Способ радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии и устройство для его реализации

Способ радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к космической технике, в частности к способу радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии и устройству для его реализации.

Уровень техники

Известны способы радиоприема информации космической радиолинии (МПК H04L 27/22, H04B 1/10, H04L 27/10, H04B 1/06):

Способ получения информации о качестве сигнала в приемнике [5], RU 2113061 опубликован в 1998 году;

Способ получения информации о качестве сигнала в приемнике [6], RU 2216871 опубликован в 2003 году;

Способ и устройство бескодового приема сигналов спутниковых навигационных систем [10], RU 2363099 опубликован в 2007 году;

Способ устранения влияния тропосферных и ионосферных ошибок измерения в одночастотных приемниках спутниковой навигации [11], RU 2237257, опубликован в 1982 году;

Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, система для его осуществления, машиночитаемый носитель и применение способа для синхронизации приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции [12], RU 2286025 опубликован в 2005 году.

Принцип построения и конструкция устройств для радиоприема высокоскоростной информации изложены в патентно-ассоциированной литературе, в частности в монографиях:

Тузов Г.И. и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. «Радио и связь», 1985;

И.М. Тепляков, Б.И. Рощин, А.И. Фомин, В.А. Вейцель. Радиосистемы передачи информации. Москва, «Радио и связь», 1982;

Калашников Н.И. Системы связи через ИСЗ. «Связь», 1969, а также в описаниях устройств (МПК H04B 1/06), в частности:

Устройство радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии» [1], RU 116293 опубликован в 2011 году;

Радиоприемник цифровой информации» [15], RU 2371845 опубликован в 2008 году;

Устройство сдвига полосы частот [16], SU №824401, опубликовано в 1979 году.

В патентах RU 2113061 [5] и RU 2216871 [6], по статистике ошибок фазы фазомодулированных цифровых символов в зависимости от отношения сигнал/шум вырабатывают усредненную оценку ухудшения когерентного приема.

Патентом RU 2113061 [5] охраняется способ получения информации о качестве сигнала, при котором принимают приемником множество М-позиционных фазомодулированных цифровых символов, вырабатывают в приемнике соответствующую оценку фазы для каждого фазомодулированного цифрового символа. Из оценки фазы определяют в приемнике соответствующий сигнал ошибки фазы. Способ содержит признаки:

получения информации о качестве сигнала в приемнике, при котором принимают приемником множество М-позиционных фазомодулированных цифровых символов;

вырабатывают в приемнике соответствующую оценку фазы для каждого фазомодулированного цифрового символа;

определяют в приемнике, из оценки фазы, сигнал ошибки фазы.

Способ обладает низкой инструментальной точностью при высоких отношениях сигнал/шум, требует для оценки качества сигнала чрезмерно большого количества символов. Эффективность использования понижается при использовании декодеров, отличных от сверточных, либо при использовании в системе передачи дискретных сообщений сигналов без помехоустойчивого кодирования, поскольку способ предлагает использование именно углового расстояния в качестве меры надежности принятого решения.

Патент RU 2216871 [6] охраняет способ получения информации о качестве сигнала в приемнике. Изобретение относится к обмену дискретной информации по каналам связи с использованием цифровой фазовой модуляции (ФМ) в системах передачи дискретной информации.

Техническое решение обеспечивает высокую инструментальную точность при всех значениях входного отношения сигнал/шум. Для возникающего отношения сигнал/шум принимаемого сигнала (М-позиционных ФМ цифровых сигналов), вырабатывают изменение второй φ₂, сдвинутой на φ₃=const оценки фазы φ₁ фазомодулированных цифровых символов. По вычисленным первой и второй оценкам фазы цифровых символов принимают решение о соответствии первого и второго m-разрядного кода. Находят расстояние по Хэммингу между первым и вторым m-разрядными кодами. Суммируют получаемое расстояние по Хэммингу первых и вторых m-разрядных кодов. Получаемую информацию считают связанной с эквивалентной ухудшению помехоустойчивости когерентного приема на величину в отношении сигнал/шум и ухудшение помехоустойчивости когерентного приема на величину в отношении сигнал/шум.

