Способ повышения коэффициента исправного действия адаптивной декаметровой системы радиосвязи Российский патент 2020 года по МПК H04L27/26 H04L5/00 

Изобретение относится к области радиосвязи и может использоваться при построении адаптивных систем и комплексов декаметровой (ДКМ) радиосвязи для повышения их коэффициента исправного действия (КИД) и функционирования в условиях начальной неопределенности и сложной помеховой обстановки.

КИД определяется как отношение суммарного времени исправного действия связи к общему времени функционирования связи, выраженное в процентах. На величину КИД влияют множество факторов, таких как помехоустойчивость, помехозащищенность, живучесть, надежность, электромагнитная совместимость.

К сигналам служебной информации (ССИ) относятся сигналы, передаваемые по каналам обратной связи, а также вызывные сигналы при необходимости установления связи, сигналы ответных комбинаций вызываемым абонентом и квитанций инициатором связи.

Различают два возможных вида адаптации:

- адаптация по «малому кольцу» (приемному контуру), когда по результатам измерения характеристик среды распространения сигналов осуществляется перестройка только приемного устройства. Этот вид адаптации может быть осуществлен в однонаправленных системах связи;

- адаптация по «большому кругу», когда по измеренным характеристикам среды распространения сигналов система радиосвязи перестраивается в целом. Для реализации этого вида адаптации принципиально необходим канал обратной связи.

Примером адаптации по большому кругу является комплекс технических средств адаптивной передачи данных и речи по коротковолновым (КВ) радиоканалам модификации «Редан-Пирс». При ведении связи проводится трассовое зондирование путем передачи контрольной комбинации с последующей оценкой качества принятого сигнала. По результатам трассового зондирования осуществляется оценка параметров канала связи: проводится анализ многолучевости, проводится оценка уровня помех и рассчитывается количество обнаруженных кодом ошибок. По результатам оценки условий распространения радиоволн и помеховой обстановки обеспечивается многопараметрическая адаптация за счет автоматического выбора лучшей частоты в процессе ведения связи, изменения скорости передачи данных (в пределах 300-9600 бит/с) и кодовой скорости (от 0,4 до 0,8). Канал передачи ССИ при этом аналогичен каналу передачи полезной информации.

Известен Способ авиационной адаптивной автоматической декаметровой радиосвязи на незакрепленных частотах, описанный в (Патент RU2622767 Российской Федерации, опубликовано 20.06.2017), в котором технический результат заключается в обеспечении автоматической бесперебойной ДКМ радиосвязи с надежностью информационного обмена 0,95-0,99, крипто- и помехозащищенностями каналов связи и экономией частотного ресурса. Для этого в радиоканал «борт летательного аппарата - наземный опорный радиоцентр» вводится технология ионосферного мониторинга, реализуемая с помощью линейно частотно модулированных (ЛЧМ) сигналов и позволяющая определять радиопрогностические параметры ионосферного канала, включая основной параметр - оптимальную рабочую частоту в реальном масштабе времени. В качестве недостатка данного способа можно указать, что каналом обратной связи между наземными опорными радиоцентрами являются проводные, оптоволоконные или радиорелейные линии, функционирующие на базе сетевых протоколов Х.25 (или TCP/IP), что, учитывая протяженность радиотрасс до 6000 км, в данном случае приводит к существенному усложнению и удорожанию системы радиосвязи.

Известен Способ многопараметрической адаптации (Патент RU2643237 Российской Федерации, опубликовано 01.02.2018). В данном способе, основанном на процедуре вхождения в связь, передаче тестовых последовательностей в выделенные интервалы времени в каждом направлении радиолинии как в процессе ведения связи, так и в периоды, свободные от передачи сообщений, оценке состояния каналов передачи в каждом направлении радиолинии, нахождении значений адаптируемых параметров радиолинии, обеспечивающих передачу сообщений с достаточным (или наилучшим) качеством, передаче значений выбранных параметров своему корреспонденту, обмене информационными сообщениями в каждом из направлений радиолинии, в качестве сигналов трассового зондирования применяют сигналы ЛЧМ, заранее подготовленные таблицы соответствия рассчитывают заранее для каждой скорости передачи информации с использованием имитационной модели передающей и приемной сторон системы связи. Для определения оптимальных (по критерию максимума пропускной способности) регулируемых параметров радиолинии после вхождения в связь проводят сеанс зондирования, в процессе которого передают и анализируют на приеме сигналы трассового зондирования. По результатам их приема рассчитывается функция рассеяния канала и определяются значения частотного и временного рассеяния, существующие в данный момент в канале. Определяется также и отношение сигнал/помеха, существующее в канале.

