ШИРОКОПОЛОСНАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ КВ ДИАПАЗОНА

ШИРОКОПОЛОСНАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ КВ ДИАПАЗОНА


RU (11) 2209511 (13) C2

(51) 7 H04B1/10, H04B7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.07.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001121431/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.07.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.07.30 
(45) Опубликовано: 2003.07.27 
(56) Аналоги изобретения: CHESS A NEW Reliable High Speed HF Radio Dr David Lherrik, Dr. Poulk Lee. Sanders - Lockhed Martin Company, Nashua, IEEE, 8, 1996. RU 2000659 C, 07.09.1993. RU 2000665 C, 07.09.1993. DE 2751223 A, 17.05.1979. US 4189679 A, 03.07.1980. 
(71) Имя заявителя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" 
(72) Имя изобретателя: Бокк О.Ф.; Маковий В.А.; Аджемов С.С.; Бокк Г.О. 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" 
(98) Адрес для переписки: 394018, г.Воронеж, ул. Плехановская, 14, ФГУП "Воронежский НИИ связи" 

(54) ШИРОКОПОЛОСНАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ КВ ДИАПАЗОНА 

Изобретение относится к области передачи широкополосных (шумоподобных) (ШПС) сигналов с повышенной скоростью в коротковолновом диапазоне частот и может быть использовано в системах дальней KB связи, а также в других системах связи, в которых наблюдается многолучевое распространение радиоволн. Технический результат заключается в том, что предлагаемая система радиосвязи позволяет значительно увеличить скорость передачи при эффективном использовании полосы, занимаемой сигналом. Для этого в каждую из n радиостанций введены последовательно соединенные второй обнаружитель сигнала и второй обнаружитель информационных символов, а также кодер многозначного кода и кодер многозначного кода. 7 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области передачи широкополосных (ШПС) (шумоподобных) сигналов с повышенной скоростью в коротковолновом (KB) диапазоне частот и может быть использовано в системах KB, дальней KB связи, а также в других системах связи, в которых наблюдается многолучевое распространение радиоволн.

Такие системы описаны, например, в работах "Методы цифровой реализации алгоритмов многочастотных модемов", Электросвязь", 1978, 12, авторы Байдан И.Н., Гинзбург В.В., Дутовинов С.И., Рахович Л.М.; "Помехоустойчивость модемов типа МС", Электросвязь, 1976, 5, авторы Гинзбург В.В., Гиршов В.С., Кустов О.В., Лутовинов С.И., Окунев Ю.Б.

Сущность подхода проста: вместо одного канала одновременно передаются М аналогичных каналов. Например, в полосе от 300 Гц до 3400 Гц можно организовать 30 гармонических колебаний с нарезкой частот через 100 Гц, причем каждая из них может использоваться, как несущая частота для отдельного низкоскоростного канала со скоростью 100 бит/сек. В этом случае общая скорость будет 3000 бит/сек. Однако имеется и существенный недостаток метода - ограничение максимальной скорости величиной около 3000 бит/сек. Другим недостатком является пикфактор группового сигнала, обусловленный очень большим количеством гармонических составляющих, что требует от передатчика значительной мощности при сравнительно небольшой средней мощности излучения.

Методы передачи многочастотного сигнала или, так называемой частотно-временной матрицы известны и рассматриваются как один из видов ШПС: Варакин Л.Е. "Теория сложных сигналов. Советское радио", 1970г., с. 166; Зюко А. Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. "Теория передачи сигналов" - М.: Связь, 1980 - 288 с.; Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н. "Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений". - М.: Радио и связь, 1981.

Суть метода состоит в следующем: ШПС передается последовательно по времени на N различных частотах. На приемном конце эти N частот выбираются свободными от помех. Так как сигнал широкополосный и занимает полосу частот от 0,1 до 1,2 МГц, то скорость передачи сообщений может быть увеличена принципиально в десятки раз. Препятствием для такого увеличения являются особенности распространения в KB диапазоне и помехи работе радиостанциям с традиционными методами передачи.

Наиболее близкой к предлагаемой является система радиосвязи KB, описанная в CHESS A NEW Reliable High Speed HF Radio Dr David L Herrik, Dr. Poulk Lee. Sanders - Lockhed Martin Company, Nashua, IEEE, 8, 1996, принятая за прототип.