Признаки RU 2216871, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения:

вырабатывают в приемнике оценку фазы;

определяют в приемнике сигнал ошибки фазы;

получают ухудшения когерентного приема от отношения сигнал/шум.

Эффективность использования понижается при использовании декодеров, отличных от сверточных, либо при использовании в системе передачи дискретных сообщений сигналов без помехоустойчивого кодирования, поскольку способ предлагает использование именно углового расстояния в качестве меры надежности принятого решения. Способ обладает низкой инструментальной точностью при высоких отношениях сигнал/шум, требует для оценки качества сигнала чрезмерно большого количества символов. Способ учитывает шумовые составляющие радиолинии и приемного устройства и не учитывает шумовые составляющие эффекта Доплера, вызывающие глубокие замирания принимаемого высокоскоростного сигнала, дающее отношение сигнал/шум ниже порогового.

В Способе RU 2363099 [10] применяются признаки:

отслеживание несущей частоты;

измерение доплеровских частот каналов фильтрами с многоразрядными цифровыми ФНЧ, системой ФАПЧ.

Признаки RU 2363099, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения:

отслеживание несущей частоты;

измерение доплеровских частот системой ФАПЧ.

Заявителю известна причина, препятствующая получению технического результата: доплеровское смещение составляющих спектра высокоскоростного широкополосного сигнала отличается от доплеровского смещения спектральных составляющих в полосе радиочастот.

В Способе RU 2237257 [11] устраняется влияние тропосферных и ионосферных ошибок измерения в одночастотных приемниках спутниковой навигации путем учета вертикальной тропосферной и ионосферной задержек.

Заявителю известна причина, препятствующая получению технического результата - вертикальная задержка в ионосфере, которая не дает возможность получить оценки паразитного сдвига фаз спектра принимаемого сигнала.

В Способе RU 2286025 [12] применяют передачу и прием сигналов квадратурной амплитудной модуляции, синхронизацию приема сигналов.

В Способе RU 2286025 содержатся следующие признаки:

виды модуляции спутниковой связи (стр.4, 30 место описания);

использование помехоустойчивого кодирования (стр.4, 35);

восстановление несущей частоты (стр.6, 5);

потеря способности работать при низких отношениях сигнал/шум из-за отсутствия синхронизации (стр.6, 20);

зависимость порога демодуляции от вида модуляции и вида помехоустойчивого кодирования (стр.6, 20);

передачи (передающая сторона) и приема сигналов (на приемной стороне) по каналу связи (стр.7, 30). Причем приемная сторона, вход которой подключен к каналу связи, содержит обычные для любого приемника средства усиления, фильтрации и преобразования на промежуточную частоту, которые не показаны на фигурах, но предполагаются в наличии (стр.8, 50);

использование прямого преобразования Фурье (стр.9, 15), (стр.15, 30);

использование фазовой автоподстройки частоты для выделения тактовых частот (стр.9, 40);

применение вычислителей для нахождения разности сигналов (стр.11, 5);

выделение сигнала подстройки промежуточной частоты (стр.11, 20);

формирование частоты из меандрового сигнала (стр.11, 40);

нахождение суммы сигналов (стр.11, 45);

выделение низкочастотных составляющих суммарного сигнала (стр.11, 50);

аналого-цифровые преобразования, преобразующие компоненты принимаемого сигнала в цифровые отсчеты тактовой частоты (стр.14, 45);

действия способа передачи и приема сигналов реализуют по необходимости не только в аппаратном, но и программном виде, поскольку обрабатываемый сигнал дискретизирован, оцифрован и переведен в вид двоичных отсчетов. Отсчеты обрабатывают процессором компьютера в соответствии с программой алгоритма функционирования (стр.17, 45);

использование обратного преобразования Фурье (стр.21, 35);

преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты (стр.22, 50).

Аналог RU 2286025 является наиболее близким аналогом-прототипом заявляемого способа. Следующие признаки совпадают с существенными признаками заявленного изобретения:

прием сигналов при передаче и приеме сигналов, состоящей из передающей стороны и приемной стороны, соединенных каналом связи. Приемное устройство содержит обычные для любого приемника средства усиления, фильтрации и преобразования на промежуточную частоту, которые не показаны на фигурах, но предполагаются в наличии;

использование помехоустойчивого кодирования;

использование фазовой автоподстройки частоты;

использование прямого преобразования Фурье;

использование обратного преобразования Фурье;

применение вычислителей для нахождения разности сигналов;

преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты.

