Многолучевая линия радиосвязи

 

Изобретение относится к радиотехнике. Сущность изобретения: многолучевая линия связи содержит кодер знака 1, фазовый манипулятор 2, передатчик 3 выделитель, тактовых импульсов 4, два ключа 5, 6, два формирования 7, 8, два генератора сигналов 9, 10, линейный тракт 11, полосовой фильтр 12, входной блок 12^', усилитель с АРУ 13, тракт выделения первою луча 14, четыре автоматических регулятора усиления АРУ по шуму 15, 18, 23, 26, четыре смесителя 16, 19, 24, 27, четыре узкополосных фильтра 17, 20, 25, 28, два блока оценки мощности 21, 29, тракт выделения второго луча 22, четыре приемных блока 30, 35, 40, 45, четыре генератора 31, 36, 41, 46, четыре блока задержки 32, 33, 37, 48, пять сумматоров 34, 38, 42, 47, 55, два регенератора 39, 43, демодулятор 44, накопитель 49, синхронизатор 50, дешифратор 51, фильтр нижних частот 54, блок цикловой синхронизации 56, декодер 57. 1 ил.

Изобретение относится к родиосвязи и может использоваться для передачи и приема последовательных частотно-разнесенных сигналов с относительной фазой телеграфией в многолучевых каналах тропосферных линий радиосвязи.

Целью изобретения является повышение надежности и помехозащищенности линии радиосвязи за счет перекодирования сигнала и использования энергии второго луча.

Сущность изобретения: в радиолиниях с частотным разнесением и последовательным многочастотным сигналом за счет дополнительного перекодирования сигнала и использования энергии второго луча достигается кратность разнесения 4 8 и не происходит потерь энергии сигнала при больших скоростях передачи.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Многолученая линия радиосвязи содержит кодер знака 1, фазовый манипулятор 2, передатчик 3, выделитель 4 тактовых импульсов, ключи 5, 6, формирователи 7, 8, генераторы сигналов 9, 10, линейный тракт 11, полосовой фильтр 12, входной блок 12^', усилитель 13 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), тракт 14 выделения первого луча, автоматические регуляторы усиления (АРУ) по шуму 15, 18, 23, 26, смесители 16, 19, 24, 27, узкополосные фильтрs 17, 20, 25, 28, блоки 21, 29 оценки мощности, тракт 22 выделения второго луча, приемные блоки 30, 35, 40, 45, интеграторы 31, 36, 41, 46, блоки задержки 32, 33, 37, 48, сумматоры 34, 38, 42, 47, 55, регенераторы 39, 43, демодулятор 44, накопитель 49, синхронизатор 50, дешифратор 51, гетеродин 52, амплитудный детектор 53, фильтр нижних частот 54, блок 56 цикловой синхронизации, декодер 57.

