Радиостанция
Предлагаемое устройство относится к области радиосвязи и может быть использовано для передачи информации по цифровым каналам связи. Известная радиостанция, содержащая последовательно соединенные антенну, первый коммутатор и первый приемник, второй приемник, пульт управления, передатчик, микро электронную вычислительную машину, блок засекречивания информации, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, микрофон, головной телефон и пульт подготовки данных, обладает недостатком - низкой помехоустойчивостью. С целью повышения помехоустойчивости в известное устройство дополнительно введены кодер и декодер Витерби, кодер и декодер речи и два коммутатора.
Предлагаемое устройство относится к области радиосвязи и может быть использовано для передачи информации по цифровым каналам связи.
Известно "Устройство радиосвязи" по патенту на изобретение Японии №3037663 от 1998 г., выполняющее прием и передачу сигналов и контролирующее опознавательный код другой станции путем сравнения между собой позиционно-измерительной информации. Однако данное устройство обладает низкой технологичностью.
Известна также "Радиостанция для системы радиосвязи с аналоговым и цифровым режимами" по патенту на изобретение США №6049722 от 2001 г., содержащая блок управления уровнем сигнала в зависимости от режима. Недостатком данной радиостанции является ее сложность.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является "Радиостанция Р168-0,5У", разработанная Воронежским НИИ связи (изделие "Акведук" ИТНЯ 464.511.029), выпускаемая отечественной промышленностью и принятая за прототип.
Функциональная схема прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1 - антенна;
2 - пульт подготовки данных (ПД);
3 - коммутатор;
4, 6 - приемники;
5 - пульт управления;
6 - передатчик;
7 - микроэлектронная вычислительная машина (ЭВМ);
9 - блок засекречивания информации;
10 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
11 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);
12 - микрофон;
13 - головной телефон.
Устройство-прототип работает следующим образом. Вначале осуществляется подготовительный этап. На этом этапе с помощью отдельного пульта ПД2 производится запись в память ЭВМ7 исходных данных для работы радиостанции: несущих частот (номеров каналов), ключей засекречивания информации, частот тональных вызовов и т.д. Для этого оператор нажимает на пульте ПД2 соответствующие кнопки и сигналы этих данных передаются с пульта ЦД2 с помощью инфракрасного излучения на приемник 4. Приемник 4 принимает инфракрасные сигналы» преобразует их в электрические и подает на микроЭВМ7, где они записываются в долговременную память. На этом подготовительный этап заканчивается и пульт ЦД2 в дальнейшем при работе радиостанции не используется.
После подготовительного наступает основной этап работы устройства. На этом этапе с установкой оператором на пульте управления 5 переключателя в положение "Передача" устройство включается в режим передачи. Кроме того, оператор набирает также на пульте 5 номер канала и другие данные, при этом сигналы управления с пульта 5 поступают на микроЭВМ7, которая под действием этих сигналов подключает передатчик 6 с помощью коммутатора 3 к антенне 1 и вырабатывает соответствующие коды управления передатчиком 6 и блоком засекречивания
информации 9. Коды управления с микроЭВМ7 устанавливают в передатчике 6 определенную несущую частоту, соответствующую выбранному номеру канала, и частоту тонального вызова, а в блоке засекречивания информации 9 - определенный ключ засекречивания.
В режиме передачи речевой аналоговый сигнал с микрофона 12 поступает на АЦП10, где преобразуется с помощью тактовых импульсов, подающихся с микроЭВМ7, в цифровую форму.
Цифровой сигнал с АЦП10 поступает затем на блок засекречивания информации 9, где производится его засекречивание методом наложения на информационный цифровой сигнал другого цифрового сигнала (маски), формируемой с помощью генератора псевдослучайной последовательности, расположенного внутри блока засекречивания 9. Это осуществляется путем побитного сложения двух сигналов по модулю два. Далее засекреченный цифровой сигнал подается на передатчик 6, где осуществляется его высокочастотное заполнение» Затем этот сигнал на определенной несущей частоте поступает через коммутатор 3 с помощью антенны 1 в канал связи. Кроме того, в режиме передачи с помощью тонального сигнала "Вызов" можно осуществить вызов на связь определенного абонента. Это осуществляется следующим образом. Оператор нажимает на пульте управления 5 кнопку "Вызов". Сигнал управления с пульта 5 поступает на микроЭВМ7, которая вырабатывает соответствующий код управления передатчиком 6, то есть формирует определенную частоту тонального вызова. Сигнал тонального вызова с передатчика 6 на несущей частоте подается через коммутатор 3 с помощью антенны 1 в канал связи.