Признаки способа реализуют не только в аппаратном, но и программном виде, отсчеты обрабатывают процессором компьютера.

Технический результат - снижение порога демодуляции, за счет обеспечения низкого порога синхронизации по несущей частоте. Результат достигается дополнением пачки из М m-уровневых символов, подстройкой частоты синхронизации, что дает возможность вплотную приблизиться к порогу Шеннона. Формула Шеннона:

C = B log 2 P с + P ш P ш ,

где:

C - скорость передачи и приема информации,

B - ширина спектра частот передаваемого сигнала в канале связи,

P_с - мощность сигнала на входе приемника,

P_ш - мощность шумов, приведенных к входу приемника, в полосе B частот.

Расчет радиолинии с учетом этой формулы предполагает достижение заданной скорости приема при отношении сигнал/шум выше допустимого порогового в условиях компенсации доплеровского смещения несущей частоты.

Порог отношения определяет максимальную величину мощности.

Причина, препятствующая получению технического результата доплеровские смещения составляющих спектра широкополосного сигнала отличаются от доплеровского смещения несущей, доплеровские смещения составляющих спектра создает замирание сигнала и уменьшение отношения сигнал/шум ниже порогового.

К числу аналогов заявляемого устройства относятся следующие технические решения.

RU 2371845 Радиоприемник цифровой информации [15] (опубликован 27.10.2009, автор Мелешков Г.А., патентообладатель ФГУП «РНИИ КП») может быть использован в радиосистемах с фазовым методом модуляции для приема блоков цифровой информации по каналам связи.

Достигаемый технический результат - учет и частичная компенсация паразитного смещения фазового сигнала от эффекта Доплера. Устройство содержит полосовой фильтр, согласованный фильтр, балансный модулятор, демодулятор, блок памяти цифровых отсчетов сигнала фазового детектора амплитудного, решающий блок символьный, два декодера блочных, прерыватель приема блока сигналов, блок обработки фазового сигнала, блок сдвига полосы частот, получатель информации, при этом один из входов балансного модулятора подключен к выходу генератора шумоподобных сигналов.

Более полно компенсация паразитного смещения фазового сигнала осуществляется в техническом решении RU 116293 Устройство радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии [1], которое является ближайшим аналогом.

Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии содержит: полосовой фильтр (ПФ), согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ), первый балансный модулятор (БМ), первый демодулятор (ДМ), первый декодер блочный (ДК), получатель информации (ПИ), блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П), устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС), устройство компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФДБ), второй балансный модулятор (БМ), второй демодулятор (ДМ), второй декодер блочный (ДК), ПЭВМ блока управления (ПЭВМ), интерфейс шины ПЭВМ (интерфейс), программное обеспечение (ПО), причем входом устройства является вход ПФ, выход которого подключен к соединенным последовательно СФОБ, БМ, ДМ, ДК, ПИ, второй выход ДМ соединен с ПАМ_П, выход которого соединен с УК СФС и УК ССС, выходы которых соединены со вторым входом ПИ, выход БМ соединен с вторым входом образцового сигнала УК ССС, вход СФОБ соединен с входом СФДБ, выход которого подключен к входу соединенных последовательно, второму БМ, второму ДМ, второму ДК, выход которого соединен с третьим входом ПИ, ПО подключено к ПЭВМ, которая соединена интерфейсом с первый ДК, вторым ДК, ПИ, УК.

Однако известное техническое решение не компенсирует в полном объеме детерминированные искажения, вызываемые эффектом Доплера (устранение глубоких замираний и искажения сигнала, прошедшего ионосферу) с целью уменьшения потери сигнала.

Раскрытие изобретения

Заявляемый способ

Технический результат заявляемого способа заключается в компенсации детерминированных искажений, вызываемых эффектом Доплера (устранение глубоких замираний и искажения сигнала, прошедшего ионосферу) с целью уменьшения потери сигнала.

