СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2021 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к автоматической пакетной радиосвязи высокочастотного (ВЧ) диапазона (3-30) МГц.

Известен аналог - ВЧ система обмена пакетными данными [1], которая содержит ВЧ бортовые станции, связанные через ВЧ радиоканалы «Воздух-Земля» с ВЧ наземными станциями. ВЧ наземные станции, в свою очередь, через подсистему наземной связи соединены с центром управления упомянутой системы и с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями. Каждая ВЧ наземная станция содержит контроллер ВЧ наземной станции, который связан по управлению с N ВЧ передатчиками, подключенными к N ВЧ передающим антеннам, с N ВЧ приемниками «Воздух-Земля», подключенными к общей ВЧ приемной антенне, а также с информационными входами N модуляторов однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, подключенными к N ВЧ передатчикам, связан с информационными выходами N демодуляторов «Воздух-Земля» однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала. N демодуляторов «Воздух-Земля» подключены к N ВЧ приемникам. Контроллер ВЧ наземной станции связан также с приемником сигналов единого времени, подключенного к приемной антенне сигналов единого времени, и с устройством интерфейса с подсистемой наземной связи. Каждая ВЧ наземная станция содержит, по крайней мере, один дополнительный ВЧ приемник связи «Земля-Земля» и, по крайней мере, один дополнительный демодулятор «Земля-Земля» однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, выход которого подключен к дополнительному информационному входу контроллера ВЧ наземной станции, а вход - к выходу дополнительного ВЧ приемника «Земля-Земля». Информационный вход дополнительного ВЧ приемника «Земля-Земля» подключен к общей ВЧ приемной антенне, а его управляющий вход подключен к дополнительному управляющему выходу контроллера ВЧ наземной станции.

К недостаткам аналога следует отнести:

- при выходе из строя центра управления ВЧ системы обмена пакетными данными или сегмента наземной сети связи нарушается процесс управления элементами системы, что снижает эффективность ее работы и делает невозможным передачу информации с пунктов управления через ВЧ наземную станцию «последней связи» на выбранный «важный» самолет, экипажу которого требуется срочная информация;

- не обеспечивается использование технологии выбора наилучших частот связи;

- не обеспечивается взаимная синхронизация разнесенных объектов.

Известна ВЧ система обмена пакетными данными [2], содержащая ВЧ бортовые станции, связанные через ВЧ радиоканалы «Воздух-Земля» с ВЧ наземными станциями. Они, в свою очередь, соединены с центром управления упомянутой системы и с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями через подсистему наземной связи. Каждая ВЧ наземная станция содержит контроллер ВЧ наземной станции, который связан по управлению с N ВЧ передатчиками, подключенными к N ВЧ передающим антеннам, с N ВЧ приемниками «Воздух-Земля», подключенными к общей ВЧ приемной антенне, связан с информационными входами N модуляторов радиосигнала, подключенных к N ВЧ передатчикам, также связан с информационными выходами N демодуляторов «Воздух-Земля» радиосигнала. Демодуляторы подключены к N ВЧ приемникам. Контроллер ВЧ наземной станции связан с приемником сигналов единого времени, подключенным к приемной антенне сигналов единого времени, и с устройством интерфейса с подсистемой наземной связи. На каждой ВЧ наземной станции есть, по крайней мере, один ВЧ приемник связи «Земля-Земля» и, по крайней мере, один демодулятор «Земля-Земля» радиосигнала. Выход демодулятор «Земля-Земля» радиосигнала подключен к информационному входу контроллера ВЧ наземной станции, а вход - к выходу соответствующего ВЧ приемника «Земля-Земля». Информационный вход ВЧ приемника «Земля-Земля» подключен к общей ВЧ приемной антенне, а управляющий вход - к соответствующему управляющему выходу контроллера ВЧ наземной станции. В ВЧ бортовой станции бортовой ВЧ приемопередатчик подключен с одной стороны к антенному согласующему устройству, а с другой стороны к устройству управления ВЧ обменом данными, которое подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику, а с другой стороны к пульту управления (ПУ) радиостанцией и бортовому маршрутизатору (БМ). Антенное согласующее устройство подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику, а с другой стороны - к бортовой ВЧ антенне. ВЧ бортовые станции ретранслируют сообщения, принятые по ВЧ радиоканалам «Воздух-Земля» с ВЧ наземных станций, по ВЧ радиоканалам «Воздух-Воздух» и с соответствующих ВЧ бортовых станций, работающих в режиме ретрансляции. Ведущая ВЧ наземная станция для соответствующей зоны подключена к подсистеме наземной связи по каналам «Земля-Земля» к соответствующим ВЧ наземным станциям, в том числе и недоступным со стороны подсистемы наземной связи, а по ВЧ радиоканалам «Земля-Воздух» - к соответствующим ВЧ бортовым станциям, требующим срочной информации.