С установкой оператором на пульте управления 5 переключателя в положение "Прием" устройство переключается в режим приема. При этом, сигнал управления с пульта 5 поступает на микроЭВМ7, которая под его действием подключает с помощью коммутатора 3 приемник 8 к антенне 1 и вырабатывает коды управления приемником 8 и блоком засекречивания 9.
В режиме приема цифровой засекреченный сигнал из канала связи подается с антенны 1 через коммутатор 3 на приемник 8, где производится его обработка и детектирование. Затем продетектированный сигнал с приемника 8 поступает на блок засекречивания 9. Здесь осуществляется его рассекречивание (операция обратная засекречиванию). Это производится путем снятия с засекреченного цифрового сигнала маски, наложенной на него другой радиостанцией. Для этого принятый цифровой засекреченный сигнал складывают побитно по модулю два с сигналом от генератора псевдослучайной последовательности, расположенного внутри блока 9. Затем рассекреченный цифровой сигнал 6 блока 9 подается на ЦАП11, который преобразует его в аналоговую форму и далее сигнал поступает на головной телефон 13.
Однако устройство-прототип обладает недостатком - низкой помехоустойчивостью.
С целью повышения помехоустойчивости в устройство-прототип дополнительно введены кодер и декодер Витерби, кодер и декодер речи, и два коммутатора.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:
1 - антенна;
2 - пульт подготовки данных (ПД);
3, 12, 13 - коммутаторы;
4, 8 - приемники;
5 - пульт управления;
6 - передатчик;
7 - микро электронная вычислительная машина (ЭВМ);
9 - кодер Витерби;
10 - декодер Витерби;
11 - блок засекречивания информации;
14 - кодер речи;
15 - декодер речи;
16 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
17 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);
18 - микрофон;
19 - головной телефон.
Предлагаемое устройство содержит: последовательно соединенные антенну 1, коммутатор 3, приемник 8, декодер Витерби 10, блок засекречивания информации 11, коммутатор 13, декодер речи 15, ЦАП17 и головной телефон 19, последовательно включенные микрофон 18, АЦП16, кодер речи 14 и коммутатор 12, выход которого соединен со вторым входом блока засекречивания 11, последовательно соединенные кодер Витерби 9 и передатчик 6, выход которого подключен ко второму входу коммутатора 3, последовательно соединенные приемник 4 и микроЭВМ7, первая группа выходов которой подключена к группе входов кодера 9, декодера 10 и блока засекречивания 11, пульт управления 5, группа выходов которого соединена со второй группой входов микроЭВМ7, пульт ПД2, при этом группа входов передатчика 6 подключена ко второй группе выходов микроЭВМ7, третья группа
выходов которой соединена с группой входов приемника 8, третий вход коммутатора 3 подключен к первому одиночному выходу микроЭВМ7, второй одиночный выход которой соединен со вторыми входами кодера 14 и декодера 15, второй вход АЦП16 подключен к третьему одиночному выходу микроЭВМ7, четвертый одиночный выход которой соединен со вторыми входами коммутаторов 12, 13, второй выход блока засекречивания 11 подключен ко входу кодера 9, третий вход коммутатора 12 соединен со входом устройства, второй выход коммутатора 13 подключен к выходу радиостанции.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Вначале производится подготовительный этап. На этом этапе с помощью отдельного пульта ПД2 производится запись в память микроЭВМ7 исходных данных для работы радиостанции: несущих частот (номеров каналов), ключей засекречивания информации, частот тональных вызовов и т.д. Для этого оператор нажимает на пульте ПД2 соответствующие кнопки и сигналы этих данных передаются с пульта ПД2 с помощью инфракрасного излучения на приемник 4. Приемник 4 принимает инфракрасные сигналы, преобразует их в электрические и подает на микроЭВМ7, где они записываются в долговременную память. На этом подготовительный этап заканчивается и пульт ПД2 в дальнейшем при работе радиостанции не используется.
После подготовительного наступает основной этап работы устройства. На этом этапе с установкой оператором на пульте управления 5 переключателя в положение "Передача" устройство включается в режим передачи. Кроме того, оператор набирает также на пульте 5 номер канала (рабочую частоту) и другие
данные, при этом сигналы управления с пульта 5 поступают на микроЭВМ7, которая под действием этих сигналов подключает передатчик 6 с помощью коммутатора 3 к антенне 1 и вырабатывает соответствующие коды управления передатчиком 6 и блоком засекречивания информации 11. Коды управления с микроЭВМ7 устанавливают в передатчике 6 определенную несущую частоту, а в блоке засекречивания 11 - определенный ключ засекречивания информации.