Технический результат достигается тем, что радиоприем высокоскоростной информации выполняют после вхождения в связь и приема узкополосных сигналов на несущей частоте. В предлагаемом способе применена реконфигурация приема сигнала с двумя боковыми, сигнала с одной боковой, с компенсацией паразитного смещения фазового сигнала и компенсацией паразитных сдвигов спектральных составляющих. В радиолинии, при эффекте Доплера, на разных дальностях образуются зоны: замирания сигнала, зоны искажения сигнала и зоны, где влияние эффекта Доплера не проявляется. Зоны замирания сигнала и зоны искажения спектра сигнала выявляются декодером, когда образуется статусная информация. Если в приемнике имеется возможность принимать сигнал по нескольким конфигурациям, то конфигурация приема оказывается та, в которой декодер передал потребителю информации принятый сигнал (статусная информация не обнаружена).

Способ радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии, заключающийся в том, что выполняют:

а) прием излученного образцового сигнала при выходе радиоволны из ионосферного образования (время распространения волны t_S=t₁), включающий:

вхождение в связь по несущей частоте;

синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;

перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;

определяют в спектре фаз полное расхождение φ_Пi1, i:=0…N-1 контрольной частоты (от ионосферы и эффекта Доплера), записывают данные в память;

оценку расхождения контрольной частоты от эффекта Доплера (прогнозированием)

ϕ П i 11 = ( Ω i D ⋅ t S ) = i ⋅ n S ⋅ 2 π + ϕ K ( N K − N 0 ) , i:=0…N-1;

оценку расхождения контрольной частоты от ионосферы φ_ПiИОН:=mod_2π(φ_Пi1-φ_Пi11), для i:=0…N-1 записывают данные в память;

б) прием излученного образцового сигнала в продолжение радиолинии, в области незначительного замирания от эффекта Доплера (прогнозируемое время распространения волны t_S=t₂, содержащий:

вхождение в связь по несущей частоте;

синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;

перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;

определение в спектре фаз полного расхождения φ_Пi2, i:=0…N-1 контрольной частоты (от ионосферы) и запись данных в память;

оценку начальных искажений образцового сигнала от эффекта Доплера в случае незначительных искажений эффектом Доплера при t_S=t₁ после прохождения ионосферы,

φ_ПiИОН:=mod_2π(φ_Пi1-φ_Пi11), i:=0…N-1; запись данных в память;

в) прием в рабочем сеансе, время распространения сигнала t_S, сигналов спектра с двумя боковыми образцового сигнала s_обр[λ,t] и высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t],, включающий:

помехоустойчивое декодирование сигнала s[λ,φ(t),t] и передачу принятой информации получателю информации;

г) если декодер операции в) показал статусную информацию, то выполняют следующие действия:

прием сигналов s_обр[λ,t] и s[λ,φ(t),t] в спектре одной боковой и запись сигналов s_обр[λ,t] и s[λ,φ(t),t];

помехоустойчивое декодирование сигнала s[λ,φ(t),t] и передачу принятой информации получателю информации;

д) если декодер операции г) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного смещения уровня фазового сигнала, включающие:

оценку фазы φ₁ в начале мерного интервала по данным памяти фазовых отсчетов s[λ,φ(t),t];

оценку фазы φ₂ конце мерного интервала;

определяют компенсируемую частоту Ω=(φ₂-φ₁+2πn)/T,

где n - число перескоков фазы на 2π;

оценку величины ошибок в работе системы, которые делят на малые (нормальные) и большие n=1, 2,…(аномальные), причем величину ошибки оценивают только для нормальных ошибок;

компенсацию смешения достигают сдвигом полосы частот:

e_пр(t_i)=mod_2π[e_c(t_i)+e_г(t_i)],

где:

e_c(t_i) - отсчеты сигнала из блока памяти s[λ,φ(t),t],

e_г(t_i) - отсчеты паразитного смещения;

преобразуют отсчеты фазового сигнала в биты информации решающим правилом (преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты);

выполняют помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и принятую информацию передают получателю информации;

е) если декодер операции д) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t], с использованием данных образцового сигнала s_обр[λ,t] в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:

перевод в частотную область быстрым преобразованием Фурье сигналов s[λ,φ(t),t] и s_обр[λ,t]e;

определение полного расхождения фаз сигнала и контрольной частоты за время распространения сигнала t_S;

определение в сетке частот i:=0…N-1 паразитных расхождений спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от малых начальных искажений φ_Пi11 после прохождения ионосферы t_S=t₂ до t_S

φ_Пi:=mod_2π(φ_Пi2-φ_Пi1), для i:=0…N-1;

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала s[λ,φ(t),t] от эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:

Ф_i:=mod_2π(arg(Y_i)-φ_Пi1), для i:=0…N-1;

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;

выполнение помехоустойчивого декодирования высокоскоростного сигнала и передача принятой информации получателю информации;

ж) если декодер операции e) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t] с использованием данных образцового сигнала s_обр[λ,t] в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:

определение паразитных расхождений в сетке частот i:=0…N-1 спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от больших начальных искажений φ_Пi1 после прохождения ионосферы t_S=t₂ до t_S

φ_Пi:=mod_2π(φ_Пi2-φ_ПiИОН) для i:=0…N-1;

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала s[λ,φ(t),t] эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:

Ф_i:=mod_2π(arg(Y_i)-φ_Пi1)для i:=0…N-1;

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;

помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и передачу принятой информации получателю информации.

Заявляемое устройство

Технический результат заявляемого устройства заключается в компенсации детерминированных искажений, вызываемых эффектом Доплера (устранение глубоких замираний и искажения сигнала, прошедшего ионосферу), с целью уменьшения потери сигнала.

Технический результат достигается тем, что радиоприем высокоскоростной информации выполняют после вхождения в связь и приема узкополосных сигналов на несущей частоте. В предлагаемом устройстве применена реконфигурация приема сигнала в реальном времени в полосе частот приема:

двух боковых;

с одной боковой;

с одной боковой и записанному в память фазовому сигналу.

В зависимости от частоты Доплера период образования глубоких интерференционных замираний и искажений сигнала от паразитного детерминированного сдвига спектральных составляющих различен, время выхода волны из ионосферного образования может быть много меньше периода или близко к половине периода, когда образуется максимальный паразитный эффект от доплеровского смещения. В радиолинии, при эффекте Доплера, на разных дальностях образуются зоны: замирания сигнала, зоны искажения сигнала и зоны, где влияние эффекта Доплера не проявляется. Зоны замирания сигнала и зоны искажения спектра сигнала выявляются декодером, когда образуется статусная информация. Если в приемнике имеется возможность принимать сигнал по нескольким конфигурациям, то конфигурация приема оказывается та, в которой декодер передал ПИ принятый сигнал (статусная информация не обнаружена).

Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии содержащее:

- полосовой фильтр (ПФ);

- согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ);

- первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ);

- первый и второй соответственно демодулятор (ДМ);

- получатель информации (ПИ);

- блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

- устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);

- согласованный фильтр приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ);

- процессор, выполненный с возможностью формирования команд:

- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);

- управления первым и вторым соответственно декодером блочным (ДК);

- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;

- отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ),

причем, вход полосового фильтра (ПФ) является входом устройства, а выход соединен со входами согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ) и согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ), первый балансный модулятор (БМ), вход которого подключен к выходу согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ), а выход - соединен со входом первого демодулятора (ДМ) и первым входом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), второй вход которого подключен к выходу блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П) и второму входу устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС), причем выход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС) соединен с выходом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС) и вторым входом получателя информации (ПИ), а первый вход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС) соединен с выходом процессора, вход-выход которого соединен с входами-выходами: устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П), первого декодера (ДК) и второго декодера (ДК) соответственно декодера блочного (ДК), получателя информации (ПИ); первый и третий входы получателя информации (ПИ) соответственно соединены с выходами первого (ДК) и второго декодеров (ДК), причем вход первого декодера (ДК) соединен с выходом первого демодулятора (ДМ), а вход второго декодера (ДК) соединен с выходом второго демодулятора (ДМ), вход второго демодулятора (ДМ) соединен с выходом второго балансного модулятора (БМ), вход которого соединен с выходом согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ).

