Способ повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомственной системе связи

Способ повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомственной системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке или модернизации ведомственных систем коротковолновой (KB) радиосвязи.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных путем увеличения на входе радиоприемного устройства соотношения мощностей сигнала Р_с и помехи Р_п, которое определяется величиной h² [1], с. 170:

h²=(Р_с/Р_п)_FFT,

где (P_c/Р_п)_F - отношение мощностей сигнала и помехи на входе радиоприемного устройства в полосе частот F; Т - длительность элемента передаваемого сигнала.

Таким образом, повышение помехоустойчивости передачи данных обеспечивают либо увеличением мощности передаваемого сигнала, для чего увеличивают мощность излучения радиопередающего устройства, либо увеличивают длительность элемента сигнала за счет снижения скорости передачи данных.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных с использованием методов разнесенного приема [1], с. 398-402 (пространственное разнесение (антенн), частотное разнесение (несущих сигнала), разнесение по времени - повторная передача элементов или фрагментов сигнала).

Общим для всех методов разнесения является то, что принимают не один сигнал, смешанный с помехой, а несколько «образцов» этого сигнала с различными реализациями помехи, причем, чем больше образцов сигнала или ветвей разнесения, тем больше возможность для статистического различения переданных сигналов путем анализа принятых образцов, что и обеспечивает повышение помехоустойчивости при разнесенном приеме.

Для реализации методов разнесения требуется либо увеличивать количество радиооборудования и площади для его размещения (пространственное разнесение), либо увеличивать полосу частот, занимаемую сигналом (частотное разнесение), либо снижать пропускную способность радиолинии (разнесение по времени).

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных путем помехоустойчивого кодирования [1], с. 125-135, который основан на том, что в передаваемые данные (последовательность двоичных символов) вводят избыточные символы, с помощью которых в зависимости от величины избыточности производят либо обнаружение ошибок в принимаемом сигнале, появляющиеся в условиях воздействия помех, либо обнаружение и исправление ошибок.

Любой корректирующий код не увеличивает количества информации, содержащейся в принятом сигнале, а только позволяет «очистить» ее от ошибочно принятых символов ценой снижения пропускной способности радиолинии [1].

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных за счет использования результатов диагностики параметров радиолиний и прогнозирования условий распространения радиоволн [2, 3].

Основным недостатком KB связи, как известно, является сильная зависимость характеристик радиоканалов от состояния среды распространения - ионосферы Земли и, следовательно, изменчивость параметров радиолиний в зависимости от времени суток, сезона, уровня солнечной активности. Учет этих зависимостей для более точного определения максимально применимой частоты (МПЧ) и наименьшей применимой частоты (НПЧ) для своевременной смены оптимальной рабочей частоты (ОРЧ) при ведении радиосвязи на конкретной радиолинии позволяет повысить помехоустойчивость связи.

Ионосферный прогноз условно разделяют на три типа [2]:

- долгосрочный (понимается прогноз спокойного состояния ионосферы на несколько месяцев вперед);

- краткосрочный (имеет дело с отклонениями параметров ионосферы от спокойного уровня и дается на период от нескольких часов до нескольких суток);

- оперативный прогноз (понимается временная экстраполяция параметров на период от несколько минут до нескольких часов вперед).

Наиболее достоверным и позволяющим существенно повысить надежность связи (по отношению к долгосрочному и краткосрочному прогнозированию) за счет выбора ОРЧ, является оперативное прогнозирование по результатам оперативного зондирования ионосферы, проводимого перед началом сеанса связи, например, с использованием сигналов линейной частотной модуляции (ЛЧМ) [4].

Такой способ повышения помехоустойчивости передачи данных совместим с любым другим методом повышения эффективности радиолинии. Ограничением использования результатов оперативного прогнозирования могут являться либо невозможность получения оперативных данных об ОРЧ перед началом каждого сеанса связи от специализированных ионосферных станций, либо отсутствие собственного ионозонда в составе радиооборудования радиолинии.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных за счет использования помехоустойчивых видов радиосигналов, например, широкополосных сигналов (ШПС) и сигналов с программной перестройкой рабочих частот (ППРЧ) [5].

При использовании ШПС последовательно выполняют операции расширения и сжатия спектра информационного (полезного) сигнала. Излучаемый сигнал формируют с помощью какого-либо метода широкополосной модуляции, например, ФМ ПСП, сжатие спектра на приемной стороне производят путем его корреляционной обработки с совпадающим по форме опорным сигналом. В результате спектр полезного сигнала трансформируется в исходную полосу частот, а спектр любого другого сигнала, в том числе и преднамеренной помехи, расширяется, что дает возможность повысить соотношение сигнал/помеха после фильтрации результата корреляционной обработки. Однако это приводит и к снижению пропускной способности радиолинии.

При использовании радиосигналов с ППРЧ рабочую частоту меняют скачкообразно по псевдослучайному закону в процессе передачи одного сообщения, что затрудняет противодействующей стороне постановку прицельных помех. Однако повышение помехоустойчивости радиолиний за счет применения ППРЧ требует обеспечения точной синхронизации приемных и передающих технических средств радиолинии и приводит к ухудшению показателей электромагнитной совместимости (ЭМС) средств радиосвязи, а следовательно, к ухудшению помехоустойчивости других радиолиний [5].

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных за счет использования методов адаптации радиолиний по группе параметров [5, 6], который предполагает максимально возможное приспособление к множеству сигнально-помеховых ситуаций. При этом управляемыми могут быть частота, излучаемая мощность, скорость передачи, вид модуляции, способ кодирования.

Использование методов адаптации предполагает оценку сигнально-помеховой обстановки, на основании которой осуществляют выбор управляемого параметра радиолинии и его необходимого значения. Поэтому в составе радиооборудования радиолинии должны быть устройства, позволяющие оценивать сигнально-помеховую обстановку.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных с применением компенсации (подавления) радиопомех в принимаемом сигнале [7].

Компенсацию радиопомех можно рассматривать как разновидность задачи оптимальной фильтрации. Для осуществления компенсации радиопомех в компенсаторе используют дополнительное напряжение, которое поступает от одного или нескольких источников радиопомех, проходит через адаптивные фильтры, а затем вычитается из напряжения, представляющего смесь сигнала и помехи. В результате такого преобразования помехи в основном канале уменьшаются или подавляются полностью.

Степень компенсации помех в условиях KB радиоканала (непрерывного изменения амплитуд и фаз несущих колебаний сигнала и помех) существенно зависит от точности установки амплитуды и фазы компенсационного напряжения.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных с использованием удаленных КВ-ретрансляторов [8]. Сущность способа состоит в том, что радиотрассы протяженностью 2000-3000 км являются наиболее благоприятными для KB радиосвязи (один скачек), поскольку требуется минимальная мощность изучения передатчика для обеспечения требуемой надежности связи. Поэтому связь между KB радиоабонентами осуществляют не непосредственно, а через вынесенный ретранслятор. В этом случае один ретранслятор способен обслуживать радиоабонентов в кольце с внутренним радиусом 2000 км и внешним радиусом 3000 км.

Устанавливая на территории РФ несколько удаленных друг от друга КВ-ретрансляторов с дополнительными KB радиоприемными центрами, взаимодействующими с соответствующими ретрансляторами, можно реализовать сеть KB радиосвязи на довольно обширной территории [8].

Однако реализация такой помехоустойчивой КВ-радиосети требует больших финансовых затрат, кроме того, требуется отдельное финансирование на круглосуточное и круглогодичное обслуживание и проведение ремонтно-восстановительных работ специальных КВ-ретрансляторов и радиоприемных центров.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных путем организации так называемой лавинной KB радиосвязи, разработанный фирмой Harris (США) [9]. Характерной особенностью данного способа по сравнению с известными («каждый с каждым» или через ретранслятор) является отсутствие необходимого учета условий распространения радиоволн между отдельными радиостанциями в зоне. Повышение помехоустойчивости связи достигается однократным повторением передаваемых сообщений всеми радиостанциями, принявшими их. Общее число повторений определяется числом радиостанций в зоне и осуществляется так, чтобы обеспечивалась требуемая вероятность безошибочного приема для любой радиостанции в этой зоне.

Рассмотрим основные недостатки данного способа организации связи.

1. Поскольку данный способ не учитывает условия распространения KB радиоволн, т.е. для связи между радиостанциями оптимальные рабочие частоты (ОРЧ) по результатам оперативного зондирования ионосферы не используются, то радиосвязь на назначаемых частотах не может быть устойчивой в разные интервалы времени суток и года ввиду существенных суточных изменений МПЧ и углов прихода в точку приема радиолучей на радиотрассах различной протяженности для реальных географических условий [10].

