Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты

Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты

Реферат

Изобретение относится к радиосвязи, а именно к передаче дискретной информации сигналами с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), и может найти применение при передаче дискретной информации в дуплексных радиолиниях с ППРЧ любой протяженности, функционирующих в общей полосе частот с радиосредствами различной принадлежности и с различными принципами работы в условиях сложной помеховой обстановки.

Известен способ передачи дискретной информации сигналами с ППРЧ [1, 2, 3]. К причинам, препятствующим достижению предлагаемого ниже технического результата, относится то, что данный способ имеет жесткую программу перестройки рабочих частот, что не позволяет адаптироваться к изменяющейся помеховой обстановке, то есть управлять выбором несущей частоты передатчика, на основании анализа помеховой обстановки в процессе ведения связи.

Известен способ передачи дискретной информации сигналами с ППРЧ [4]. К причинам, препятствующим достижению предлагаемого ниже технического результата при использовании этого способа, относится невозможность его применения в радиолиниях большой протяженности, для которых характерна различная помеховая обстановка на обоих концах радиолинии. В этом случае возможен выбор несущей частоты передатчика, оптимальной для одного конца радиолинии, но пораженной помехами на другом конце радиолинии.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому способу передачи дискретной информации сигналами с ППРЧ является известный способ [5].

Способ-прототип заключается в том, что на передающем конце из информационного сигнала формируют пакеты информации, перестраивают несущую частоту передатчика на частоту, соответствующую коду текущего такта одной из двух или более псевдослучайных последовательностей, которая для данного такта является рабочей, модулируют несущую частоту передатчика сформированным пакетом информации и излучают полученный радиосигнал на приемный конец радиолинии. На приемном конце радиолинии осуществляют прием переданного с передающего конца радиосигнала одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, преобразуют на промежуточную частоту, усиливают, демодулируют, декодируют принятый пакет информации по записанному в пакете "адресу" и подают информационный сигнал на приемник информации. Одновременно с приемом радиосигнала на приемном конце контрольные приемники осуществляют контроль помеховой обстановки на частотах, соответствующих кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, по результатам контроля формируют управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии на требуемую частоту, соответствующую коду последующего такта одной из псевдослучайных последовательностей, формируют пакеты информации, к которым добавляют управляющую информацию, перестраивают несущую частоту передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, на частоту, соответствующую коду текущего такта одной из двух или более псевдослучайных последовательностей, модулируют несущую частоту передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, сформированным пакетом информации и излучают полученный радиосигнал на передающий конец радиолинии. На передающем конце одновременно с излучением радиосигнала принимают переданный с приемного конца радиосигнал одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, преобразуют на промежуточную частоту, усиливают, демодулируют, декодируют принятый пакет информации по записанному в пакете "адресу", выделяют управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии и подают ее на передатчик, для его перестройки на требуемую частоту, соответствующую коду последующего такта одной из псевдослучайных последовательностей.

К причинам, препятствующим достижению предлагаемого ниже технического результата при использовании способа-прототипа, относится невозможность формирования управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии в случае наличия помех на всех контролируемых частотах, соответствующих кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, так как нет ни одной контролируемой частоты, на которой помеха отсутствует. В этом случае передатчик, находящийся на передающем конце радиолинии, на последующем такте перестроится на частоту, соответствующую коду рабочей псевдослучайной последовательности, пораженную помехой на приемном конце радиолинии, что может привести к ухудшению качества связи ниже допустимого и потере достоверности. Кроме того, в способе-прототипе не реализована возможность управления выбором несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии по результатам контроля помеховой обстановки на передающем конце радиолинии. Это может привести к тому, что передатчик, находящийся на приемном конце радиолинии, на последующем такте перестроится на частоту, соответствующую коду рабочей псевдослучайной последовательности, пораженную помехой на передающем конце радиолинии, что может привести к ошибочному приему управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии.

Одним из способов повышения эффективности функционирования радиолиний с ППРЧ при передаче дискретной информации в условиях сложной помеховой обстановки и ограниченности частотного ресурса является способ, обеспечивающий передачу дискретной информации в радиолинии с ППРЧ и динамической частотной адаптацией, которая осуществляется путем выбора одной частоты из нескольких контролируемых частот, соответствующих кодам последующего такта нескольких псевдослучайных последовательностей [5]. Выбор частоты производится по критерию отсутствия на ней помехи. Однако при наличии помех на всех частотах выбор частоты по данному критерию произвести невозможно и передатчик, расположенный на передающем конце радиолинии, перестраивается на частоту, пораженную помехой, что приводит к снижению достоверности. Более эффективным с точки зрения повышения достоверности является выбор одной частоты из нескольких контролируемых частот, соответствующих кодам последующего такта нескольких псевдослучайных последовательностей по критерию минимального уровня помех. Известно, что уровни помех на входе приемника зависят от частоты, мощности источника помех, условий распространения и удаления источника помехи от приемника [6]. Так как данные параметры для каждого источника различны, то и уровни помех на входе приемника будут различными. Применение предложенного критерия позволит выбрать ту частоту из нескольких контролируемых, которая имеет минимальный уровень помех, что позволит получить максимальное соотношение сигнал/помеха из всех возможных и тем самым повысить достоверность связи. Кроме того, для повышения достоверности целесообразно осуществлять управление выбором несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, по результатам контроля помеховой обстановки на передающем конце радиолинии.