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность заявленной группы изобретений поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами (см. Фиг.1 - Фиг.15), где показано следующее.

Фиг.1. Схема устройства приема высокоскоростной информации космической радиолинии;

Фиг.2. Схема устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала УК СФС;

Фиг.3. Схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих УК ССС;

Фиг.4. Спектральное представление модулирующей синусоиды;

Фиг.5. Векторное представление составляющих быстрого преобразования Фурье;

Фиг.6. Схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих УК ССС;

Фиг.7. Замирание от эффекта Доплера;

Фиг.8. Сигнал модуляции меандром;

Фиг.9. Искажение меандра Доплером;

Фиг.10. Сигнал составляющих векторов;

Фиг.11. Замирание сигнала;

Фиг.12. Искажение меандра расхождением фаз составляющих частот;

Фиг.13. Пример поиска конфигурации;

Фиг.14. Лунная станция спутниковой сети связи;

Фиг.15. Графическое изображение последовательности операций.

На Фиг.1 приведена схема устройства приема высокоскоростной информации космической радиолинии, содержащая:

1 - полосовой фильтр (ПФ);

2 - согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ);

3 - согласованный приема радиосигнала с радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ);

4, 5 - первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ);

6, 7 - первый и второй соответственно демодулятор (ДМ);

8, 9 - первый и второй соответственно декодеры (ДК);

10 - получатель информации (ПИ);

11 - блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

12 - устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);

13 - устройство компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);

14 - процессор, выполненный с возможностью формирования команд:

- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);

- управления первым и вторым соответственно декодером блочным (ДК);

- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;

- отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ).

Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии содержащее: полосовой фильтр (ПФ, 1), согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ, 2), согласованный фильтр приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ, 3), первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ, 4, 5), первый и второй соответственно демодулятор (ДМ, 6, 7), получатель информации (ПИ, 10), блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П, 11), устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12), процессор (10), выполненный с возможностью формирования команд:

- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П, 11);

- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13);

- управления первым и вторым Соответственно декодером блочным (ДК, 8, 9);

- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;

- отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ, 10);

причем, вход полосового фильтра (ПФ, 1) является входом устройства, а выход соединен со входами согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ, 2) и согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ, 3), первый балансный модулятор (БМ, 4), вход которого подключен к выходу согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ, 2), а выход - соединен со входом первого демодулятора (ДМ, 6) и первым входом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13), второй вход которого подключен к выходу блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П, 11) и второму входу устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12), причем выход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12) соединен с выходом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13) и вторым входом получателя информации (ПИ, 10), а первый вход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12) соединен с выходом процессора (14), вход-выход которого соединен с входами-выходами: устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13), блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П, 11), первого (ДК, 8) и второго (ДК) соответственно декодера блочного (ДК, 8,9), получателя информации (ПИ); первый и третий входы получателя информации (ПИ, 10) соответственно соединены с выходами первого (ДК, 8) и второго декодеров (ДК, 9), причем вход первого декодера (ДК, 8) соединен с выходом первого демодулятора (ДМ, 6), а вход второго декодера (ДК, 9) соединен с выходом второго демодулятора (ДМ, 7), вход второго демодулятора (ДМ, 7) соединен с выходом второго балансного модулятора (БМ, 5), вход которого соединен с выходом согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ, 3).

На Фиг.2 приведена схема устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12), где обозначено:

10 - получатель информации (ПИ);

11 - блок памяти фазовых отчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

12 - устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);

14 - процессор;

15 - вычислитель паразитного смещения сигнала (ВПС);

16 - цифровое устройство компенсации смещения сигнала (ЦУК);

17 - первый решающий блок символьный (РБС);

18 - третий декодер блочный (ДК).

Сигнал с процессора (14) поступает на первый вход УК СФС (12), который соединен с первыми входами ВПС (15), ЦУК (16), и вторым входом ДК (18); выход ПАМ_П соединен со вторым входом ВПС (15) и третьим входом ЦУК (16); второй вход ЦУК (16) соединен с выходом ВПС (15); выход ЦУК (16) соединен со входом первого РБС (17), выход которого соединен с первым входом третьего декодера блочного (ДК), выход которого является выходом УК СФС (12) и соединен со входом ПИ (10).