В ВЧ наземной станции имеются Н ВЧ демодуляторов радиосигналов ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга, подключенных с одной стороны к контроллеру ВЧ наземной станции, с другой стороны - через Н соответствующих ВЧ приемников для приема ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга к общей ВЧ приемной антенне, а их 2Н управляющих входа подключены к соответствующим управляющим выходам контроллера ВЧ наземной станции.

В ВЧ бортовой станции имеются приемная ВЧ антенна, подключенная через К параллельных ВЧ приемников к соответствующим К входам/выходам устройства управления ВЧ обменом данными, устройство ретрансляции сообщений, подключенное к соответствующему входу/выходу устройства управления ВЧ обменом данными, приемник сигналов единого времени, подключенный к приемной антенне сигналов единого времени и к соответствующему входу/выходу устройства управления ВЧ обменом данными.

Аналогу присущи следующие недостатки:

- отсутствует возможность дублирования каналов связи;

- не обеспечивается использование технологии выбора наилучших частот связи;

- не обеспечивается взаимная синхронизация разнесенных объектов.

Известен комплекс средств защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, который по большинству существенных признаков принят за прототип [3]. Он содержит на передающей стороне системы радиосвязи последовательно соединенные источник сообщений, формирователь дискретных сигналов, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора исходных ФМ сигналов, выходы сумматора исходных ФМ сигналов подключены к соответствующим входам кодера.

На приемной стороне комплекс содержит последовательно соединенные приемную антенну, усилитель СВЧ и фазовый демодулятор, а также решающее пороговое устройство, первый вход которого подключен к выходу формирователя порога, а выход решающего порогового устройства подключен к входу преобразователя дискретных сигналов сообщений, с выхода которого информация поступает потребителям. Так же на приемной стороне комплекс содержит формирователь исходных ФМ сигналов, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь сигналов, преобразователь масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигнала сообщения, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство и декодер с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора дискретных сигналов. Выход сумматора дискретных сигналов подключен ко второму входу решающего порогового устройства. Выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной стороны подключены к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, при этом вход аналого-цифрового преобразователя сигналов подключен к выходу фазового демодулятора.

Прототипу присущи следующие недостатки:

- с учетом геофизических особенностей страны, в комплексе не используется возможность пространственного и частотного разделения каналов;

- отсутствует возможность дублирования вышедшего из строя комплекса связи, т.е. на воздушные суда не будет поступать управляющая информация, а с них - соответствующие квитанции и донесения;

- значение вероятности битовой P_b=10^-4 для передачи некоторых приоритетных сигналов недостаточно;

- кодирование в комплексе осуществляется только для уплотнения каналов;

- отсутствует обратный канал связи, вследствие чего не используются возможности повышения помехоустойчивости за счет введения информационной или решающей обратной связи;

- не показана важная процедура взаимной синхронизации передающей и приемной сторон комплекса;

- в комплексе отсутствует защита от группирования ошибок в канале из-за замираний радиосигнала на трассе распространения радиоволн ВЧ диапазона.

Технический результат изобретения - повышение помехоустойчивости системы за счет введения процедур пространственного и частотного разнесения каналов, дублирования вышедшего из строя комплекса другими комплексами, введения процедуры помехоустойчивого кодирования на объектах системы, введения обратного канала для реализации преимущества информационной обратной связи, обеспечения взаимной синхронизации средств обработки сигналов на передающей и приемной сторонах, введения защиты от группирования ошибок, появляющихся в канале связи из-за замираний радиосигнала на трассе распространения радиоволн ВЧ диапазона путем перемежения символов в передаваемом сообщении.