2. При работе в условиях интенсивных ионосферных возмущений (в условиях Арктики) такая связь не пригодна.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных по KB радиоканалу в ведомственной системе связи между береговым многоканальным приемопередающим узлом радиосвязи (УРС) и приемопередающим радиооборудованием каждого из морских судов за счет использования на радиоприемном и радиопередающем центрах УРС систем направленных приемных A_ij и передающих B_ij KB антенн, диаграммы направленности которых ориентируют по соответствующим секторам обслуживания, где могут находиться морские суда [11].

Способ заключается в том, что для обеспечения прямой радиосвязи (без ретрансляции) с любым из судов, который может находиться в море в одном из n секторов обслуживания (с центром, где развернут береговой УРС), например, с номером j (j=1, 2,…, n), производят подбор направленных полноразмерных антенн и их ориентирование на местности (при развертывании УРС) таким образом, чтобы направление в азимутальной плоскости максимумов диаграмм направленностей j-ой группы приемных и передающих антенн, предназначенных для обеспечения связи различной дальности и при работе в различных (i-ых) поддиапазонах частот (в пределах общего KB диапазона), совпадало с направлением биссектрисы j-го сектора обслуживания, где может находиться j-ая группа судов.

Повышение помехоустойчивости передачи информации при изменении условий распространения радиоволн обеспечивают за счет выбора одной из приемных и одной из передающих антенн УРС перед началом каждого сеанса связи путем выполнения необходимой коммутации высокочастотных сигналов, при котором достигается определенная степень согласованности характеристик направленности выбранных передающий и приемной антенн с динамическими параметрами радиотрасс [10].

Недостатками такого способа повышения помехоустойчивости связи являются [2]:

- большие площади, требуемые для развертывания большого количества полноразмерных приемных и передающих антенн;

- значительная стоимость и трудоемкость сооружения, обслуживания и ремонта систем направленных полноразмерных антенн;

- энергетические потери, возникающие из-за недостаточной степени согласованности характеристик направленности полноразмерных передающих и приемных антенн с динамическими параметрами радиотрасс различной протяженности в условиях изменяющихся геофизических условий, оценка которых приведена в [10], и из которых следует необходимость коммутации на входы соответствующих передающих антенн передатчиков различной мощности.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому (KB) радиоканалу в ведомственной системе связи (ВСС), состоящей из N однотипных KB приемопередающих узлов радиосвязи (УРС), приведенный в работе [12].

Этот способ комплексный и включает в себя несколько совместимых друг с другом известных способов повышения помехоустойчивости передачи данных, в соответствии с которым при ведении прямой (без ретрансляции сигнала) симплексной радиосвязи между каждыми двумя УРС, один из которых УРС1 с условным порядковым номером 1 является центральным, а другой - УРСj, с условным порядковым номером j=2, 3, 4, …, N, является периферийным, по соответствующему азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1↔УРСj или УРСj↔УРС1, на соответствующей этому радионаправлению оптимальной рабочей частоте (ОРЧ), условно обозначаемой как ОРЧ(l↔j) или ОРЧ(j↔l), где знак ↔ обозначает симметричность радионаправления при передачи радиосигнала как от УРС1 к УРСj (УРС1→УРСj), так и в обратном направлении - от УРСj к УРС1 (УРСj→УРС1), с использованием одного и того же значения ОРЧ, на УРС, передающем двоичную информацию, производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и, с использованием передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, производят излучение, радиосигнала на ОРЧ с необходимой мощностью и скоростью передачи информации, а на УРС, принимающим информацию, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его антенно-приемным комплексом (АПК), одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, после чего, принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятым двоичных символов, при этом для осуществления адаптации параметров каждого УРС по используемой рабочей частоте, скорости передачи информации и мощности излучения, а также пространственной ориентации диаграммы направленности АПК и диаграммы направленности предающей антенны в зависимости от условий распространения радиоволн при работе по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений УРС↔УРСj, на центральном УРС проводят оперативные сеансы зондирования ионосферы по результатам каждого сеанса составляют частотное расписание работы ВСС на последующий выбранный интервал времени работы ВСС с указанием необходимых данных для изменения настройки технических средств каждого УРС.

Недостатком описанного прототипа является то, что данная ВСС, состоящая из N однотипных УРС, предназначена для обеспечения KB симплексной радиосвязи по основным N-1 азимутальным радионаправлениям между центральным УРС1 и любым из N-1 периферийных УРСj с определенной помехоустойчивостью и не предназначена для работы всех УРС в режиме KB радиосети, когда реализуется принцип связи «каждый с каждым». Между отдельными периферийными УРС в составе ВСС прямая радиосвязь возможна при соответствующей ориентации диаграмм направленности их АПК и передающих антенн, а также при наличии передатчиков требуемой мощности, однако помехоустойчивость передачи данных между отдельными периферийными УРС будет недостаточна при увеличении скорости передачи данных.

Недостаточна помехоустойчивость передачи данных и по основным N-1 азимутальным радионаправлениям при увеличении скорости передачи данных без увеличения мощности имеющихся в каждом УРС KB передающих технических средств, что особенно актуально при необходимости передачи каждым из УРС в назначаемый интервал времени необходимого объема данных.

Недостатком является и то, что при одновременном приеме и передаче сигналов по нескольким частотным каналам, что имеет место при одновременном проведении одним из УРС, назначенным центральным, прямых симплексных радиосвязей с несколькими периферийными УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям, ухудшаются условия электромагнитной совместимости KB приемных и передающих технических средств центрального УРС, что требует их пространственного разнесения, а соответственно, и увеличения площади для развертывания центрального УРС.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение работы всех УРС ВСС в режиме KB радиосети и повышение помехоустойчивости передачи данных по KB радиоканалу между каждыми двумя УРСi и УРСj BCC с различными порядковыми номерами без увеличения мощности имеющихся в каждом УРС передающих технических средств, а также улучшение условий электромагнитной совместимости KB приемных и передающих технических средств одного из УРС, назначаемого центральным, без их пространственного разнесения, а соответственно, и без увеличения площади для развертывания центрального УРС.

Решение задачи достигается тем, что в известном способе повышения помехоустойчивости передачи данных по KB радиоканалу в ВСС, состоящей из N однотипных УРС, в соответствии с которым при ведении прямой симплексной радиосвязи между каждыми двумя УРС ВВС, один из которых УРС1 с условным порядковым номером 1 является центральным, а другой - УРСj, с условным порядковым номером j=2,3,4,…, N, является периферийным, по соответствующему азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1↔УРСj, на соответствующей этому радионаправлению ОРЧ, условно обозначаемой как ОРЧ(1↔j), на УРС, передающим двоичную информацию, производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и, с использованием передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, производят излучение радиосигнала на ОРЧ с необходимой мощностью и скоростью передачи информации, а на УРС, принимающим информацию, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его АПК, одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн, после чего, принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, во всех УРС ВСС непрерывно и синхронно формируют одни и те же последовательности тактовых, цикловых и кадровых импульсов, последовательности тактовых импульсов определяют моменты следования соответствующих тактовых интервалов ΔT_i длительностью ΔТ каждый, последовательности цикловых импульсов, определяют моменты следования соответствующих цикловых интервалов ΔТ_цr, каждый длительностью Δ T ц = ∑ i = 1 N Δ T i = N ⋅ Δ T , где i=1, 2, 3,…, N определяет порядковый номер временного положения каждого тактового интервала в каждом цикловом интервале, последовательности кадровых импульсов, определяют моменты следования соответствующих кадровых интервалов, каждый длительностью Δ T к = ∑ r = 1 L Δ T ц r = L ⋅ Δ T , где r=1, 2, 3,…, L определяет порядковый номер временного положения каждого циклового интервала в каждом кадровом интервале, в пределах которого параметры технических средств всех УРС ВСС, устанавливаемые в соответствии с частотным расписанием, сохраняют постоянными, синфазное формирование всеми УРС последовательностей тактовых, цикловых и кадровых импульсов обеспечивают за счет приема каждым УРС радиосигналов единого точного времени, при этом в каждом цикловом интервале ΔТ_цr от каждого УРСi с порядковым номером i, совпадающим с порядковый номером тактового интервала ΔT_i, возможно передать только один пакет данных в виде радиограммы (РГ) фиксированной длительности Т_РГ<ΔТ/2, адресованной получателю УРСj с порядковым номером j=2, 3, 4…, N при j≠i, по соответствующему одному из N-1 азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи, причем во времени начало излучения РГ от УРСi совмещают с началом соответствующего тактового интервала ΔT_i, при этом на каждом другом УРСk с порядковым номером k=2, 3, …, N при k≠i и k≠j, производят прием переданной ГР с идентификацией ее адресной части и, если РГ адресована другому УРС-УРСj, то производят ее ретрансляцию (переизлучение) в адрес получателя в пределах этого же тактового интервала ΔT_i по соответствующему радионаправлению прямой радиосвязи УРСk↔УРСj на соответствующей ОРЧ(k↔j) при условии, что достоверность принятой РГ (процент ошибочно принятых двоичных символов) не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на разных частотах в электронную память УРСj кроме «образца» РГ, принятого по основному азимутальному радионаправлению (УРСi↔УРСj]), записывают и Q других образцов РГ, где Q≤N-2, принятых по соответствующим другим Q радионаправлениям от ретранслирующих УРС, после чего из всех Q+1 образцов РГ, принятых УРСj, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором не обнаружено ошибок, при этом, если во всех Q+1 образцах РГ обнаружены ошибки и величина Q является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если величина Q является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из Q+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибок.