На фиг.1 представлена функциональная схема системы связи прототипа, где обозначено: 1, 2,...n - радиостанции, причем между радиостанциями 1 и 2 осуществляется радиосвязь.

Функциональная схема радиостанции прототипа приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - радиотракт высокой частоты (ВЧ);

2 - блок цифровой обработки;

3 - входной тракт приемника;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - усилитель мощности;

6 - цифроаналоговый преобразователь;

7 - цифровой приемник;

8 - блок центрального процессора;

9 - цифровой возбудитель.

Дальнейшая детализация системы связи - прототипа происходит путем раскрытия блоков общей функциональной схемы с помощью функциональных схем, приведенных на рис. 6-9 и подробного описания их работы в указанном выше источнике информации. Для удобства дальнейшего изложения и, не нарушая принципа работы системы, окончательная функциональная схема системы связи, совмещающая в себе общие свойства функциональной схемы на фиг.2 и свойства блоков на рис.6-9 имеет вид, приведенный на фиг.3, где обозначено:

1 - радиотракт ВЧ;

2 - блок цифровой обработки;

3 - входной тракт приемника;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - усилитель мощности;

6 - быстродействующий синтезатор;

7 - цифровой приемник;

8 - блок центрального процессора;

9 - цифровой возбудитель;

10 - параллельный анализатор спектра;

11 - обнаружитель сигнала;

12 - обнаружитель информационных символов;

13 - обнаружитель преамбулы;

14 - генератор информационных символов;

15 - генератор преамбулы.

Система связи - прототип содержит последовательно соединенные входной тракт приемника 3, аналого-цифровой преобразователь 4, параллельный анализатор спектра 10, обнаружитель сигнала 11, обнаружитель информационных символов 12, выход которого соединен c первым входом блока центрального процессора 8, первый выход которого является информационным выходом радиостанции. При этом выход обнаружителя сигнала 11 соединен со входом обнаружителя преамбулы 13, выход которого соединен со вторым входом обнаружителя информационных символов 12. Кроме того, второй выход блока центрального процессора 8 соединен со входами генератора информационных символов 14 и генератора преамбулы 15, выходы которых соединены и подключены к входу быстродействующего синтезатора 6, который в свою очередь соединен со входом усилителя мощности 5, выход которого является ВЧ выходом передатчика и соединен с антенной, к которой подсоединен ВЧ вход приемника, являющийся входом входного тракта приемника 3. Причем, второй вход блока центрального процессора 8 является информационным входом.

Система радиосвязи - прототип работает следующим образом.

Эта система радиосвязи состоит минимум из двух радиостанций, связь происходит следующим образом. С одной стороны радиостанция включается в режим передачи, а с другой - в режим приема. На стороне передачи по команде блока центрального процессора 8 генератор преамбулы 15 вырабатывает команды на заданную последовательность скачков по частоте для быстродействующего синтезатора 6, который генерирует последовательный во времени набор из N гармонических колебаний и подает на усилитель мощности 5, который усиливает эти колебания и подводит их к антенне. Таким образом, преамбула излучается. После излучения преамбулы по команде блока центрального процессора 8 начинает работать генератор информационных символов 14, который в соответствии с передаваемой информацией (двоичным числом в h разрядов, h=lg2N) вырабатывает команду перестройки на заданную частоту из N возможных для быстродействующего синтезатора 6. Быстродействующий синтезатор 6 генерирует гармоническое колебание с этой частотой и передает его на усилитель мощности 5. Усиленное гармоническое колебание излучается антенной. Следующие h разрядов передаются аналогично. Передача информации длится определенное время, например, как представлено на фиг.2а.

На фиг.2а представлена временная диаграмма передачи информации при работе радиостанции.

Взаимно однозначное соответствие между числом из h разрядов и частотой гармонического колебания может быть установлено постоянно, фиксировано, или может меняться, например, в зависимости от преамбулы или времени суток, типа передаваемого сообщения и т.д.

На стороне приема радиостанция работает следующим образом.