Многолучевая линия радиосвязи содержит на передающей стороне последовательно соединенные кодер знака 1, фазовый манипулятор 2, передатчик 3 и антенну, а также выделитель 4 тактовых импульсов, два ключа 5 и 6, два формирователя 7 и 8, первый генератор 9 сигналов, второй генератор 10 сигналов, выходы последних объединены и соединены с управляющим входом фазового манипулятора 2, причем вход кодера знака 1 и первый вход выделителя 4 тактовых импульсов соединены и являются входом многолучевой линии радиосвязи, второй и третий выходы кодера знака 1 соединены с первыми входами первого 5 и второго 6 ключей, вторые входы которых объединены и соединены с выходом выделителя 4 тактовых импульсов, второй вход которого соединен с четвертым выходом кодера знака 1, выходы первого 5 и второго 6 ключей через соответствующие формирователи 7 и 8 соединены соответственно с входами первого 9 и второго 10 генераторов сигналов, на приемной стороне содержит антенну, соединенную с входным блоком 12^', состоящим из последовательно соединенных линейного тракта 11 и полосового фильтра 12, выход которого является выходом входного блока 12^', усилитель 13 с АРУ, тракт 14 выделения первого луча, тракт 22 выделения второго луча, последовательно соединенные первый приемный блок 30, первый интегратор 31 и второй блок 32 задержки, последовательно соединенные второй приемный блок 35, второй интегратор 36, третий блок 37 задержки, второй сумматор 38 и первый регенератор 39, последовательно соединенные третий приемный блок 40, третий интегратор 41, третий сумматор 42, второй регенератор 43, демодулятор 44 и декодер 57, последовательно соединенные четвертый приемный блок 45 и четвертый интегратор 46, а также накопитель 49, синхронизатор 50, дешифратор 51, гетеродин 52, пятый сумматор 55 и блок 56 поиска циклового синхронизма, причем выход входного блока 12^' соединен с первым входом усилителя 13 с АРУ, выход которого соединен с первыми входами трактов выделения первого и второго луча 14 и 22, каждые из которых содержат последовательно соединенные первый автоматический регулятор усиления (АРУ) по шуму 15 (23), первый смеситель 16 (24) и первый узкополосный фильтр 17 (25), последовательно соединенные второй АРУ по шуму 18 (26), второй смеситель 19 (27) и второй узкополосный фильтр 20 (28), а также блок 21 (29) оценки мощности помехи, причем первые входы АРУ по шуму 15 (23) и 18 (26) являются первыми входами трактов выделения первого и второго луча 14 и 22, выходы первого и второго узкополосных фильтров 17 (25) и 20 (28) объединены и соединены с первым входом блока 29 оценки мощности помехи, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго АРУ по шуму 15 (23) и 18 (26), выходы первого и второго узкополосных фильтров 17 (25) и 20 (28) являются соответственно первым и вторым выходом трактов выделения первого 14 и второго 22 луча, вторыми входами которых являются объединенные входы первого и второго 16 (24) и 19 (27) смесителей, а группой входов являются соответственно группа входов блоке 21 (29) оценки мощности помехи, первый выход тракта 14 выделения первого луча соединен с первым входом первого приемного блока 30, второй выход тракта 14 выделения первого луча соединен с первым входом второго приемного блока 35, первый и второй выходы тракта 22 выделения второго луча соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого приемных блоков 40 и 45, вторые входы всех приемных блоков 30, 35, 40, 45, интеграторов 31, 36, 41, 46, первого и второго регенераторов 39 и 43 и первый вход накопителя 49 соединены с первым выходом синхронизатора 50, второй выход которого соединен с входом дешифратора 51, группа выходов которого соединена с группой входов гетеродина 52 и группами входов трактов выделения первого и второго лучей 14 и 22, выход первого приемного блока 30 через первый блок задержки 33 соединен с первым входом первого сумматора 34, второй вход которого соединен с выходом третьего приемного блока 40, выход второго блока 32 задержки соединен со вторым входом третьего сумматора 42, выход второго приемного блока через четвертый блок задержки 48 соединен с первым входом четвертого сумматора 47, второй вход которого соединен с выходом четвертого приемного блока. 45, выход четвертого интегратора 46 соединен со вторым входом второго сумматора 38, выход которого соединен со вторым входом декодера 57 и первым входом пятого сумматора 55, второй вход которого объединен с третьим входом декодера 57 и соединен с выходом третьего сумматора 42, выход пятого сумматора 55 через блок 56 поиска цикловой синхронизации соединен с первым входом синхронизатора 50, второй вход которого соединен с выходом накопителя 49, второй вход которого объединен с входом амплитудного детектора 53 и соединен с объединенными выходами первого и третьего сумматоров 34 и 47, третий выход синхронизатора 50 соединен с входом гетеродина 52, выходы которого соединены с вторыми входами трактов выделения первого и второго лучей 14 и 22, выход амплитудного детектора 53 через фильтр нижних частот соединен с вторым входом усилителя 13 АРУ, выход первого регенератора 39 соединен с вторым входом демодулятора 44.

Устройство работает следующим образом.

