЧ (f_1T2, f_2T2, …, f_КT2), разрешенных для работы ВС на втором временном интервале Т₂, записывают во вторые ячейки электронной памяти соответствующих К каналов приема РПУ 9 каждого ППК - также по одному значению ОРЧ для каждого канала приема и т.д.. В результате для каждого j-го канала приема П_j РПУ 9 каждого ППК будет записано m значений ОРЧ-ЗПК (f_jT1, f_jT2, …, f_jTm), разрешенных для работы на соответствующих m временных интервалах (T₁, T₂, …, T_m) в соответствии с частотным расписанием ВСС на одну рабочую смену продолжительностью L часов.

Если в момент смены частот какой-либо ППК ВС продолжает прием информации по одному из каналов приема РПУ 9, то перестройка частоты этого канала приема производится после завершения сеанса связи, т.е. после установки этого ППК в исходное состояние - ждущий режим «прием». Перестройка частот каналов приема РПУ 9 и канала передачи РПдУ 7 каждого ППК производится по цифровым сигналам, формируемым УВОЧС 32, которое может взаимодействовать с РПУ 9 и РПдУ 7, например, путем информационного обмена по интерфейсу Gigabit Ethernet [7].

При этом первый временной интервал T₁ для каждого ППК должен начинаться с началом каждой рабочей смены, т.е. с началом отсчета каждых L часов непрерывной работы ВС в пределах суток. Например, первая рабочая смена продолжительностью L=6 часов должна начинаться в 00 часов, 00 минут, 00 секунд, отсчитываемых в УВОЧС 32 по системе единого точного времени. Соответственно первый интервал T₁ будет начинаться в это же время и перед началом первого интервала Т₁ все каналы приема РПУ 9 каждого ППК должны быть настроены на соответствующие частоты f_1T1, f_2T1, …, f_КT1. При m=2 момент начала второго интервала должен отсчитываться в этом случае с 3 часов, 00 минут, 00 секунд, и перед окончанием первого интервала T₁, например, в 2 часа, 59 минут, 45 секунд должна производиться синхронная перестройка каналов приема РПУ 9 всех ППК ВС на последующую группу рабочих частот f_1T2, f_2Т2, …, f_КТ2 в соответствии с частотным расписанием этой рабочей смены.

Каждый ППК ВС до начала дуплексного или симплексного сеанса связи или после завершения сеанса связи, устанавливается в исходное состояние - ждущий режим «прием», путем подачи на вход «Упр. ПРМ» (четвертый вход блока управления 19) импульсного сигнала в виде кратковременного логического уровня «1». В блоке управления 19 импульсный сигнал перебрасывает второй триггер 26₂ в единичное (запрещающее) состояние, и его выходной логический уровень «1» блокирует поступление управляющего сигнала с выхода третьего коммутатора входных сигналов 4з на выход элемента «ИЛИ-НЕ» 27. С выхода элемента «ИЛИ-НЕ» 27 в этом случае на первый вход четвертого коммутатора входных сигналов 4₄ поступает логический уровень «0».

Одновременно импульсный сигнал с входа ППК «Упр. ПРМ» через второй элемент «ИЛИ» 25₂ подается на первый вход третьего триггера 26₃, устанавливая его в нулевое состояние, и его выходной логический уровень «0» поступает на управляющий вход четвертого коммутатора входных сигналов 44 блока управления 19, с второго дополнительного выхода которого этот логический уровень подается на дополнительный управляющий вход устройства сжатия сигнала 5 и на дополнительный вход устройства расширения сигнала 11. В результате устройства сжатия сигнала 5 и расширения сигнала 11 устанавливаются в основные их режимы - сжатия и расширения сигнала (повышения скорости передачи двоичных символов в два раза и понижения скорости принимаемого сигнала в два раза), как в известной системе [10], поскольку второй коммутатор выходных сигналов 12₂ и пятый коммутатор входных сигналов 4₅ обеспечивают подключение входа и выхода первого блока памяти 21₁ соответственно к входу и выходу устройства сжатия сигнала 5, а третий коммутатор выходных сигналов 12₃ и шестой коммутатор входных сигналов 4₆ обеспечивают подключение входа и выхода второго блока памяти 21₂ соответственно к входу и выходу устройства расширения сигнала 11. Кроме того, четвертый коммутатор входных сигналов 4₄ обеспечивает коммутацию выходного сигнала элемента «ИЛИ-НЕ» 27 на выход блока управления 19. В этом случае, как и в известной системе [10], логический уровень «0» с выхода блока управления 19, поступая на управляющий вход РПдУ 7, на управляющий вход коммутатора радиосигналов 8 и управляющий вход демодулятора 10, блокирует выходной сигнал РПдУ 7 на входе приемопередающей антенны 15 и обеспечивает подключение приемопередающей антенны 15 к входу РПУ 9 через коммутатор радиосигналов 8.

В режиме «прием» принимаемое приемопередающей антенной 15 результирующее колебание может представлять собой совокупность различного вида помех и сигналов, которую можно назвать результирующим колебанием. Это колебание поступает на антенный вход РПУ 9, который является общим для всех К каналов приема РПУ 9, настраиваемых перед началом следования каждого временного интервала T_i на соответствующую группу из К различных частот в соответствии с частотным расписанием. В РПУ 9 каждого ППК каждым каналом приема П_j выполняется усиление принимаемого сигнала, его преобразование в цифровую форму, основная частотная фильтрация с необходимой полосой пропускания, перенос спектра принимаемого сигнала с частоты настройки на нулевую частоту с переходом к представлению сигнала в виде отсчетов квадратур, и вывод отсчетов квадратур выходного сигнала каждого канала приема РПУ 9 на соответствующий вход-выход УВОЧС 32, например, через интерфейс Fast Ethernet спецификации 100 Base - ТХ [7].

Обмен информацией между любыми двумя ППК с использованием источников аналоговых сигналов 2 и получателей аналоговых сигналов 14 осуществляется путем подачи на вход «Упр. ИС» (управления источником сигнала) каждого из взаимодействующих ППК логического уровня «0». При этом первый коммутатор входных сигналов 4₁ подключает к входу устройства сжатия сигнала 5 выход кодера 3, который обеспечивает преобразование аналогового, например, телефонного (ТЛФ) сигнала с выхода источника аналогового сигнала 2 в двоичный поток, а первый коммутатор выходных сигналов 12₁ подключает выход устройства расширения сигналов 11 к декодеру 13, который осуществляет обратную операцию преобразования принимаемого двоичного потока в аналоговый сигнал, который далее подается получателю аналогового сигнала 14.

Обмен информацией с использованием источников дискретной информации 16 и получателей дискретной информации 17 осуществляется путем подачи на вход «Упр. ИС» каждого из взаимодействующих ППК логического уровня «1», при котором первый коммутатор входных сигналов 4₁ подключает к входу устройства сжатия сигнала 5 выход источника дискретной информации 16, а первый коммутатор выходных сигналов 12₁ подключает выход устройства расширения сигналов 11 к получателю дискретной информации 17.

При этом не исключается установка первого коммутатора выходных сигналов 12₁ в режим разветвления сигнала (например, с помощью органов местного управления) при котором входной двоичный сигнал с выхода устройства расширения сигнала 11 одновременно может поступать на вход декодера 13 и на вход получателя дискретного сигнала 17 вне зависимости от команд управления на входе «Упр. ИС» ППК. Это позволяет вести слуховой контроль принимаемого дискретного сигнала и прием голосовых команд управления от взаимодействующего ППК в паузах между приемом отдельных файлов цифровой информации, например, команд на смену частоты связи при ухудшении качества принимаемой информации.

Для более детального описания принципа работы ППК рассмотрим его работу с одним из вариантов исполнения УВОЧС 32, структурная схема которого приведена на фиг. 2.

Данный вариант УВОЧС 32 содержит коммутатор Ethernet, входы-выходы которого являются входами-выходами УВОЧС 32, а также К анализаторов уровней подканалов группового сигнала (АУПГС), К обнаружителей сигнала временного дуплекса (ОСВД), блок анализа и управления техническими средствами (БАУТС) и блок определения местоположения и меток точного времени (БОММТВ), входы-выходы каждого из которых соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора Ethernet, управляющий выход-вход и канальный выход которого являются соответственно управляющим выходом-входом и канальным выходом УВОЧС 32, управляющим входом и управляющим выходом которого являются соответственно управляющий вход и управляющий выход БАУТС, управляющий вход выбора оптимальной частоты связи (ОЧС) которого является управляющим входом выбора ОЧС УВОЧС 32, а соответственно и управляющим входом выбора ОЧС ППК 1.

В данном варианте исполнения УВОЧС 32 выходное напряжение каждого канала приема П_j РПУ 9 с порядковым номером j (j=1, 2, …, К), представленное в цифровой форме, поступает через коммутатор Ethernet на вход АУПГС с таким же порядковым номером j.

