Адаптивная система широкополосной радиосвязи через ретранслятор

Адаптивная система широкополосной радиосвязи через ретранслятор

Реферат

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в спутниковых системах связи. Техническим результатом является повышение помехозащищенности системы связи при воздействии помех с сосредоточенным спектром. Адаптивная система содержит на передающей стороне последовательно соединенные генератор несущей частоты, формирователь широкополосного сигнала и фазовращатель на 90°, ко второму входу которого подключен выход генератора вспомогательной последовательности, вход которого соединен со вторым выходом формирователя широкополосного сигнала. Выход источника двоичной информации подключен ко второму входу формирователя широкополосного сигнала. С выходом фазовращателя на 90° соединены объединенные входы N полосовых фильтров, которые последовательно соединены с N ключами, сумматором и усилителем мощности с АРУ. Кроме того, на передающей стороне системы имеется анализатор помеховой обстановки, снабженный отдельной антенной, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих ключей. На приемной стороне последовательно соединены фазовращатель на 90°, блок синхронизации и выделения информации и генератор вспомогательной последовательности, выход которого подключен к одному входу фазовращателя на 90°. На приемной стороне также имеются последовательно соединенные блок предварительной селекции, N полосовых фильтров с объединенными входами, N ключей и сумматор, выход которого подключен к другому входу фазовращателя на 90°, и решающий блок, входы и выходы которого соединены соответственно с выходами N полосовых фильтров и вторыми входами ключей. 3 ил.

Предлагаемая адаптивная система широкополосной радиосвязи через ретранслятор относится к области радиосвязи и преимущественно может быть использована в спутниковых системах связи.

Известны системы связи с широкополосными шумоподобными сигналами, например, описанные в авторских свидетельствах: №300946 Н 03 с 3/40 "Аппаратура для передачи дискретной информации", №563730 "Радиолиния с шумоподобными сигналами для передачи дискретной информации".

Для обнаружения сигналов и выделения информации в этих системах применяются методы обработки сигналов, оптимальные для помех типа белого гауссовского шума.

Такие методы являются недостаточно оптимальными для помех с сосредоточенным спектром. Поэтому вышеназванные устройства обладают низкой помехозащищенностью при наличии в канале связи помех с сосредоточенным спектром.

Известно устройство выделения шумоподобного сигнала, в котором для повышения помехозащищенности приемных устройств при воздействии помех с сосредоточенным спектром на входе приемника применяются адаптивные фильтры, подавляющие участки спектра входного сигнала, пораженные помехой с сосредоточенным спектром.

Недостатком таких устройств является то, что одновременно с подавлением помех теряется часть мощности полезного сигнала.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является Система связи для шумоподобных фазоманипулированных сигналов.

Блок-схема системы-прототипа представлена на фиг.1, для которой введены следующие обозначения:

1 - генератор несущей,

2 - модулятор,

3 - источник двоичной информации,

4 - фазовый манипулятор,

5 - генератор псевдослучайной последовательности,

6, 9 - фазовращатель на ± /4,

7, 10 - генератор вспомогательной последовательности,

8 - ретранслятор,

11 - коррелятор,

12 - генератор копии сигнала,

13 - детектор,

14 - синхронизатор

Для облегчения понимания физической сути предлагаемого изобретения авторы укрупнили некоторые функциональные узлы системы - прототипа следующим образом:

в передатчике модулятор 2, фазовый манипулятор 4, генератор псевдослучайной последовательности 5 выполняют функцию формирования шумоподобного сигнала и объединены в блок формирования шумоподобного сигнала, в приемнике соединенные в кольцо коррелятор 11, генератор копии сигнала 12, детектор 13 и синхронизатор 14 выполняют функцию обнаружения, синхронизации и выделения информации входного широкополосного шумоподобного сигнала и объединены в блок синхронизации и выделения информации.

Блок-схема укрупненного прототипа изображена на фиг.2, для которой введены следующие обозначения:

1 - генератор несущей,

2 - блок формирования шумоподобного сигнала,

3 - источник двоичной информации,

4, 7 - фазовращатель на ± /4,

5, 8 - генератор вспомогательной последовательности,

6 - ретранслятор,

9 - блок синхронизации и выделения информации.

Система связи-прототип состоит из передатчика, ретранслятора и приемника.

Передатчик содержит последовательно соединенные генератор несущей, блок формирования широкополосного сигнала, на другой вход которого поступает информация и фазовращатель на ±/4, второй вход которого соединен с генератором вспомогательной последовательности, соединенным с блоком формирования шумоподобного сигнала.

Приемник содержит включенные в кольцо фазовращатель, блок синхронизации и выделения информации, генератор вспомогательной последовательности.

В передатчике рассматриваемой системы двоичная информация от источника поступает в блок формирования шумоподобного сигнала, в котором фаза несущей частоты изменяется на 0 и в соответствии с нулем или единицей информации, полученный фазоманипулированный сигнал манипулируется еще раз в соответствии с псевдослучайной последовательностью. Сформированный в блоке формирования шумоподобного сигнала широкополосный сигнал модулируется по фазе на ±/4 в фазовращателе 4 в соответствии с вспомогательной последовательностью генератора 5 и излучается.