Целью изобретения является разработка способа передачи дискретной информации в радиолинии с ППРЧ, обеспечивающего повышение достоверности принимаемой дискретной информации в дуплексных радиолиниях различной протяженности в условиях сложной помеховой обстановки, когда большое число рабочих частот подвержено воздействию помех, часть из которых имеет относительно невысокий уровень, при котором соотношение сигнал/помеха на этих частотах выше минимально допустимого за счет управления выбором несущих частот передатчиков, находящихся на передающем и приемном концах радиолинии по результатам контроля помеховой обстановки соответственно на приемном и передающем концах радиолинии путем измерения и взаимного сравнения уровней помех на контролируемых частотах и выбора из них частот с минимальным уровнем помехи для передатчиков, находящихся соответственно на передающем и приемном концах радиолинии.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе передачи дискретной информации в радиолинии с ППРЧ, включающем на передающем конце радиолинии формирование пакетов информации путем добавления к блокам информации, поступающим от источника информации, "адреса" корреспондента, перестройку синхронно с частотами приемников на приемном конце радиолинии несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии на частоту, соответствующую коду текущего такта одной из двух или более псевдослучайных последовательностей, которая для данного такта является рабочей, модуляцию несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии сформированным пакетом информации и последующее излучение полученного радиосигнала на приемный конец радиолинии, одновременно с формированием пакетов информации перестройку приемников на частоты, соответствующие кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, соответствующих псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, прием переданного с приемного конца радиосигнала одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, преобразование принятого радиосигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию, декодирование принятого пакета информации по записанному в пакете "адресу", выделение управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, и подачу ее на передатчик, находящийся на передающем конце радиолинии, для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту путем подключения той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, на приемном конце радиолинии перестройку приемников на частоты, соответствующие кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, соответствующих псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, прием переданного с передающего конца радиосигнала одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, преобразование принятого радиосигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию, декодирование принятого пакета информации по записанному в пакете "адресу", выделение из принятого пакета информации блока информации и подачу блока информации на приемник информации, одновременно с приемом переданного с передающего конца радиосигнала формирование пакетов информации путем добавления к блокам информации, поступающей от источника информации "адреса" корреспондента, и управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, перестройку синхронно с частотами приемников на передающем конце радиолинии несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, на частоту, соответствующую коду текущего такта одной из двух или более псевдослучайных последовательностей, которая для данного такта является рабочей, модуляцию несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, сформированным пакетом информации и последующее излучение полученного радиосигнала на передающий конец радиолинии.

На приемном конце радиолинии выделяют из принятого с передающего конца пакета информации управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, и подают ее на передатчик, находящийся на приемном конце радиолинии, для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту путем подключения той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, одновременно с приемом переданного с передающего конца радиосигнала перестраивают контрольные приемники на частоты, соответствующие кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, соответствующих псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, измеряют и сравнивают между собой уровни помех на контролируемых частотах, соответствующих кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, в результате сравнения выбирают из них частоту с минимальным уровнем помехи и формируют управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту с минимальным уровнем помехи путем подключения на передающем конце радиолинии той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота.

На передающем конце радиолинии из принятого с приемного конца пакета информации выделяют блок информации и подают его на приемник информации, одновременно с приемом переданного с приемного конца радиосигнала перестраивают контрольные приемники на частоты, соответствующие кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, аналогичных псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, измеряют и сравнивают между собой уровни помех на контролируемых частотах, соответствующих кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, в результате сравнения выбирают из них частоту с минимальным уровнем помехи и формируют управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту с минимальным уровнем помехи путем подключения на приемном конце радиолинии той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, добавляют управляющую информацию к блокам информации при формировании пакетов информации.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения новых действий появляется возможность повысить достоверность принимаемой дискретной информации в дуплексной радиолинии с ППРЧ большой протяженности за счет управления выбором несущих частот передатчиков, находящихся на передающем и приемном концах радиолинии по результатам контроля помеховой обстановки соответственно на приемном и передающем концах радиолинии путем измерения и сравнения между собой уровней помех на контролируемых частотах и выбора из них частот с минимальным уровнем помехи для передатчиков, находящихся соответственно на передающем и приемном концах радиолинии.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного способа, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленный способ поясняется структурной схемой приемопередающего устройства.