Указанный технический результат достигается тем, что система радиосвязи содержит оборудование разнесенных и связанных между собой каналом радиосвязи ВЧ диапазона передающей и приемной сторон системы радиосвязи, каждая из которых имеет в составе m комплексов связи прямого направления передачи и b комплексов связи обратного направления передачи, где m≥2 и b≥2, при этом передающая сторона системы радиосвязи содержит источник информации, решающую схему, m предающих частей комплексов связи и b приемных частей комплексов связи, а приемная сторона системы радиосвязи содержит получателя информации, решающую схему, m приемных частей комплексов связи и b предающих частей комплексов связи, выход источника информации соединен с входами m комплексов прямого направления передачи, вход источника информации подключен к выходу решающей схемы передающей стороны системы радиосвязи, к соответствующим входам которой подключены выходы b комплексов обратного направления передачи, выходы m комплексов прямого направления передачи подключены к соответствующим входам решающей схемы приемной стороны системы радиосвязи, первый выход которой связан с входом получателя информации, а второй выход связан с входами b комплексов обратного направления передачи.

Каждая передающая часть комплекса связи содержит последовательно соединенные формирователь дискретных сигналов, устройство помехоустойчивого кодирования, перемежитель, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, а также формирователь исходных ФМ сигналов передающей части комплекса связи, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора исходных ФМ сигналов, выходы сумматора исходных ФМ сигналов подключены к соответствующим входам кодера, выход приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем передающей части комплекса связи соединен с входом синхронизации вычислителя передающей части комплекса связи и через него с входами синхронизации устройств помехоустойчивого кодирования, перемежителя, формирователя исходных ФМ сигналов передающей части комплекса связи, сумматора исходных ФМ сигналов, формирователя фаз, фазового модулятора и формирователя дискретных сигналов, который имеет вход для подключения источника информации или решающей схемы приемной стороны системы радиосвязи, каждая приемная часть комплекса связи содержит последовательно соединенные приемную антенну, усилитель СВЧ, фазовый демодулятор, аналогово-цифровой преобразователь сигналов, преобразователь масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигнала сообщения, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство и декодер с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора дискретных сигналов, к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов подключены выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной части комплекса связи, выход сумматора дискретных сигналов подключен к первому входу решающего порогового устройства, ко второму входу которого подключен формировать порога, выход решающего порогового устройства подключен через последовательно соединенные деперемежитель и устройство помехоустойчивого декодирования к входу преобразователя дискретных сигналов сообщений, выход приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем приемной части комплекса связи подключен к входу синхронизации вычислителя приемной части комплекса связи и через него к входам синхронизации устройств помехоустойчивого декодирования, деперемежителя, аналогово-цифрового преобразователя сигналов, преобразователя масштаба сигналов, устройства компенсации импульсной помехи, интерполяционного устройства, амплитудного нормирующего устройства, формирователя исходных ФМ сигналов приемной части комплекса связи, сумматора дискретных сигналов, формирователя порога и преобразователя дискретных сигналов, который имеет выход для подключения к входу решающей схемы, при этом вычислитель приемной части комплекса связи имеет выход для подключения к входу синхронизации решающей схемы.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена структурная схема системы радиосвязи, на фиг. 2 приведена структурная схема комплекса связи. На фигурах введены обозначения:

1 - источник сообщений;

2 - формирователь дискретных сигналов;

3 - кодер;

4 - формирователь исходных ФМ сигналов передающей части комплекса связи 30;

5 - сумматор исходных ФМ сигналов;

6 - формирователь фаз;

7 - фазовый модулятор;

8 - усилитель мощности;

9 - передающая антенна;

10 - приемная антенна;

11 - усилитель СВЧ;

12 - фазовый демодулятор;

13 - аналогово-цифровой преобразователь сигналов;