Сигнал, принятый антенной, после усиления и преобразования по частоте радиотрактом ВЧ 3, подается на АЦП 4, с выхода которого в цифровой форме передается на параллельный анализатор спектра 10, в котором производится селекция и детектирование N заранее заданных частот из всех имеющихся на выходе блока 3. Обнаружитель сигнала 11 на основании известной, предполагаемой формы огибающей сигнала, ширины спектра, его уровня определяет наличие скачка и передает сигнал о наличии, если оно имеет место, на вход обнаружителя преамбулы 13. Если последовательность из N скачков по частоте, выработанная обнаружителем сигнала 11 и одной из преамбул в обнаружителе преамбул 13 совпадут, то обнаружитель преамбул 13 выработает команду на обнаружитель информационных символов 12. Обнаружитель информационных символов 12 по сигналам об обнаружении скачка от обнаружителя сигнала 11 и по синхроимпульсам от обнаружителя преамбул 13 выделяет последовательность скачков по N частотам, соответствующие каждому скачку число от 1 до N, формирует цифровой сигнал, соответствующий принятой информации и передает его в блок центрального процессора 6. В блоке центрального процессора 6 происходит окончательная обработка принятого сигнала: декодирование с целью коррекции и обнаружения ошибок, формирование выходного информационного сигнала в форме, необходимой для работы оконечного оборудования, формирование сигналов индикации начала, окончания передачи сообщения, качества канала связи и т.д.

Следует отметить, что в прототипе возможна передача скачков на частотах, необязательно образующих гребенку с равномерным шагом. Учитывая сильную загрузку KB диапазона мощными радиопередатчиками, передачу целесообразно осуществлять на частотах, свободных от помех. Это решение требует дополнительного расширения полосы частот передатчика и приемника.

Однако изложенное выше решение имеет существенный недостаток: неэффективное использование полосы для увеличения скорости передачи.

Нами предлагается ШПС система радиосвязи KB диапазона из двух и более радиостанций, позволяющая значительно увеличить скорость при сохранении всех положительных свойств системы CHESS. Функциональная схема предлагаемой системы радиосвязи аналогична прототипу, см. фиг.1.

Дня устранения указанных недостатков в широкополосную систему радиосвязи KB диапазона, состоящую из n (n2) радиостанций, каждая из которых содержит последовательно соединенные входной тракт приемника, аналого-цифровой преобразователь, параллельный анализатор спектра, первый обнаружитель сигнала, первый обнаружитель информационных символов, причем, выход первого обнаружителя сигнала соединен с входом обнаружителя преамбулы, выход которого соединен со вторым входом первого обнаружителя информационных символов, а также блок центрального процессора, первый выход которого является информационным выходом радиостанции, второй вход которого является информационным входом, а его второй выход соединен с входом генератора преамбулы, выход которого соединен со входом первого быстродействующего синтезатора, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход последнего является ВЧ выходом передатчика и соединен с антенной, при этом входной тракт приемника соединен с антенной и является ВЧ входом приемника, в каждую из радиостанций введены последовательно соединенные второй обнаружитель сигнала и второй обнаружитель информационных символов, а также декодер многозначного кода и кодер многозначного кода. При этом вход второго обнаружителя сигнала подсоединен к входу первого обнаружителя сигнала, а выход второго обнаружителя информационных символов соединен со вторым входом декодера, первый вход которого соединен с выходом первого обнаружителя информационных символов, второй вход которого соединен со вторым входом второго обнаружителя информационных символов. Выход декодера соединен с первым входом блока центрального процессора, второй выход которого соединен с входом кодера многозначного кода, первый выход которого соединен с входом первого быстродействующего синтезатора, второй выход кодера многозначного кода соединен со входом второго быстродействующего синтезатора, выход которого соединен с выходом первого быстродействующего синтезатора.

Предлагаемая система радиосвязи KB диапазона состоит из n (n2) радиостанций, одна из которых представлена на фиг.5, где обозначено:

1 - радиотракт высокой частоты (ВЧ);

2 - блок цифровой обработки;

3 - входной тракт приемника;

4 - аналого-цифровой преобразователь;

5 - усилитель мощности;

6 - первый быстродействующий синтезатор;

7 - цифровой приемник;

8 - блок центрального процессора;

9 - цифровой возбудитель;

10 - параллельный анализатор спектра;

11 - первый обнаружитель сигнала;

12 - первый обнаружитель информационных символов;

13 - обнаружитель преамбулы;

14 - генератор преамбулы;

15 - второй быстродействующий синтезатор;

16 - второй обнаружитель сигнала;

17 - второй обнаружитель информационных символов;

18 - декодер многозначного кода;

19 - кодер многозначного кода.