Известен Способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы КВ радиосвязи (Патент RU2713507 Российской Федерации, опубликовано 05.02.2020). Данный способ является наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению и выбран в качестве прототипа. Способ основан на поэтапной адаптации радиоканала ведомой и ведущей станций, выполняющий процедуры трассового зондирования, тестирования помеховой обстановки, нахождения значений оптимизируемых параметров системы радиосвязи, передачи значений выбранных параметров на ведущую станцию, перестройки приемного и передающего трактов на новые оптимизированные параметры, установления и ведения связи. В приемный тракт дополнительно вводят второй приемный канал, состоящий из идентичных первому приемному каналу приемной антенны (антенно-фидерного устройства) и усилителя высокой частоты, а также дополнительно вводят параллельно соединенный с обоими приемными каналами двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь, в котором синхронно выполняют оцифровку усиленных радиосигналов. Далее выполняют пространственно-корреляционную обработку сигналов в блоке обработки сигналов вычислительного устройства, где производят вычисление взаимной корреляции сигналов, представленных параллельным кодом, несущих информацию об отдельных символах с объемом выборки, равным длине кода Баркера. Далее осуществляют формирование информационной последовательности, представленной параллельным кодом, путём сравнения вычисленных значений взаимной корреляции с пороговым числом. При этом в блоке формирования сигнала вычислительного устройства каждый бит информации, поступающей с терминала, кодируют шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера, имеющей автокорреляционную функцию, близкую к дельта-функции, повышающей помехоустойчивость радиоканала. Далее выполняют процедуру межсимвольного перемежения. Кроме этого проводят тестирование тестовыми сигналами №№ 1-3 для оценки состояния радиоканала. Далее по результатам тестирования в блоке адаптивного управления радиоканалом вычислительного устройства для поддержания заданной пропускной способности радиоканала выполняют адаптацию частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала путём распределения по частоте поднесущих OFDM-сигнала.

К недостаткам описанных выше способов следует отнести то, что канал передачи ССИ аналогичен каналу передачи полезной информации, что в условиях сложной помеховой обстановки может привести к срыву процесса адаптации, к невозможности проведения сеанса радиосвязи, и соответственно снижению КИД.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение коэффициента исправного действия системы радиосвязи, что достигается введением дополнительного низкоскоростного помехозащищенного канала радиосвязи, осуществляющего способ обмена ССИ адаптивной декаметровой системы радиосвязи с достоверностью не более 1 ошибки на 1000 бит и отношением сигнал-шум до -30 дБ.

Реализация поставленной задачи позволяет достичь следующего суммарного технического результата: увеличение объема переданной полезной информации за время функционирования радиосистемы, что приводит к увеличению средней скорости передачи информации.