Реализация заявленного способа заключается в следующем. Для функционирования радиолинии в режиме ППРЧ при передаче дискретной информации согласно [7] на передающем конце размещается приемопередающее устройство под №1, на приемном - приемопередающее устройство под №2.

Приемопередающие устройства на приемном и передающем концах радиолинии одинаковы и содержат блок из М генераторов псевдослучайных последовательностей (ГПСП) 1, причем половина из них - К' участвуют в формировании частот приемников и контрольных приемников устройства под №1 и несущей частоты передатчика устройства под №2, а вторая половина из них - К'' участвуют в формировании несущей частоты передатчика устройства под №1 и частот приемников и контрольных приемников устройства под №2; коммутатор 2; передатчик 3; устройство формирования и декодирования пакетов (УФДП) 4; К приемников 5.1-5.К; схему сравнения уровней помех 6; К контрольных приемников 7.1-7.К.

Рассмотрим работу устройств на примере устройства под №1, устройство под №2 работает аналогично.

Сообщение от источника информации поступает на УФДП 4 устройства под №1 в виде блоков информации. В УФДП 4 формируются пакеты информации, путем добавления к блокам информации "адреса" корреспондента и управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика устройства под №2. Сформированный таким образом пакет информации с УФДП 4 подается на передатчик 3.

Коды частот текущих (n) тактов всех псевдослучайных последовательностей (ПСП), задаваемых К'' генераторами ПСП блока ГПСП 1, подают на коммутатор 2, который осуществляет подключение кода частоты текущего такта одной из ПСП к передатчику 3. Подключение необходимой ПСП, которая для текущего такта является рабочей, происходит согласно управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика 3, сформированной в устройстве под №2, которая поступает на коммутатор 2 от УФДП 4. При этом остальные ПСП на текущем такте считаются резервными. В передатчике 3 происходит формирование несущей частоты, соответствующей коду текущего такта рабочей ПСП, синхронно с формированием частот в приемниках устройства под №2 и осуществляется модуляция несущей частоты передатчика сформированным пакетом информации. Полученный радиосигнал излучается в пространство на устройство под №2.

Прием радиосигнала от устройства под №2 осуществляется с помощью приемников 5.1-5.7С одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех ПСП, задаваемых К' генераторами ПСП блока ГПСП 1.

Коды частот текущих (n) тактов всех ПСП, задаваемых К' генераторами ПСП блока ГПСП 1, подают на соответствующие приемники 5.1-5.К, где происходит формирование частот приема, синхронно с формированием несущей частоты в передатчике 3 устройства под №2.

Прием на всех частотах осуществляется с целью исключения потери информации в случае ошибочного приема управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика от устройства под №2.

С антенного устройства принятый сигнал поступает на приемники 5.1-5.К, где его преобразуют на промежуточную частоту, усиливают и демодулируют.

Демодулированные сигналы с выходов всех приемников поступают на УФДП 4. В УФДП 4 из демодулированных сигналов декодируют принятый пакет информации по записанному в пакете "адресу" корреспондента, выделяют из принятого пакета информации блок информации и управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика устройства под №1. Выделенный блок информации от УФДП 4 подается на приемник информации, а выделенная управляющая информация по управлению выбором несущей частоты передатчика устройства под №1 от УФДП 4 поступает на коммутатор 2.

Для управления выбором несущей частоты передатчика 3 устройства под №2, в устройстве под №1 проводится контроль помеховой обстановки на частотах, соответствующих кодам последующего такта всех ПСП, задаваемых К' генераторами ПСП блока ГПСП 1, на которые на последующем такте перестроятся приемники 5.1-5.К устройства под №1 путем измерения и сравнения между собой уровней помех.

Коды частот последующих (n+x) тактов всех ПСП, задаваемых К' генераторами ПСП блока ГПСП 1, подают на соответствующие контрольные приемники 7.1-7.К, где происходит формирование контролируемых частот приема синхронно с формированием частот приема устройства под №1 и несущей частоты передатчика устройства под №2.

С антенного устройства на контрольные приемники 7.1-7.К поступает либо шум, либо, в случае наличия на контролируемой частоте помехи, смесь помехи и шума. Контрольные приемники 7.1-7.К измеряют уровни помех на контролируемых частотах и подают результаты измерения на схему сравнения уровней помех 6.

Схема сравнения уровней помех 6 сравнивает между собой уровни помех, выбирает минимальный из них, определяет соответствующую ему частоту и формирует управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика 3 устройства под №2, которая содержит номер той ПСП, коду которой соответствует частота с минимальным уровнем помехи. Сформированная управляющая информация поступает на УФДП 4.