В приемнике входной шумоподобный сигнал поступает на фазовращатель ±/4 7, управляемый вспомогательный последовательностью генератора 8. Таким образом, снимается дополнительная манипуляция шумоподобного сигнала на ±/4. С выхода фазовращателя на ±/4 7 шумоподобный сигнал поступает на блок синхронизации и выделения информации 9, в котором "сжимается" в узкополосный сигнал, манипулированный по фазе по закону двоичной информации, которая выделяется детектором, входящим в состав блока.

Помехозащищенность системы-прототипа по отношению к гармоническим помехам, образующим на нелинейном ретрансляторе комбинационные составляющие сигналов на частотах, близких к несущей частоте полезного шумоподобного сигнала, повышается за счет использования манипуляции по закону вспомогательной последовательности на ±/4.

Недостатком системы связи - прототипа является низкая помехозащищенность при наличии на ретрансляторе помех с сосредоточенным спектром, попадающим в полосу частот, занимаемую полезным шумоподобным сигналом, обусловленная отсутствием специальных мер повышения помехозащищенности по отношению к этим помехам.

Известны устройства, в которых повышение помехозащищенности по отношению к узкополосным помехам достигается за счет режекции спектра входного сигнала в приемнике на участках, пораженных такими помехами. Недостатком таких устройств является то, что при этом теряется часть мощности полезного сигнала и, следовательно, снижается помехозащищенность приемника по отношению к флуктуационным шумам, присутствующими в приемнике наряду с узкополосными помехами.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности системы связи при воздействии помех с сосредоточенным спектром.

Для этого в состав передающего устройства системы связи-прототип введены: гребенка полосовых фильтров, ключи, анализатор помеховой обстановки, сумматор, усилитель мощности, а в состав приемного устройства системы связи-прототип введены: блок предварительной селекции, гребенка полосовых фильтров, ключи, решающая схема, сумматор.

Блок-схема предлагаемой адаптивной системы широкополосной радиосвязи через ретранслятор представлена на фиг.3, для которой введены следующие обозначения:

1 - генератор несущей,

2 - блок формирования шумоподобного сигнала,

3 - источник двоичной информации,

4, 7 - фазовращатель на ±/4,

5, 8 - генератор вспомогательной последовательности,

6 - ретранслятор,

9 - блок синхронизации и выделения информации,

10, 17 - гребенка полосовых фильтров,

11, 18 - ключи,

12 - анализатор помеховой обстановки,

13, 20-сумматор,

16 - блок предварительной селекции,

15 - усилитель мощности с АРУ,

19 - решающая схема.

Предлагаемая адаптивная система широкополосной радиосвязи через ретранслятор имеет следующие функциональные связи:

в передающем устройстве последовательно соединены генератор несущей 1, блок формирования шумоподобного сигнала 2, соединенный с источником информации 3 и генератором вспомогательной последовательности 5, фазовращатель на ±/4 4, соединенный с генератором вспомогательной последовательности 5, выход фазовращателя 4 соединен со входами гребенки, "N" полосовых фильтров 10, соединенных с ключами 11, второй вход которых соединен с анализатором помеховой обстановки 12, выходы ключей 11 через сумматор 13 соединенно усилителем мощности с АРУ 15, в приемном устройстве блок предварительной селекции 16 соединен с гребенкой N полосовых фильтров 17, соединенных с ключами 18 и с решающей схемой 19, N выходов которой соединены с другими входами ключей 18, выходы которых соединены через сумматор 20 с соединенными в кольцо фазовращателем на ±/4 7, блоком синхронизации и выделения информации 9 и генератором вспомогательной последовательности 8.

Предлагаемая адаптивная система широкополосной радиосвязи через ретранслятор работает следующим образом: передаваемая двоичная информация от источника поступает на блок формирования шумоподобного сигнала, в котором фаза несущей частоты изменяется от 0 и в соответствии с нулем или единицей информации, а полученный фазоманипулированный сигнал манипулируется еще раз по фазе по закону сигнала псевдослучайной последовательности. Полученный шумоподобный широкополосный сигнал для повышения помехозащищенности по отношению к гармоническим помехам, образующим на нелинейном ретрансляторе с полезным сигналом комбинационные составляющие с основной частотой, равной или близкой к несущей частоте полезного сигнала, дополнительно манипулируется на ±/4 в соответствии со вспомогательной псевдослучайной последовательностью генератора 5, сфазированной с сигналом псевдослучайной последовательности, и поступает через гребенку полосовых фильтров, ключи и сумматор на усилитель мощности, охваченный цепью АРУ. Сформированный таким образом шумоподобный сигнал излучается.