На Фиг.3 приведена схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13), где обозначено:

4 - первый балансный модулятор (БМ);

10 - получатель информации (ПИ);

11 - блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

14 - процессор;

19 - вычислитель искажений образцового сигнала (ВИС);

20 - блок компенсации искажений (БКИ);

21 - блок отсчетов исправленного фазового сигнала (БФС);

22 - второй решающий блок символьный (РБС);

23 - третий декодер блочный (ДК);

24 - блок памяти отсчетов образцового сигнала (ПАМ_ОС);

25 - третий демодулятор (ДМ).

Сигнал с выхода первого балансного модулятора (4) поступает на первый вход УК ССС (13), который соединен со входом третьего демодулятора (ДМ, 25), выход которого соединен со входом ПАМ_ОС (24), вход-выход ПАМ_ОС соединен со входом-выходом ВИС (19), выход ВИС (19) соединен с вторым входом БКИ (20), выход БКИ (20) соединен со вторым входом БФС (21), а третий вход БКИ (20) является третьим входом УК ССС (13), который соединен с выходом ПАМ_П (11); первый вход БКИ (20) соединен со вторым входом УК ССС (13), который соединен с выходом процессора (14) и первым входом БФС (21), выход БФС (21) соединен со входом второго РБС (22), выход которого соединен со входом третьего декодера (ДК, 23), выход которого является выходом УК ССС (13), который соединен со входом ПИ (10).

На Фиг.4 приведено спектральное представление модулирующей синусоиды.

На Фиг.5 приведено векторное представление составляющих быстрого преобразования Фурье.

В тексте приняты обозначения:

ССПД - средства связи и передачи данных;

«сообщение» - высокочастотный или низкочастотный сигнал приемного устройства во временной форме или спектральном виде, несущий информацию, передаваемую потребителю (ПО);

«образцовый сигнал» - образцовый сигнал s_обр[λ,t], высокочастотный или низкочастотный сигнал приемного устройства во временной форме или спектральном виде, используемый для определения расхождения составляющих спектра от эффекта Доплера, передается в радиолинии в сумме с радиосигналом сообщения s[λ,φ(t),t] и сигналом синхронизации s₁[λ,t];

s_фс[λ,t] - характеристики передаваемого сообщения - сигнала в блоке (начальное смещение φ_г и параметр Ω_г линейного закона изменения смещения во времени);

e_с(t_i) - отсчеты фазового сигнала в передаваемом блоке данных.

На Фиг.6 приведена схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС) 13, которая содержит:

4 - первый балансный модулятор (БМ);

10 - получатель информации (ПИ);

11 - блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМ_П);

19 - вычислитель искажений образцового сигнала (ВИС);

20 - блок компенсации искажений (БКИ);

21 - блок отсчетов исправленного фазового сигнала (БФС);

22 - второй решающий блок символьный (РБС);

23 - третий декодер (ДК);

24 - бок памяти отсчетов образцового сигнала (ПАМ_ОС);

25 - третий демодулятор (ДМ);

26 - процессор.

Сигнал с выхода первого балансного модулятора (4) поступает на первый вход УК ССС (13), который соединен с входом третьего демодулятора (ДМ, 25), выход которого соединен со входом ПАМ_ОС (24), вход-выход ПАМ_ОС соединен со входом-выходом ВИС (19), выход ВИС (19) соединен с вторым входом БКИ (20), третий вход БКИ (20) является третьим входом УК ССС (13) и соединен с выходом ПАМ_П (11), а первый вход БКИ (20) соединен со вторым входом УК ССС (13), который соединен с выходом процессора (14), первым входом БФС (21) и вторым входом третьего декодера ДК (23); второй вход БФС (21) подключен к выходу БКИ (20), а выход БФС (21) соединен со входом второго РБС (22), выход которого соединен с первым входом третьего декодера (ДК, 23), выход которого является выходом УК ССС (13), который соединен со входом ПИ (10).

На Фиг.7 приведены построенные ЭВМ в системе Delphi 3 Standart картины замирания сигнала, которые на