При дуплексной радиосвязи между любыми двумя ППК каждый из них периодически переключается из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц, где Т_ц - длительность одного цикла переключений «прием»-«передача», и передает в эфир на одной из разрешенных ОРЧ последовательность регулярно следующих на соответствующих временных интервалах «передача» квантов группового сигнала, модулированных двоичным сигналом, каждый длительностью Т_ц/2, причем групповой сигнал формируется как сигнал OFDM, состоящий из N ортогональных сигналов подканалов с частотным интервалом между соседними подканалами равным Δf=1/Т_гс, где Т_гс - длительность посылки группового сигнала [10]. Для краткости такую последовательность квантов группового сигнала будем называть в соответствии с [1] групповым сигналом временного дуплекса (ГСВД).

При одночастотной симплексной радиосвязи каждый ППК принимает в режиме «прием» и излучает в режиме «передача» на одной и той же частоте групповой сигнал такого же структуры, только непрерывный в пределах каждого временного интервала «передача». Такой сигнал по аналогии с ГСВД будем называть групповым сигналом одночастотного симплекса (ГСОС). При этом ГСВД и ГСОС модулируется либо двоичным сигналом ЦИВ от формирователя сигнала ЦИВ 18, либо информационным двоичным сигналом от источника дискретного сигнала 16, либо от источника аналогового сигнала 2, преобразованного в цифровую форму в кодере 3 учетом структуры ГСВД и ГСОС, которые могут передаваться на любой из К несущих частот при работе ВС в пределах соответствующего временного интервала T_i, для осуществления непрерывного анализа структуры принимаемого колебания на выходе каждого канала приема П_j РПУ 9 требуется, чтобы каждый из К АУПГС содержал в своем составе, например, N цифровых фильтров, где N (как отмечено выше) - количество частотных подканалов в структуре используемого в ВСС группового сигнала.

Полоса пропускания каждого из N фильтров должна обеспечивать выделение из многочастотного группового сигнала, представленного в цифровой форме на выходе канала приема, напряжения соответствующего частотного подканала с полосой пропускания Δf=1/Т_гс. При этом в каждом АУПГС с порядковым номером j, соответствующему порядковому номеру канала приема П_j РПУ 9, выходное напряжение которого расфильтровывается, производится непрерывная оценка (в относительных единицах) мгновенных значений выходного напряжения каждого фильтра в реальном масштабе времени и среднего уровня напряжения каждого фильтра, а также мгновенных значений суммарного напряжения с выходов всех N фильтров в реальном масштабе времени и среднего уровня суммарного напряжения с выходов всех N фильтров. Причем при приеме каким-либо каналом приема РПУ 9 ГСВД, средний уровень напряжения каждого частотного подканала и средний уровень суммарного напряжения N подканалов должны оцениваться в УВОЧС 32 по результатам приема только следующих друг за другом квантов группового сигнала (без учета приема на других временных интервалах, на которых групповой сигнал не передается) с постоянной времени интегрирования результатов оценки принимаемых сигналов, превышающего период замираний сигнала, приходящего в точку приема после отражения от ионосферы.

Аналогичным образом может быть оценен в УВОЧС 32 каждого ППК средний уровень помех на выходе каждого канала приема П_j РПУ 9, когда ГСВД или ГСОС на несущей частоте f_jTi настройки этого канала приема не излучается в эфир другими ППК.

Результаты оценки выходных напряжений цифровых фильтров каждого АУПГС с порядковым номером j передаются через коммутатор Ethernet в БАУТС в виде цифровых данных для последующего анализа. Одновременно текущие данные (без усреднения) об оценках уровня суммарного напряжения с выходов N фильтров каждого АУПГС через коммутатор Ethernet подаются в соответствующий ОСВД с таким же порядковым номером j. В каждом j-ом ОСВД цифровые данные об оценках уровня отфильтрованного группового напряжения соответствующего j-го канала приема П_j проверяются на предмет того, является или нет принимаемый сигнал сигналом временного дуплекса, передаваемым одним из R ППК ВС. Например, в качестве обнаружителя сигнала временного дуплекса можно использовать цифровой амплитудный детектор, выходной бинарный сигнал которого непрерывно проверяется на соответствие (с определенной степенью достоверности) управляющей двоичной последовательности (меандру), аналогичной последовательности, формируемой в каждом ППК на выходе блока управления 19.

Порядковые номера тех ОСВД, в которых произошло обнаружение группового сигнала временного дуплекса, передаются через коммутатор Ethernet в БАУТС в виде цифровых данных. В БАУТС производится непрерывный анализ поступающих от каждого из К АУПГС и каждого из К ОСВД цифровых данных. Результаты анализа в наглядной форме могут выводиться на табло или дисплей в составе УВОЧС 32 для непрерывного мониторинга оценок следующих данных (в пределах каждого временного интервала T_i), от использования которых существенно зависит помехоустойчивость ведения радиосвязи между любыми двумя ППК:

1. Уровней напряжений на выходе каждого канала приема П_j РПУ 9:

- в парциальной полосе Δf каждого из N частотных подканалов группового сигнал;

- в суммарной полосе ΔF=Δf⋅N всех подканалов.

Эти данные могут характеризовать в реальном масштабе времени занятость каналов связи на каждом временном интервале T_i в реальном масштабе времени и относительный уровень помех в каждом канале связи.

2. Порядковых номеров тех каналов приема П_j РПУ 9, по результатам анализа выходного колебания каждого из которых выявлено, что идет прием:

а) ГСВД (если в соответствующем АУПГС выявлено, что средние уровни напряжений подканалов группового сигнала отличаются друг от друга незначительно и средний уровень суммарного напряжения N подканалов не ниже выбранного порогового значения, а также при условии, что в соответствующем ОСВД обнаружен групповой сигнал временного дуплекса);

б) ГСОС (если в соответствующем АУПГС выявлено, что средние уровни напряжений подканалов группового сигнала отличаются друг от друга незначительно и средний уровень суммарного напряжения N подканалов не ниже выбранного порогового значения, а также при условии, что в соответствующем ОСВД групповой сигнал временного дуплекса не обнаружен);

в) сосредоточенных по спектру помех [15], спектральные составляющие которых попадают в полосу пропускания одного или нескольких подканалов группового сигнала (если в соответствующем АУПГС выявлено, что средний уровень напряжения помех, оцененный в полосе пропускания одного или нескольких подканалов группового сигнала значительно превышает средний уровень напряжения каждого из остальных подканалов, а также при условии, что в соответствующем ОСВД сигнал временного дуплекса не обнаружен);

г) помех типа нормальный белый шум [15], что означает, что канал связи на частоте настройки данного канала приема не занят (если в соответствующем АУПГС выявлено, что средний уровень напряжения флуктуационной помехи, оцененный в полосе пропускания каждого из подканалов примерно одинаков, и средний уровень суммарного напряжения помехи N подканалов не превышает заданной пороговой величины, а также при условии, что в соответствующем ОСВД сигнал временного дуплекса не обнаружен).

Для удобства работы и отображения результатов анализа в УВОЧС 32 все каналы приема РПУ 9 каждого ППК при работе на временном интервале T_i можно распределить по четырем категориям: к первой категории можно отнести каналы приема, соответствующие каналам приема, приведенным выше в пункте 2а; к второй категории можно отнести каналы приема, соответствующие каналам приема, приведенным в пункте 2б; к третьей категории - каналы приема, соответствующие каналам приема, приведенным в пункте 2в и к четвертой категории - каналы приема, соответствующие каналам приема, приведенным в пункте 2г.

Кроме того, задачей БАУТС в данном варианте исполнения УВОЧС 32 является формирование команд управления для смены частот настройки (ОРЧ) каналов приема РПУ 9 в соответствии с частотным расписанием на каждый временной интервал T_i а также для смены частоты настройки РПдУ 7 после выбора с помощью УВОЧС 32 оптимальной частоты связи (ОЧС). Команды управления от БАУТС поступают на РПУ 9 и РПдУ 7 через коммутатор Ethernet УВОЧС. Необходимые сигналы точного времени для синхронной смены частот в каждом ППК ВС поступают в цифровом виде от БОММТВ, входящего в состав УВОЧС. Кроме того, БОММТВ обеспечивает определение координат местоположения каждого ППК, поскольку данные о местоположении каждого из R ППК, рассредоточеных в пределах региона или морского пространства, должны быть учтены при составлении частотного расписания.

Следует отметить, что специфическая структура группового сигнала позволяет с высокой вероятностью определять наличие или отсутствие этого сигнала на выходе любого канала приема РПУ 9.

В данном варианте исполнения УВОЧС 32 (фиг. 2) при обнаружении ГСВД, модулированного сигналом ЦИВ или информационным сигналом, на выходе канала приема П_j РПУ 9 с порядковым номером j, относящегося к каналам приема первой категории, БАУКС обеспечивает коммутацию этого сигнала на канальный выход УВОЧС 32 (через коммутатор Ethernet) при условии, что на его второй управляющий вход поступает логический уровень «1», сигнализирующий, что ППК находится в ждущем режиме «прием», при котором производится поиск ГСВД или ГСОС, модулированных сигналом ЦИВ, каждым каналом приема РПУ 9.

С канального выхода УВОЧС 32 групповой сигнал j-го канала приема П_j поступает параллельно на входы демодулятора синхросигнала 20 и демодулятора 10, которые работают в непрерывном режиме (работа демодулятора 10 не блокируется управляющим сигналом на его управляющем входе).

Одновременно на управляющем выходе УВОЧС 32 формируется логический уровень «1» положительной полярности, который подается на дополнительный вход дешифратора сигнала ЦИВ 28 блока управления 19 и сигнализирует об обнаружении ГСВД на выходе канала приема, относящегося к каналам приема первой категории. Время действия этого сигнала должно быть не меньше времени, необходимого для обнаружения дешифратором сигнала ЦИВ 28 (с требуемой вероятностью правильного обнаружения) своего адреса, закодированного в демодулированных квантах двоичного сигнала на выходе демодулятора 10.

При обнаружении своего адреса на выходе дешифратора сигнала ЦИВ 28 формируется импульсный сигнал - кратковременный логический уровень «1», который, поступая на первые входы первого триггера 26₁, первого элемента ИЛИ 25₁ и второго элемента ИЛИ 25₂, устанавливает первый и второй триггеры 26₁ и 26₂ в нулевые состояния, при которых обеспечивается коммутация управляющего меандра с выхода демодулятора синхросигнала 20 (через третий коммутатор входных сигналов 4₃, элемент ИЛИ-НЕ 27 и четвертый коммутатор входных сигналов 4₄) на выход блока управления 19. Этим обеспечивается дистанционный перевод вызываемого на связь ППК в состояние «ведомый» и установка дуплексного режима работы «ведомого» ППК, при котором производится формирование и передача в эфир с помощью РПдУ 7 и приемопередающей антенны 15 квантов ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК. При этом на канальный выход УВОЧС 32 «ведомого» ППК постоянно будет подключен выход выбранного канала приема П_j РПУ 9, принимающего ГСВД, модулированный информационным сигналом «ведущего» ППК, а на управляющем выходе УВОЧС 32 будет сформирован управляющий сигнал - логический уровень «0», который блокирует работу дешифратора сигнала ЦИВ 28 на время проведения дуплексного сеанса связи.

Одновременно УВОЧС 32 формирует цифровой сигнал, поступающий на управляющий вход-выход РПдУ 7, для изменения частоты настройки РПдУ 7 в соответствии с частотой настройки выбранного канала приема РПУ 9.

При обнаружении на временном интервале T_i ГСОС каналом приема П_j РПУ 9 с порядковым номером j, относящегося к каналам приема второй категории, УВОЧС 32 также обеспечивает коммутацию этого сигнала на канальный выход при условии, что на его второй управляющий вход также поступает логический уровень «1» с первого дополнительного выхода блока управления 19. Однако на дополнительный управляющий вход дешифратора сигнала ЦИВ 28 с управляющего выхода УВОЧС 32 в этом случае будет поступать логический уровень «1» отрицательной полярности, сигнализирующий прием ГСОС. Время действия этого сигнала также должно быть не меньше времени, необходимого для обнаружения дешифратором сигнала ЦИВ 28 (с требуемой вероятностью правильного обнаружения) своего адреса, закодированного в непрерывном двоичном сигнале на выходе демодулятора 10.

В этом случае при обнаружении своего адреса в демодулированном двоичном сигнале на дополнительном выходе дешифратора сигнала ЦИВ 28 формируется импульсный сигнал - кратковременный логический уровень «1». Этот сигнал, поступая на дополнительный вход первого элемента ИЛИ 25₁ и первый вход третьего элемента ИЛИ 25₃, устанавливает второй триггер 26₂ в нулевое состояние, а третий триггер 26₃ - в единичное состояние, при котором управляющий логический уровень с входа «Упр. ПРМ/ПРД» ППК через четвертый коммутатор входных сигналов 4₄ подается на выход блока управления 19 (логический уровень «0» - прием ГСОС; логический уровень «1» - передача ГСОС), обеспечивая тем самым дистанционный перевод «ведомого» ППК в симплексный режим работы, при котором «ведомый» ППК также, как и «ведущий» ППК, в режиме «передача» может передавать в эфир ГСОС, модулированный информационным двоичным сигналом.

При этом на канальный выход УВОЧС 32 «ведомого» ППК постоянно будет подключен выход выбранного канала приема РПУ 9, принимающего ГСОС от «ведущего» ППК, а на управляющем выходе УВОЧС 32 будет сформирован управляющий сигнал - логический уровень «0», который блокирует работу дешифратора сигнала ЦИВ 28 на время проведения симплексного сеанса связи.

Перестройка частоты передачи РПдУ 7 после обнаружения своего адреса в двоичном сигнале ЦИВ производится аналогично рассмотренному выше.

Следует отметить, что формирование на управляющем выходе УВОЧС 32 трех видов команд управления (в данном варианте исполнения УВОКС 32 - логические уровни: «1» - положительной полярности, «1» - отрицательной полярности и «0» - нулевой уровень) позволяет упростить реализацию дешифратора сигнала ЦИВ 28 и повысить его помехоустойчивость от ложного срабатывания при поиске своего адреса в демодулированном сигнале.

Кроме того, если в каком либо ППК ВСС, находящимся в исходном состоянии, определено два и более каналов приема, относящихся к первой и второй категории каналов приема (при одновременном обнаружении двух и более ГСВД и ГСОС на выходах соответствующих каналов приема РПУ 9), то УВОЧС 32 обеспечивает последовательную коммутацию выходных сигналов этих каналов приема на канальный выход с требуемым интервалом времени удержания каждого выходного сигнала на входе демодулятора 10, а соответственно и на сигнальном входе дешифратора сигнала ЦИВ 28 после демодуляции группового сигнала.

Интервал времени удержания выходного сигнала каждого из этих каналов приема РПУ 9 на входе демодулятора 10 должно быть не меньше времени, необходимого для обнаружения дешифратором сигнала ЦИВ 28 (с требуемой вероятностью правильного обнаружения) своего адреса, закодированного в одном из коммутируемых сигналов.

В этом случае на дополнительный вход дешифратора сигнала ЦИВ 28 синхронно с коммутируемыми групповыми сигналами будут коммутироваться логические уровни положительной или отрицательной полярности с управляющего выхода УВОЧС 32, соответствующие виду сигнала (ГСВД или ГЧОС), коммутируемого на канальный выход УВОЧС 32.

При поступлении на управляющий вход УВОЧС 32 логического уровня «0» (после обнаружении дешифратором 28 своего адреса в принимаемом двоичном сигнале), последовательная коммутация сигналов в УВОЧС 32 прекращается и на его канальный выход продолжит поступать выходной сигнал последнего скоммутированного канала приема РПУ 9. Одновременно производится перестройка частоты передачи РПдУ 7 аналогично рассмотренному выше.

При необходимости, установку любой частоты приема-передачи «ведомого» ППК, а также и «ведущего» ППК, из числа оптимальных рабочих частот, указанных в частотном расписании, или выбранной автоматическим способом с помощью УВОЧС 32 оптимальной частоты связи - ОЧС (путем выбора одного из каналов приема П_j РПУ 9 с соответствующим порядковым номером j, совпадающем с порядковым номером j частоты его настройки f_jTi, и относящегося к каналам приема четвертой категории, с минимальным уровнем напряжения помех на его выходе) можно осуществлять также по командам, поступающим на цифровой вход «Упр. ОЧС» ППК (управления выбором ОЧС).

Для проведении дуплексного сеанса связи в пределах временного интервала Т_i между любыми двумя ППК требуется сначала произвести выбор ОЧС «ведущим» ППК.

Выбор ОЧС производят, как отмечено выше, с помощью УВОЧС 32 «ведущего» ППК автоматически - при подачи на управляющий многоразрядный цифровой вход «Упр. ОЧС» ППК соответствующей цифровой команды. В этом случае из всех К частот приема-передачи (ОРЧ), разрешенных для связи на временном интервале T_i в соответствии с частотным расписанием, УВОЧС 32 должно обеспечить коммутацию на входы демодулятора 10 и демодулятора синхросигнала 20 выходного сигнала одного из каналов приема П_j РПУ 9 с порядковым номером j, соответствующего каналам приема четвертой категории, на выходе которого уровень напряжения помех минимальный по отношению к другим каналам приема этой категории.

Одновременно управляющий цифровой сигнал о номере выбранного канала приема, сформированный УВОЧС 32, подается на управляющий вход-выход РПдУ 7, обеспечивая его настройку на ОРЧ f_jTi. Цифровой сигнал (квитанция) о выполнении перестройки частоты РПдУ 7 передается в обратном направлении в УВОЧС 32. После этого выполненная в УВОЧС 32 коммутация выходного сигнала выбранного канала приема П_j РПУ 9 и настройка РПдУ 7 на ОРЧ f_jTi должны сохраняться в «ведущем» ППК до поступления на его вход «Упр. ОКС» последующей команды о выборе другой ОЧС.