Передаваемый сигнал (фиг. 1) поступает на кодер знака 1 и выделитель тактовых импульсов 4, который задает ритм обработки и передачи цифрового сигнала, формирует тактовую последовательность с длительностью субэлемента и осуществляет синхронизацию символов. В кодере знака коммутатор производит коммутацию первого и второго субэлемента через элемент задержки Т Т_инф, на первый и второй входы дешифратора. В зависимости от вида кодовой комбинации /1,1; 1,0; 0,1; 0,0/ на одном из выходов дашифратора появится сигнал, который затем через делители частоты на 2 поступает на входы коммутатора. Так, например, при передаче кодовой комбинации /1,1/ сигнал появится на 1-ом выходе дешифратора (логическая единица) и после делителя на 2 имеет длительность 2Т_инф. Сигнал такой же длительности появится и на выходе коммутатора. При передаче кодовой комбинации /1,0/ дешифратор вырабатывает сигнал логического нуля, который появляется на его втором выходе и на втором входе первой схемы ИЛИ. При отсутствии сигнала положительной полярности на входах коммутатора на его выходе, образуется сигнал логического нуля.

С приходом одной из пар первых двоичных символов /1,1; 1,0/ открывается ключ и сигнал с выхода выделителя 4 запускает 1-ый формирователь 7, который запускает генератор частот первой формы 10. С приходом oдной из пар вторых двоичных символов /0,1; 0,0/ открывается ключ 6 и формирователь 8 запускает генератор 9, формирующий ВЧ сигнал второй формы.

Генераторы 9 и 10 генерируют первую и вторую формы сигналов, представляющих собой отрезки синусоидальных колебаний одинаковой длительности ₁, но разной частоты. Причем, частоты в комбинации выбираются так, чтобы формы сигналов были между собой ортогональны.

Перекодированное дискретное сообщение длительностью Т_с поступает на фазовый манипулятор 2, где модулирует по фазе ВЧ-колебание от генераторов 9 или 10 по закону ОФТ или ДОФТ. Так как в результате перекодировки в кодере знака 1 на вход фазового манипулятора 2 поступает двоичная последовательность символов, имеющая длительность символов в два раза большую, чем у сигнала на входе кодера 1, то на выходе фазового манипулятора 2 начельная фаза не изменяется в течение длительности посылки Т_с. За это время передатчик 3 излучает четыре ВЧ колебания длительностью ₁ с одинаковой начальной фазой. На приемной стороне сигнал, прошедший многолучовой канал с временем запаздывания _з, поступает на входы трактов выделения первого 14 и второго 22 трактов выделения лучей. На вторые входы смесителей 16, 19 поступает сигнал от первого выхода гетеродина 52, представляющий собой многочастотную подставку первой и второй формы, а на вторые входы смесителей 24, 27 поступает сигнал от второго выхода гетеродина 52, представляющего собой тоже многочастотную подставку первой и второй формы на сдвинутую по времени длительность по отношению к МЧС подставке на первом выходе. При совпадении частот, временных задержек МЧС на выходе узкополосного фильтра 17 при приеме сигнала первой формы, на выходе узкополосного фильтра 20 при приеме сигнала второй формы происходит выделение первого луча МЧС и его преобразование к одной промежуточной чаcтоте. Через время на выходе узкополосного фильтра 25 выделяется сигнал второго луча первой формы, а на выходе фильтра 28 сигнал второй формы. В приемных блоках 30,35, 40, 45 осуществляется когерентноe детектирование четырехэлементного сигнала с длительностью субэлемента . Так как величина частотного разноса в передаваемом сигнале превышает радиус частотной корреляции сигнала на трассе, то огибающие сигнала на всех четырех частотах между собой слабо коррелированы, что обеспечивает конкретное частотное разнесение приемных сигналов. В приемном блоке 30 (35, 40, 45) в момент прихода символов открываются соответствующие ключи и происходит накапливание опорных сигналов. Благодаря снятию манипуляции фазы входного сигнала в перемножителе приемного блока к узкополосным фильтрам поступают радиоимпульсы с фазами ВЧ-заполнения, определяющимися только флуктуациями фаз сигнала в канале распространения ранения. Полоса пропускания выбрана исходя из максимальной скорости быстрых замираний сигнала. Вследствие этого на выходах узкополосных фильтров выделяются опорные сигналы, поступающие через ключи на вторые входы фазовых детекторов в соответствии с порядком следования частот в сигнале. В результате на выходе приемного блока формируется синфазный последовательный четырехэлементный видеосигнал. Коэффициенты передачи регулируемых усилителей 15, 18, 23, 26 обратно пропорциональны управляющему напряжению, поступающему из блока оценки мощности помехи 21, 29, которое формируется по элементам шума тракта той формы, где отсутствует сигнал. Вследствие этого на выходе блоков 15, 18, 23, 26 происходит нормировка элементов принимаемого сигнала по мощности помехи (шума), что обеспечивает формирование веса сигнала в блоках 30, 35, 40, 45 обратно пропорционально мощности шума. С выхода приемного блока 30 (35, 40, 45) элементы четырехчастотного сигнала поступают на интегрирующий блок 31 (36, 41, 46), где происходит ступенчатое накапливание символов сигнала положительной или отрицательной полярностей за время 2Т_инф. Сложение лучей двухлучевого сигнала для первой формы осуществляется в сумматоре 42, где видеосигнал первого луча перед сложением задерживается в блоке 32 на время Перед сложением лучей принимаемого сигнала второй формы сигнал первого луча задерживается в блоке 37 на время В случае независимых замираний сигналов первого и второго лучей сказывается эффект разнесения по лучам, что приводит к росту кратности разнесения до 8 крат. В конце длительности сигнала Т_с происходит взятие отсчета (сброс напряжения) при поступлении импульса управления от синхронизатора 50 и определение знака посылки в регенераторе 39 (43).

