Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке систем синхронизации шкал времени на синхронизируемом объекте c неопределенным местоположением относительно эталонной станции в сети радиосвязи.
Известно устройство автоматической сверки шкал времени [1], которое работает следующим образом. На эталонной станции формируют и излучают запросный сигнал, соответствующий метке времени эталонной шкалы времени. На синхронизируемом объекте принимают запросный сигнал и переизлучают его. При этом также излучают следующий после момента приема запросного сигнала собственный сигнал, соответствующий метке времени своей шкалы времени. Оба этих сигнала принимают на эталонной станции, где определяют время распространения запросного сигнала и расхождение сверяемых шкал времени. Полученные на эталонной станции данные о расхождении сверяемых шкал времени могут использоваться для последующей коррекции шкалы времени синхронизируемого объекта, например, путем передачи данных о расхождении шкал времени через соответствующий канал радиосвязи. Таким образом, способ, реализованный в [1], может использоваться при решении задач, связанных с синхронизацией шкал времени пространственно разнесенных объектов, взаимное местоположение которых не определено. При этом, однако, в рамках этого способа в каждый конкретный промежуток времени может быть осуществлена сверка шкал времени и последующая синхронизация только одного объекта, синхронизация же другого объекта возможна в другой промежуток времени, специально отведенный для этой цели.
Известен способ синхронизации шкал времени, описанный в [2], который работает следующим образом. На эталонной станции и синхронизируемом объекте формируют собственные шкалы времени в соответствии с сигналами местных опорных генераторов. На эталонной станции в соответствии с метками времени своей временной шкалы излучают сигналы синхронизирующих меток времени. На синхронизируемом объекте принимают сигналы синхронизирующих меток времени и определяют интервал времени τ1 между метками времени собственной шкалы времени и моментами времени приема от эталонной станции сигналов синхронизирующих меток времени. Затем на синхронизируемом объекте излучают сигналы запроса, в качестве которых используют переизлучаемые сигналы принятых синхронизирующих меток времени. Сигналы запроса, т.е. переизлученные синхронизируемым объектом сигналы синхронизирующих меток времени, принимают на эталонной станции и переизлучают их. На синхронизируемом объекте принимают переизлученные сигналы запроса, т. е. дважды переизлученные сигналы синхронизирующих меток времени, и измеряют интервалы времени τ2 между излучениями сигналов запроса и их обратным приемом, которые представляют собой удвоенные интервалы времени распространения сигналов синхронизирующих меток времени. По результатам измерений τ1 и τ2 вычисляют поправку для коррекции шкалы времени синхронизируемого объекта: - (τ1-τ2/2). По результатам вычислений поправки производят коррекцию шкалы времени синхронизируемого объекта.
Недостатком данного способа является необходимость повторного переизлучения сигналов синхронизирующих меток времени, что снижает пропускную способность общего канала радиосвязи.
Применение сигналов с кодовым разделением [3] позволяет одновременно реализовать выравнивание шкал и передачу информации в общем канале радиосвязи. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ синхронизации шкал времени [4], обеспечивающий синхронизацию нескольких объектов без выделения каждому объекту соответствующего временного окна, с адресными сигналами, который работает следующим образом:
- формируют на эталонной станции и синхронизируемом объекте собственные временные шкалы в соответствии с сигналами местных опорных генераторов;
- на эталонной станции излучают в соответствии со своей временной шкалой сигналы синхронизирующих меток времени, на синхронизируемом объекте принимают сигналы синхронизирующих меток времени и измеряют интервалы времени
- формируют на синхронизируемом объекте сигналы запроса в виде радиосигналов с характерной для данного синхронизируемого объекта кодовой модуляцией частоты, и/или фазы, и/или времени формирования и излучают их в промежутках времени между принимаемыми сигналами синхронизирующих меток времени;
- принимают сигналы запроса на эталонной станции и переизлучают их с задержкой на время
- на синхронизируемом объекте выполняют корреляционное измерение интервалов времени
- коррекцию временной шкалы синхронизируемого объекта производят по результатам измерений интервалов времени
Существенным недостатком способа является необходимость постоянного излучения эталонных синхронизирующих меток времени и постоянного излучения запросов от синхронизируемых объектов в промежутках времени между синхронизирующими метками времени, что в совокупности является детерминированным признаком, демаскирующим работу сети радиосвязи. Кроме того, сигналы запросов синхронизируемых объектов и синхронизирующих меток времени, передаваемые в общей полосе частот, выступают в качестве дополнительных взаимных помех для полезной информации синхронизируемых объектов и снижают пропускную способность сети радиосвязи.
Целью настоящего изобретения является повышение пропускной способности общего канала радиосвязи для передачи полезной информации между синхронизируемыми объектами и снижение демаскирующих признаков канала связи в процессе синхронизации шкал времени синхронизируемого объекта и эталонной станции.