В режиме передачи, при работе с речевым сигналом, аналоговый речевой сигнал с микрофона 18 поступает на АЦП16, где преобразуется с помощью тактовых импульсов частоты f1, подающихся с микроЭВМ7, в цифровую форму. Сигнал с АЦП16 поступает затем на кодер речи 14 (дельта кодер или вокодер), где производится преобразование его, под действием тактовых импульсов с микроЭВМ7 частоты f 2, в цифровой сигнал меньшей скорости (f 2<f1). Далее этот сигнал подается с кодера речи 14 на вход коммутатора 12, на второй вход которого поступает другой цифровой сигнал в виде "данных" со входа радиостанции. Выбранный коммутатором 12, с помощью управляющего сигнала речь/данные с микроЭВМ7, цифровой сигнал подается затем на блок засекречивания информации 2, где производится его засекречивание методом наложения на информационный цифровой сигнал другого цифрового сигнала (маски), формируемой с помощью генератора псевдослучайной последовательности, расположенного внутри блока засекречивания 11. Это осуществляется путем побитного сложения двух сигналов по модулю два. Далее засекреченный цифровой сигнал подается с блока 11 на кодер 9, где с помощью синхросигналов, поступающих с микроЭВМ7,
производится его кодирование кодом Витерби. Закодированный сигнал поступает затем на передатчик 6, где осуществляется его модуляция на несущей частоте, после чего модулированный цифровой сигнал через коммутатор 3 подается с помощью антенны 1 в канал связи.
В режиме приема цифровой засекреченный сигнал из канала связи подается с антенны 1 через коммутатор 3 на приемник 8, где производится его обработка и детектирование. Затем продетектированный сигнал с приемника 8 поступает на декодер Витерби 10, где с помощью синхросигналов с микроЭВМ7, производится его декодирование. Далее сигнал подается на блок 11, где осуществляется его рассекречивание (операция обратная засекречиванию). Это производится путем снятия с засекреченного цифрового сигнала маски, наложенной на него другой радиостанцией, Для этого принятый цифровой засекреченный сигнал складывают побитно по модулю два с сигналом от генератора псевдослучайной последовательности, расположенного внутри блока 11. Затем рассекреченный цифровой сигнал с блока 11 подается через открытый коммутатор 13, управляемый от микроЭВМ7, в случае приема речи, на декодер 15, где с помощью тактовых импульсов с микроЭВМ7, производится его декодирование. Сигнал с выхода декодера речи 15 поступает потом на ЦАП17, который преобразует его в аналоговую форму и далее на головной телефон 19 оператору. В случае приема не речи, а "данных", цифровой рассекреченный сигнал с блока 11 подается через коммутатор 13 на другой его выход и далее сразу на выход радиостанции потребителю.
Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и
микросхем известных из технической литературы.
Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает более высокой помехоустойчивостью. Это обеспечивается наличием в предлагаемом устройстве, в отличии от известного, кодера и декодера Витерби.
Кроме того, предлагаемое устройство, в сравнении с прототипом, обладает еще более широкими функциональными возможностями: может передавать и принимать не только речевой сигнал, но и другой цифровой сигнал ("данные").
Радиостанция, содержащая последовательно соединенные антенну, первый коммутатор и первый приемник, второй приемник, пульт управления, передатчик, микроэлектронную вычислительную машину, блок засекречивания информации, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, микрофон, головной телефон и пульт подготовки данных, при этом выход передатчика подключен ко второму входу первого коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом микроэлектронной вычислительной машины, группа выходов второго приемника подключена к первой группе входов микроэлектронной вычислительной машины, вторая группа входов которой соединена с выходом пульта управления, группа входов передатчика подключена к первой группе выходов микроэлектронной вычислительной машины, вторая группа выходов которой соединена с группой входов первого приемника, третья группа выходов микроэлектронной вычислительной машины подключена к группе входов блока засекречивания информации, выход микрофона соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен ко второму выходу микроэлектронной вычислительной машины, выход цифроаналогового преобразователя соединен с головным телефоном, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены: кодер и декодер Витерби, кодер и декодер речи, второй и третий коммутаторы, при этом первый выход блока засекречивания информации подключен ко входу кодера Витерби, выход которого соединен со входом передатчика, выход первого приемника подключен ко входу декодера Витерби, выход которого соединен с первым входом блока засекречивания информации, группа входов кодера Витерби и группа входов декодера Витерби подключены к третьей группе выходов микроэлектронной вычислительной машины, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом кодера речи, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, вход устройства соединен со вторым входом второго коммутатора, выход которого подключен ко второму входу блока засекречивания информации, второй выход блока засекречивания информации соединен с первым входом третьего коммутатора, первый выход которого подключен к первому входу декодера речи, выход декодера речи соединен со входом цифроаналогового преобразователя, вторые входы кодера и декодера речи объединены и подключены к третьему выходу микроэлектронной вычислительной машины, четвертый выход которой соединен с третьим входом второго коммутатора и вторым входом третьего коммутатора, второй выход третьего коммутатора является выходом устройства.
