Способ адаптивной передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты Российский патент 2019 года по МПК H04B1/713 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в адаптивных радиолиниях с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Известен способ формирования сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, описанный в патенте РФ №2279760 (опубл. 10.07.2006) «Способ и линия радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты», Бокк О.Ф., Маковий В.А., Борисов В.И. В данном способе после широкополосной фильтрации сигнал подают на «К» одинаковых параллельных тракта, в каждом из которых последовательно проводят ослабление сигнала в функции от времени и его узкополосную фильтрацию, причем в течение отрезка времени прихода сигнала от передатчика на частоте настройки перестраиваемого по частоте полосового фильтра ослабление минимально, до прихода сигнала передатчика на упомянутой частоте ослабление монотонно убывает от максимального до минимального, после окончания сигнала передатчика на этой же частоте ослабление монотонно возрастает от минимального к максимальному, выходные сигналы суммируют и демодулируют, для обеспечения синхронизации время перестройки по частоте в цепи синхронизации передатчик - приемник сдвигают на необходимую величину, а перестройку по частоте каждого из полосовых перестраиваемых фильтров проводят реже в «К» раз.

Известен способ формирования сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, описанный в патенте РФ №2520401 (опубл. 10.04.2014) «Способ повышения скрытности радиоизлучающего средства в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты», Цимбал В.А., Шиманов С.Н. и др. В этом способе на передающем конце осуществляют деление входного сигнала на блоки информации, представленной в двоичном виде, при излучении сигнала в пространство на частотной позиции ƒ_j такта псевдослучайной перестройки рабочей частоты в момент вхождения летно-подъемного средства радиоразведки в лепестки диаграммы направленного действия антенны радиоизлучающего средства возникает отраженный сигнал, распространяющийся, в том числе, и в сторону антенны радиоизлучающего средства. После окончания излучения радиоизлучающим средством радиосигнала на данном такте псевдослучайной перестройки рабочей частоты частота излучаемого радиосигнала ƒ_j меняется на ƒ_k. Частота предыдущего такта псевдослучайной перестройки рабочей частоты ƒ_j на передачу освобождается, одновременно с этим включается приемник, настроенный на ƒ_j, и анализируется наличие отраженного сигнала. При наличии отраженного сигнала радиоизлучающее средство отключает свой передатчик на время пролета летно-подъемным средством радиоразведки лепестка диаграммы направленного действия его антенны.

Недостатком вышеуказанных способов является отсутствие адаптации к изменяющимся условиям ведения радиосвязи при воздействии преднамеренных помех, и, как следствие, низкое значение своевременности передачи данных в таких радиолиниях.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ по патенту Радько Н.М., Дрюченко А.А., Мокроусов А.Н. «Способ адаптивной передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты», патент РФ №2356167 по заявке 2007149341/09 от 29.12.2007, принятый в качестве прототипа. Согласно способу-прототипу на передающем конце радиолинии проводят преобразование информационной скорости в техническую скорость с выделением пакетов информации, состоящих из фреймов и слотов, значения переменных для формирования которых определяют в процессе радиосвязи, модуляцию информационных и служебных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью; на приемном конце проводят разделение принятого сигнала на служебные и информационные части, для служебной части на соответствующих частотах в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью осуществляют выбор канала передачи, формирование синхросигнала, пиков взаимно корреляционной функции для точной синхронизации при демодуляции, проводят анализ качества принятой синхропоследовательности, который используют для определения вероятности ошибки на служебный бит, которую передают в служебных фреймах на передающую сторону, для информационной части осуществляют демодуляцию служебных фреймов на соответствующих частотах приема в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью, полученные при демодуляции значения переменных используют для формирования следующего пакета, причем по принятому информационному фрейму производят анализ качества информации с выделением ошибки на информационный бит, которую передают в служебных фреймах передающей стороне, а также используют для расчета вероятности правильного приема возможных способов помехоустойчивого кодирования.

Представленная в способе-прототипе функциональная модель радиолинии основывается на применении помехоустойчивого кода мажоритарной обработки в зависимости от деструктивного воздействия помех: при ухудшении качества передачи снижают скорость передачи информации, что снижает показатель своевременности передачи сообщений.

Таким образом, недостатком работы способа-прототипа в условиях преднамеренных помех является низкое значение своевременности передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Целью изобретения является повышение своевременности передачи данных в помехозащищенной радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Техническим результатом заявляемого способа является увеличение времени исправной работы радиолинии на выделенной группе рабочих частот.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе адаптивной передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, включающем на передающем конце преобразование информационной скорости в техническую, выделение пакетов информации, состоящих из фреймов и слотов, модуляцию служебных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью и информационных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью, излучение модулированных слотов в пространство, на приемном конце радиолинии - разделение принятого сигнала на информационные и служебные части, для служебной части на соответствующих частотах в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью осуществляют выбор канала передачи, формирование синхросигнала, пиков взаимнокорреляционной функции для точной синхронизации при демодуляции, проводят анализ качества принятой синхропоследовательности, который используют для определения вероятности ошибки на служебный бит, которую передают в служебных фреймах на передающую сторону, для информационной части осуществляют демодуляцию служебных фреймов на соответствующих частотах приема в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью, полученные при демодуляции значения переменных используют для формирования следующего пакета, причем по принятому информационному фрейму производят анализ качества информации с выделением ошибки на информационный бит, которую передают в служебных фреймах передающей стороне, а также используют для расчета вероятности правильного приема возможных способов помехоустойчивого кодирования, отличается тем, что на передающем конце радиолинии на основе списка состояния частот корреспондента определяют частоты передачи, формируют цифровую тестовую последовательность, которую в совокупности со списком состояния частот добавляют в виде служебного слота в информационный фрейм, излучают модулированные слоты в пространство, на приемной стороне выделяют служебный слот, разделяют тестовую последовательность и список состояния частот корреспондента, определяют количество неправильно принятых битов тестовой последовательности, принимают решение об исключении частоты, формируют новый список состояния частот, при превышении заданного количества непригодных частот все частоты в списке состояния определяют пригодными.

Благодаря введению новой совокупности существенных признаков за счет исключения непригодных частот в процессе функционирования радиолинии и ведение связи только на частотах с требуемым качеством, повышается время непрерывной исправной работы радиолинии, что обеспечивает возможность не уменьшать скорость передачи данных, как в способе-прототипе, при ухудшении условий ведения радиосвязи и, таким образом, повышает показатель своевременности передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

На передающем конце радиолинии осуществляется:

1. Преобразование информационной скорости в техническую, выделение пакетов информации, состоящих из фреймов и слотов. Указанные процедуры совпадают со способом-прототипом.

2. Модуляция служебных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью и информационных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью, излучение модулированных слотов в пространство. Реализация вышеперечисленных этапов аналогична способу-прототипу.

3. На основе списка состояния частот корреспондента определяют частоты передачи.

Список состояния частот представляет собой кодовое слово, состоящее из нулей и единиц общим количеством, равным числу рабочих частот, причем ноль означает непригодность частоты (исключение из списка частот), единица - пригодность, положение бита в кодовом слове - номер рабочей частоты. Например, кодовая комбинация 01001111111111 означает, что для передачи используется 14 рабочих частот, причем первая, третья и четвертая частоты являются непригодными и, следовательно, должны быть исключены.

На основании определения рабочих частот осуществляется преобразование псевдослучайной последовательности 1 и псевдослучайной последовательности 2 таким образом, чтобы передача осуществлялась на списке пригодных частот. Процесс преобразования псевдослучайной последовательности заключается в закреплении случайных чисел, определяемых структурой псевдослучайной последовательности за пригодными частотами. Данная операция известна и приведена, например, в [Патент РФ №2273099 «Радиолиния с программной перестройкой рабочей частоты», авторы Пшеничников А.В., Семисошенко М.А.] и заключается в том, что дешифратор в составе генератора псевдослучайной последовательности преобразовывает код с выхода компаратора в код соответствующей частоты.

4. Формируют цифровую тестовую последовательность, которую в совокупности с списком состояния частот добавляют в виде служебного слота к информационному фрейму, излучают модулированные слоты в пространство.

Операция формирования тестовых последовательностей известна и приведена, например, в [Патент РФ №2142197 «Способ и система для тестирования цифрового канала связи с переменными или фиксированными скоростями передачи данных», авторы Эдвард Г. Тайдманн (младший) (US), Ю-Чеун Дзоу (CN), Линдсей А. Уивер (младший) (US), Гвэйн Бэйли (GB)], которая заключается в том, что тестовую последовательность цифровых данных, передаваемую по каналу связи, принимают на приемной станции, в которой также генерируют копию тестовой последовательности цифровых данных. Точность передачи по каналу связи затем определяют сравнением копии тестовой последовательности цифровых данных с тестовой последовательностью данных, принятой по каналу связи. Формирование информационных фреймов осуществляется аналогично способу-прототипу.

На приемном конце радиолинии:

5. Производят разделение принятого сигнала на информационные и служебные части, причем для служебной части на соответствующих частотах в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью осуществляют выбор канала передачи, формирование синхросигнала для демодуляции, анализ качества принятой синхропоследовательности для определения вероятности ошибки на служебный бит, которую передают в служебных фреймах на передающую сторону. Данные процедуры полностью совпадают со способом-прототипом.

6. Для информационной части осуществляют демодуляцию служебных фреймов на соответствующих частотах приема в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью, причем полученные при демодуляции значения переменных используют для формирования следующего пакета, а по принятому информационному фрейму производят анализ качества информации с выделением ошибки на информационный бит, которую передают в служебных фреймах передающей стороне, а также используют для расчета вероятности правильного приема возможных способов помехоустойчивого кодирования, подачу получателю информации.

Указанные этапы идентичны способу-прототипу.

7. Выделяют служебный слот, разделяют тестовую последовательность и список состояния частот корреспондента, определяют количество неправильно принятых битов тестовой последовательности, принимают решение об исключении частоты, формируют новый список состояния частот, при превышении заданного количества непригодных частот все частоты в списке состояния определяют пригодными.

Процесс разделения тестовой последовательности и списка состояния частот основывается на известном количестве битов тестовой последовательности и списка состояния частот. Выделяется количество бит тестовой последовательности, оставшиеся биты относятся к списку состояния частот.

Определение количества неправильно принятых бит тестовой последовательности основывается на сравнении копии принятой последовательности и известной структуры тестовой последовательности. При превышении искаженных символов установленного порогового значения принимается решение об исключении рабочей частоты. Порог ошибок определяется заданными требованиями к достоверности передачи сообщений и может быть задан в виде исходных данных. Например, не более одной ошибки на заданной частоте.

В списке состояния частот непригодные частоты отмечаются нулями, таким образом, формируется новый список частот.

При превышении заданного допустимого значения непригодных частот в целях сохранения режима программной перестройки все частоты определяются пригодными.

Таким образом, за счет исключения непригодных частот в процессе функционирования радиолинии и ведение связи только на частотах с требуемым качеством, повышается время непрерывной исправной работы радиолинии, что обеспечивает возможность не уменьшать скорость передачи данных, как в способе-прототипе, при ухудшении условий ведения радиосвязи, что, с дополнительной адаптацией по способу кодирования и длительности информационного бита обеспечивает повышение своевременности передачи данных в помехозащищенной радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

На основе заявляемого способа построена имитационная модель радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Оценка показателей своевременности на основе разработанной модели выявила увеличение показателей своевременности передачи данных до 20% по сравнению со способом-прототипом.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в адаптивных радиолиниях с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Технический результат - повышение своевременности передачи сообщений в помехозащищенной радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Способ заключается в исключении непригодных частот в процессе функционирования радиолинии и ведении связи только на частотах с требуемым качеством, что повышает время непрерывной исправной работы радиолинии, и характеризуется тем, что на передающем конце радиолинии на основе списка состояния частот корреспондента определяют частоты передачи, формируют цифровую тестовую последовательность, которую в совокупности со списком состояния частот добавляют в виде служебного слота в информационный фрейм, излучают модулированные слоты в пространство, на приемной стороне выделяют служебный слот, разделяют тестовую последовательность и список состояния частот корреспондента, определяют количество неправильно принятых битов тестовой последовательности, принимают решение об исключении частоты, формируют новый список состояния частот, при превышении заданного количества непригодных частот все частоты в списке состояния определяют пригодными.

Способ адаптивной передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, включающий на передающем конце преобразование информационной скорости в техническую, выделение пакетов информации, состоящих из фреймов и слотов, модуляцию служебных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью и информационных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью, излучение модулированных слотов в пространство, на приемном конце радиолинии - разделение принятого сигнала на информационные и служебные части, для служебной части на соответствующих частотах в соответствии со второй псевдослучайной последовательностью осуществляют выбор канала передачи, формирование синхросигнала, пиков взаимно корреляционной функции для точной синхронизации при демодуляции, проводят анализ качества принятой синхропоследовательности, который используют для определения вероятности ошибки на служебный бит, которую передают в служебных фреймах на передающую сторону, для информационной части осуществляют демодуляцию служебных фреймов на соответствующих частотах приема в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью, полученные при демодуляции значения переменных используют для формирования следующего пакета, причем по принятому информационному фрейму производят анализ качества информации с выделением ошибки на информационный бит, которую передают в служебных фреймах передающей стороне, а также используют для расчета вероятности правильного приема возможных способов помехоустойчивого кодирования, отличающийся тем, что на передающем конце радиолинии на основе списка состояния частот корреспондента определяют частоты передачи, формируют цифровую тестовую последовательность, которую в совокупности со списком состояния частот добавляют в виде служебного слота в информационный фрейм, излучают модулированные слоты в пространство, на приемной стороне выделяют служебный слот, разделяют тестовую последовательность и список состояния частот корреспондента, определяют количество неправильно принятых битов тестовой последовательности, принимают решение об исключении частоты, формируют новый список состояния частот, при превышении заданного количества непригодных частот все частоты в списке состояния определяют пригодными.