Указанный технический результат достигается тем, что создан способ повышения коэффициента исправного действия адаптивной декаметровой системы радиосвязи, основанный на поэтапной адаптации радиоканала ведомой и ведущей станций, выполняющий процедуры трассового зондирования, тестирования помеховой обстановки, нахождения значений оптимизируемых параметров системы радиосвязи, передачи значений выбранных параметров на ведущую станцию, перестройки приемного и передающего трактов на новые оптимизированные параметры, установления и ведения связи, пространственно-корреляционной обработки сигналов в приемном тракте, состоящем из двух идентичных приемных каналов и параллельно соединенном с ними двухканальным синхронным аналого-цифровым преобразователем, в котором синхронно выполняют оцифровку усиленных радиосигналов и далее в блоке обработки сигнала вычислительного устройства, где производят вычисление взаимной корреляции сигналов, представленных параллельным кодом, несущих информацию об отдельных символах с объемом выборки, равным длине кода Баркера, далее осуществляют формирование информационной последовательности, представленной параллельным кодом, путём сравнения вычисленных значений взаимной корреляции с пороговым числом; при этом в блоке формирования сигнала вычислительного устройства каждый бит информации, поступающей с терминала, кодируют шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера, имеющей автокорреляционную функцию, близкую к дельта-функции, повышающей помехоустойчивость радиоканала; далее выполняют процедуру межсимвольного перемежения; кроме этого проводят тестирование тестовыми сигналами №№ 1-3 для оценки состояния радиоканала; далее по результатам тестирования в блоке адаптивного управления радиоканалом вычислительного устройства для поддержания заданной пропускной способности радиоканала выполняют адаптацию частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала путём распределения по частоте поднесущих OFDM-сигнала.

Принципиальным отличием от прототипа является то, что в состав адаптивной декаметровой системы радиосвязи дополнительно вводят блок приема-передачи служебной информации, состоящий из программно определяемой радиосистемы, соединенной цифровой шиной обмена данными с вычислительным устройством, выход которой соединен с цифроаналоговым преобразователем, а вход соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с сигнальным выходом усилителя высокой частоты первого приемного канала, с помощью которых осуществляют низкоскоростной помехозащищенный обмен шумоподобными фазоманипулированными сигналами, передаваемыми по каналам обратной связи, а также вызывными сигналами при необходимости установления связи, сигналами ответных комбинаций вызываемым абонентом и квитанций инициатором связи. А также дополнительно вводят соединенный с сигнальным выходом цифроаналогового преобразователя блока приема-передачи служебной информации и блока формирования сигнала вычислительного устройства сумматор, выход которого соединен с входом широкополосного усилителя мощности передающего тракта; далее производят высокоскоростную передачу полезной информации.

Дополнительным отличительным признаком является то, что в блоке приема-передачи служебной информации производят увеличение базы фазоманипулированного сигнала на величину около 40 дБ с помощью кодов коррекции ошибок Рида-Соломона, далее полученную последовательность кодируют с помощью псевдослучайной последовательности Голда.

Дополнительным отличительным признаком является то, что спектральную мощность выходного сигнала блока приема-передачи служебной информации устанавливают ниже среднего уровня шумов и помех.

Дополнительным отличительным признаком является то , что сигнал с блока приема-передачи служебной информации передают на пяти несущих частотах, расположенных между МПЧ (максимальная применимая частота) и НПЧ (наименьшая применимая частота).

Реализация заявленного способа повышения коэффициента исправного действия адаптивной декаметровой системы радиосвязи достигается применением технологии шумоподобных сигналов (ШПС), получаемых методом прямого расширения исходного спектра информационного сигнала за счет его модуляции кодовой псевдослучайной последовательностью (ПСП). Прием ШПС согласованным фильтром сопровождается подавлением помехи в 2*В раз, где В - база сигнала (Л.Е. Варакин. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.). При этом обеспечивается высокая степень защиты от активных и пассивных помех, что позволяет работать при низких значениях отношения сигнал-шум со значительно меньшей мощностью передаваемого сигнала. Также применение ШПС позволяет бороться с многолучевостью распространения радиоволн. Присвоение каждому экземпляру системы радиосвязи своей ПСП позволяет реализовать кодовое разделение абонентов и обмен сигналами служебной информации в общей полосе частот. Для этого в состав адаптивной системы ДКМ радиосвязи вводят блок приема-передачи служебной информации (БППСИ). БППСИ производит обмен служебной информацией с помощью фазоманипулированных (ФМ) сигналов между связными системами с низкой скоростью передачи (порядка нескольких десятков бит/с), но с высокой помехозащищенностью, при этом каналу приема-передачи ССИ не требуется проводить процессы адаптации, и данный обмен может происходить параллельно с процессами приема-передачи полезной информации. Электромагнитная совместимость канала приема-передачи ССИ с каналом приема-передачи полезной информации достигается тем, что спектральная мощность выходного сигнала БППСИ устанавливается ниже среднего уровня шумов и помех.