Таким образом, заявленный способ обеспечивает передачу дискретной информации в дуплексной радиолинии с ППРЧ, использующей частотно-разнесенный прием с автовыбором несущих частот передатчиков, находящихся на передающем и приемном концах радиолинии по результатам контроля помеховой обстановки соответственно на приемном и передающем концах радиолинии, и обеспечивает повышение достоверности принимаемой дискретной информации в условиях сложной помеховой обстановки.

Источники информации

1. Ribchester E. The Jaguar-V Frequency - hopping radio. Electronics and Power, 1981, 27, September.

2. IEEE Trans., 1988, СОМ-289.

3. Горшков В.В., Куксин О.В., Рубцов С.А., Сухов А.В. Военные системы связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты // Зарубежная радиоэлектроника, 1986 г. №3.

4. Булычев О.А., Калинин В.М., Попов В.И. Способ передачи информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочих частот и устройство, его реализующее. Пат. РФ №2099886, МКИ 6 Н 04 L 5/02. Заявка №94024375/09 от 29.06.94, опубл. 20.12.97. Бюл. №35.

5. Деркач Е.Н., Попов В.И., Лазоренко B.C., Сивоконев Г.Н. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и устройство, его реализующее. Пат. РФ №2178237, МКИ 7 Н 04 В 1/713. Заявка №99123808/09 от 10.11.99, опубл. 10.01.02. Бюл. №1.

6. Серков В.П. Распространение радиоволн и антенные устройства. - ВАС, 1981.

7. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. - СПб: Издательство "Питер", 2000.

Способ передачи дискретной информации в дуплексной радиолинии различной протяженности с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, включающий на передающем конце радиолинии формирование пакетов информации путем добавления к блокам информации, поступающим от источника информации, "адреса" корреспондента, перестройку синхронно с частотами приемников на приемном конце радиолинии несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, на частоту, соответствующую коду текущего такта одной из двух или более псевдослучайных последовательностей, которая для данного такта является рабочей, модуляцию несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, сформированным пакетом информации и последующее излучение полученного радиосигнала на приемный конец радиолинии, одновременно с формированием пакетов информации перестройку приемников на частоты, соответствующие кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, соответствующих псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, прием переданного с приемного конца радиосигнала одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, преобразование принятого радиосигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию, декодирование принятого пакета информации по записанному в пакете "адресу", выделение управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, и подачу ее на передатчик, находящийся на передающем конце радиолинии, для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту путем подключения той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, на приемном конце радиолинии перестройку приемников на частоты, соответствующие кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, соответствующих псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, прием переданного с передающего конца радиосигнала одновременно на всех частотах, соответствующих кодам текущего такта всех псевдослучайных последовательностей, преобразование принятого радиосигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию, декодирование принятого пакета информации по записанному в пакете "адресу", выделение из принятого пакета информации блока информации и подачу блока информации на приемник информации, одновременно с приемом переданного с передающего конца радиосигнала формирование пакетов информации путем добавления к блокам информации, поступающим от источника информации, "адреса" корреспондента и управляющей информации по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, перестройку синхронно с частотами приемников на передающем конце радиолинии несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии на частоту, соответствующую коду текущего такта одной из двух или более псевдослучайных последовательностей, которая для данного такта является рабочей, модуляцию несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии сформированным пакетом информации и последующее излучение полученного радиосигнала на передающий конец радиолинии, отличающийся тем, что на приемном конце радиолинии выделяют из принятого с передающего конца пакета информации управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, и подают ее на передатчик, находящийся на приемном конце радиолинии для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту путем подключения той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, одновременно с приемом переданного с передающего конца радиосигнала перестраивают контрольные приемники на частоты, соответствующие кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, соответствующих псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, измеряют и сравнивают между собой уровни помех на контролируемых частотах, соответствующих кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, в результате сравнения выбирают из них частоту с минимальным уровнем помехи и формируют управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на передающем конце радиолинии, для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту с минимальным уровнем помехи путем подключения на передающем конце радиолинии той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, на передающем конце радиолинии из принятого с приемного конца пакета информации выделяют блок информации и подают его на приемник информации, одновременно с приемом переданного с приемного конца радиосигнала перестраивают контрольные приемники на частоты, соответствующие кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, аналогичных псевдослучайным последовательностям передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, измеряют и сравнивают между собой уровни помех на контролируемых частотах, соответствующих кодам последующего такта всех псевдослучайных последовательностей, в результате сравнения выбирают из них частоту с минимальным уровнем помехи и формируют управляющую информацию по управлению выбором несущей частоты передатчика, находящегося на приемном конце радиолинии, для его перестройки на последующем такте на выбранную несущую частоту с минимальным уровнем помехи путем подключения на приемном конце радиолинии той псевдослучайной последовательности, коду которой соответствует выбранная несущая частота, добавляют сформированную управляющую информацию к блокам информации при формировании пакетов информации.