14 - преобразователь масштаба сигналов;

15 - устройство компенсации импульсной помехи;

16 - интерполяционное устройство;

17 - амплитудное нормирующее устройство;

18 - декодер с корреляционной обработкой;

19 - формирователь исходных ФМ сигналов приемной части комплекса связи 32;

20 - сумматор дискретных сигналов;

21 - решающее пороговое устройство;

22 - формирователь порога;

23 - преобразователь дискретных сигналов;

24 - устройство помехоустойчивого кодирования;

25 - перемежитель;

26 - устройство помехоустойчивого декодирования;

27 - деперемежитель;

28 - приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем;

29 - вычислитель передающей части комплекса связи 30;

31 - вычислитель приемной части комплекса связи 32;

33 - решающая схема;

34 - получатель информации;

35 - передающая сторона системы радиосвязи;

36 - приемная сторона системы радиосвязи.

Блоки, являющиеся стандартными для систем радиосвязи, например, блоки питания и т.п., на фиг. 2 не показаны.

Предлагаемая система радиосвязи имеет передающую 35 и приемную стороны 36, а каждый комплекс связи, используемый в предлагаемой системе радиосвязи, состоит из передающей 30 и приемной части 32, связанных между собой каналом радиосвязи ВЧ диапазона. Все комплексы связи в системе одинаковые по архитектуре, но в зависимости от выполняемой функции делятся на m комплексов прямого направления передачи и b комплексов обратного направления передачи, при этом m≥2 и b≥2. Передающая сторона системы радиосвязи 35 содержит источник информации 1, решающую схему 33, m предающих частей комплексов связи 30 и b приемных частей комплексов связи 32. Приемная сторона системы радиосвязи 36 содержит получателя информации 34, решающую схему 33, m приемных частей комплексов связи 32 и b предающих частей комплексов связи 30.

Выход источника информации 1 соединен с входами m комплексов прямого направления передачи, вход источника информации 1 подключен к выходу решающей схемы 33 передающей стороны системы радиосвязи, к соответствующим входам которой подключены выходы b комплексов обратного направления передачи. Выходы m комплексов прямого направления передачи подключены к соответствующим входам решающей схемы 33 передающей стороны системы радиосвязи, первый выход решающей схемы 33 принимающей стороны системы радиосвязи связан с входом получателя информации 34. Второй выход решающей схемы 33 принимающей стороны системы радиосвязи связан с входами b комплексов обратного направления передачи.

Передающая часть комплекса связи 30 включает в себя формирователь дискретных сигналов 2, кодер 3, формирователь исходных ФМ сигналов 4, сумматор исходных ФМ сигналов 5, формирователь фаз 6, фазовый модулятор 7, усилитель мощности 8, передающую антенну 9, устройство помехоустойчивого кодирования 24, перемежитель 25, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем 28, вычислитель 29. В том случае, когда передающая часть комплекса связи 30 входит в состав комплекса прямого направления передачи, к входу формирователя дискретных сигналов 23 подключается выход источника информации 1. Если передающая часть комплекса связи 30 входит в состав комплекса обратного направления передачи, к входу формирователя дискретных сигналов 23 подключается выход решающей схемы 33 приемной стороны системы радиосвязи 36.

Принимающая часть комплекса связи 30 включает в себя приемную антенну 10, усилитель СВЧ 11, фазовый демодулятор 12, аналогово-цифровой преобразователь сигналов 13, преобразователь масштаба сигналов 14, устройство компенсации импульсной помехи 15, интерполяционное устройство 16, амплитудное нормирующее устройство 17, декодер с корреляционной обработкой 18, формирователь исходных ФМ сигналов 19, сумматор дискретных сигналов 20, решающее пороговое устройство 21, формирователь порога 22, преобразователь дискретных сигналов 23, устройство помехоустойчивого декодирования 26, деперемежитель 27, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем 28, вычислитель 31.