Накопитель 49 определяет величину и знак расхождения границ принимаемых единичных элементов и синхросигналов от синхронизатора-50 Сигнал в накопителе 49 задерживается, нормируется, затем осуществляется запись и запоминание значения сигнала в момент выдачи импульса Т₁ от синхронизатора 50. Момент начала записи соответствует началу задержанному на _0/2 импульса Т₁, а конец окончанию Т₁. Затем это значение умножается на 2 и в момент прихода задержанного на _c импульса T₂ подается на вычитатель, на другой вход которого подается сигнал, соответствующий максимальному значению сигнала в конце посылки. При точной синхронизации (фазовая ошибка равна 0) поступающие на вычитатель напряжения равны между собой и разностное напряжение на выходе равно 0.

При наличии фазовой ошибки разность отсчетов напряжений, взятых в момент времени T₂, имеет положительное или отрицательное значение и подается на вход синхронизатора 50, который изменяет соответствующим образом положение синхроимпульсов относительно границ единичных элементов. Фазовая ошибка в синхронизаторе 50 запоминается и поступает на делитель с переменным коэффициентом деления, который уменьшает коэффициент деления на время одного периода входной последовательности опорного генератора, при поступлении фазовой ошибки "+", за счет чего создается опережение по фазе на один период следования импульсов. Затем импульсная последовательность поступает на блок поворота фазы, который осуществляет поворот фазы на 180^o, внося таким образом запаздывание, равное половине периода входной последовательности Следовательно, происходит опережение на полпериода при поступлении фазовой ошибки "+" и запаздывание на полпериода при поступлении фазовой ошибки "-". Тригер осуществляет исключение одного импульса из последовательности при поступлении импульса управления от блока 56, смещая таким образом фазу выходных импульсов на величину в сторону отставания в режиме поиска циклового синхронизма. Блок совпадения выдает импульсы управления при сравнении импульсной последовательности с выхода триггера и после ее деления в делителе. Импульсы управления поступают на накопитель 49, управляющие входы интеграторов 31, 36, 41, 46, регенераторов 39, 43, приемных блоков 30, 35, 40, 45. Второй выход синхронизатора 50 формируется блоком совпадения и делителем, имеющим разные коэффициенты деления. Блок совпадения формирует последовательность, которая соответствует порядку следования частот в МЧС для каждой формы сигнала. Эта последовательность поступает на дешифратор 51, который распознает эти импульсы и в соответствии с порядком следования частот управляет работой ключей в трактах 21 и 29 оценки мощности помехи и гетеродина 52.