Предложенный способ реализуется в адаптивной ДКМ системе радиосвязи, функциональная схема которой изображена на фиг. 1:

Станция А в составе:

1. Блок сопряжения

2. Вычислительное устройство

2.1. Блок формирования сигнала

2.2. Блок адаптивного управления радиоканалом

2.3. Блок обработки сигнала

3. Передающий тракт.

3.1. Широкополосный усилитель мощности.

3.2. Сумматор.

Антенна (антенно-фидерное устройство).

4. Приемный тракт.

4.1. Первый премный канал.

4.1.1. Усилитель высокой частоты.

Антенна.

4.2. Второй премный канал.

4.2.1. Усилитель высокой частоты.

Антенна.

4.3. Двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

5. Блок приема-передачи служебной информации (БППСИ).

5.1 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

5.2 Программно определяемая радиосистема (ПОРС).

5.3 Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).

Станция Б.

Адаптивная ДКМ система радиосвязи содержит блок сопряжения 1, который с одной стороны, последовательно соединен с информационным выходом терминала, а с другой стороны последовательно соединен с информационным входом блока формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. Сигнальный выход блока формирования сигнала 2.1 последовательно соединен через сумматор 3.2 с широкополосным усилителем мощности 3.1, выход которого последовательно соединен с антенной передающего тракта 3. Обе антенны приемного тракта 4 последовательно соединены с соответствующими сигнальными входами усилителей высокой частоты 4.1.1 и 4.2.1 приемных каналов 4.1 и 4.2 приемного тракта 4, сигнальные выходы которых последовательно соединены с сигнальными входами двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4.3. приемного тракта 4. Сигнальные выходы двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4.3 последовательно соединены с двумя входами блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2, информационный выход которого последовательно соединен с блоком сопряжения 1. Далее выход блока сопряжения 1 последовательно соединен с информационным входом терминала. Блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 содержит два управляющих выхода и один управляющий вход. Управляющие выходы последовательно соединены с блоком формирования сигнала 2.1 и блоком обработки сигнала 2.3, а вход соединен с блоком обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства. Сигнальный вход АЦП 5.1 БППСИ 5 соединен с выходом первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4, цифровой выход АЦП 5.1 БППСИ 5 соединен с входом ПОРС 5.2 БППСИ 5. Сигнальный выход ЦАП 5.3 БППСИ 5 подключен к сумматору 3.2 передающего тракта 3, где складывается с сигналом передачи полезной информации и далее подается на широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, цифровой вход ЦАП 5.3 БППСИ 5 соединен с выходом ПОРС 5.2 БППСИ 5. Для обмена информацией ПОРС 5.2 БППСИ 5 соединен цифровой шиной данных с вычислительным устройством 2.

Осуществление способа

Для осуществления заявленного способа сначала с помощью БППСИ 5 происходит передача вызывных сигналов для установления связи, передача ответных комбинаций станцией Б и квитанций станцией А.

Затем исходящий информационный сигнал с терминала поступает в блок сопряжения 1, в котором выполняется его преобразование в формат работы вычислительного устройства 2.

Далее в блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 последовательно выполняются операции:

- кодирование каждого бита информации шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера;

- избыточное кодирование корректирующим кодом;

- межсимвольное скремблирование (перемежение) информационных кодовых комбинаций;

- формирование OFDM-сигнала с установленными частотным разносом поднесущих и частотно-кодовой конструкцией.

Сформированный OFDM-сигнал через сумматор 3.2 поступает на широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором он подается на антенно-фидерное устройство, осуществляющее излучение электромагнитных волн в направлении приемной станции (фиг. 1).