Повышение помехоустойчивости системы радиосвязи обеспечивается за счет выбора оптимального радиосигнала из m комплексов связи с наибольшим отношением сигнал/шум для передачи сообщений от источника, а также за счет перемежения символов в сообщении, что обеспечивает преобразование групповых ошибок в одиночные, а затем их обнаружение и исправление с использованием процедур помехоустойчивого кодирования. При не достоверном приеме сообщения решающая схема 33 приемной стороны системы радиосвязи 36 формирует данные о неправильном пакете и посылает их источнику 1 сообщений через b комплексов связи обратного направления передачи, что позволяет предлагаемой системе радиосвязи получить преимущества системы с информационной обратной связью.

Система радиосвязи работает следующим образом. Источник 1 посылает сообщение на вход одной из m передающих частей комплексов связи 30 прямого направления передачи с оптимальным радиоканалом. В передающей части комплекса связи 30 прямого направления передачи сообщение кодируется, перемежается, преобразуется с помощью модуляции в радиосигналы и после усиления через антенну и эфир излучается на приемную сторону 32 системы радиосвязи. После приема радиосигнал усиливается, преобразуется с помощью демодуляции в видеосигнал, деперемежуется, декодируется, дополнительно обрабатывается и поступает на вход решающей схемы 33 приемной стороны системы радиосвязи 36, где определяется достоверность приема сообщения прямого направления передачи и необходимость передачи данных получателю 34 информации. При не достоверном приеме сообщения решающая схема 33 приемной стороны системы радиосвязи 36 формирует данные о номере неправильного пакета и посылает их источнику 1 сообщений по одному из b комплексов связи обратного направления. На передающей стороне 35 системы радиосвязи с выхода приемной части 32 комплекса связи обратного направления сообщение подается на решающую схему 33 передающей стороны системы радиосвязи 35 и далее запрос о повторной передаче соответствующего сообщения передается источнику 1 сообщений. При неполучении требуемого сообщения в заданное время на решающей схеме 33 приемной стороны радиосвязи 36 формируется повторный запрос с помощью рассмотренных выше процедур.

На передающей стороне 35 системы радиосвязи сообщение формируется в источнике 1 сообщений, например, в виде текстового сообщения из последовательности букв алфавита, каждая из которых кодируется конкретной последовательностью из цифр 0 и 1, и передается в формирователь 2 дискретных сигналов передающей части 30 комплекса связи.

В формирователе 2 дискретных сигналов текстовые сообщения преобразуются в последовательность дискретных сигналов с амплитудой 0 и 1, которые поступают на вход устройства 24 помехоустойчивого кодирования, где в сообщение вводятся избыточные символы в соответствии с правилами помехоустойчивого кодирования, например, кода Рида-Соломона, далее в узле 25 осуществляется операция перемежения (символы в сообщении меняются местами по известному закону). Затем дискретные данные подаются на первый вход кодера 3, на другие входы которого поступают кодовые фазоманипулированные (ФМ) сигналы с формирователя кодовых ФМ сигналов, состоящего из формирователя 4 исходных ФМ сигналов передающей части комплекса связи и сумматора 5 исходных ФМ сигналов. Исходные ФМ сигналы формируются, например, в виде ортогональных элементов производной системы сигналов, автокорреляционная функция (АКФ) которых имеет малые боковые лепестки, путем перемножения (суммирования по модулю 2) поэлементно, например, двух фазоманипулированных кодов Уолша, обладающих свойствами ортогональности, и кода Баркера, имеющего автокорреляционную функцию с малыми боковыми лепестками [3].

В качестве базовых кодов могут быть выбраны, например, М=4 для кодов Уолша и код Баркера 4-го порядка N=4.

Ширина спектра элементов выбранной производной системы сигналов определяется сверткой спектров соответственно кодов Уолша и Баркера, и будет определяться шириной спектра, определяемой длительностью одного дискретного элемента кода Баркера [3].

В сумматоре 5 исходных ФМ сигналов проводится совмещение во времени и суммирование, например, М=4 исходных ФМ сигналов при N=4. В результате этого образуется пакет параллельной сборки из N=4 дискретных сигналов с относительными амплитудами, равными (-2) или 0, из которых формируется пакет кодового ФМ сигнала с амплитудами, равными (-1) или 1.