В приемном устройстве входной шумоподобный сигнал с ретранслятора 6 через блок 16 предварительной селекции поступает на гребенку "N" полосовых фильтров 17, перекрывающих спектр входного шумоподобного широкополосного сигнала. Выходные сигналы фильтров 17 поступают на ключи 18 и решающую схему 19, которая на основе анализа выходных сигналов полосовых фильтров 17 по оптимальному правилу определяет участки спектра входного шумоподобного сигнала, пораженные помехами с сосредоточенным спектром, и вырабатывает управляющие сигналы, которые закрывают ключи, соответствующие фильтрам, в которые попадают помехи с сосредоточенным спектром. Такое построение блока защиты от сосредоточенных помех общеизвестно. Сигналы полосовых фильтров, не пораженных помехами, суммируются в сумматоре 20 и поступают на фазовращатель на ±/4 7, снимающий дополнительную манипуляцию на ±/4 по закону сигнала вспомогательной псевдослучайной последовательности, сфазированного с сигналом псевдослучайной последовательности. После снятия манипуляции на ±/4 широкополосный сигнал поступает на блок синхронизации и выделения информации, в котором "сжимается" в узкополосный сигнал, манипулированный по фазе по закону двоичной информации, выделяемой детектором, входящим в состав блока.

Одновременно с передачей широкополосного шумоподобного сигнала в передающем устройстве осуществляется прием шумоподобного сигнала с ретранслятора 6, поступающего на анализатор помеховой обстановки 12, который аппаратурно может быть выполнен с полосовыми фильтрами, ключами, решающей схемой, аналогичными ранее описанным в приемном устройстве. Анализатор помеховой обстановки просматривает спектр полезного шумоподобного сигнала в "N" частотных зонах, каждая из которых соответствует полосе пропускания полосового фильтра 10 передающего устройства, определяет участки спектра шумоподобного сигнала, пораженные помехой с сосредоточенным спектром и отключает фильтры, в полосе пропускания которых обнаружена помеха с сосредоточенным спектром. При этом общий уровень сигнала на выходе сумматора 13 уменьшается и соответственно увеличивается управляющий сигнал АРУ на усилитель мощности 15 таким образом, что выходной уровень сигнала усилителя мощности остается постоянным. Из вышеизложенного следует, что вся мощность полезного шумоподобного сигнала передается в полосе частот, не пораженной узкополосными помехами и т.к. алгоритм работы анализатора помеховой обстановки передающего устройства и решающей схемы приемного устройства построен таким образом, что режекция спектра входного сигнала в приемном устройстве осуществляется синхронно с режекцией спектра выходного сигнала передающего устройства, то в приемном устройстве независимо от того, будет "вырезана" часть входного сигнала или нет, помехозащищенность по отношению к флуктуационным помехам практически остается неизменной.

Основным преимуществом предлагаемой адаптивной системы широкополосной радиосвязи через ретранслятор по сравнению с прототипом является высокая помехозащищенность по отношению к помехам с сосредоточенным спектром. Кроме того, по сравнению с известными устройствами, использующими в приемнике блок подавления узкополосных помех, предложенная система обладает более высокой помехозащищенностью по отношению к флуктуационным шумам при воздействии помех с сосредоточенным спектром.

Это объясняется тем, что в предложенной системе связи вся мощность полезного шумоподобного сигнала передается в полосе частот, не пораженной узкополосными помехами. Благодаря этому мощность излучаемого сигнала при режекции спектра в передающем устройстве не уменьшается и помехозащищенность связи по отношению к флуктуационным шумам, которое всегда присутствуют помимо узкополосных помех, также не снижается. Рассмотрим пример: пусть решающая схема приемника выключила половину из общего количества полосовых фильтров. Если бы при этом в передатчике мощность сигнала не перераспределялась бы на оставшуюся часть спектра, в приемнике отношение сигнал/шум уменьшилось бы в два раза. В предложенном устройстве отношение сигнал/шум остается без изменений.

Формула изобретения

Адаптивная система широкополосной радиосвязи через ретранслятор, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные генератор несущей частоты, формирователь широкополосного сигнала и фазовращатель на , второй вход которого соединен с выходом генератора вспомогательной последовательности, вход которого соединен со вторым выходом формирователя широкополосного сигнала и источник двоичной информации, выход которого подключен ко второму входу формирователя широкополосного сигнала, на приемной стороне последовательно соединенные фазовращатель на , блок синхронизации и выделения информации и генератор вспомогательной последовательности, выход которого подключен к одному входу фазовращателя на , отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, на передающей стороне введены последовательно соединенные N-полосовых фильтров, N-ключей, сумматор и усилитель мощности с АРУ, кроме того, анализатор помеховой обстановки, снабженный отдельной антенной, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих ключей, входы N-полосовых фильтров объединены и соединены с выходом фазовращателя на , на приемной стороне - последовательно соединенные блок предварительной селекции, N-полосовых фильтров, входы которых объединены, N-ключей и сумматор, выход которого подключен к другому входу фазовращателя на , а также решающий блок, входы и выходы которого соединены соответственно с выходами N-полосовых фильтров и вторыми входами ключей.

РИСУНКИ