Технический результат достигается тем, что способ синхронизации временных шкал в сети радиосвязи, осуществляемый эталонной станцией и синхронизируемыми объектами, формирующими собственные временные шкалы в соответствии с сигналами местных опорных генераторов, где синхронизируемый объект формирует и излучает сигналы запроса в виде радиосигналов с характерной для данного синхронизируемого объекта кодовой модуляцией частоты, и/или фазы, и/или времени формирования, на эталонной станции принятые сигналы запроса переизлучают с задержкой
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показаны структурные схемы синхронизации шкал времени синхронизируемого объекта и эталонной станции, на фиг. 2 приведены временные диаграммы.
Способ синхронизации шкал времени в сети радиосвязи осуществляется между к синхронизируемыми объектами 1.1, 1.2, …, 1.к, где к=1, 2, …, К, и эталонной станцией 2.
к-й синхронизируемый объект содержит:
3 блок расчета времени
4 формирователь кодовой идентификационной последовательности объекта;
5 устройство сдвига;
6 блок расчета времени
7 блок расчета времени
8 генератор опорной частоты;
9 формирователь кодовой идентификационной последовательности эталонной станции;
10 устройство сдвига;
11 демодулятор;
12 модулятор;
13 формирователь временного цикла;
14 приемо-передающее устройство с антенной,
которые имеют следующие соединения между собой.
Выход генератор опорной частоты 8 соединен с входом формирователя кодовой идентификационной последовательности объекта 4, с входом формирователя кодовой идентификационной последовательности эталонной станции 9 и с входом формирователя цикла 13, выход которого соединен со вторым входом приемо-передающего устройства 14 и третьим входом блока расчета
В состав эталонной станции 2 входят:
15 генератор опорной частоты;
16 первый буфер;
17 демодулятор;
18 приемо-передающее устройство;
19 формирователь кодовой идентификационной последовательности эталонной станции;
20 формирователь кодовой идентификационной последовательности объекта синхронизации;
21 формирователь цикла;
22 сумматор;
23 второй буфер;
24 третий буфер;
25 коррелятор;
26 первый коммутатор;
27 первый модулятор;
28 второй коммутатор;
29 второй модулятор,
которые имеют следующие соединения между собой.
Выход опорного генератора 15 соединен с входом формирователя кодовой идентификационной последовательности эталонной станции 19, с входом формирователя кодовой идентификационной последовательности объекта синхронизации 20 и с первым входом первого буфера 16, выход которого соединен со вторым входом коррелятора 25, с первым входом первого коммутатора 26выход которого соединен с первого модулятора 27, выход которого соединен с первым входом сумматора 22, выход которого соединен со вторым входом приемо-передающего устройства 18, выход которого соединен с входом демодулятора 17, выход которого соединен со вторым входом первого буфера 16. Выход формирователя кодовой идентификационной последовательности эталонной станции 19 соединен с входом второго буфера 23,выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора 28, выход которого соединен с входом второго модулятора 29, выход которого соединен со вторым входом сумматора 22. Выход формирователя кодовой идентификационной последовательности объекта синхронизации 20 соединен с входом третьего буфера 24, выход которого соединен с первым входом коррелятора 25, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора 26, с первым входом второго коммутатора 28, и с входом формирователя цикла 21, выход которого соединен с входом приемо-передающего устройства 18, имеющего антенный выход.
Способ синхронизации шкал времени в сети радиосвязи осуществляется в первоначально после включения аппаратуры связи и перед каждым сеансом, при этом эталонная станция 2 находится в рабочем режиме и готова к приему сигнала. В момент формирования сети радиосвязи синхронизируемые объекты 1.1, 1.2, …, 1.к, после включения, излучают первичный запрос в виде адресной кодовой последовательности и ожидают ответ от эталонной станции 2.
Рассмотрим работу системы на примере выравнивания i секундных меток времени с периодом T=τо*N, образующихся в результате свертки псевдослучайной последовательности (ПСП) из N элементов с длительностью одного элемента ПСП - τо.
