Система персональной подвижной связи Российский патент 2019 года по МПК H04K3/00 

Изобретение относится к области спутниковых систем персональной подвижной связи с низкими скоростями передачи информации.

Современные спутниковые системы используют фазовую модуляцию передаваемых сигналов. Для поддержания синхронизации используется скремблирование путем сложения информационных символов с символами псевдослучайной последовательности. При этом, исключаются длительные последовательности нулей и единиц, приводящие к сбою синхронизации фазовых детекторов, что особенно актуально на скоростях менее 4,8 кбит/с. Однако, в этом случае, требуется цикловая (кадровая) синхронизация псевдослучайной последовательности на передающей и приёмной стороне, что увеличивает общую скорость передачи в спутниковом радиоканале и снижает энергетический потенциал радиолинии. Также следует отметить, что «де факто» стандарты на способы скремблирования повсеместно используемые и имеющие как аппаратные, так и программные реализации (например, описанные в IESS-309 компании «Интелсат») работают на скоростях не менее 64 кбит/с. То есть, существует техническая проблема минимизации избыточной информации в спутниковых каналах при одновременном сохранении устойчивой синхронизации.

Так как для передачи информации через станции (центры) спутниковой связи используется наземное каналообразующее оборудование, для преодоления описанной выше технической проблемы, предложено ввести в наземное каналообразующее оборудование функцию предварительного кодирования. Например, в патенте US 5 422 912 на изобретение «Подавление электромагнитного излучения путем кодирования» в системе проводной связи предложено «разрушение» периодического сигнала при передаче длинной последовательности, скремблируются не данные, а полярности передаваемых в линию импульсов. В зависимости от значения некоторого псевдослучайного бита выбирается либо положительная, либо отрицательная полярность. Так как, приёмное устройство безразлично к полярности импульса и реагирует только на его наличие, для восстановления данных приёмному устройству не надо знать вид псевдослучайной последовательности, использованной при шифрации полярности. В результате выполняют некое «скремблирование» без последующего дескремблирования. Предложенное в US 5 422 912 изобретение предполагает использование трёхуровнего сигнала и, как и было указано выше, применяется на проводных линиях связи.

В отличие от выбранного в качестве ближайшего аналога решения из US 5 422 912 работа предложенной системы персональной подвижной связи обеспечивается двухуровневым сигналом и предполагает использование при организации низкоскоростных каналов – спутниковой связи в сочетании с дифференциальной фазовой модуляцией. Также, предложенная система позволяет применить простое кодирование без необходимости синхронизации декодера на противоположной стороне.

Предложена система персональной связи, содержащая, по меньшей мере, один низкоскоростной канал передачи данных, в котором аппаратные средства на передающей стороне и стороне приёма обеспечивают кодирование и распознавание информации, соответственно. В предложенной системе низкоскоростной канал передачи данных представляет собой канал спутниковой системы персональной подвижной связи. Аппаратные средства на передающей стороне обеспечивают замену следующих подряд «нулевых» байтов информации, начиная с пятого байта, на «единичный» до момента появления первого «ненулевого» байта. Аппаратные средства на стороне приёма заменяют на «нулевой» байт «единичные» байты, следующие после четырёх «нулевых», до момента появления первого «неединичного» байта. Работа канала спутниковой системы персональной подвижной связи, поддерживающего устойчивую синхронизацию, приведена на рисунке.

Работа предложенной системы основана на анализе передаваемой в спутниковом канале информации на наличие «нулевых» байтов. Предварительное кодирование выполняется в сочетании с дифференциальной фазовой модуляцией и представляет собой замену пятого, шестого и т.д. из следующих подряд «нулевых» байтов информации (00₁₆) на «единичный» (FF₁₆). После четырёх «нулевых» байтов следующие подряд «нулевые» байты инвертируются в «единичные». Это обеспечивает максимальное количество «нулевых» бит – 46 (7+4х8+7). Процедура замены (инверсии) продолжается до тех пор, пока не появится первый «ненулевой» байт. «Нулевые» байты при прохождении дифференциального декодера не приводят к изменению фазы выходного сигнала, а единичные вызывают появление последовательности 10101010 (АА₁₆).

На приёмном конце канала передачи данных приём четырёх «нулевых» байт означает, что следующие за ними подряд «единичные» байты должны быть инвертированы и так до появления «неединичного» байта, который передаётся без преобразований. То есть, на приёмной стороне «единичный» байт, следующий после четырех «нулевых» байтов заменяется на «нулевой». Если пятый, шестой и т.д. байт также принят как «единичный» он аналогично заменяется на «нулевой» итак до прихода первого «не единичного» байта. Таким образом, обеспечивают самосинхронизацию канала передачи данных без использования псевдослучайных последовательностей и не требующую добавления избыточных бит при передаче.

В результате, применение предварительного кодирования информации для передачи по спутниковому каналу связи обеспечит устойчивость синхронизации в спутниковом канале независимо от вида передаваемой информации и позволит снизить битовую и символьную скорость передачи информации в спутниковом канале. В итоге, становится возможным либо уменьшить среднюю мощность передатчика малогабаритной спутниковой станции, либо увеличить скорость передачи полезной информации за счёт отсутствия избыточных, служебных бит и замены служебных бит на информационные.

Изобретение относится к области беспроводной связи? в частности спутниковой радиосвязи? и предназначено для обеспечения синхронизации в спутниковых каналах. Способ обеспечения синхронизации низкоскоростных спутниковых каналов связи путем предварительного кодирования передаваемой информации заключается в переносе функции скремблирования информации в спутниковом канале на наземную каналообразующую аппаратуру, что обеспечивает устойчивость синхронизации в спутниковом канале независимо от вида передаваемой информации, а передача информации в спутниковом канале обеспечивается без избыточных, служебных бит. Использование способа позволяет уменьшить среднюю мощность передатчика спутниковой станции или увеличить скорость передачи информации путем замены служебных бит на информационные. 1 ил.

Система персональной связи, содержащая по меньшей мере один низкоскоростной канал передачи данных, в котором аппаратные средства на передающей стороне и стороне приёма обеспечивают кодирование и распознавание информации, соответственно, отличающийся тем, что

низкоскоростной канал передачи данных представляет собой канал спутниковой системы персональной подвижной связи, в котором

аппаратные средства на передающей стороне обеспечивают замену следующих подряд «нулевых» байтов информации, начиная с пятого байта, на «единичный» до момента появления первого «ненулевого» байта, а

аппаратные средства на стороне приёма заменяют на «нулевой» байт «единичные» байты, следующие после четырёх «нулевых», до момента появления первого «неединичного» байта.