Принимаемый радиосигнал поступает на две идентичные антенны, пространственно-разнесенные на расстоянии не менее половины длины волны (d >λ/2) друг от друга, спозиционированные ортогонально передающей станции. Радиосигнал с выходов антенн поступает на два идентичных усилителя высокой частоты 4.1.1 и 4.2.1 приемных каналов 4.1 и 4.2 приемного тракта 4, после усиления в которых радиосигнал поступает на входы двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4.3 приемного тракта 4. Двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь 4.3 приемного тракта 4 выполняет оцифровку усиленных радиосигналов, которые поступают на два входа блока обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2, в котором при приеме информационных сигналов последовательно выполняются операции:

- демодуляция OFDM-сигнала;

- вычисление взаимной корреляции демодулированных сигналов на интервале кода Баркера;

- формирование информационной последовательности путем сравнения вычисленной суммы значений взаимной корреляции с пороговым значением;

- дескремблирование принятых информационных последовательностей в обратном порядке межсимвольного перемежения;

- декодирование принятых избыточных кодовых комбинаций с исправлением обнаруженных ошибок.

Принятый информационный сигнал поступает на блок сопряжения 1, в котором осуществляется преобразование информационного сигнала в формат работы терминала.

При тестировании временного рассеивания сигнала в радиоканале в блоке обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2 производится демодуляция амплитудно-модулированного тестового сигнала №3. Для обмена данными о результатах тестирования между станциями А и Б используется БППСИ 5.

Для установления оптимальных параметров радиоканала на этапах установления и ведения связи, используется блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2, который выполняет функции:

- трассовое зондирование радиоканала;

- тестирование помеховой обстановки.

В радиоканале осуществляется поэтапная адаптация параметров канала ведомой и ведущей станций.

При адаптации параметров ведомой станцией производятся все этапы тестирования: трассовое зондирование радиоканала и тестирование помеховой обстановки.

Для тестирования используются тестовые сигналы № 1, № 2 и № 3.

Трассовое зондирование выполняет следующие операции адаптации радиоканала:

- выбор поддиапазона рабочих частот по условиям прохождения радиоволн КВ диапазона: максимальная и наименьшая применимые частоты (МПЧ - НПЧ);

- определение оптимальной рабочей частоты и частотного рассеяния в выбранном поддиапазоне рабочих частот;

- выбор оптимального частотного разноса поднесущих OFDM-сигнала по результатам оценки временного рассеяния тестового сигнала.

С целью снижения влияния радиоканала на работу других станций при трассовом зондировании определение поддиапазона рабочих частот осуществляется после предварительного расчета долгосрочного прогноза частот по координатам станций с помощью известных программ (например, VOACAP (http://www.voacap.com/)). По результатам долгосрочного прогноза (МПЧ - НПЧ) выполняется последовательное излучение тестового сигнала № 1 в расширенном диапазоне рабочих частот, начиная с наиболее высокой частоты, равной 1,3МПЧ до НПЧ, соответствующей минимальному соотношению уровней сигнал/шум. Для этого в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 используется тестовый сигнал № 1, который передается в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. В этом блоке производится OFDM-модуляция тестового сигнала № 1 на последовательно изменяемых рабочих частотах. Эти сформированные тестовые сигналы последовательно передаются через сумматор 3.2 в широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором эти сигналы подаются на антенно-фидерное устройство, откуда производится излучение радиосигнала в направлении ведомой станции.

В приемном тракте ведомой станции осуществляется прием зондирующего тестового сигнала № 1 в одном из каналов приемного тракта. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2, где производится измерение уровней сигналов на всех поднесущих частотах узкополосного OFDM-сигнала. Результаты измерений уровней сигналов во всех поддиапазонах поступают в блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2, по которым определяется текущий диапазон рабочих частот (МПЧ - НПЧ). МПЧ определяется наличием сигнала на наиболее высокой частоте (Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн. - М: Радио и связь, 1984 г., 272 с.), а НПЧ определяется минимальным уровнем сигнала, соответствующим известной чувствительности приемника. Информация о выбранном диапазоне рабочих частот передается на ведущую станцию по каналу передачи ССИ с помощью БППСИ 5. Данная информация сохраняется в памяти блоков адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 каждой станции.

Определение оптимальной рабочей частоты и частотного рассеяния сигнала осуществляется путем последовательного зондирования выбранного поддиапазона рабочих частот в пределах от МПЧ до НПЧ. Для этого в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 формируется тестовый сигнал №2, который передается в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. В блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 производится OFDM-модуляция тестового сигнала №2 на последовательно изменяемых рабочих частотах с шагом частотной сетки, равной ширине спектра тестового сигнала №2.

Модулированные тестовые сигналы на разных рабочих частотах через сумматор 3.2 поступают в широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором эти сигналы подаются на антенно-фидерное устройство, откуда производится излучение радиосигнала в направлении ведомой станции.

В приемном тракте 4 ведомой станции осуществляется прием зондирующего тестового сигнала №2 в одном из каналов приемного тракта. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2, где производится демодуляция тестового OFDM-сигнала. Далее демодулированный сигнал поступает в блок адаптивного управления каналом 2.2 вычислительного устройства 2, где производится оценка его частотного рассеяния и сравнение принятой кодовой последовательности с известным тестовым сигналом №2, по которому определяется количество ошибок в принятой кодовой последовательности. Результаты оценки частотного рассеяния и количество ошибок на всех рабочих частотах тестируемого поддиапазона частот, сохраняется в памяти блока адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2. Далее по минимуму частотного рассеяния и количества ошибок производится выбор наилучших рабочих частот, обеспечивающих наибольшую пропускную способность и помехоустойчивость радиоканала. По данному критерию производится рейтинговое распределение рабочих частот. В этом случае оптимальной является рабочая частота, с наименьшим числом ошибок и минимальным частотным рассеянием.

После рейтингового распределения наилучшая рабочая частота выбирается в качестве основной, а оставшиеся - в качестве резервных частот. Резервные частоты используются в соответствии с долгосрочным прогнозом частот и в случаях изменения помеховой обстановки в рейтинговом порядке. Информация об основной и резервных оптимальных рабочих частотах передается на ведущую станцию по каналу передачи ССИ с помощью БППСИ 5. Данная информация сохраняется в памяти блока адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2.

Выбор оптимального частотного разноса поднесущих OFDM-сигнала осуществляется путем зондирования тестовым сигналом №3 на оптимальной рабочей частоте. Для этого в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 формируется последовательность одиночных импульсов с большой скважностью, которая передается в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. В блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 производится амплитудная модуляция тестового сигнала №3, который через сумматор 3.2 после усиления в широкополосном усилителе мощности 3.1 передающего тракта 3 подается на антенно-фидерное устройство, откуда производится излучение радиосигнала в направлении ведомой станции.

В приемном тракте ведомой станции осуществляется прием зондирующего сигнала в одном из каналов приемного тракта. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2, где производится демодуляция амплитудно-модулированного тестового сигнала №3. Далее демодулированный сигнал поступает в блок адаптивного управления каналом 2.2 вычислительного устройства 2, где производится оценка временного рассеяния, по которому определяется максимальная ширина спектра поднесущей частоты.

Далее по результатам оценки частотного и временного рассеяния определяется оптимальный частотный разнос поднесущих OFDM-сигнала.

Информация об оптимальном частотном разносе OFDM-сигнала передается на ведомую станцию по каналу передачи ССИ с помощью БППСИ 5. Данная информация сохраняется в памяти блоков адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 каждой станции.

В результате выполнения трассового зондирования в радиоканале в направлении от ведущей к ведомой станции устанавливается оптимальная рабочая частота и разнос поднесущих OFDM-сигнала.

Тестирование помеховой обстановки осуществляется после трассового зондирования и в процессе передачи информации для формирования оптимальной частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала. Для этого на выбранной оптимальной рабочей частоте в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 и блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 формируется тестовый сигнал №2.

Сформированный тестовый сигнал через сумматор 3.2 поступает в широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором подается на антенно-фидерное устройство с последующим излучением в эфир.

В приемном тракте 4 ведомой станции при тестировании используется один из каналов приемного тракта усиления. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2, где выполняется демодуляция и измерение уровней помех на всех поднесущих частотах тестового сигнала. Демодулированный тестовый сигнал и результаты измерений уровней помех поступают в блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2.

В блоке адаптивного управления 2.2 вычислительного устройства 2 осуществляется сравнение принятого с известным тестовым сигналом, на основе чего определяются ошибки на соответствующих поднесущих частотах тестового сигнала. Также в этом блоке выполняется оценка среднего уровня помех на всех поднесущих тестового сигнала и выделение поднесущих частот, уровень которых превышает средний уровень помех во всей полосе пропускания приемного тракта.

По результатам тестирования формируется оптимальная частотно-кодовая конструкция OFDM-сигнала, путем исключения поднесущих, на которых возникает большее число ошибок при тестировании, и в частотных полосах понесущих, где уровень помех превышает средний уровень этих помех во всей полосе тестового сигнала более чем на 30%.

Для поддержания средней скорости передачи информации, «пораженные» поднесущие равномерно переносятся на края исходного OFDM-сигнала, в пределах расширенной полосы тестового сигнала. Информация об оптимальной частотно-кодовой конструкции передается на оптимальной рабочей частоте по каналу передачи ССИ с помощью БППСИ 5 в направлении ведомой станции. В результате информация о частотно-кодовой конструкции сохраняется в блоках адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 обеих станций. После этого на обеих станциях, блоками адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2. устанавливается соответствующая частотно-кодовая конструкция сигнала, до очередного тестирования.

После адаптации параметров ведомой и ведущей станций осуществляется обмен информацией, в процессе которого производится периодическое тестирование с целью поддержания требуемой помехоустойчивости радиоканала. Для этого используется процедура тестирования помеховой обстановки, по которой выполняется адаптация частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала. В случаях невозможности формирования полной частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала на текущей рабочей частоте, при изменении помеховой обстановки или условий распространений радиоволн, для поддержания средней скорости передачи информации производится переход на резервные рабочие частоты, на которых определяется оптимальная частотно-кодовая конструкция OFDM-сигнала. При невозможности формирования полной кодовой конструкции на всех резервных частотах, радиоканал переходит в режим последовательного выполнения операций трассового зондирования и тестирования помеховой обстановки.

Процессы модуляции-демодуляции, кодирования-декодирования, согласованной фильтрации в БППСИ 5 производятся в цифровом виде с помощью ПОРС 5.2. Для расширения спектра сигнала в БППСИ 5 используются ПСП, формируемые на основе кодов Голда. Длина ПСП подбирается исходя из того, чтобы база сигнала увеличилась на величину около 40 дБ. Каждому БППСИ для передачи сигналов присваивается конкретная ПСП, использующаяся затем для связи с данной ДКМ системой связи. Исходная информационная последовательность сначала подвергается кодированию помехоустойчивым кодом (кодами коррекции ошибок Рида-Соломона), после этого полученная последовательность кодируется с помощью ПСП.

Диапазон несущих частот для БППСИ определяется путем предварительного расчета долгосрочного прогноза частот по координатам станций и находится в диапазоне между МПЧ и НПЧ. Для повышения помехоустойчивости сигнал с БППСИ передается одновременно на пяти несущих частотах, расположенных между МПЧ и НПЧ.

Таким образом, заявленный «Способ повышения коэффициента исправного действия адаптивной декаметровой системы радиосвязи» является новым способом повышения КИД адаптивной системы ДКМ радиосвязи в условиях начальной неопределенности и сложной помеховой обстановки.

Заявленный способ промышленно применим, так как для его осуществления используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.

Изобретение относится к области радиосвязи и может использоваться для адаптивных систем и комплексов декаметровой радиосвязи и повышения их коэффициента исправного действия и функционирования в условиях начальной неопределенности и сложной помеховой обстановки. Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение коэффициента исправного действия системы радиосвязи, что достигается введением дополнительного низкоскоростного помехозащищенного канала радиосвязи, осуществляющего способ обмена сигналами служебной информации адаптивной декаметровой системы радиосвязи с достоверностью не более 1 ошибки на 1000 бит и отношением сигнал-шум до -30 дБ. Предложен способ повышения коэффициента исправного действия адаптивной декаметровой системы радиосвязи, отличием от прототипа является то, что в состав адаптивной декаметровой системы радиосвязи дополнительно вводят блок приема-передачи служебной информации, состоящий из программно определяемой радиосистемы, соединенной цифровой шиной обмена данными с вычислительным устройством, выход которой соединен с цифроаналоговым преобразователем, а вход соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с сигнальным выходом усилителя высокой частоты первого приемного канала, с помощью которых осуществляют низкоскоростной помехозащищенный обмен шумоподобными фазоманипулированными сигналами, передаваемыми по каналам обратной связи, а также вызывными сигналами при необходимости установления связи, сигналами ответных комбинаций вызываемым абонентом и квитанций инициатором связи. А также дополнительно вводят соединенный с сигнальным выходом цифроаналогового преобразователя блока приема-передачи служебной информации и блока формирования сигнала вычислительного устройства сумматор, выход которого соединен с входом широкополосного усилителя мощности передающего тракта; далее производят высокоскоростную передачу полезной информации. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ повышения коэффициента исправного действия адаптивной декаметровой системы радиосвязи, основанный на поэтапной адаптации радиоканала ведомой и ведущей станций, выполняющий процедуры трассового зондирования, тестирования помеховой обстановки, нахождения значений оптимизируемых параметров системы радиосвязи, передачи значений выбранных параметров на ведущую станцию, перестройки приемного и передающего трактов на новые оптимизированные параметры, установления и ведения связи, пространственно-корреляционной обработки сигналов в приемном тракте, состоящем из двух идентичных приемных каналов и параллельно соединенном с ними двухканальным синхронным аналого-цифровым преобразователем, в котором синхронно выполняют оцифровку усиленных радиосигналов и далее в блоке обработки сигнала вычислительного устройства, где производят вычисление взаимной корреляции сигналов, представленных параллельным кодом, несущих информацию об отдельных символах с объемом выборки, равным длине кода Баркера, далее осуществляют формирование информационной последовательности, представленной параллельным кодом, путём сравнения вычисленных значений взаимной корреляции с пороговым числом; при этом в блоке формирования сигнала вычислительного устройства каждый бит информации, поступающей с терминала, кодируют шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера, имеющей автокорреляционную функцию, близкую к дельта-функции, повышающей помехоустойчивость радиоканала; далее выполняют процедуру межсимвольного перемежения; кроме этого проводят тестирование тестовыми сигналами №№ 1-3 для оценки состояния радиоканала; далее по результатам тестирования в блоке адаптивного управления радиоканалом вычислительного устройства для поддержания заданной пропускной способности радиоканала выполняют адаптацию частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала путём распределения по частоте поднесущих OFDM-сигнала, отличающийся тем, что в состав адаптивной декаметровой системы радиосвязи дополнительно вводят блок приема-передачи служебной информации, состоящий из программно определяемой радиосистемы, соединенной цифровой шиной обмена данными с вычислительным устройством, выход которой соединен с цифроаналоговым преобразователем, а вход соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с сигнальным выходом усилителя высокой частоты первого приемного канала, с помощью которых осуществляют низкоскоростной помехозащищенный обмен шумоподобными фазоманипулированными сигналами, передаваемыми по каналам обратной связи, а также вызывными сигналами при необходимости установления связи, сигналами ответных комбинаций вызываемым абонентом и квитанций инициатором связи; а также дополнительно вводят соединенный с сигнальным выходом цифроаналогового преобразователя блока приема-передачи служебной информации и блока формирования сигнала вычислительного устройства сумматор, выход которого соединен с входом широкополосного усилителя мощности передающего тракта; далее производят высокоскоростную передачу полезной информации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в блоке приема-передачи служебной информации производят увеличение базы фазоманипулированного сигнала на величину около 40 дБ с помощью кодов коррекции ошибок Рида-Соломона, далее полученную последовательность кодируют с помощью псевдослучайной последовательности Голда.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектральную мощность выходного сигнала блока приема-передачи служебной информации устанавливают ниже среднего уровня шумов и помех.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сигнал с блока приема-передачи служебной информации передают на пяти несущих частотах, расположенных между максимально применимой частотой и наименьшей применимой частотой.