В кодере 3 каждый дискретный двоичный сигнал длительностью τ_и преобразуется пакетом кодового ФМ сигнала в пакет ФМ сигнала сообщения из N=4 дискретных сигналов с одинаковыми амплитудами, равными (-1) или 1 (фазами я или 0). Сформированный таким образом пакет ФМ сигнала в кодере 3 может передаваться с помощью фазовой модуляции 2-ФМ в полосе пропускания системы радиосвязи.

С выхода кодера 3 пакет ФМ сигналов подается на формирователь 6 фаз, после чего обрабатывается фазовым модулятором 7 типа 2-ФМ в полосе пропускания системы радиосвязи и, пройдя усилитель 8 мощности с помощью передающей антенны 9 излучается на одной несущей частоте в канал связи.

На приемной стороне системы радиосвязи 36 в приемной части комплекса связи 32 после приемной антенны 10, усилителя 11 СВЧ и фазового демодулятора 12 пакет ФМ видеосигнала сообщения поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 13 для преобразования и обработки пакета ФМ видеосигнала сообщения.

На выходе аналогово-цифрового преобразователя 13 сигналов подключен преобразователь 14 масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигнала с целью уменьшения времени его преобразования и обработки.

С выхода преобразователя 14 масштаба сигналов пакет ФМ видеосигнала поступает на устройство 15 компенсации импульсных помех, применение которого объясняется следующем образом. Импульсные помехи сосредоточены во времени и представляют собой случайную последовательность импульсов, имеющих случайные амплитуды, которые изменяются от минимума до максимума за время, соизмеримое со временем единичного интервала посылки, и следующих друг за другом через случайные интервалы времени. При этом импульсные помехи накладываются на полезный сигнал в фазовом демодуляторе, что приводит к ошибкам при выделении фазовой информации.

Однако, компенсация (вырезание или уменьшение уровня) импульсной помехи, совпадающей с дискретным сигналом сообщения, вызывает также ошибку при демодуляции, поэтому на выходе устройства 15 компенсации импульсных помех установлено интерполяционное устройство 16, которое, например, по двум (или нескольким) соседним отсчетам пакета дискретных сигналов сообщения на выходе устройства 15 компенсации импульсных помех восстанавливает фазовую информацию [4, 5].

С выхода интерполяционного устройства 16 пакет ФМ видеосигнала поступает через амплитудное нормирующее устройство 17 на первый вход М=4 канального декодера 18 с корреляционной обработкой, на другие входы которого поступают М=4 исходных ФМ сигнала с формирователя 19 исходных ФМ сигналов.

За счет корреляционной обработки в М=4 канальном декодере 18 спектральные плотности помех и шума при умножении на копии исходных ФМ сигналов расширяются. В результате этого в полосе частот каждого канала коррелятора мощности помех и шума ослаблены в соответствии с величиной базы В=4, т.е. происходит увеличение отношения сигнал/шум на 6 дБ [6, 7].

С выходов М=4 канального декодера 18 с корреляционной обработкой шумы и дискретные сигналы в виде автокорреляционных функций поступают на входы сумматора 20 дискретных сигналов. При этом за счет того, что боковые лепестки АКФ не превышают уровень 0,25 от основного лепестка и находятся в противофазе [3], при их суммировании на выходе М=4 канального декодера 18 с корреляционной обработкой боковые лепестки АКФ устраняются, так как автокорреляционные функции шума находятся в противофазе, как и боковые лепестки АКФ дискретных сигналов сообщения [3].

В результате чего на выходе сумматора 20 дискретных сигналов может обеспечиваться увеличение отношения сигнал/шум не менее, чем в N=4 раз, т.е. на 6 дБ [3].

Таким образом, за счет применения предложенного технического решения общий выигрыш в отношении сигнал/шум в предлагаемой системе может потенциально составлять не менее 12 дБ [3], что подтверждает результаты сравнения помехоустойчивости систем радиосвязи, построенных по предложенной технологии по сравнению с применением технологии OFDM в широкополосных системах радиосвязи, приведенных в [3, 8]. Это соответствует уменьшению вероятности битовой ошибки с P_b=10^-2 до P_b=10^-4 в гауссовском канале связи при сохранении прежней вероятности достоверной передачи данных [9].