Предлагаемая система радиосвязи KB диапазона состоит из n (n2) радиостанций, каждая из которых содержит последовательно соединенные входной тракт приемника 3, аналого-цифровой преобразователь 4, параллельный анализатор 10, первый обнаружитель сигнала 11, первый обнаружитель информационных символов 12, декодер многозначного кода 18, выход которого соединен с первым входом блока центрального процессора 8, первый выход которого является информационным выходом радиостанции. Кроме того, выход параллельного анализатора спектра 10 соединен с входом второго обнаружителя сигнала 16, выход которого через второй обнаружитель информационных символов 17 соединен со вторым входом декодера многозначного кода 16. Выход первого обнаружителя сигнала 11 соединен со входом обнаружителя преамбулы 13, выход которого соединен со вторыми входами первого 12 и второго 17 обнаружителей информационных символов. При этом второй выход блока центрального процессора соединен с входами генератора преамбулы 14 и кодера многозначного кода 19, первый выход которого соединен с выходом генератора преамбулы 14 и с входом первого быстродействующего синтезатора 6. Второй выход кодера многозначного кода 19 соединен с входом второго быстродействующего синтезатора 15, выход которого соединен с выходом первого быстродействующего синтезатора 6 и входом усилителя мощности 5, выход которого является ВЧ выходом передатчика и соединен с антенной. Второй вход блока центрального процессора 8 является информационным входом радиостанции. При этом входной тракт приемника 3 соединен с антенной и является ВЧ входом приемника.

ШПС система радиосвязи KB диапазона работает следующим образом.

С одной стороны станция включается в режим передачи, а с другой - в режим приема. На стороне передачи по команде блока центрального процессора 8 генератор преамбулы 14 вырабатывает команды на заданную последовательность скачков по частоте для быстродействующего синтезатора 6. Быстродействующий синтезатор 6 генерирует последовательный во времени набор из N гармонических колебаний и подает на усилитель мощности 5, который усиливает эти колебания и подводит их к антенне. Таким образом, преамбула излучается. После излучения преамбулы по команде блока центрального процессора 8 начинает работать кодер многозначного кода 19, который в соответствии с передаваемой информацией вырабатывает команды на две частоты из N возможных, причем одна команда передается на быстродействующий синтезатор 6, а другая на второй быстродействующий синтезатор 15. Быстродействующие синтезаторы 6 и 15 генерируют на выходе гармонические колебания с заданными частотами, формируя двухчастотный скачок на входе усилителя мощности 5. Двухчастотный скачок усиливается усилителем мощности 5 и посредством антенны излучается.

Передача информации длится определенное время, например, как представлено на фиг.2а.

На стороне приема радиостанция работает следующим образом. Сигнал, принятый антенной, после усиления и преобразования по частоте входным трактом приемника 3, подается на АЦП 4, с выхода которого в цифровой форме передается на параллельный анализатор спектра 10, в котором производится селекция и детектирование N заранее заданных частот из всех имеющихся на выходе блока 3. В режиме обнаружения преамбулы предложенная система радиосвязи KB работает так же, как прототип. Обнаружитель сигнала 11, на основании известной, предполагаемой формы огибающей сигнала, ширины его спектра и его уровня определяет наличие скачка и передает сигнал о наличии, если оно имеет место, на вход обнаружителя преамбулы 13. Если последовательность из N скачков по частоте, выработанная обнаружителем сигнала 11 и одной из преамбул в обнаружителе 13 совпадут, то приемное устройство переходит в режим выделения информации. В режиме выделения информации сигналы параллельного анализатора спектра 10, обнаружителя сигнала 11 и второго обнаружителя сигнала 16 вырабатывают команды на обнаружители информационных символов 12 и 17, которые из обнаруженных сигналов с учетом синхронизации от обнаружителя преамбулы 13 выделяют информационные сигналы. По сути, обнаруживаются номера частот в каждом скачке, по номерам частот этих сигналов декодер многозначного кода 18 преобразует принятую информацию в двоичную форму и передает ее на блок центрального процессора 8. Отметим, что первый обнаружитель сигнала 11 выделяет максимальный сигнал, второй обнаружитель сигнала 16 выделяет минимальный из двух максимальных. В блоке центрального процессора 8 происходит окончательная обработка принятого сигнала: декодирование с целью коррекции и обнаружения ошибок, формирование выходного информационного сигнала в форме, необходимой для работы оконечного оборудования, формирование сигналов индикации начала, окончания передачи сообщения, качества канала связи и т.д.