В начале сеанса связи неопределенность временных параметров МЧС сможет достигать таких значений, при которых рассогласование между принимаемым сигналом и синхросигналом с выхода синхронизатора 50 может принимать значение, больше или равное . Для перехода в режим слежения предусматривается режим поиска циклового синхронизма блоком 56, в процессе которого оцениваются значения параметров МЧС, и в соответствии с ними изменяются параметры синхросигнала. Если после завершения поиска рассогласование уменьшается до величин менее , то блок синхронизатора 50 переходит в режим слежения. Принимаемый МЧС имеет определeнную комбинацию следования частот. Такую же комбинацию вырабатывает синхронизатор 50 на втором выходе для каждой формы сигнала. Блок 56 осуществляет поиск МЧС во времени путем сдвига комбинации сигнала в гетеродине 52. Длина цикла комбинации выбрана, исходя из максимальной быстроты установления синхронизма ( цикл желателен короче) и снижения вероятности ложного захвата синхронизма (уменьшения уровня боковых лепестков функции корреляции). При поступлении сигнала с сумматора 55 в блок поиска циклового синхронизма 56 ниже порогового уровня, выставленного в пороговом блоке, срабатывает блок включения поиска, который открывает АЦП и начинается последовательное накопление сигнала, который записывается в арифметический блок, при этом сигнал с АЦП сбрасывается. Производится сравнение записанного значения х_i, с выставленным пороговым Х_лор. Если X_пор>Х₁, то происходит увеличение счетчика на единицу, а значение блока памяти не обновляется. Если же Х_i>Х_пор, то происходит увеличение шага поиска на единицу, вместо максимума (Х_лор) записывается текущее значение и происходит запись адреса данного шага. Затем вводится следующее значение, если оно больше записанного максимума, то максимум и его адрес обновляются. Это продолжается до тех пор, пока не сбрасывает счетчик W1 и не проанализируется весь цикл. С выполнением последнего условия начинается установка кодовой комбинации по адресу максимума. С выхода регенератора 39 (43) сигнал отрицательной или положительной полярности поступает на вход демодулятора ОФТ (ДОФТ) "", где проходит сравнение полярностей n и (n-1) посылок. С выхода демодулятора ОФТ (ДОФТ) 44 сигнал длительностью Т_c поступает на первый вход декодера 54, который предназначен для перекодирования сигнала длительностью Т_c в исходный биимпульсный сигнал. На второй вход декодера 57 поступает сигнал с выхода сумматора 38, а на третий вход с выхода сумматора 42. Появление данных сигналов на втором или третьем декодере 57 говорит о наличии сигнала первой или второй формы, что вызывает открытие ключей блока 57. Наличие потенциала на первом входе перекодирующего устройства блока 57 приводит к восстановлению кодовой комбинации /1,1/ на выход перекодирующего устройства, наличие потенциала на втором входе устройства блоке 57- к комбинации /1,0/, на третьем к /0,1/, на четвертом к /0,0/. Образование исходной кодовой комбинации происходит в сумматоре блока 57.

Следовательно, перекодирование исходного дискретного сообщения позволило уменьшить для последовательного МЧС скорость передачи информации в радиоканале в 2 раза, что вызвало снижение вероятности ошибки из-за межсимвольной интерференции в среднем на два порядка. Так, при передаче информации со скоростью 2 МГ бит/с и радиусе частотной корреляции сигнала f₀= 2Mгц величина , определяющая величину несократимых ошибок, вызванную межсимвольной интерференцией, равна приблизительно 1. Снижение скорости передачи информации в 2 раза привело к снижению P_ош приблизительно от10^-5 до 10^-7.