С выхода сумматора 20 дискретных сигналов дискретные сигналы поступают на первый вход решающего порогового устройства 21, на второй вход которого поступает пороговое напряжение с формирователя 22 порога, выполненного, например, на цифро-аналоговом преобразователе.

С выхода решающего порогового устройства 21 дискретные сигналы поступают на вход деперемежителя 27, где осуществляется операция преобразования групповых ошибок в одиночные за счет установки по известному закону символов в сообщении на свои места. С выхода деперемежителя 27 дискретные сигналы поступают на вход устройства 26 помехоустойчивого декодирования, где в соответствии с правилами помехоустойчивого кодирования, например, кода Рида-Соломона, осуществляется обнаружение и исправление одиночных ошибок. Затем сообщение подается на вход преобразователя 23 дискретных сигналов, в котором дискретные сигналы сообщения преобразуются к виду, удобному для решающей схемы 33 и получателя 34 информации.

На каждой передающей части 30 комплекса связи для взаимной временной синхронизации передающей 30 и принимающей 32 частей комплекса связи выход соответствующего приемника 28 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем соединен с входом синхронизации соответствующего вычислителя 29, и через него с входами синхронизации устройства помехоустойчивого кодирования 24, перемежителя 25, формирователя дискретных сигналов 2, формирователя исходных ФМ сигналов 4, сумматора исходных ФМ сигналов 5, формирователя фаз 7, фазового модулятора 7.

На каждой приемной части 32 комплекса связи выход соответствующего приемника 28 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем соединен с входом синхронизации соответствующего вычислителя 31 и через него с входами синхронизации устройства помехоустойчивого декодирования 26, деперемежителя 27, аналогово-цифрового преобразователя сигналов 13, преобразователя масштаба сигналов 14, устройства компенсации импульсной помехи 15, интерполяционного устройства 16, амплитудного нормирующего устройства 17, формирователя исходных ФМ сигналов 19, сумматора дискретных сигналов 20, формирователя порога 22, преобразователя дискретных сигналов 23. Вычислитель приемной части комплекса связи имеет выход для подключения к входу синхронизации решающей схемы 33. Вычислителями 29 и 31 формируются, например, непрерывные последовательности, пачки импульсов и другие сигналы, синхронизированные с единым глобальным временем и необходимые для работы указанных выше средств обработки.

Предложенное техническое решение может быть реализовано на элементах программно-аппаратной платформы SDR [10], сигнально-кодовой конструкции - по технологии OCDM и серийной вычислительной технике.

Предложенное техническое решение не только сохраняет достоинства прототипа, но и позволяет повысить помехоустойчивость за счет:

- введения процедур пространственного и частотного разделения каналов;

- дублирования вышедшего из строя комплекса другими комплексами;

- введения процедур помехоустойчивого кодирования;

- введения обратного канала для реализации преимущества систем с информационной обратной связью;

- обеспечения взаимной синхронизации средств обработки сигналов на передающей и приемной сторонах системы радиосвязи;

- введения защиты от группирования ошибок, появляющихся в канале связи из-за замираний радиосигнала на трассе распространения радиоволн ВЧ диапазона путем перемежения символов в передаваемом сообщении.

Литература:

1. Патент РФ №2286030, дата публикации 20.10.2006 Бюл. №29.

2. Патент РФ №2612276, дата публикации 06.03.2017 Бюл. №7.

3. Патент РФ №2720215, дата публикации 28.04.2020 Бюл. №13 (прототип).

4. Радиотехнические методы передачи информации: Учебное пособие для вузов / Борисов В.А., Калмыков В.В., Ковальчук Я.М. и др.; Под ред. В.В. Калмыкова. М.: Радио и связь. 1990. 304 с.

5. Гончаров В.Л. Теория интерполирования и приближения функций. М., 1954. 327 с.

6. Проксис Джон. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Кловского Д.Д. - М.: Радио и связь, 2000. 800 с.

7. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа. - М.: Эко-Трендз, 2005. 384 с.