Реализация блоков системы CHESS принципиально известна. Линейный тракт приемника, АЦП, усилитель мощности не требуют даже пояснений. Построение параллельного анализатора спектра на основе конвейерной обработки сигнала в двух блоках быстрого преобразования Фурье подробно описано в указанном выше источнике информации, описывающем прототип. На основе гребенки фильтров аналогичные блоки рассмотрены, например, в работах: В.И. Коржик, Л.М. Финк, Н. Н. Щелкунов "Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений". Справочник. - М.: Радио и связь, 1981. Бокк О.Ф. "Обнаружение сигнала на фоне окрашенного шума". Часть 1. Техника средств связи. - Сер. Техника радиосвязи. - 1989. - Вып.3. Бокк О.Ф. "Обнаружение сигнала на фоне окрашенного шума. Часть 3. Техника средств связи. - Сер. Техника радиосвязи. - 1989. - Вып.7 и др.

Обнаружитель преамбулы представляет собой коррелятор (многоканальный коррелятор), генератор копии сигнала с тактовым генератором, решающую схему (схему сравнения с порогом). См., например, В.И. Коржик, Л.М. Финк, Н.Н. Щелкунов "Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений".

Справочник. - М.: Радио и связь, 1981, "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации". Под редакцией Пестрякова В.Б. Авторы В.Б. Пестряков, В.П. Афанасьев, В.Л. Гурвиц и др. - М.: Советское радио,1973.

Обнаружитель сигнала описан в литературе, например, "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации". Под редакцией Пестрякова В.Б. Авторы В. Б. Пестряков, В.П.Афанасьев, В.Л. Гурвиц и др. - М.: Советское радио, 1973. Представляет собой схему выбора максимума сигнала на выходах параллельного анализатора спектра и сравнения его с порогом. Величина порога определяет вероятность ложной тревоги, а величина превышения порога сигналом вероятность пропуска.

Обнаружитель информационного сигнала в простейшем случае может представлять собой ключ, на вход которого подается напряжение, превысившее порог от схемы обнаружения сигнала, на управляющий вход тактовые импульсы от генератора тактовой частота обнаружителя преамбулы, таким образом, если превышение порога наблюдается в моменты синхронные с тактовыми импульсами, то это информация.

Реализация кодера 19 и декодера 18 является обычной инженерной задачей и может быть выполнена, например, в соответствии с книгой Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987. Второй обнаружитель сигналов отличается от первого тем, что должен выделить второй информационный скачок, который происходит одновременно с первым, задача решается, например, путем выбора во втором обнаружителе минимума из двух максимумов. Аналогичная задача решена при выборе порога отключения линеек блока защиты от узкополосных помех (БЗ) при выборе максимума из двух (трех) минимумов. См. статью Бокк О.Ф., Гармонов А. В., Луговской А.Г. Особенности проектирования и основные параметры блока защиты от узкополосных помех. - В кн. Широкополосные системы связи, ч. 2./ Под ред. А.П. Биленко. М.: ВИМИ, 1978, с.54-60.

На фиг. 4а и фиг.4б приведены зависимости скорости передачи в канале от полосы, занимаемой сигналом, причем увеличение полосы на фиг.4а в линейном масштабе, а на фиг.4б - в логарифмическом. Первая точка графиков, точка с наименьшей полосой 80 кГц, то есть имеется 16 (24) полос по 5 кГц. Скорость передачи для этой точки 20 кбит/с. Из первого графика видно, что увеличение скорости до 33 кбит/с требует увеличения полосы в шесть раз, а дальнейшее увеличение скорости еще в 1,6 раза до 55 кбит/с требует увеличения полосы уже 20 раз. Причем величина полосы занимаемой сигналом в последнем случае составляет 10, 24 МГц. Это физически трудно реализуемая величина для осуществления связи в KB диапазоне как из-за различных свойств распространения отдельных скачков по частоте в такой широкой полосе так, и из-за больших трудностей построения передатчиков и приемников KB с такой широкой полосой. Кроме того, значительная часть диапазона будет подавлена мощными радиостанциями, например широковещательными, что потребует дополнительного расширения полосы частот.