На к-ом синхронизируемом объекте формируется запрос в виде адресной кодовой последовательности и ожидается ответ от эталонной станции 2, при этом на синхронизируемом объекте опорный генератор 8 вырабатывает тактовые импульсы с периодом τо, по которым запускаются в работу формирователи псевдослучайных последовательностей ПСПа и ПСПэ в блоках 4 и 9. Каждая последовательность имеет равную длительность - N*τо, из N=2n-1 символов, где n- степень порождающего полинома М-последовательности [3]. Этими же импульсами в блоке 13 формируется интервал длительностью tизл=N*τо, разрешающий работу передатчика в устройстве 14, а также запрещающий прием сигналов и работу блока расчета 3. Последний не вырабатывает поправок шкалы
tприем=2*tррвмакс+N*τо+
На эталонной станции приемо-передатчик 18 находиться в режиме приема до момента обнаружения сигнала запроса от к-го синхронизируемого объекта. При этом отсчеты на выходе демодулятора 20 образуются после поступления сигнала в фазовый центр приемной антенны спустя время
При приеме на к-м объекте синхронизации ответа от эталонной станции 2, аддитивная смесь в виде ретранслированной последовательности к-го синхронизируемого объекта и эталонной станции 2 переноситься на промежуточную частоту и поступает на демодулятор 11, а затем в блок расчета времени
Полученный результат поступает на устройство сдвига 5 и устройство 10 где ПСПа и ПСПэ циклически сдвигаются «влево» или «вправо» в зависимости от знака и значения
После совмещения шкал к-го синхронизируемого объекта и эталонной станции 2, эталонная станция 2 переходит в режим приема.
В последующем, каждый синхронизируемый объект перед началом передачи информации другому абоненту сети, повторяет формирование запроса в виде адресной кодовой последовательности и ожидает ответ от эталонной станции 2 по вышеизложенной схеме.
На временных диаграммах фиг. 2. поясняется принцип синхронизации шкалы времени при
На диаграмме приведены:
а) график ПСПа до коррекции на выходе устройства сдвига 5 синхронизируемой станции;
б) график переизлученной ПСПа без ПСПэ на выходе демодулятора 11 к-й синхронизируемой станции;
в) график ПСПэ на входе модулятора 29 эталонной станции 2;
г) график ПСПэ, без ПСПа на выходе демодулятора 11 к-той синхронизируемой станции;
д) график ПСПа на выходе устройства сдвига 5 после коррекции шкалы к-го синхронизируемого объекта;
е) график ПСПэ на выходе устройства сдвига 10 после коррекции шкалы к-го синхронизируемого объекта.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, поскольку в реализации могут быть использованы типовые радиоэлектронные узлы и устройства. В качестве опорных генераторов 8, 15 возможно применение термостатированных кварцевых генераторов как указано в [5], формирователи кодовой идентификационной последовательности 4, 9, 19, 20 представляют собой генераторы М-последовательностей и выполнены на основе регистров сдвига длины n [6], формирователи временного цикла 13 и 21 представляют собой одновибраторы заданной длительности, буферные устройства 16, 23, 24 являются запоминающими устройствами с разрядностью блоков данных - N и дисциплиной обслуживания первый блок пришел первый ушел, устройства сдвига 5, 10 построены на основе управляемых циклических регистров, где направление и величина сдвига определяется значением и знаком управляющего сигнала. Модуляторы 12, 27, 29 представляют собой двоично-фазовые модуляторы, как приведено в [5], демодуляторы 11 и 17 выполняют детектирование бинарных фазоманипулированных сигналов и построены в соответствии со стандартными схемными решениями [5]. Коррелятор 25 может быть реализован как согласованный фильтр с фиксированными коэффициентами, соответствующими опорной ПСП и пороговым устройством как приведено в [6], коммутаторы 26, 28 разрешают (запрещают) прохождение отсчетов и выполнены на логических элементах умножения, сумматор 22 выполняет аддитивное сложение и может быть выполнен на операционном усилите по схеме суммирования. Приемо-передающие устройства 14, 29 решают задачу по селективному приему фазокодоманипулированных сигналов с переносом на промежуточную частоту в режиме радиоприема, а по управляющему сигналу через электронный ключ, управляемый напряжением, преобразование на рабочую частоту и усиление радиосигналов с последующим излучением в эфир в режиме радиопередачи. Блоки расчета времени
Оценка пропускной способности канала радиосвязи с кодовым уплотнением в полосе частот F, используемым для обеспечения выравнивания шкал и передачи информации, применительно к сети из К абонентских (синхронизируемых объектов) и эталонных станций 2, каждая из которых инициирует трафик с равной информационной скоростью – R на фиксированном интервале сеанса связи длительностью L*N*τо при одинаковой длительности сигнала запроса и метки времени – N*τо тактов.
Как приведено в [6], пропускная способность системы с кодовым разделением определяется в соответствии с выражением:
где
При передаче полезной информации в общей полосе частот применительно к прототипу, сигналы запросов и информации могут быть совмещены по времени, но размещаются в окнах между постоянно передаваемыми метками от эталонной станции 2. Таким образом на интервале сеанса связи половина времени (L*N*τо )/2 задействована под передачу меток от эталонной станции 2, а другая под передачу полезной информации и сигналов запроса, а пропускная способность может быть рассчитана как:
В предлагаемом решении метки времени и сигналы запроса совмещены и размещаются перед информационными символами, следовательно на интервале связи полезная информация передается в течение оставшегося времени (L-1)N*τо, а пропускную способность можно оценить как:
что соответствует выигрышу в
Таким образом, обеспечивается повышение пропускной способности общего канала связи для передачи полезной информации и снижение демаскирующих признаков канала связи в процессе синхронизации шкал времени синхронизируемого объекта и эталонной станции.