8. Николаев В., Гармонов А., Лебедев Ю. Системы широкополосного радиодоступа 4 поколения: выбор сигнально-кодовых конструкций. Концерн «Созвездие», Научно - технический журнал «Первая миля». Выпуск 5-6, 2010, 56-59 с.

9. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Теоретические основы обработки сигналов в беспроводных системах связи: Монография. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010. 312 с.

10. Кейстович А.В. Системы и техника радиосвязи в авиации: учеб. пособие / А.В. Кейстович, А.В. Комяков - Нижний Новгород: НГТУ, 2012. - 226 с.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в автоматической пакетной радиосвязи высокочастотного диапазона. Технический результат изобретения состоит в повышении помехоустойчивости системы. Для этого в систему вводят технические средства, обеспечивающие процедуры пространственного и частотного разделения каналов, помехоустойчивого кодирования, перемежения и использование обратного канала для реализации в системе преимущества информационной обратной связи. 2 ил.

Система радиосвязи, содержащая оборудование разнесенных и связанных между собой каналом радиосвязи ВЧ диапазона передающей и приемной сторон системы радиосвязи, каждая из которых имеет в составе комплексы связи, включающие m передающих частей и b приемных частей, где m ≥ 2 и b ≥ 2, при этом передающая сторона системы радиосвязи содержит источник информации, решающую схему, а приемная сторона системы радиосвязи содержит получателя информации, решающую схему, выход источника информации соединен с входами m передающих частей комплекса связи передающей стороны системы радиосвязи, вход источника информации подключен к выходу решающей схемы передающей стороны системы радиосвязи, к соответствующим входам которой подключены выходы b приемных частей комплекса связи передающей стороны системы радиосвязи, выходы m передающих частей комплекса связи приемной стороны системы радиосвязи подключены к соответствующим входам решающей схемы приемной стороны системы радиосвязи, первый выход которой связан с входом получателя информации, а второй выход связан с входами b приемных частей комплекса связи приемной стороны системы радиосвязи, при этом каждая передающая часть комплекса связи содержит последовательно соединенные формирователь дискретных сигналов, устройство помехоустойчивого кодирования, перемежитель, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, а также формирователь исходных ФМ сигналов передающей части комплекса связи, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора исходных ФМ сигналов, выходы сумматора исходных ФМ сигналов подключены к соответствующим входам кодера, выход приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем передающей части комплекса связи соединен с входом синхронизации вычислителя передающей части комплекса связи и через него с входами синхронизации устройств помехоустойчивого кодирования, перемежителя, формирователя исходных ФМ сигналов передающей части комплекса связи, сумматора исходных ФМ сигналов, формирователя фаз, фазового модулятора и формирователя дискретных сигналов, который имеет вход для подключения источника информации или решающей схемы приемной стороны системы радиосвязи, каждая приемная часть комплекса связи содержит последовательно соединенные приемную антенну, усилитель СВЧ, фазовый демодулятор, аналогово-цифровой преобразователь сигналов, преобразователь масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигналов сообщения, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство и декодер с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора дискретных сигналов, к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов подключены выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной части комплекса связи, выход сумматора дискретных сигналов подключен к первому входу решающего порогового устройства, ко второму входу которого подключен формирователь порога, выход решающего порогового устройства подключен через последовательно соединенные деперемежитель и устройство помехоустойчивого декодирования к входу преобразователя дискретных сигналов, выход приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем приемной части комплекса связи подключен к входу синхронизации вычислителя приемной части комплекса связи и через него к входам синхронизации устройств помехоустойчивого декодирования, деперемежителя, аналогово-цифрового преобразователя сигналов, преобразователя масштаба сигналов, устройства компенсации импульсной помехи, интерполяционного устройства, амплитудного нормирующего устройства, формирователя исходных ФМ сигналов приемной части комплекса связи, сумматора дискретных сигналов, формирователя порога и преобразователя дискретных сигналов, который имеет выход для подключения к входу решающей схемы, при этом вычислитель приемной части комплекса связи имеет выход для подключения к входу синхронизации решающей схемы.