Например, если требуется при ухудшении качества связи на каком либо интервале T_i использовать новую ОРЧ f_jTi с другим порядковым номером, например, с j=K, т.е. ОЧС f_КТi, выбранной радиоабонентом (радистом-оператором, например, «ведущего» ППК) по результатам анализа данных, отображаемых на экране УВОКС 32, то номер новой ОЧС f_КTi и точное время смены частот можно заранее сообщить взаимодействующему «ведомому» ППК по действующему каналу связи (на ранее выбранной ОРЧ f_jTi), например, с использованием наиболее помехоустойчивого кодирования при передачи нового номера К ОЧС f_КTi. Необходимая информация записывается, например, в БАУКС, представленного на фиг. 2 варианта исполнения УВОЧС 32, каждого ППК, и в назначенный момент времени, определяемый БОММТВ, БАУКС УВОКС (фиг. 2) взаимодействующих ППК обеспечат их синхронную автоматическую перестройку на ОЧС f_КTi, работа на которой должна обеспечить более лучшее качество связи.

После выбора перед началом сеанса связи ОЧС f_КTi, на которой будет проводиться дуплексный сеанс связи с «ведомым» ППК, требуется произвести вызов «ведомого» ППК на связь.

Вызов на связь осуществляется путем подачи на вход «Упр. ЦИВ» «ведущего» ППК (управления передачи сигнала ЦИВ) команды в виде логического уровня «1». Этот уровень, поступая на управляющие входы второго коммутатора входных сигналов 4₂ и формирователя сигнала ЦИВ 18, обеспечивает запуск формирователя 18 и коммутацию его выходного сигнала через второй коммутатор входных сигналов 4₂ на вход модулятора 6.

Модулирующий сигнал ЦИВ формируют в виде двоичной последовательности с закодированным и периодически повторяемым цифровым адресом вызываемого на связь ППК, причем скорость формирования двоичного сигнала ЦИВ при проведении дуплексного сеанса связи устанавливается в два раза выше скорости передачи информационного двоичного сигнала V=1/Т, где Т - длительность элемента информационного двоичного сигнала, передаваемого от источника дискретного сигнала 16, либо от источника аналогового сигнала 2, преобразованного в цифровую форму кодером 3.

Одновременно управляющий логический уровень «1» с входа «Упр. ЦИВ» «ведущего» ППК подается на третий вход блока управления 19, в котором он поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 25₁ и второй вход первого триггера 26₁, переводя первый 26₁ и второй 26₂ триггеры соответственно в единичное и нулевое состояния. При этом на выход блока управления 19 коммутируется с управляющего выхода устройства сжатия сигнала 5 (через третий коммутатор входных сигналов 4₃, элемент ИЛИ-НЕ 27, четвертый коммутатор входных сигналов 4₄) управляющий сигнал-меандр. Этот управляющий меандр, сформированный в устройстве сжатия сигнала 5, определяет периодически повторяющиеся циклы работы «прием»-«передача» «ведущего» ППК с частотой F_{ц прд1} («передача» - логический уровень «1», «прием» - логический уровень «0»).

В каждый интервал времени «передача» управляющего меандра РПдУ 7 обеспечивает усиление по мощности сигнала с выхода модулятора 6, фильтрацию его от нежелательных частотный составляющих в одном из диапазонных фильтрующих узлов фильтра гармоник, полоса прозрачности которого обеспечивает прохождение передаваемого сигнала [10], и излучение в эфир с помощью приемопередающей антенны 15 ГСВД, модулированного двоичным сигналом ЦИВ.

Исходная модулирующая двоичная последовательность сигнала ЦИВ с выхода второго коммутатора входных сигналов 4₂ подается на вход модулятора 6, в котором она разбивается на N параллельных потоков (N - число частотных подканалов модулятора 6, в каждом из которых длительность двоичных символов увеличивается в N раз), после чего производится формирование многочастотного сигнала OFDM (группового сигнала) [10].

В интервалы времени «прием» управляющего меандра происходит запирание возбудителя и усилителя мощности в составе РПдУ, в результате в эти интервалы времени обеспечивается необходимое ослабление уровня шумов с выхода РПдУ 7 и сохранение показателей чувствительности каналов приема РПУ 9.

Работа «ведомого» ППК при приеме ГСВД, модулированного двоичным сигналом ЦИВ аналогична работе любого другого ППК, установленного в исходное состояние - ждущий режим «прием», и приведена выше. Дополнительно здесь следует отметить то, что используемый в ВСС ГСВД представляет собой сигнал, по форме соответствующий сигналу многочастотной амплитудной телеграфии (AT) [10], который содержит кроме основной информации, содержащейся в квантах группового сигнала, еще и синхроинформацию о границах временных интервалов «прием»-«передача». Эту синхроинформацию можно использовать для обеспечения синхронной работы двух ППК без введения в передавамый сигнал избыточной синхроинформации.

Выделение синхросигнала, соответствующего управляющему меандру «ведущего» ППК, производится демодулятором синхросигнала 20 «ведомого» ППК, в котором сигнал сначала детектируется амплитудным детектором, после чего AT - сигнал подвергается регенерации регенератором, где производится усреднение временного положения фронтов посылок двоичной последовательности (типа меандра) на выходе детектора и восстановление формы посылок как управляющего меандра, обеспечивающего работу ведомого ППК в противофазе по отношению к работе ведущего ППК [10].

Ввиду периодичности и довольно большой длительности периода следования цикловых интервалов «передача»-«прием», регенерируемый меандр может быть восстановлен с высокой степенью достоверности.

Одновременно в «ведомом» ППК производится демодуляция принимаемого группового сигнала демодулятором OFDM - сигнала 10 известным способом, после чего N синхронных двоичных потоков преобразуются в единую двоичную последовательность, которая поступает на выход демодулятора 10 с эфирной скоростью передачи V=2F_{т прм2} = 2F_{т прд1} [10].

Рассмотрим более подробно процесс установления и ведения дуплексной радиосвязи.

По окончании передачи сигнала ЦИВ «ведущим» ППК (при смене единичного логического уровня на нулевой уровень на входе «Упр. ЦИВ») второй коммутатор входных сигналов 4₂ подключает к входу модулятора 6 модулирующую информационную двоичную последовательность с выхода устройства сжатия сигнала 5.

Устройство сжатия сигналов 4 работает следующим образом.

На вход устройства через первый коммутатор входных сигналов 4₁ может поступать двоичный сигнал либо с выхода кодера 3 (цифровая речь), либо с выхода источника дискретного сигнала 16 (данные) со скоростью передачи V (бит/с). Для наглядности описания работы примем, что входной сигнал представляет собой периодически повторяемую комбинацию двоичных символов типа 1110010 (фиг. 3а).

В устройстве сжатия сигнала 5 входной сигнал через третий коммутатор выходных сигналов 12₃ поступает на первый блок памяти 21₁, который может представлять собой оперативное запоминающее устройство с раздельными и независимыми управляющими входами записи и считывания информации.

Формирование необходимых тактовых последовательностей импульсов для первого счетчика записи 22₁ (F_{т прд1}), для первого счетчика считывания 24₂, объединенного по тактовым входам с формирователем сигнала ЦИВ 18 (2 F_{т прд1}), для источника дискретного сигнала 16 (F_{т вс1}) и для кодера 3 (F_{т вс2}) производится от одного формирователя тактовых импульсов 31, формирующего эти последовательности импульсов от одной опорной последовательности тактовых импульсов (F_{т оп}) с дополнительного тактового выхода устройства сжатия сигнала 11, которая формируется его блоком тактовой синхронизации 29. Соответственно этим достигается синхронная работа всех составных частей ППК и исключаются возможные фазовые рассогласования между передаваемыми и принимаемыми двоичными сигналами двух взаимодействующих ППК из-за недостаточной стабильности опорных частот задающих генераторов тактовых импульсов с составе источников дискретного сигнала 16 и кодеров 3 «ведущего» и «ведомого» ППК, с помощью которых производится формирование соответствующих двоичных сигналов.

Для обеспечения сжатия двоичного сигнала в 2 раза на выходе устройства сжатия сигнала 5 необходимо, чтобы частота следования импульсов считывания была в два раза выше частоты следовании импульсов записи F_{т прд1}.

Емкости M₁ и М₂ счетчиков записи (22₁) и считывания (24₂) должны определяться следующим образом.

Для ведения дуплексной радиосвязи каждый ППК должен периодически переключаться с приема на передачу в противофазе по отношению друг к другу с частотой F=1/Т_ц, где Т_ц - длительность одного цикла «передача»-«прием». Длительность Т_ц выбирается исходя из допустимой величины задержки преобразованного в цифровую форму телефонного сигнала (0,1-0,3) с и характеристик применяемых приемопередающих средств. Для радиообмена дискретными сообщениями величина Т_ц может выбираться в более широких пределах.

При скорости передачи двоичных символов оцифрованного речевого сигнала равной V (бит/с), емкость M₁ счетчика записи 22₁ или количество двоичных символов, периодически записываемое счетчиком записи 22₁ в блок памяти 21₁ за один цикл длительностью Т_ц=M₁T (двоичных символов или тактовых интервалов (ТИ) частоты F_{т прд1}), можно выбрать в пределах: M₁=Т_ц/Т~(0,1-0,3)⋅V. Причем целое число M₁ должно быть четным для обеспечения задержки на величину Т_ц/2 между моментами записи и считывания информации в первом блоке памяти 21₁.