Источники информации
1. Авторское свидетельство № 1464136 SU, G04C 11/02, Устройство автоматизированной сверки шкал времени / А.Г. Притычкин (SU). - № 4225402; Заявлено 03.02.1987; Опубл 07.03.1989, Бюл. 9. – 4 с : 3 ил.
2. Авторское свидетельство № 1712942 SU, G04C 11/02, H04L 7/02, способ синхронизации шкал времени /А.А. Козлов (SU). - № 4661788; Заявлено 24.01.1989; Опубл 15.02.1992, Бюл. 6. – 3 с :2 ил.
3. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М., Радио и связь, 1985.
4. Патент №2146833 RU, МПК G04G 7/02, G04C 11/02, Способ синхронизации шкал времени / П.Э. Ефремов, В.Н. Иванов, С.Н. Малюков, А.Д. Матюшенко, К.А. Матюшенко, А.П. Охинченко (РФ); Закрытое акционерное общество Фирма «Котлин» (РФ). - № 97121872; Заявлено 30.12.1987; опубл. 20.03.2000, Бюл. 8. – 11 с : 1 ил.
5. Фомин Н.Н, Буга Н.Н, Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства под ред. Н.Н.Фомина М. Горячая линия Телеком, 2007 520 с.
6. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учебное пособие.- М.: Эко-Трендз, 2005. – 392 с.: ил.
7. Цифровые радионавигационные устройства. В.В. Барашенков, А.Е. Лутченко, Е.М. Скороходов и др. Под ред. В.Б.Смолова. – М.: Сов. Радио, 1980.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ | 1997 |
|
RU2146833C1 |
СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ И ШКАЛЫ ВРЕМЕНИ УДАЛЕННЫХ ПУНКТОВ | 2015 |
|
RU2585325C1 |
СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ТОЧНОГО ЕДИНОГО ВРЕМЕНИ (ТЕВ) ПО ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ И СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ТОЧНОГО ЕДИНОГО ВРЕМЕНИ | 2008 |
|
RU2381538C1 |
Способ синхронизации пространственно разнесенных шкал времени при передаче дополнительной информации и устройство для его осуществления | 1990 |
|
SU1808135A3 |
Устройство синхронизации сигналов времени | 1986 |
|
SU1374172A2 |
СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ | 2017 |
|
RU2649852C1 |
СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХ ОБЪЕКТОВ | 2017 |
|
RU2647650C1 |
СПОСОБ КОДОВРЕМЕННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛОВ В ПОДВИЖНЫХ СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ | 1996 |
|
RU2123763C1 |
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ | 2005 |
|
RU2292056C2 |
СПОСОБ РАДИОСВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ | 2012 |
|
RU2505930C1 |
Использование: для синхронизации временных шкал в сети радиосвязи. Сущность изобретения заключается в том, что эталонная станция излучает синхронизирующие метки времени эталонной станции не в вещательном режиме, а по запросу на выравнивание шкал от синхронизируемого объекта, совместно с обратной ретрансляцией принятого сигнала запроса синхронизируемого объекта, а синхронизируемый объект формирует одиночные сигналы запроса на выравнивание шкал при первоначальном включении и перед каждым сеансом связи по инициативе синхронизируемого объекта. Технический результат: повышение пропускной способности общего канала связи для передачи полезной информации между синхронизируемыми объектами и снижение демаскирующих признаков канала связи в процессе синхронизации шкал времени синхронизируемого объекта и эталонной станции. 2 ил.
Способ синхронизации временных шкал в сети радиосвязи, осуществляемый эталонной станцией и синхронизируемыми объектами, формирующими собственные временные шкалы в соответствии с сигналами местных опорных генераторов, где синхронизируемый объект формирует и излучает сигналы запроса в виде радиосигналов с характерной для данного синхронизируемого объекта кодовой модуляцией частоты, и/или фазы, и/или времени формирования, на эталонной станции принятые сигналы запроса переизлучают с задержкой
СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ | 1997 |
|
RU2146833C1 |
Способ синхронизации шкал времени | 1989 |
|
SU1712942A1 |
Устройство синхронизации временных шкал по радиосигналам точного времени | 1977 |
|
SU669325A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ И СИНХРОНИЗАЦИИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ | 2015 |
|
RU2604852C1 |
Прибор для демонстрации изменения поверхностного натяжения жидкости от температуры | 1949 |
|
SU84165A1 |
US 2005038534 A1, 17.02.2005. |
Авторы
Даты
2023-03-23—Публикация
2022-10-12—Подача