Вместе с тем, чтобы избежать потери энергии, вызванной приемом только первого луча, использован тракт обработки второго луча, который используется при _з T_инф, где F скорость передачи информации на одной частоте. Чтобы использовать только два тракта приема для обработки первого и второго лучей, необходимо с увеличением скорости передачи информации снижать длитетьность посылки используя ОФМ-2, ОФМ-4, ОФМ-8

Формула изобретения

Многолучевая линия радиосвязи, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные фазовый манипулятор, передатчик и антенну, а также выделитель тактовых импульсов, первый генератор сигналов, второй генератор сигналов, выходы последних объединены и соединены с управляющим входом фазового манипулятора, на приемной стороне антенну, соединенную с входным блоком, состоящим из последовательно соединенных линейного тракта и полосового фильтра, выход которого является выходом входного блока, блок синхронизации, фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные первый приемный блок и первый интегратор, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне кодер знака, два ключа и два формирователя, причем вход кодера знака и первый вход выделителя тактовых импульсов соединены и являются входом многолучевой линии радиосвязи, первый выход кодера знака соединен с входом фазового манипулятора, второй и третий выходы фазового манипулятора соединены с первыми входами первого и второго ключей, вторые входы которых объединены и соединены с выходом выделителя тактовых импульсов, второй вход которого соединен с четвертым выходом кодера знака, выходы первого и второго ключей через соответствующие формирователи соединены соответственно с входами первого и второго генераторов, на приемной стороне введены амплитудный детектор, усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ), тракт выделения первого луча, тракт выделения второго луча, первый блок задержки, второй блок задержки, первый сумматор, последовательно соединенные второй приемный блок, второй интегратор, третий блок задержки, второй сумматор и первый регенератор, последовательно соединенные третий приемный блок, третий интегратор, третий сумматор, второй регенератор, демодулятор и декодер, последовательно соединенные четвертый приемный блок и четвертый интегратор, а также четвертый сумматор, четвертый блок задержки, гетеродин, накопитель, дешифратор, пятый сумматор и блок поиска цикловой синхронизации, причем выход входного блока соединен с первым входом усилителя с АРУ, выход которого соединен с первыми входами трактов выделения первого и второго лучей, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый автоматический регулятор усиления (АРУ) по шуму, первый смеситель и первый узкополосный фильтр, последовательно соединенные второй АРУ по шуму, второй смеситель и второй узкополосный фильтр, а также блок оценки мощности помех, причем первые входы АРУ по шуму являются первыми входами трактов выделения первого и второго лучей, выходы первого и второго узкополосных фильтров объединены и соединены с первым входом блока оценки мощности помехи, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго АРУ по шуму, выходы первого и второго узкополосных фильтров являются соответственно первым и вторым выходом трактов выделения первого и второго лучей, вторыми входами которых являются объединенные входы первого и второго смесителей, а группой входов является соответственно группа входов блока оценки мощности помехи, первый выход тракта выделения первого луча соединен с первым входом первого приемного блока, второй выход тракта выделения первого луча соединен с первым входом второго приемного блока, первый и второй выходы тракта выделения второго луча соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого приемных блоков, вторые входы всех приемных блоков, интеграторов, первого и второго регенераторов и первый вход накопителя соединены с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с входом дешифратора, группа выходов которого соединена с группой входа гетеродина и группами входов трактов выделения первого и второго лучей, выход первого приемного блока через первый блок задержки соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего приемного блока, выход первого интегратора через второй блок задержки соединен с вторым входом третьего сумматора, выход второго приемного блока через четвертый блок задержки с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого приемного блока, выход четвертого интегратора соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом декодера и первым входом пятого сумматора, второй вход которого объединен с третьим входом декодера и соединен с выходом третьего сумматора, выход пятого сумматора через блок поиска цикловой синхронизации соединен с первым входом синхронизатора, второй вход которого соединен с выходом накопителя, второй вход которого объединен с входом амплитудного детектора и соединен с объединенными выходами первого и третьего сумматоров, третий выход синхронизатора соединен с входом гетеродина, выходы которого соединены с вторыми входами трактов выделения первого и второго лучей, выход амплитудного детектора через фильтр нижних частот соединен с вторым входом усилителя АРУ, выход первого регенератора соединен с вторым входом демодулятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1