Для обеспечения сжатия исходного кванта сигнала длительностью Т_ц в 2 раза производится следующее:

- в первой половине каждого цикла (временной интервал «прием» длительностью Т_ц/2) производится последовательная запись (в соответствующие ячейки памяти блока памяти 21₁) M₁ двоичных символов подготавливаемого к передачи кванта сигнала;

- во второй половине каждого цикла (временной интервал «передача») из этих ячеек блока памяти 21₁ производится последовательное считывание двоичной информации с удвоенной скоростью и с задержкой на величину Т_ц/2 по отношению к моментам записи.

Для этого необходимо, чтобы емкость М₂ счетчика считывания 24₁ была в 2 раза больше емкости счетчика записи 22₁, т.е. М₂=2М₁. Причем первые M₁ адресов ячеек считывания, последовательно сменяемых на выходе счетчика считывания 24₁ с тактовой частотой 2F_{т прд1}, должны соответствовать адресам ячеек памяти, в которые произведена запись M₁ входных символов первого блока памяти 21₁, а последующие M₁ адресов считывания должны соответствовать ячейкам, в каждой из которых постоянно записан символ «0».

Соответственно количество ячеек памяти в блоке памяти 21₁ устройства сжатия сигнала 4 должно быть не менее величины М₂.

Для наглядности на фиг. 3а длительность цикла Т_ц в тактовых интервалах (ТИ) или емкость M₁ счетчика записи 22₁ принята равной M₁=16, емкость счетчика считывания 24₁-М₂=32. В качестве счетчика записи 22₁ в данном случае можно использовать 4-х разрядный двоичный счетчик, а в качестве счетчика считывания 24₁ - 5-ти разрядный двоичный счетчик.

Каждому состоянию счетчика записи (в рассматриваемом случае от 0 до 15) соответствует своя ячейка памяти в блоке памяти 21₁, в которую записывается логический уровень, соответствующий двоичному символу на входе блока памяти и который сохраняется в ячейке в течение одного цикла.

На фиг. 3г, д, ж, з, и приведены логические уровни ячеек памяти с номерами 1, 2, 3, …, 15, 16, соответствующие пронумерованным от 1 до 16 символам входной двоичной последовательности, условно разбитой на цикловые интервалы длительностью Т_ц=16 ТИ каждый.

Считывание информации из ячеек памяти производится с запаздыванием на величину Т_ц/2=8 ТИ (или 16 тактовых интервалов частоты следования импульсов 2F_{т прд1}).

Необходимые фазовые соотношения между счетчиками записи и считывания устанавливаются блоком фазирования 23₁ путем сравнения состояний счетчиков (выходных разрядных двоичных чисел) на входах 1 и 2 блока фазирования 23₁ и принудительной начальной установки счетчика записи 22₁ в требуемое состояние управляющим сигналом с первого выхода этого блока.

Кроме того, блок фазирования 23₁ формирует управляющий меандр с частотой следования двоичных уровней F_{ц прд1}, который управляет работой ППК, установленного в состояние «ведущий». Поскольку выходы счетчиков записи и считывания подключены к входам 1 и 2 блока фазирования 23₁, то формирование управляющего сигнала довольно просто реализуется с использованием выходного сигнала старшего разряда счетчика считывания 24₁.

На фиг. 3к приведен выходной сигнал устройства сжатия сигнала 5, на фиг. 3л - управляющий меандр блока управления 19, формируемый блоком фазирования 23₁ в инверсном виде. Временные интервалы «передача» и «прием» «ведущего» ППК здесь обозначены соответственно «ПРД1» и «ПРМ1».

Сжатые в 2 раза кванты передаваемого сигнала по окончании действия команды единичного логического уровня на входе «Упр. ЦИВ»»ведущего» ППК подаются через второй коммутатор входных сигналов 4 г на вход модулятора 6. Для упрощения изложения принципа работы здесь принято, что количество параллельных частотных подканалов уплотнения модулятора 6 равно N=8, соответственно двоичные символы каждого кванта передаваемого сигнала в последовательно-параллельном преобразователе модулятора 6 распределяются по восьми подканалам для формирования многочастотного сигнала OFDM блоком формирования сигнала OFDM модулятора 6 [10]. При этом, длительность каждого двоичного символа входного кванта увеличивается в 8 раз, и в каждый интервал времени «передача» (ПРД1) длительностью Т_ц/2 по каждому из частотных подканалов сигнала OFDM (группового сигнала) предается в эфир (приведенным выше методом) информация о значениях только двух символов из каждых 16-ти с длительностью элемента группового сигнала в эфире Т_гс=4Т.

Далее процесс формирования и передачи квантов группового сигнала временного дуплекса, модулированного информационным двоичным сигналом, аналогичен описанному выше при передачи ГСВД, модулированного сигналом ЦИВ.

Аналогично вышеизложенному работают устройство сжатия сигнала 11 «ведомого» ППК и последующие его устройства, обеспечивающие передачу ГСВД, модулированного информационным сигналом, в эфир при дуплексной передачи информации в сторону «ведущего» ППК. Однако передача квантов ГСВД начинается только после регенерации демодулированного управляющего меандра и приема сигнала ЦИВ.

Регенерированный управляющий меандр, аналогичный управляющему меандру первого ПИК, с частотой следования цикловых интервалов F_{ц прм2}=F_{ц прд1}, приведен на фиг. 3м с учетом задержки сигнала τ_з на время его распространения от передатчика первого ППК до приемника второго ППК. Для наглядности принято, что величина задержки соответствует длительности одного принимаемого двоичного символа, т.е. τ_з=Т/2.

Для формирования «ведомым» ППК квантов сигнала, аналогичных по методу формирования квантов «ведущего» ППК, необходимо обеспечить совмещения начала считывания двоичных символов из первого блока памяти 21₁ устройства сжатия сигнала 5 с началом временного интервала «передача» регенерированного управляющего меандра. Это достигается принудительной установкой счетчика считывания 24₁ в необходимое состояние сигналом со второго выхода первого блока фазирования 23₁ в соответствии с временным положением (фазой) интервалов «передача» регенерированного управляющего меандра, который подается на управляющий вход первого блока фазирования 23₁ после обнаружения своего адреса в сигнале с ЦИВ.

На фиг. 3н условно обозначены временные границы квантов группового сигнала, передаваемых «ведомым» ППК, на входе коммутатора радиосигналов 8 «ведущего» ППК с учетом задержки распространения сигнала от одного комплекта кдругому. При этом суммарная задержка принимаемых «ведущим» ППК квантов сигнала по отношению к переданным составляет величину 2 τ_з.

Рассмотрим процесс приема «ведущим» ППК ГСВД, модулированного информационным сигналом, после приема «ведомым» ППК ГСВД, модулированного сигналом ЦИВ.

Будем полагать, что в «ведомом» ППК исходный сигнал на входе устройства сжатия сигнала 5 аналогичен ранее рассмотренному (фиг. 3а), но со смещением фазы (временного положения) двоичной последовательности по отношению к управляющему меандру (фиг. 3м).

Коммутатор радиосигналов 8 первого ППК, управляемый меандром (фиг. 3м), формируемым устройством сжатия сигнала 5, будет коммутировать во временные интервалы ПРМ1 («прием») на вход РПУ 9 кванты принимаемого группового сигнала, усеченные на окончаниях на величину 2τ_з. Форма огибающей этих квантов соответствует выходному сигналу демодулятора синхросигнала 20, приведенному на фиг. 3о (при отсутствии каких либо помех на входе РПУ 9).

Блок демодуляции сигнала OFDM в составе демодулятора 10 осуществляет операцию, обратную операции, выполняемой блоком формирования сигнала OFDM модулятора 6 [10]. При этом на его выходе формируется N=8 двоичных потоков, которые параллельно-последовательным преобразователем (в составе демодулятора 10) преобразуются в общий поток со скоростью 2F_{т прд1} (фиг. п).

Укорочение по длительности каждого принимаемого с эфира кванта высокочастотного сигнала коммутатором радиосигналов 8 на величину 2τ_з на помехоустойчивость приема двоичной информации не повлияет. Количество частотных подканалов N, определяющих увеличение длительности двоичного символа (после удвоения скорости передачи) в каждом канале в N раз (Т_э=NT/2), выбирается исходя из обеспечения требуемой величины защитного интервала при передачи высокоскоростной информации по KB каналу связи [13], которая существенно больше величины 2τ_з.

Более того, уменьшению длительности подвергается только часть кванта сигнала, соответствующая последнему двоичному символу в каждом подканале (в нашем примере при N=8 и Т_ц=16 ТИ последним является второй символ каждого подканала - фиг. 3о). В действительности же, при реализации системы Т_ц выбирается намного большим величины 16 ТИ, например, при Т_ц=0,2 с, N=8 и при скорости передачи информации по KB каналу 4800 бит/с, в каждом кванте сигнала по каждому их 8-ми частотных подканалов передается L=0,2⋅4800/8=120 двоичных символов, т.е. последним в подканале будет являться 120-й символ).

С выхода демодулятора 10 дискретный сигнал поступает в устройство расширения сигнала 11, в котором этот сигнал подается на входы блока тактовой синхонизации (БТС) 29 и блока цикловой синхронизации 30, а также на вход второго блока памяти 21₂ через третий коммутатор выходных сигналов 4₃. В устройстве расширения сигнала 11 производится операция, обратная операции сжатия сигнала. Для осуществления этого в БТС 29 осуществляется определение временного положения границ двоичных элементов с выхода демодулятора 10 и формирование соответствующих последовательностей тактовых импульсов F_{т прм1}, 2F_{т прм1} (фиг. 3р,т), обеспечивающих синхронную запись информации во второй блок памяти 21₂ и ее считывание с помощью второго счетчика записи 22₂ и второго счетчика считывания 24₂, емкость которых равна ранее определенным величинам М₂ и M₁ соответственно.

Последовательностей тактовых импульсов 2F_{т прм1} и F_{т прм1} могут формироваться на выходах промежуточных делителей частоты БТС 29 путем деления частоты задающего генератора, имеющего высокую стабильность. Фаза импульсов на выходе делителей может изменяться с помощью кольца фазовой автоподстройки путем добавления или вычитания импульсов в последовательности импульсов с более высокой частотой в соответствии с изменением фазы входных двоичных символов [15, стр. 252]. Аналогичным образом формируется на дополнительном выходе БТС 29 последовательность опорных импульсов F_{т оп}, подстраиваемая по фазе в соответствии с изменением фазы входного бинарного сигнала и подаваемая на вход формирователя тактовых импульсов 31. Частота следования импульсов этой последовательности должна быть кратна частоте F_{т прм1}, т.е. F_{т оп}=k⋅F_{т прм1}, где k - целое число. Выбор частоты F_{т оп} (на выходе одного из промежуточных делителей частоты БТС 29) производится в зависимости от требований, предъявляемых к формирователю тактовых импульсов 31, который обеспечивает формирование необходимых тактовых последовательностей импульсов путем деления опорной частоты F_{т оп} на соответствующие коэффициенты деления. Такое формирование синхронных тактовых частот для работы приемных и передающих составных частей каждого ППК обеспечивает, как отмечено выше, надежный синхронный дуплексный обмен данными между каждыми двумя ППК системы связи.

Необходимая задержка на половину циклового интервала Т_ц/2 моментов считывания двоичной информации относительно моментов записи обеспечивается путем установки второго счетчика считывания 24₂ в требуемое состояние управляющим сигналом с первого выхода второго блока фазирования 23₂.

Кроме того, необходимо, чтобы начало записи во второй блок памяти 21₂ последовательности двоичных информационных символов каждого демодулированного кванта сигнала (фиг. 3п) совпадало с приходом первого двоичного символа демодулированного кванта, т.е. в первую ячейку памяти блока 21₂ должен быть записан первый символ демодулированного кванта сигнала, во вторую ячейку - следующий второй символ и т.д.

Необходимое фазирование второго счетчика записи 22₂ обеспечивается управляющим сигналом со второго выхода блока фазирования 23₂ в соответствии с временным положением (фазой) цикловых импульсов F_{цc пpм1} (фиг. 3с) с выхода блока цикловой синхронизации 30. В качестве циклового синхросигнала, содержащегося в каждом цикле демодулированного сигнала, можно использовать последовательность из M₁ нулевых двоичных символов, следующих после последнего информационного символа демодулированного кванта сигнала (фиг. 3п).

Для того, чтобы исключить появление на выходе демодулятора 10 «ложных» символов «1» после последнего информационного символа каждого демодулированного кванта сигнала (вследствии действия шумов на его входе) работа блока демодуляции сигнала OFDM в составе демодулятора 10 блокируется управляющим меандром с выхода блока управления 19 в интервалы времени «ПРД1» [10] (фиг. 3л).

Для обеспечения работы БЦС 30 на его информационный вход подается сигнал с выхода демодулятора 10, а на его тактовый вход - последовательность тактовых импульсов со второго выхода БТС 29.

Результат считывания информации из второго блока памяти 21₂ представлен на фиг. 2у. С выхода блока памяти 21₂ этот двоичный сигнал подается на выход устройства расширения сигнала 11 через шестой коммутатор входных сигналов 4₆ и далее коммутируется первым коммутатором выходных сигналов 12₁ на вход декодера 13, где производится его преобразование в аналоговый ТЛФ сигнал, который далее подается получателю аналогового сигнала 14.

Аналогичным образом происходит прием информационного сигнала «ведомым» ППК в процессе ведения дуплексной радиосвязи после приема ГСВД, модулированного сигналом ЦИВ. В отличии от приема информации «ведущим» ППК, укорочения принимаемых квантов сигнала здесь не происходит ввиду того, что интервалы времени «ПРМ 2» регенерированного управляющего меандра совпадают с длительностью квантов двоичной последовательности демодулированного сигнала.

Рассмотрим работу этих же двух ППК при проведении симплексного сеанса связи.

В исходном состоянии (до начала сеанса связи) также, как и при дуплексной работе, каждый ППК устанавливается в ждущий режим «прием» путем подачи на вход «Упр. ПРМ» импульсного сигнала аналогично приведенному выше.

Перед началом проведения симплексного сеанса связи инициатор связи - «ведущий» ППК, устанавливается в симплексный режим работы путем подачи на вход «Уст. СР» (установка симплексного режима работы) импульсного сигнала в виде кратковременного логического уровня «1». Поступая на второй дополнительный вход блока управления 19, этот сигнал подается через третий элемент ИЛИ 25₃ на второй вход третьего триггера 26₃, устанавливая его в единичное состояние. Логический уровень «1» с выхода этого триггера поступает на управляющий вход четвертого коммутатора 4₄ и обеспечивает коммутацию управляющих логических уровней с входа «Упр. ПРМ/ПРД» (управление режимами «прием»/«передача») на выход блока управления 19. В этом случае управляющий логический уровень «О» на входе «Упр. ПРМ/ПРД» переводит ППК в режим «прием», обеспечивая прием сигналов в течении времени действия этого уровня, а управляющий логический уровень «1» на этом входе переводит ППК в режим «передача». Таким образом, управление ППК по данному входу аналогично управлению симплексной радиостанции в режим приема и передачи с использованием тангенты.

Одновременно при подачи на вход «Уст. СР» управляющего импульсного сигнала работа устройства сжатия сигнала 5 и работа устройства расширения сигнала 11 блокируется и каждый из них переводятся в режим коммутации двоичного сигнала с входа на выход соответствующего устройства. В этом случае логический уровень «1» с второго дополнительного выхода блока управления 19, поступая на вход управления формирователя тактовых импульсов 31, на дополнительный управляющий вход устройства сжатия сигнала 5 и на управляющий вход устройства расширения сигнала 11 обеспечивает следующее:

1. В формирователе тактовых импульсов 31 частота тактовых импульсов на первом его выходе (2F_{1 прд}) понижается в два раза, обеспечивая формирование двоичного сигнала ЦИВ блоком 18 с такой же скоростью F_{1 прд}, что и скорость передачи информационных символов на входе устройства сжатия сигнала 5.

2. В устройстве сжатия сигнала 5 логический уровень «1», поступая на управляющие входы пятого коммутатора входных сигналов 4₅ и второго коммутатора выходных сигналов 12₂, обеспечивает передачу двоичного сигнала с выхода первого коммутатора входных сигналов 4₁ на вход второго коммутатора входных сигналов 4₂.

3. В устройстве расширения сигнала 11 логический уровень «1», поступая на управляющие входы шестого коммутатора входных сигналов 4₆ и третьего коммутатора выходных сигналов 12₃ обеспечивает передачу двоичного сигнала с выхода демодулятора 10 на вход перового коммутатора выходных сигналов 12₁. Кроме того, логический уровень «1», поступая на дополнительный вход БТС 29, обеспечивает понижение скорости тактовых импульсов на втором выходе БТС 29 (2F_{т прм1}) в 2 раза (F_{т прм1}), т.е. в соответствии со скоростью следования принимаемых двоичных символов на выходе демодулятора 10.

Далее для проведения симплексного сеанса связи требуется произвести выбор оптимального канала связи «ведущим» ГШК. Выбор производится путем подачи на вход «Упр. ОЧС» «ведущего» ППК импульсной команды таким же образом, что и при проведении дуплексного сеанса связи, изложенного выше.

После этого «ведущий» ППК должен передать ГСОС, модулированный сигналом ЦИВ, путем подачи одновременно на вход «Упр. ЦИВ» и на вход «Упр. ПРМ/ПРД» команды в виде логического уровня «1».

ГСОС, модулированный сигналом ЦИВ формируется и излучается в эфир в виде непрерывного группового сигнала с закодированным и периодически повторяемым цифровым адресом вызываемого ППК. Скорость передачи сигнала ЦИВ и последующей дискретной информации равна в данном случае скорости передачи основного сигнала V=1/Т бит/с (Т - длительность элемента исходного сигнала на выходе первого коммутатора входных сигналов 4₁). Длительность формирования сигнала ЦИВ определяется временем действия логического уровня «1» на входах Упр. ЦИВ» и «Упр. ПРМ/ПРД» и должна быть не меньше интервала времени, необходимого для надежного обнаружения сигнала ЦИВ во втором («ведомом») ППК.

Работа «ведомого» ППК при приеме ГСОС, модулированный сигналом ЦИВ аналогична работе любого другого ППК, установленного в исходное состояние - ждущий режим «прием», и приведена выше.

Ведение симплексного сеанса радиосвязи производится известным способом, путем последовательного обмена информацией при соответствующем управлении процессами передачи и приема группового сигнала по входам «Упр. ПРМ/ПРД» каждого ППК.

С практической точки зрения все составные части ведомственной системы двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным

использованием радиочастотного спектра реализуемы, о чем оговорено при изложении работы системы и в [10]. Радиоприемные устройства пятого поколения (типа РПУ 9) с прямым аналого-цифровым преобразованием открывают возможность создания многоканальных цифровых радиоприемных устройств по принципу «один аналоговый вход - много каналов приема», при котором сложность и стоимость РПУ в целом слабо зависит от количества каналов приема [7]. УВОЧС 32 может быть реализовано программным способом, например, под операционную систему Windows. В качестве аппаратной платформы может использоваться мини-ПЭВМ с требуемым быстродействием.

В заключение следует отметить, что использование предлагаемого способа, который может быть реализован в ведомственной системе двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра, позволит достичь следующих преимуществ по отношению к известным системам двухсторонней радиосвязи [5, 6, 10]:

1. Расширить функциональные возможности ВСС путем обеспечения каждым двум ППК ведения кроме одночастотной дуплексной радиосвязи еще и одночастотной симплексной радиосвязи с дистанционным переключением (по радиоканалу) любого «ведомого» ППК как в режим дуплексной радиосвязи, так и в режим симплексной радиосвязи по требованию инициатора радиосвязи («ведущего» ППК). Кроме того, в режиме симплексной радиосвязи обеспечивается более высокая помехоустойчивость по отношению к режиму дуплексной радиосвязи за счет снижения скорости передаваемых в эфир данных в два раза.

2. Существенно сократить время ожидания выхода любого «ведущего» ППК на связь с требуемым «ведомым» ППК без применения в составе ВСС дуплексной базовой станции - ретранслятора, обеспечивающей быструю организацию имеющихся каналов связи между радиоабонентами ВСС [7, 11].

3. Повысить помехоустойчивость ведения как дуплексной, так и симплексной радиосвязи между любыми двумя ППК ВС за счет обеспечения возможности выбора оптимальной частоты связи с минимальным уровнем аддитивных помех из соответствующей группы оптимальных рабочих частот, определяемых по результатам краткосрочного прогнозирования условий ионосферного распространения радиоволн для каждого временного интервала работы ВСС.

Источники информации:

1. Быховский М.А. Новый способ дуплексной связи // Электросвязь. - 2015. - №2. - С. 12-14.

2. Шадрин Б.Г., Зачатейский Д.Е., Будяк B.C., Алексеенко В.Н. Совершенствование систем дуплексной декаметровой радиосвязи // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2015. - Вып. 4. - С. 31-47.

3. Березовский В.А., Дулькейт И.В., Шадрин Б.Г., Будяк B.C. Особенности разработки и модернизации узлов коротковолновой радиосвязи //Специальная техника. - 2010. - С. 17-24.

4. Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи. - М.: Эко-Трендз, 2001 г.

5. Пат. 2190301 РФ Система дуплексной радиосвязи: / А.Н. Юрьев, Б.Н. Ярошевич, В.И. Левченко, Б.Г. Шадрин. - 2002.

6. Пат. 2507683 РФ Способ зоновой дуплексной связи с временным разнесением каналов приема и передачи / А.Н. Юрьев, В.Л. Хазан. - 2014.

7. Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.K. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника. 2011. - 444 с.

8. Пат.2428792 РФ Автоматизированный радиоузел коротковолновой связи / В.А. Березовский, О.А. Селиванов, И.В. Дулькейт, Б.Г. Шадрин, B.C. Будяк. - 2011.

9. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М. и др. Коротковолновые антенны / под ред. Г.З. Айзенберга. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1985. 536 с.

10. Пат. 2553091 РФ Система дуплексной высокоскоростной коротковолновой радиосвязи /Б.Г. Щадрин, В.С. Будяк, В.Н. Алексеенко. - 2015.

11. Шадрин Б.Г., Юрьев А.Н., Гриненко А.А. Транкинговая система связи диапазона 136-174 МГц // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2001. - Вып. 6. - С. 27-33.

12. Зачатейский Д.Е., Шадрин Б.Г. О точности краткосрочного прогнозирования условий распространения KB радиоволн на основе использования модели ионосферы IRI // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2006. - Вып. 11. - С. 29-39.

13. Киселев A.M., Махотин В.В., Рыжов Н.Ю., Шаталова Г.В. Способ реализации высокоскоростного параллельного модема// Техника радиосвязи. 2006. Вып. 11. С. 5-15.

14. Гинсбург В.В., Гиршов B.C., Заездный A.M., Каган Б.Д. Кустов О.В., Окунев Ю.Б.. и др. Аппаратура передачи дискретной информации МС-5 / Под редакцией Заездного A.M. и Окунева Ю.Б. - М.: Связь. 1970. 152 с.

15. Н.А. Сартасов, В.М. Едвабный, В.В. Грибин Коротковолновые радиоприемные устройства. М.: Связь, 1971. - 288 с.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при построении ведомственных систем связи (ВСС), в том числе, средневолновых (СВ) и коротковолновых (KB), обеспечивающих полнодоступный одночастотный дуплексный и симплексный высокоскоростной обмен данными и речевыми сообщениями, преобразованными в цифровую форму, и предназначено для повышения помехоустойчивости ведения дуплексной и симплексной радиосвязи между любыми двумя приемопередающими комплектами (ППК) ВСС за счет обеспечения возможности выбора оптимальной частоты связи с минимальным уровнем аддитивных помех из соответствующей группы оптимальных рабочих частот, определяемых по результатам краткосрочного прогнозирования условий ионосферного распространения радиоволн для каждого временного интервала работы ВСС. Способ ведения двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра в ВСС, заключается в том, что формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, с помощью которого периодически переключают ППК из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц, где Т_ц - длительность одного цикла переключений «прием»-«передача», которую выбирают исходя из допустимой величины задержки аналогового телефонного сигнала, преобразованного в цифровую форму, от момента его передачи до момента его приема при ведении дуплексной радиосвязи, передают в эфир групповой сигнал временного дуплекса (ГСВД), модулированный сигналом цифрового избирательного вызова, в каждом ППК ВСС используют К каналов приема по К независимым частотным каналам приема, выбирают канал приема и ППК устанавливают в симплексной режим работы с одновременной перестройкой канала передачи этого ППК на частоту выбранного канала приема с последующим ведением симплексного сеанса связи на этой частоте. 3 ил.

Способ ведения двухсторонней высокоскоростной радиосвязи с эффективным использованием радиочастотного спектра в ведомственной системе связи (ВСС), состоящей из R идентичных приемопередающих комплектов (ППК), в соответствии с которым перед началом ведения дуплексного сеанса связи в каждом ППК канал приема и канал передачи, поочередно подключаемых к приемопередающей антенне в соответствующих режимах ППК «прием» и «передача», настраивают на выделенную для ВСС одну и ту же частоту приема - передачи и устанавливают ППК в исходное состояние - ждущий режим «прием», из которого любой ППК, используемый для вызова требуемого ППК на связь, переводят в состояние «ведущий», при котором формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, с помощью которого периодически переключают ППК из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц, где Т_ц - длительность одного цикла переключений «прием»-«передача», которую выбирают исходя из допустимой величины задержки аналогового телефонного сигнала, преобразованного в цифровую форму, от момента его передачи до момента его приема при ведении дуплексной радиосвязи, а также исходя из возможностей применяемых приемопередающих технических средств в составе ППК, и передают в эфир групповой сигнал временного дуплекса (ГСВД), модулированный сигналом цифрового избирательного вызова (ПИВ), в виде последовательности регулярно следующих на соответствующих временных интервалах

«передача» квантов группового сигнала, каждый длительностью Т_ц/2, причем групповой сигнал формируют как сигнал OFDM, состоящий из N ортогональных сигналов подканалов с частотным интервалом между соседними подканалами равным Δf=1/Т_гс, где Т_гс - длительность посылки группового сигнала, а модулирующий сигнал ЦИВ формируют в виде двоичной последовательности с закодированным и периодически повторяемым цифровым адресом вызываемого на связь ППК, причем скорость формирования двоичного сигнала ЦИВ устанавливают в два раза выше скорости передачи информационного двоичного сигнала V=1/Т, где Т - длительность элемента информационного двоичного сигнала, передаваемого от источника дискретного сигнала, либо от источника аналогового сигнала, преобразованного в цифровую форму, при этом длительность передачи сигнала ЦИВ определяют временем, необходимым для надежного обнаружения адреса вызываемым на связь ППК, кроме того, в «ведущем» ППК в каждый интервал времени «передача» формируют сжатый во времени в два раза модулирующий квант информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц/2 из соответствующего исходного блока информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц путем увеличения скорости V следования двоичных символов в два раза и, по окончании передачи сигнала ЦИВ, каждый формируемый квант группового сигнала модулируют соответствующим квантом информационного двоичного сигнала для передачи в эфир ГСВД, модулированного информационным сигналом, при этом в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определяют временное положение регулярно следующих квантов принимаемого ГСВД, и формируют управляющий бинарный сигнал типа меандр, аналогичный управляющему сигналу «ведущего» ППК, кроме того, принимаемые кванты ГСВД демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы, при котором с помощью сформированного

управляющего сигнала его периодически переключают из режима «прием» в режим «передача» с частотой F=1/Т_ц в противофазе по отношению к «ведущему» ППК и, аналогично «ведущему» ППК, формируют и передают «ведущему» ППК в регулярно следующие интервалы времени «передача» кванты ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК, а в противофазно следующие интервалы времени «прием» принимают кванты ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведущего» ППК, после демодуляции которых каждый квант информационного двоичного сигнала длительностью Т_ц/2 расширяют во времени до длительности Т_ц исходного блока информационного двоичного сигнала путем снижения скорости следования двоичных символов в два раза и восстановленную информационную двоичную последовательность, переданную «ведущим» ППК, подают на вход получателя дискретного сигнала, либо декодируют и в аналоговом виде подают на вход получателя аналогового сигнала, аналогичным образом производят прием «ведущим» ППК ГСВД, модулированного информационным сигналом «ведомого» ППК, после завершения дуплексного сеанса связи взаимодействующие ППК устанавливают в исходное состояние, отличающийся тем, что в каждом ППК ВСС дополнительно используют К-1 каналов приема, объединенных по антенным входам и подключаемых к приемопередающей антенне в режиме «прием», для осуществления одновременного приема по К независимым частотным каналам приема П₁, П₂, …, П_K с выводом выходного напряжения каждого канала приема П_j с порядковым номером j=1, 2, …, К в цифровой форме, кроме того, работу ВСС осуществляют в соответствии с частотным расписанием, согласно которому каждую рабочую смену продолжительностью L часов непрерывной работы ВСС разбивают на m временных интервалов каждый длительностью T_i=L/m, где i=1, 2, …, m определяет порядковый номер следования каждого временного интервала T_i в пределах L часов, и на каждый временной интервал T_i выделяют соответствующую группу из К разрешенных для связи оптимальных рабочих

частот (ОРЧ) f_1Ti, f_2Ti, …, f_KTi, каждой из которых f_jTi назначают порядковый номер j=1, 2, …, К, совпадающий с порядковым номером канала приема П_j, настраиваемого на эту ОРЧ для работы в пределах временного интервала T_i, причем каждую группу из К ОРЧ формируют из соответствующего интервала частот Δ_{f Ti}=(0,7-0,9)⋅f_{МПЧ Ti}, где f_{МПЧ Ti} - максимальная применимая частота на временном интервале T_i, определяемая по результатам краткосрочного прогнозирования условий ионосферного распространения радиоволн, при этом перед началом каждой рабочей смены в электронную память каждого канала приема П_j каждого ППК ВСС записывают как заранее подготовленные каналы (ЗПК) приема m соответствующих значений ОРЧ f_jT1, f_jT2, …, f_jTm, разрешенных для работы на соответствующих временных интервалах T₁, T₂, …, T_m согласно частотного расписания, а в электронную память канала передачи каждого ППК ВСС записывают как ЗПК передачи все Q=К⋅m значений ОРЧ согласно частотного расписания, и перед наступлением каждого следующего друг за другом временного интервала Т_i работы ВСС производят одновременную перестройку всех К каналов приема П₁, П₂, …, П_K каждого ППК на соответствующие К ЗПК приема f_1Ti, f_2Ti, …, f_KTi, при этом каждый сеанс дуплексной или симплексной связи, при котором «ведущий» ППК дополнительно устанавливают в режим симплексной связи, начинают с выбора «ведущим» ППК оптимальной частоты связи (ОЧС), являющейся одной из К ОРЧ, разрешенных для работы на соответствующем временном интервале T_i, для чего в каждом ППК дополнительно используют устройство выбора оптимальной частоты связи (УВОЧС), с помощью которого в непрерывном режиме производят оценку уровней выходного напряжения каждого канала приема П_j как в парциальной полосе пропускания Δf каждого из N частотных подканалов используемого в ВСС группового сигнала, так и в суммарной полосе пропускания ΔF=Δf⋅N всех подканалов группового сигнала, и определяют соответствие каждого канала приема одной из четырех условных категорий каналов приема, к первой из которых относят

каждый канал приема, принимающий ГСВД, к второй категории относят каждый канал приема, принимающий групповой сигнал одночастотного симплекса (ГСОС), который формируют и излучают каждым из двух ППК при проведении симплексного сеанса связи на одной частоте в виде непрерывного группового сигнала, модулированного либо двоичным сигналом ЦИВ, либо информационным двоичным сигналом, к третьей категории относят каждый канал приема, принимающий сосредоточенные по спектру помехи, спектральные составляющие которых попадают в полосу пропускания одного или нескольких подканалов группового сигнала, и к четвертой категории относят каждый канал приема, принимающий помехи типа нормальный «белый» шум, при этом для проведения на временном интервале T_i дуплексного или симплексного сеанса связи между какими либо двумя ППК ВВС в «ведущем» ППК в качестве ОЧС выбирают частоту f_jTi настройки того канала приема П_j из всех каналов приема, относящихся к четвертой категории каналов приема, на выходе которого определен минимальный уровень помех по отношению к другим каналам приема этой категории, на эту же ОЧС настраивают и канал передачи «ведущего» ППК, соответственно и для демодуляции используют выходное напряжение выбранного канала приема П_j, причем при проведении дуплексного сеанса связи в пределах временного интервала T_i вызов требуемого ППК на связь, осуществляют путем передачи «ведущим» ППК на выбранной ОЧС f_jTi ГСВД, модулированного сигналом ЦИВ, при этом, если в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определен только один канал приема П_j, относящийся к каналам приема первой категории, то его выходной сигнал демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы, одновременно производят перестройку канала передачи «ведомого» ППК на частоту настройки f_jTi выбранного канала приема П_j этого ППК и проводят дуплексный сеанс связи на выбранной ОЧС f_jTi, при проведении симплексного сеанса связи вызов требуемого ППК на

связь осуществляют путем передачи «ведущим» ППК на выбранной ОЧС f_jTi ГСОС, модулированного двоичным сигналом ЦИВ, причем модулирующий сигнал ЦИВ формируют аналогично сигналу ЦИВ в дуплексном режиме работы, но с уменьшенной в два раза скоростью следования двоичных символов, при этом, если в каждом другом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определен только один канал приема П_j, относящийся к каналам приема второй категории, то его выходной сигнал демодулируют, и тот ППК, в демодулированном сигнале ЦИВ которого обнаружен свой адрес, считают «ведомым» и устанавливают в симплексный режим работы, одновременно производят перестройку канала передачи «ведомого» ППК на частоту f_jTi выбранного канала приема П_j этого ППК и проводят симплексный сеанс связи на выбранной ОЧС f_jTi, в процессе ведения которого каждым из взаимодействующих ППК последовательно передают и принимают ГСОС, модулированный соответствующим информационным двоичным сигналом от источника дискретного сигнала, либо от источника аналогового сигнала, преобразованного в цифровую форму, без увеличения в два раза скорости следования модулирующих двоичных символов, кроме того, если в каждом ППК ВСС, находящемся в исходном состоянии, определено два и более каналов приема, относящихся к каналам приема первой и второй категории, то демодуляцию выходного сигнала каждого из этих каналов приема в каждом ППК производят последовательно во времени, при этом, если в одном из ППК ВСС при демодуляции выходного сигнала одного из каналов приема П_j обнаружен свой адрес с требуемой достоверностью, то этот ППК устанавливают в состояние «ведомый» и в дуплексный режим работы с одновременной перестройкой канала передачи этого ППК на частоту f_jTi выбранного канала приема П_j с последующим ведением дуплексного сеанса связи на этой частоте при условии, что выбранный канал приема П_j соответствует каналам приема первой категории, если этот канал приема соответствует каналам приема второй категории, то «ведомый» ППК устанавливают в симплексной режим работы с

одновременной перестройкой канала передачи этого ППК на частоту f_jTi выбранного канала приема П_j с последующим ведением симплексного сеанса связи на этой частоте.