Кроме того, сеанс оперативного зондирования ионосферы на центральном УРС проводят во второй половине каждого кадрового интервала ΔТ_к параллельно с основной его работой по передачи и приему РГ, в процессе которого для каждого азимутального радионаправления УРСi↔УРСj из общего количества M=N(N-1)/2 возможных азимутальных радионаправлений ВСС прямой радиосвязи между каждыми двумя УРС с различными порядковыми номерами назначают одно значение ОРЧ(i↔j) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения максимально применимой частоты (МПЧ) радионаправления, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления, а также определяют величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала, отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСi при передаче радиосигнала от УРСj на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСj для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений и величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала в точку приема с координатами местоположения УРСj при передаче радиосигнала от УРСi на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСi для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений, и формируют частотное расписание на последующий кадровый интервал ΔТ_к работы ВСС с указанием для каждого из двух УРС, взаимодействующих по каждому из М радионаправлений, данных об одном значении ОРЧ, N-1 значениях угла прихода радиоволн, мощности излучения, а также данных о единых для всех УРС виде предаваемого или принимаемого сигнала и скорости передачи информации, которые доводят центральным УРС до каждого периферийного УРС в конце каждого кадрового интервала ΔТ_к путем передачи технологических радиограмм, приведенным выше способом, при этом в начальный интервал времени каждого кадрового интервала Т_к, соответствующего длительности первого тактового интервала ΔT₁ первого циклового интервала Т_ц1, определяющего начало каждого кадрового интервала, передачу РГ от центрального УРС не производят, в этот тактовый интервал на каждом УРС для каждого из N-1 азимутальных радионаправлений в соответствии с данными частотного расписания, полученными в конце предыдущего кадрового интервала, производят необходимые коммутации и изменение настройки соответствующих приемных и передающих технических средств и формирование его АПК N-1 диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого от взаимодействующего по этому радионаправлению УРС на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначенным для работы этого УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям, с началом следующего второго тактового интервала ΔТ₂ первого циклового интервала Т_ц1 каждого кадрового интервала ΔТ_к работа ВСС осуществляется в соответствии с приведенным выше способом с параметрами УРС ВСС адаптированными к условиям распространения радиоволн по каждому азимутальному радионаправлению.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что введение существенных отличительных признаков составляет новизну и позволяет, как будет показано ниже, решить поставленную задачу.

Рассмотрим эффективность предлагаемого изобретения на примере функционирования ВСС, состоящей из N=5 однотипных УРС.

Структура полнодоступного взаимодействия по KB радиоканалу узлов радиосвязи между собой при таком составе ВСС приведена на фиг. 1.

На фиг. 1 местоположение каждого УРС, состоящего из радиоприемного центра (РПЦ) с антенно-приемным комплексом (АПК) в его составе и радиопередающего центра (РПдЦ) с комплектом передающих антенн, условно изображено в виде круга, располагаемого в пределах условного региона, в котором развернута ВСС.

Направления прямых симплексных KB радиосвязей по соответствующим азимутальным радионаправлениям УРСi↔УРСj или УРСj↔УРСi (i=1, 2, 3, 4, 5, j=2, 3, 4, 5 при j≠i) на оптимальных рабочих частотах F1, F2, …, F10 (ОРЧ(i↔j) или ОРЧ(j↔i)) между различными парами УРС показаны пунктирными линиями.

Условное изображение в азимутальной (горизонтальной) плоскости формируемых АПК каждого УРС N-1 диаграмм направленностей по каждому азимутальному радионаправлению (ориентация каждой из которых в вертикальной плоскости соответствует определенному значению угла прихода принимаемого сигнала на соответствующей одной из N-1 рабочих частот) приведено в виде сектора (соответствующего круга), ориентированного в системе азимутальных координат на соответствующее радионаправление. Условное изображение этих же каждых N-1 диаграмм направленностей в угломестной (вертикальной) плоскости, формируемых УРС1, УРС5, УРС4 для сигналов, принимаемых на соответствующих частотах (ОРЧ(i↔j) по двум, выбранным для примера, азимутальным радионаправлениям УРС1↔УРС5 и УРС5↔УРС4, приведено на фиг. 1 в виде «веера» из N-1 диаграмм в угломестных координатах.

Каждый приемопередающий УРС ВСС KB диапазона предполагает наличие в составе его РПЦ антенно-приемного комплекса (АПК) на базе, например, аналоговой фазированной антенной решетки (ФАР), который может одновременно принимать радиосигналы от всех других УРС в составе ВСС, приходящих на АПК с различных пространственных направлений после отражения от ионосферы. Такие АПК, использующие антенные решетки, состоящие из определенного количества однотипных антенных элементов, размещаемых определенным образом на площадках ограниченных размеров, а также аналоговые устройства фазирования сигналов антенных элементов для формирования требуемого количества диаграмм направленностей и коммутационно-распределительные устройства, обеспечивающие подключение к соответствующим приемным трактам радиоприемного центра радиосигналов АПК, отселектированных по заранее известным пространственным направлениям прихода сигналов на антенную решетку, выпускаются промышленностью [13].

Наиболее совершенными по функциональным возможностям являются цифровые АПК, в которых также, как и в аналоговых АПК, используются антенные решетки, состоящие из антенных элементов, но в отличии от аналоговых АПК, формирование диаграмм направленностей и управление направлением в пространстве максимума каждой их них для обеспечения эффективного приема радиосигналов с различных пространственных направлений, осуществляют с использованием цифровых методов обработки сигналов.

Каждый такой АПК является неотъемлемой частью цифрового РПЦ KB УРС, приведенного в [14] или [15], при этом каждый УРС является многоканальным по определению, т.е. может обеспечить прием и передачу данных одновременно по требуемому количеству независимых частотных каналов приема и передачи информации. Цифровой АПК РПЦ позволяет формировать любое необходимое количество диаграмм направленностей с требуемой ориентацией в пространстве направлений их максимумов, что необходимо для повышения помехоустойчивости за счет осуществления в каждом УРС пространственной селекции полезных радиосигналов, приходящих с различных пространственных направлений.

Кроме того, в составе РПдЦ каждого такого УРС ВСС предполагается наличие определенного количества предающих антенн, каждая из которых ориентирована на местности таким образом, что пространственное направление максимума ее диаграммы направленности позволяет передавать сигналы определенному количеству других УРС ВСС, находящихся в секторе обслуживания (соответствующем ширине диаграммы направленности в азимутальной плоскости) этой антенны. При этом, на вход каждой из предающих антенн могут коммутироваться выходные уровни передающих модулей различной мощности.

С использованием N УРС, каждый из которых реализован в соответствии со структурой, приведенной в [14] или [15], возможно организовать ВСС любой конфигурации (с любым территориальным размещением УРС в пределах какого либо региона), которая, в свою очередь, позволяет реализовать предлагаемое изобретение.

Центральным можно считать любой из УРС ВСС, приведенной на фиг. 1, которому присвоен условный порядковый номером 1-УРС1. Дополнительными функциями, возлагаемые на центральный УРС1, являются функции по проведению сеансов оперативного зондирования ионосферы.

Эту функцию можно реализовать как с использованием имеющихся технических средств УРС1, построенного в соответствии со структурой приведенной в [14] или [15] и с разработкой для него специального программного обеспечения (СПО), управляющего проведением сеансов зондирования, так и с использованием промышленно выпускаемого KB радиозонда при сопряжении его с УРС1 по информационным цепям с разработкой СПО взаимодействия для обеспечения автоматического проведения сеансов зондирования и составления частотного расписания на каждый кадровый интервал работы ВСС.

На чертежах фиг. 2 приведены временные диаграммы управляющих импульсных последовательностей, формируемых каждым УРС при работе в составе ВСС, приведенной на фиг. 1, а также временные диаграммы передаваемых и принимаемых радиосигналов УРС, поясняющие суть способа.

Работа ВВС в соответствии с предлагаемым изобретением должна осуществляться в едином для всех УРС времени, что обеспечивается аппаратурой определения координат местоположения и меток точного времени, входящей в состав каждого УРС [14, 15], путем синхронизации их внутренних часов (таймеров электронных вычислительных машин (ЭВМ), на базе которых должны быть выполнены основные узлы УРС [14, 15]) по сигналам единого точного времени глобальных навигационных систем связи типа GPS/ГЛОНАС.

Во всех УРС ВСС непрерывно и синхронно формируют одни и те же последовательности тактовых, цикловых и кадровых импульсов.

Последовательность тактовых импульсов (ТИ), приведенная на фиг. 2а, определяет моменты следования соответствующих тактовых интервалов ΔT_i (фиг. 2в) длительностью ΔТ каждый.

Последовательность цикловых импульсов (ЦИ), приведенная на фиг. 2б, определяют моменты следования соответствующих цикловых интервалов ΔТ_цг (фиг. 2в), каждый длительностью Δ T ц = ∑ i = 1 L Δ T i = N ⋅ Δ T , где i=1, 2, 3, 4, 5 определяет порядковый номер временного положения каждого тактового интервала в каждом цикловом интервале.

Последовательность кадровых импульсов (на фиг. 2 не приведена), определяет моменты следования соответствующих кадровых интервалов, каждый длительностью Δ T к = ∑ r = 1 L Δ T ц r = L ⋅ Δ T ц , где r=1, 2, 3, ..., L определяет порядковый номер временного положения каждого циклового интервала в каждом кадровом интервале, в пределах которого параметры технических средств всех УРС ВСС, устанавливаемые в соответствии с частотным расписанием, сохраняют постоянными.

Синфазное формирование всеми УРС последовательностей тактовых, цикловых и кадровых импульсов обеспечивают за счет приема каждым УРС радиосигналов единого точного времени.

В общем случае для ВСС с любым количеством N УРС в его составе в каждом цикловом интервале ΔТ_цг от каждого УРСi с порядковым номером i, совпадающим с порядковый номером тактового интервала ΔT_i, возможно передать только один пакет данных в виде радиограммы (РГ) фиксированной длительности Т_РГ<ΔТ/2, адресованной получателю УРСj с порядковым номером j=2, 3, 4, …, N при j≠i, по соответствующему одному из N-1 азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи.

Начало излучения РГ от УРСi совмещают во времени с началом соответствующего тактового интервала ΔT_i. На каждом другом YPCk с порядковым номером k=2, 3, 4, …, N при k≠i, k≠j, производят прием переданной РГ с идентификацией ее адресной части и, если РГ адресована другому УРС - получателю УРСj, то производят ее ретрансляцию (переизлучение) в адрес получателя в пределах этого же тактового интервала ΔT_i по соответствующему радионаправлению прямой радиосвязи УРСk↔УРСj на соответствующей ОРЧ(k↔j) при условии, что достоверность принятой РГ (процент ошибочно принятых двоичных символов) не превышает установленной пороговой величины.

По результатам приема радиосигналов с различных азимутальных радионаправлений, содержащих одну и ту же информацию, в электронную память УРСj кроме образца РГ, принятого по основному азимутальному радионаправлению (УРСi↔УРСj), записывают и Q других образцов РГ, где Q≤N-2, принятых по соответствующим другим Q радионаправлениям от ретранслирующих УРС. Величина Q определяет количество ретранслирующих УРС, которые приняли РГ с требуемой достоверностью по соответствующим азимутальным радионаправлениям, переданную по KB радиоканалу отправителем информации (УРСi).

В УРСj из всех Q+1 принятых образцов РГ выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором не обнаружено ошибок. При этом, если во всех Q+1 образцах РГ обнаружены ошибки и величина Q является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают методом поэлементного дискретного сложения всех об