Более того, увеличение числа каналов приводит к необходимости увеличивать мощность передатчика. Если число параллельных частотных полос анализа составит 2048, то создаются не только реализационные трудности, но и потребуется увеличение порога в схеме обнаружения скачка. Последнее обстоятельство потребует соответствующего увеличения мощности передатчика. Проведем оценку этого увеличения. Пусть на входе всех линеек параллельного анализатора спектра - 10, кроме "к"-ой, присутствует белый шум, а в "к"-ой - полезный сигнал. Тогда можно предположить, что огибающие процессов на выходах всех каналов распределены по Релеевскому закону, а огибающая на выходе к-го канала - по нормальному. Величина ложной тревоги РЛТ=10-3 для всех линеек одновременно требует величины ложной тревоги для отдельного канала р= 0,510-6.

Если обозначить дисперсию шума на выходе отдельного канала, то вероятность превышения огибающей величины будет

P(xU) =exp(-U2/22)

Отсюда получаем для 2048 каналов U2/22 = 28/2, то есть порог U=5,3. Если вероятность пропуска сигнала РПС=10-2, то сигнал должен превысить порог на 2,3. Таким образом, сигнал должен быть равен 7,6. При меньшем количестве каналов порог снижается. При 64 каналах и тех же требованиях по РЛТ и РПС вероятность ложной тревоги в канале =10-3/64 или PЛТ=1,510-5. Тогда получаем, U=4,7 и сигнал должен быть равен 7.

Таким образом, система связи - прототип неэффективно использует увеличение полосы и ограничивает скорость передачи информации. Фактически система связи - прототип исчерпывает себя на скоростях 30-35 кбит/с.

Нами предлагается система связи, свободная от этого недостатка. Физический смысл предложения заключается в применении для передачи одного символа не алфавита из N букв или системы счета с основанием N, а более сложного алфавита (системы счета со значительно большим основанием) количество букв в котором на полтора - два порядка выше. Такой алфавит получается, если применить одновременное излучение во время одиночного скачка сразу двух или более частот и каждой букве (цифре) поставить в соответствие определенное сочетание частот. Причем из-за одновременного излучения частот двумя буквами (цифрами) применение алфавита из N букв невозможно. По этой причине предлагается алфавит выбрать, как сочетание из N по 2. В этом случае число различных сочетаний будет составлять С2N, причем, по определению, число сочетаний определяется составом и не зависит от их порядка. Приведем пример. В системе связи, взятой за прототип при переходе с N=32 (скорость передачи 25 кбит/с) на N=64 полоса занимаемых частот увеличится вдвое с 160 кГц до 320 кГц, а скорость увеличится в 1,25 раз (32=25, 64=26). В предлагаемой системе связи увеличение определяется отношением lg2(64630,5)/lg232=(6+lg231,5)/5 легко заметить, что 31,5 близко к 32 и увеличение скорости будет в 2,2 раза. В системе, взятой за прототип, согласно фиг.4 увеличение скорости передачи с 25 кбит/с до 55 кбит/с потребует увеличения полосы до 10 МГц. В такой широкой полосе на KB не реализуются идеи прототипа из-за различных условий распространения внутри полосы, технических трудностей при реализации приемника и передатчика. Даже полосы более 1-2 МГц вызывают большие сложности при реализации.

Если рассмотреть другой пример увеличения скорости в системе связи, взятой за прототип N=32 (скорость передачи 25 кбит/с) до N=256 полоса занимаемых частот увеличится в восемь раз с 160 кГц до 1260 кГц, а скорость увеличится в 1,6 раз (32=25, 256=28). В предлагаемой системе связи, увеличение определится отношением С2256 к 32.

Другими словами (8+lg2l27,5)/5 легко заметить, что 127,5 близко к 128 и увеличение скорости составит три раза. То есть скорость будет 75 кбит/сек. Таким образом, при больших N выигрыш предлагаемой системы связи возрастает. При больших N частота повторов одного номинала частоты мала и возможно применение одновременного излучения трех частот. В этом случае, например, при N=256 скорость возрастет до 105 кбит/с.

Следует отметить, что для удобства передачи цифровой информации в предлагаемом подходе целесообразно увеличить набор частот на одну. Тогда в первом случае частот будет не 64, а 65 и С265=65*32, что только на 32 больше, чем 211. Эти 32 "буквы" можно не использовать или передавать их в качестве служебной информации.

Остановимся на величине помех традиционным системам связи. При скачках по частоте для традиционных систем связи будут возникать импульсные помехи. Как следует из источника информации о прототипе влияние этих помех незначительно и "Агентство Информационных систем министерства обороны (DISA) определила CHESS, как систему не мешающую обычным ВЧ - сигналам".

Среднее количество импульсных помех на одной из частот по которым происходят прыжки обратно пропорционально числу этих частот, другими словами, при 32 частотах - 1/32. При излучении в одном скачке двух частот вероятность помехи на какой-либо несущей частоте возрастает вдвое по сравнению со случаем одной частоты в скачке, если набор частот одинаков. Предлагаемая система связи может создавать такие же помехи, как и система-прототип, но в том случае, если ее полоса вдвое больше. Еще раз остановимся на выигрыше предложенной системы радиосвязи KB диапазона по сравнению с прототипом. Выигрыш можно оценивать с двух позиций: во-первых, увеличения скорости передачи при неизменной полосе скачков и, во-вторых, экономии полосы частот при той же скорости передачи. Увеличение скорости передачи при скачках одновременно на двух частотах по сравнению с одной частотой происходит за счет превышения С2N над N. Если учесть, что по определению С2N=N(N-1)/2, то имеем выигрыш в скорости передачи в 1+lg2[N(N-1)/2]/Ig2N раз. Конкретно при N=64, выигрыш в скорости 1,84 раз, N=256 выигрыш в скорости 1,87 раз. Таким образом, увеличение скорости около 1,8-1,9 раз.

Оценим экономию полосы частот. Если предлагаемая система радиосвязи занимает полосу, соответствующую N= 64 (320 кГц), то система-прототип должна иметь полосу соответствующую N=26*1,84 или N=211, то есть для достижения той же скорости в прототипе необходимо увеличить число частот N в 32 раза. Если предлагаемая система радиосвязи занимает полосу, соответствующую N=256 (1280 кГц), то необходимо увеличить число частот N в 126 раз, что соответствует увеличению полосы частот скачков до 10 МГц и 144 МГц соответственно для первого и второго примера. Такое увеличение полосы частот в KB диапазоне не реально. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Широкополосная система связи KB диапазона, состоящая из n (n2) радиостанций, каждая из которых содержит последовательно соединенные входной тракт приемника, аналого-цифровой преобразователь, параллельный анализатор спектра, первый обнаружитель сигнала и первый обнаружитель информационных символов, причем выход первого обнаружителя сигнала соединен с входом обнаружителя преамбулы, выход которого соединен со вторым входом первого обнаружителя информационных символов, а также блок центрального процессора, первый выход которого является информационным выходом радиостанции, второй вход которого является информационным, а его второй выход соединен с входом генератора преамбулы, выход которого соединен со входом первого быстродействующего синтезатора, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого является ВЧ выходом передатчика и соединен с антенной, к которой подсоединен ВЧ вход приемника, являющийся входом входного тракта приемника, отличающаяся тем, что в системе радиосвязи в каждую из n радиостанций введены последовательно соединенные второй обнаружитель сигнала и второй обнаружитель информационных символов, а также декодер многозначного кода и кодер многозначного кода, причем вход второго обнаружителя сигнала подсоединен к входу первого обнаружителя сигнала, выход второго обнаружителя, информационных символов соединен со вторым входом декодера многозначного кода, первый вход которого соединен с выходом первого обнаружителя информационных символов, второй вход которого соединен со вторым входом второго обнаружителя информационных символов, выход декодера многозначного кода соединен с первым входом блока центрального процессора, второй выход которого соединен с входом кодера многозначного кода, первый выход которого соединен с входом первого быстродействующего синтезатора, второй выход кодера многозначного кода соединен со входом второго быстродействующего синтезатора, выход которого соединен с выходом первого быстродействующего синтезатора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru