RU2608569C2 - System of decametric radio communication with high-speed data transmission - Google Patents
System of decametric radio communication with high-speed data transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608569C2 RU2608569C2 RU2015120056A RU2015120056A RU2608569C2 RU 2608569 C2 RU2608569 C2 RU 2608569C2 RU 2015120056 A RU2015120056 A RU 2015120056A RU 2015120056 A RU2015120056 A RU 2015120056A RU 2608569 C2 RU2608569 C2 RU 2608569C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- signal
- output
- bcs
- input
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 32
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 32
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 393
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 27
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 11
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 4
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 101000701497 Homo sapiens STE20/SPS1-related proline-alanine-rich protein kinase Proteins 0.000 description 1
- 102100030491 STE20/SPS1-related proline-alanine-rich protein kinase Human genes 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- VXROOKJCZCDMMS-UHFFFAOYSA-N dcht Chemical compound CC(=O)OC1C(OC(C)=O)C2(C)CC(C)CCC2C(OC(C)=O)C2CC(=O)C(C)=C1C2(C)C VXROOKJCZCDMMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transceivers (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в радиосетях декаметрового диапазона широкого применения, предназначенных для передачи высокоскоростных данных (дискретных сообщений) с использованием сигналов с угловой манипуляцией.The invention relates to radio communications and can be used in decameter radio networks of widespread use, designed to transmit high-speed data (discrete messages) using signals with angular manipulation.
Известна система декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных, использующая одноканальный (последовательной) метод передачи дискретных сообщений, содержащая передающий комплекс, содержащий последовательно соединенные кодер, модулятор, радиопередающее устройство и передающую антенну, а также приемный комплекс, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемное устройство, демодулятор и декодер [1], с. 107.A known decameter radio communication system with high-speed data transmission using a single-channel (sequential) method of transmitting discrete messages, comprising a transmitting complex comprising a series-connected encoder, modulator, radio transmitting device and a transmitting antenna, as well as a receiving complex containing a series-connected receiving antenna, a radio receiving device, demodulator and decoder [1], p. 107.
В этой системе исходная информационная двоичная последовательность (данные) с выхода кодера со скоростью Vи=1/Ти (бит/с), определяемая длительностью двоичного элемента Ти информационной последовательности, манипулирует в модуляторе одну несущую частоту. В зависимости от кратности уплотнения передаваемого сигнала k [2], с. 573, модулятор может формировать сигналы с угловой манипуляцией, например, такие как при k=1 - сигналы однократной относительной фазовой телеграфии (ОФТ) или сигналы частотной телеграфии (ЧТ) со скоростью манипуляции Vм (бит/с), равной скорости передачи двоичной информации Vм=Vи=1/Тэ (Тэ - длительность элемента формируемого манипулятором сигнала (посылки), передаваемого в эфир с помощью радиопередающего устройства и передающей антенны, в данном случае Тэ=Ти); при k=2 - сигналы двукратной ОФТ (ДОФТ) или двойной частотной телеграфии (ДЧТ) со скоростью манипуляции, в 2 раза меньшей скорости передачи информации Vм=1/Тэ=1/2Ти и т.д.In this system, the initial information binary sequence (data) from the output of the encoder with a speed V and = 1 / T and (bit / s), determined by the duration of the binary element T and the information sequence, manipulates a single carrier frequency in the modulator. Depending on the multiplicity of compression of the transmitted signal k [2], p. 573, the modulator can generate signals with angular manipulation, for example, such as for k = 1 - signals of a single relative phase telegraphy (OFT) or frequency telegraphy (CT) signals with a manipulation speed V m (bit / s) equal to the binary information transfer rate V m = V and = 1 / T e (T e is the duration of the element of the signal (package) generated by the manipulator transmitted via the radio transmitting device and transmitting antenna, in this case T e = T and ); when k = 2 - signals twice OBT (DOFT) or double frequency telegraphy (DCHT) at a speed of manipulation is 2 times lower information rate V m = 1 / T e = 1 / 2T and etc.
Демодуляция этих сигналов может осуществляться традиционными методами, например, приведенными в [2], и определяющими структуру построения демодулятора, реализующего операцию восстановления переданной двоичной последовательности, обратную операции модуляции.Demodulation of these signals can be carried out by traditional methods, for example, given in [2], and determining the structure of constructing a demodulator that implements the operation of restoring the transmitted binary sequence, the inverse of the modulation operation.
Однако одноканальные (последовательные) системы передачи данных с традиционными методами обработки принимаемых сигналов [2] и более сложными методами обработки сигналов [3] имеют следующие недостатки:However, single-channel (sequential) data transmission systems with traditional methods of processing received signals [2] and more complex methods of processing signals [3] have the following disadvantages:
1. При использовании традиционных методов демодуляции принимаемых сигналов [2] передача данных по декаметровому радиоканалу с высокой скоростью Vи связана с серьезными трудностями вследствие возникновения на приемной стороне межсимвольной интерференции из-за наличия запаздывающих лучей. Если не принять специальных мер (уменьшения или даже устранения вредного влияния эффекта многолучевости), то длительность Тэ элемента передаваемого сигнала (посылки) не может быть выбрана меньше 2-3 мс, что ограничивает максимальную скорость манипуляции передаваемого сигнала Vм величиной порядка 300-500 бит/с [3].1. When using conventional techniques demodulate received signals [2] decameter radio transmission of data at high speed V and is associated with serious difficulties due to the occurrence at the receiving side intersymbol interference due to the presence of delayed rays. If you do not take special measures (to reduce or even eliminate the harmful effects of the multipath effect), then the duration T e of the element of the transmitted signal (sending) cannot be selected less than 2-3 ms, which limits the maximum manipulation speed of the transmitted signal V m of the order of 300-500 bit / s [3].
2. Повышение скорости передачи данных путем увеличения кратности уплотнения k при сохранении необходимой длительности Тэ элемента передаваемого сигнала приводит к снижению помехоустойчивости приема дискретной информации [2], с. 615.2. An increase in the data transfer rate by increasing the multiplexing factor k while maintaining the necessary duration T e of the element of the transmitted signal leads to a decrease in the noise immunity of receiving discrete information [2], p. 615.
3. Повышение скорости передачи данных путем уменьшения длительности Тэ элемента передаваемого сигнала при реализации более сложных алгоритмов обработки принимаемых сигналов, позволяющих преодолевать последствия межсимвольной интерференции, например, как в системе связи с испытательным импульсом и предсказанием (СИИП) [3], приводит к снижению помехоустойчивости приема из-за уменьшения энергии передаваемого элемента сигнала [2] и ухудшению характеристик электромагнитной совместимости системы радиосвязи из-за расширения спектра передаваемого сигнала.3. Increasing the data transfer rate by reducing the duration T e of the element of the transmitted signal when implementing more complex algorithms for processing the received signals, allowing to overcome the consequences of intersymbol interference, for example, as in a communication system with a test pulse and prediction (SIIP) [3], reduces interference immunity due to a decrease in the energy of the transmitted signal element [2] and the deterioration of the electromagnetic compatibility of the radio communication system due to the expansion of the transmission spectrum input signal.
Кроме того, расширение спектра передаваемого сигнала требует соответствующего увеличения ширины полосы пропускания при приеме этого сигнала, что дополнительно снижает помехоустойчивость приема из-за возрастания вероятности попадания в более широкую полосу приема спектральных составляющих станционных или сосредоточенных по спектру (прицельных) радиопомех.In addition, the expansion of the spectrum of the transmitted signal requires a corresponding increase in the bandwidth when receiving this signal, which further reduces the noise immunity of the reception due to the increased likelihood that the spectral components of the station or spectrum-focused (interference) radio interference get into the wider reception band.
Известна система декаметровой радиосвязи с многоканальной (параллельной) передачей дискретных сообщений, содержащая передающий комплекс, содержащий последовательно соединенные источник сообщений, кодер и последовательно-параллельный преобразователь, выходы которого соединены с соответствующими входами блока N канальных манипуляторов, выход которого соединен с последовательно соединенными радиопередающим устройством и передающей антенной, а также приемный комплекс, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемное устройство и блок N канальных демодуляторов, выходы которого соединены с соответствующими входами параллельно-последовательного преобразователя, выход которого соединен с последовательно соединенными декодером и получателем сообщений [4].A known system of decameter radio communication with multi-channel (parallel) transmission of discrete messages, containing a transmitting complex containing a serially connected message source, an encoder and a serial-parallel converter, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the block N channel manipulators, the output of which is connected to a series-connected radio transmitting device and a transmitting antenna, as well as a receiving complex containing a series-connected receiving antenna, a radio A receiving device and a block of N channel demodulators, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the parallel-serial converter, the output of which is connected to the decoder and the receiver of messages in series [4].
В передающем комплексе этой системы передаваемая двоичная последовательность с выхода кодера с исходной информационной скоростью Vи=1/Ти (бит/с) преобразуется последовательно-параллельным преобразователем в kN параллельных канальных последовательностей с канальной скоростью следования двоичных символов в каждой Vкан=Vи/kN (бит/с), где k - кратность уплотнения сигнала, формируемого каждым канальным манипулятором в составе блока N канальных манипуляторов.In transmitting complex the system the transmitted binary sequence output from the encoder to the original data rate V u = 1 / T and (bit / s) converted to serial-to-parallel converter in kN parallel channel sequences with the channel rate following binary symbols in each V CAD = V and / kN (bits / s), where k is the multiplicity of signal compression generated by each channel manipulator as part of a block of N channel manipulators.
В блоке N канальных манипуляторов, состоящем из N одинаковых канальных манипуляторов, например, фазовых или частотных, на каждый манипулятор в начальный момент времени каждого тактового интервала длительностью Ткан=kNTи подаются параллельно и синхронно k символов соответствующих k канальных последовательностей для формирования элемента передаваемого канального сигнала (канальной посылки) длительностью Ткан.In block N channel manipulators, consisting of the N identical channel manipulators, e.g., phase or frequency, each arm at the initial time of each clock period of duration T ch = kNT and fed in parallel and synchronously k symbols corresponding k channel sequences to form a feature of the transmitted channel signal (channel parcels) of duration T kan.
Выходные сигналы всех канальных манипуляторов суммируются на выходе блока N канальных манипуляторов и групповой N - канальный (частотный) сигнал излучается в эфир с помощью радиопередающего устройства и передающей антенны.The output signals of all channel manipulators are summed up at the output of a block of N channel manipulators and a group N - channel (frequency) signal is broadcasted using a radio transmitting device and a transmitting antenna.
В приемном комплексе этой системы принимаемый групповой сигнал с выхода радиоприемного устройства подается в блок N канальных демодуляторов, состоящем из N однотипных демодуляторов, каждый из которых осуществляет демодуляцию канального сигнала на соответствующей канальной частоте выбранным традиционным методом [2].In the receiving complex of this system, the received group signal from the output of the radio receiver is fed to a block of N channel demodulators, consisting of N of the same type of demodulators, each of which demodulates the channel signal at the corresponding channel frequency by the selected traditional method [2].
В результате на выходах блока N канальных демодуляторов формируется параллельно kN двоичных канальных последовательностей, которые преобразуются параллельно-последовательным преобразователем в одну двоичную последовательность, аналогичную последовательности на выходе кодера передающего комплекса, которая далее после декодирования в декодере поступает получателю информации.As a result, at the outputs of the block of N channel demodulators, kN binary channel sequences are formed in parallel, which are converted by a parallel-serial converter into one binary sequence similar to the sequence at the output of the encoder of the transmitting complex, which, after decoding in the decoder, is sent to the information receiver.
При этом длительность Ткан передаваемого элемента сигнала в каждом канале становится в kN раз больше исходной длительности Ти двоичного элемента сигнала на выходе кодера, что позволяет преодолевать негативные последствия приема многолучевого сигнала при сравнительно высокой групповой скорости передачи данных.The duration T of the transmitted signal kan element in each channel becomes kN times the initial duration T and the binary signal at the encoder output element that allows to overcome the negative effects of multipath reception signal at a relatively high data rate group.
Однако помехоустойчивость этой системы декаметровой радиосвязи недостаточна для ведения радиосвязи с более высокой скоростью передачи информации:However, the noise immunity of this decameter radio communication system is insufficient to conduct radio communications with a higher information transfer rate:
1. Повышение скорости передачи данных за счет увеличения кратности уплотнения k в каждом канале при сохранении необходимой длительности Ткан элемента передаваемого канального сигнала приводит к снижению помехоустойчивости приема дискретной информации в каждом канале [2].1. Increasing the data rate by increasing the k seal the multiplicity of each channel while maintaining the necessary duration T kan element channel signal transmitted reduces the noise immunity of the reception of digital information in each channel [2].
2. Повышение скорости передачи данных путем уменьшения длительности Ткан элемента передаваемого сигнала в каждом частотном канале или за счет увеличения количества N частотных каналов приводит к соответствующему расширению спектра передаваемого группового сигнала и соответствующего расширения полосы пропускания при его приеме, что приводит, как отмечено выше, к снижению помехоустойчивости приема дискретной информации и ухудшению характеристик электромагнитной совместимости системы связи.2. Increasing the data rate by reducing the duration T of the transmitted signal kan element in each frequency channel or by increasing the number N of frequency channels results in a corresponding expansion of the spectrum of the transmitted baseband signal and the corresponding bandwidth extension at its reception, which leads, as mentioned above, to reduce the noise immunity of receiving discrete information and the deterioration of the electromagnetic compatibility of the communication system.
Из известных систем декаметровой радиосвязи наиболее близким по сущности решаемых задач и большинству совпадающих существенных признаков является система декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных, приведенная в [5], с. 7.Of the known decameter radio communication systems, the closest in essence to the tasks to be solved and to the majority of the essential features coinciding is the decameter radio communication system with high-speed data transmission, given in [5], p. 7.
Структура этой системы с многоканальной (параллельной) передачей дискретных сообщений, в основном, соответствует вышеприведенной системе связи [4] за исключением того, что в приемном комплексе этой системы может осуществляться не только одиночный прием сигналов на одну антенну, но и более помехоустойчивый сдвоенный прием на две разнесенные по пространству или по поляризации антенны при излучении группового многочастотного сигнала в передающем комплексе в верхней или нижней боковой полосе.The structure of this system with multichannel (parallel) transmission of discrete messages basically corresponds to the above communication system [4] except that in the receiving complex of this system not only can one receive signals on one antenna, but also more noise-resistant dual reception on two antennas spaced apart in space or polarization when a group multi-frequency signal is emitted in a transmitting complex in the upper or lower sideband.
Рассмотрим более подробно работу приемного комплекса этой системы.Consider in more detail the operation of the receiving complex of this system.
Принимаемые на разнесенные по пространству или по поляризации антенны напряжения двух образцов группового сигнала с выходов линейных трактов соответствующих двух радиоприемных устройств одновременно поступают на каждый из N=20 канальных блоков (КБ), которые производят расфильтровку каждого из образцов группового сигнала на составляющие его канальные сигналы и вычисляют величины, пропорциональные косинусам и синусам разности фаз между принятым образцом канального сигнала и соответствующим опорным колебанием.The voltages of two samples of a group signal received at spatial or polarized antenna antennas from the outputs of the linear paths of the corresponding two radio receivers simultaneously arrive at each of N = 20 channel blocks (KB), which filter out each of the samples of the group signal to its channel signals and values proportional to the cosines and sines of the phase difference between the received sample of the channel signal and the corresponding reference oscillation are calculated.
Каждый канальный блок обеспечивает сдвоенный прием и состоит из двух идентичных активных фильтров, на которые поступают соответствующие образцы группового сигнала с выходов линейных трактов двух радиоприемных устройств и одно и то же опорное колебание от генератора сетки частот.Each channel block provides dual reception and consists of two identical active filters, which receive the corresponding group signal samples from the outputs of the linear paths of two radio receivers and the same reference oscillation from the frequency grid generator.
Каждый из 2N активных фильтров, в свою очередь, состоит из двух идентичных корреляторов, отличающихся тем, что подаваемые на них опорные колебания сдвинуты по фазе на 90°. Коррелятор содержит перемножитель и интегратор, построенный на базе усилителя постоянного тока с большим коэффициентом усиления и RC-цепью обратной связи.Each of the 2N active filters, in turn, consists of two identical correlators, characterized in that the reference oscillations supplied to them are 90 ° out of phase. The correlator contains a multiplier and an integrator, built on the basis of a DC amplifier with a large gain and an RC feedback circuit.
Выходные сигналы интеграторов каждого канального блока представляют собой результаты преобразования соответствующих двух образцов канального сигнала на нулевую частоту с разложением каждого канального сигнала на две квадратурные составляющие, значения напряжений которых записываются и хранятся в соответствующих ячейках запоминающего устройства (ЗУ). Информация о квадратурных составляющих каждой посылки каждого канального сигнала в виде уровней аналоговых напряжений хранится в ячейках ЗУ (на конденсаторах) в течение времени следования двух смежных посылок. При этом по значениям уровней каждой пары квадратурных составляющих можно вычислить амплитуду и фазу несущего колебания соответствующей посылки канального сигнала.The output signals of the integrators of each channel block are the results of converting the corresponding two samples of the channel signal to zero frequency with the decomposition of each channel signal into two quadrature components, the voltage values of which are recorded and stored in the corresponding cells of the storage device (memory). Information on the quadrature components of each package of each channel signal in the form of analog voltage levels is stored in memory cells (on capacitors) for the duration of two adjacent packages. Moreover, from the values of the levels of each pair of quadrature components, one can calculate the amplitude and phase of the carrier wave of the corresponding channel signal.
В последующем блоке вычисления разности фаз (БВРФ) производится линейное некогерентное сложение каждой из N пар образцов канальных сигналов, принятых на соответствующие две разнесенные, например, в пространстве антенны, путем суммирования соответствующих аналоговых уровней квадратурных составляющих, записанных в ЗУ.In the subsequent phase difference calculation unit (BVRF), linear incoherent addition of each of the N pairs of samples of channel signals received to the corresponding two spaced apart, for example, in the antenna space is performed by summing the corresponding analog levels of the quadrature components recorded in the memory.
Поскольку в рассматриваемой системе декаметровой радиосвязи для передачи информации используются сигналы фазоразностной манипуляции (относительной фазовой телеграфии) с кратностью уплотнения k=1, либо k=2, либо k=3, то для определения истинных значений двоичных символов при демодуляции каждого из N результирующих канальных сигналов (после линейного сложения), требуется определять разность фаз между каждыми двумя смежными во времени посылками результирующего канального сигнала. В БВРФ эта операция производится путем вычисления значений тригонометрических функций по данным, записанных в ЗУ.Since the decameter radio communication system under consideration uses phase difference manipulation (relative phase telegraphy) signals with multiplicity of multiplexing k = 1, or k = 2, or k = 3 to transmit information, to determine the true values of binary symbols when demodulating each of the N resulting channel signals (after linear addition), it is required to determine the phase difference between every two adjacent time-related bursts of the resulting channel signal. In BVRF, this operation is performed by calculating the values of trigonometric functions according to the data recorded in the memory.
Выходная двоичная информация в зависимости от кратности уплотнения k выдается с выхода (выходов) каждого канального демодулирующего устройства на вход (входы) последующего выходного устройства (ВУ) по одной, либо двум, либо трем шинам (выходам), т.е. по числу двоичных подканалов (соответствующих кратности уплотнения k) в одном канале системы.The output binary information, depending on the multiplicity of compaction k, is issued from the output (s) of each channel demodulating device to the input (s) of the subsequent output device (WU) via one, two, or three buses (outputs), i.e. by the number of binary subchannels (corresponding to multiplication factor k) in one channel of the system.
ВУ предназначено для свертывания поступающей к нему по kN выходам двоичной информации в одну двоичную последовательность, аналогичную переданной последовательности на выходе кодера передающего комплекса.The VU is intended for folding binary information arriving at it via kN outputs into one binary sequence, similar to the transmitted sequence at the output of the encoder of the transmitting complex.
Таким образом, в БВРФ производится линейное некогерентное сложение каждой из N пар идентичных образцов канальных сигналов и вычисление разности фаз посылок сигнала по всем каналам при всех кратностях манипуляции, т.е. фактически БВРФ выполняет функцию блока N канальных демодуляторов, который в отличии от блока канальных демодуляторов вышеприведенной системы [4], обеспечивает демодуляцию каждого результата линейного сложения двух образцов канального сигнала.Thus, in the BVRF, a linear incoherent addition of each of N pairs of identical samples of channel signals is performed and the phase difference of the signal sendings across all channels is calculated for all manipulation factors, i.e. in fact, the BVRF performs the function of a block of N channel demodulators, which, unlike the block of channel demodulators of the above system [4], provides demodulation of each result of the linear addition of two samples of the channel signal.
ВУ здесь фактически выполняет функцию параллельно-последовательного преобразователя, как и в вышеприведенной системе радиосвязи [4].WU here actually performs the function of a parallel-serial converter, as in the above radio communication system [4].
Сдвоенный разнесенный прием является эффективным средством повышения помехоустойчивости в радиоканалах с замираниями сигналов [2] и в данном случае в определенной мере компенсирует снижение помехоустойчивости приема из-за повышения скорости передачи данных.The double diversity reception is an effective means of increasing the noise immunity in radio channels with fading signals [2] and in this case to some extent compensates for the reduction in noise immunity of the reception due to an increase in the data transfer rate.
Однако скорость передачи данных данной системы недостаточна. Кроме того, в этой системе производится линейное некогерентное сложение выходных уровней квадратурных корреляторов канальных сигналов.However, the data transfer rate of this system is insufficient. In addition, in this system, linear incoherent summation of the output levels of channel signal quadrature correlators is performed.
Из [6], с. 183, известно, что при разнесенном приеме линейное сложение сигналов обеспечивает меньший выигрыш по помехоустойчивости (по соотношению сигнал/шум по мощности) по отношению к оптимальному когерентному сложению этих же сигналов, поскольку при синфазном сложении колебаний сигналы складываются алгебраически, в то время как шумы складываются геометрически.From [6], p. 183, it is known that with diversity reception, linear signal addition provides a smaller gain in noise immunity (in terms of signal-to-noise power ratio) with respect to the optimal coherent addition of these same signals, since in-phase addition of oscillations, the signals are added algebraically, while the noises are added geometrically.
Недостатком линейного сложения является и то, что его реализация выдвигает жесткие требования к обеспечению равенства коэффициентов усиления в ветвях разнесения. Значительное отличие коэффициентов усиления в ветвях в пределе превращает сдвоенный прием в одинарный. Допустимым разбросом коэффициентов усиления следует предусматривать разброс не более 1-2 дБ во всем динамическом диапазоне линейного приемного тракта с учетом влияния на характеристики устройств дестабилизирующих факторов [6], с. 180.The disadvantage of linear addition is that its implementation puts forward stringent requirements for ensuring equal gain in the diversity branches. A significant difference in the gain in the branches in the limit turns the dual reception into a single one. The allowable spread of gain should provide a spread of no more than 1-2 dB in the entire dynamic range of the linear receiving path, taking into account the influence on the characteristics of the devices destabilizing factors [6], p. 180.
Более того, существенным недостатком линейного сложения в данном случае является незащищенность каждого результата сложения двух образцов любого канального сигнала от воздействия на входе хотя бы одного из радиоприемных устройств ветвей разнесения аддитивной сосредоточенной по спектру (синусоидальной) помехи [6], с. 7, в пределах полосы частот, занимаемой спектром какого либо канального сигнала.Moreover, a significant drawback of linear addition in this case is the insecurity of each result of adding two samples of any channel signal from exposure to at least one of the radio receiving devices of the diversity diversity branches of additive concentrated (sinusoidal) interference [6], p. 7, within the frequency band occupied by the spectrum of any channel signal.
В этом случае напряжение помехи будет складываться (без уменьшения (подавления) ее уровня) с напряжениями образцов канального сигнала, искажая результат суммирования. При достижении уровня напряжения помехи, соизмеримого с результирующим уровнем суммируемых образцов канального сигнала, демодуляция результата суммирования соответствующим канальным демодулятором может блокироваться, т.е. когда в регенерированной двоичной последовательности на выходе канального демодулятора (при k=1) или в каждой из k регенерированных двоичных подпоследовательностей на соответствующих k выходах канального демодулятора (при k>1) начинают появляться ошибочно принятые символы с вероятностью Рош≈0,5.In this case, the interference voltage will add up (without reducing (suppressing) its level) with the voltages of the channel signal samples, distorting the result of the summation. Upon reaching the level of interference voltage commensurate with the resulting level of the summed samples of the channel signal, the demodulation of the result of the summation by the corresponding channel demodulator can be blocked, i.e. when regenerated binary sequence at the output of the channel demodulator (for k = 1) or in each of the k regenerated binary subsequences corresponding to k outputs of the channel demodulator (for k> 1) begin to appear erroneously received symbols with probability P err ≈0,5.
В результате, при поражении сосредоточенной по спектру помехой одного из N канальных сигналов, в выходной двоичной последовательности на выходе параллельно-последовательного преобразователя (до декодера) может быть искажен, например, при k=1 каждый N-й двоичный символ. При N=20 вероятность ошибки (до декодера) может составить величину Рощ≤0,05, которая может оказаться критической для исправляющей способности выбранного корректирующего кода данной системы передачи данных и не приемлемой для получателя информации (после декодера).As a result, if one of the N channel signals is concentrated by the interference concentrated in the spectrum, the output binary sequence at the output of the parallel-serial converter (to the decoder) may be distorted, for example, for k = 1, each N-th binary symbol. When N = 20, error probability (before the decoder) could reach value P OJJJ ≤0,05, which may be critical for correcting capability of the selected correction code data communication system and not acceptable to the recipient information (after the decoder).
При воздействии двух и более сосредоточенных помех определенного уровня радиосвязь заведомо становится не пригодной.Under the influence of two or more concentrated interference of a certain level, radio communication obviously becomes unsuitable.
При воздействии сравнительно широкополосной по спектру аддитивной помехи, например, станционной помехи, занимаемая полоса частот которой перекрывает полосу частот, занимаемую более, чем одним канальным сигналом, то при достижении помехи определенного уровня, пораженными могут оказаться два и более параллельных каналов, что также заведомо не пригодно для связи.Under the influence of a comparatively broadband spectrum of additive interference, for example, station noise, the occupied frequency band of which covers the frequency band occupied by more than one channel signal, then when a certain level of interference is reached, two or more parallel channels may be affected, which is also obviously not suitable for communication.
Недостатком является и то, что в известной системе [5] возможна передача и прием только сигналов с фазоразностной модуляцией при k=1, 2, 3, что ограничивает ее функциональные возможности.The disadvantage is that in the known system [5] it is possible to transmit and receive only signals with phase difference modulation at k = 1, 2, 3, which limits its functionality.
Задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение, - система декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных, является повышение скорости передачи данных в 2 раза и повышение помехоустойчивости приема двоичной информации при воздействии аддитивных сосредоточенных по спектру помех и флуктуационных помех.The objectives of which the present invention is directed, a decameter radio communication system with high-speed data transmission, is a 2-fold increase in the data transmission rate and an increase in the noise immunity of binary information reception when exposed to additive interference and fluctuation noise concentrated in the spectrum.
Кроме того, дополнительной задачей изобретения является расширение функциональных возможностей предлагаемой системы за счет обеспечения передачи и приема сигналов с любой угловой манипуляцией несущих канальных сигналов как по фазе (ОФТ, ДОФТ и т.д.), так и по частоте (ЧТ, ДЧТ).In addition, an additional object of the invention is to expand the functionality of the proposed system by ensuring the transmission and reception of signals with any angular manipulation of the carrier channel signals both in phase (OFT, DOPT, etc.) and frequency (CT, DCT).
Решение поставленных задач достигается тем, что в систему декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных, содержащую передающий комплекс, содержащий последовательно соединенные источник сообщений, кодер и последовательно-параллельный преобразователь, выходы которого соединены с соответствующими входами блока N канальных манипуляторов, выход которого соединен с последовательно соединенными радиопередающим устройством и передающей антенной, а также приемный комплекс, содержащий две приемные антенны, выход каждой из которых подключен к входу соответствующего радиоприемного устройства, и блок N канальных демодуляторов, выходы которого соединены с соответствующими входами параллельно-последовательного преобразователя, выход которого соединен с последовательно соединенными декодером и получателем сообщений, введены в передающий комплекс последовательно соединенные дополнительный блок N канальных манипуляторов, входы которого соединены с соответствующими дополнительными выходами последовательно-параллельного преобразователя, дополнительное радиопередающее устройство и дополнительная передающая антенна, а в приемный комплекс введены дополнительный блок N канальных демодуляторов и 2N блоков когерентного сложения сигналов (БКС), один вход каждого из которых объединен с выходом одного радиоприемного устройства, а другой вход каждого БКС объединен с выходом другого радиоприемного устройства, причем выход каждого БКС из состава первой группы из N БКС с порядковыми номерами от 1 до N соединен с соответствующим входом блока N канальных демодуляторов, а выход каждого БКС из состава второй группы из N других БКС с порядковыми номерами от 1 до N соединен с соответствующим входом дополнительного блока N канальных демодуляторов, выходы которого соединены с соответствующими дополнительными входами параллельно-последовательного преобразователя.The solution of the tasks is achieved by the fact that in a decameter radio communication system with high-speed data transmission containing a transmitting complex containing a serially connected message source, an encoder and a serial-parallel converter, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the block N channel manipulators, the output of which is connected to series-connected a radio transmitting device and a transmitting antenna, as well as a receiving complex containing two receiving antennas, the output of each of a unit connected to the input of the corresponding radio receiver, and a block of N channel demodulators, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of a parallel-serial converter, the output of which is connected to a series-connected decoder and a message receiver, and an additional block of N channel manipulators, the inputs of which are connected in series to the transmitting complex connected to the corresponding additional outputs of the serial-parallel converter, additional glad an transmitting device and an additional transmitting antenna, and an additional block of N channel demodulators and 2N coherent signal combining (BCS) blocks are introduced into the receiving complex, one input of each of which is combined with the output of one radio receiver and the other input of each BCS is combined with the output of another radio receiver moreover, the output of each BCS from the first group of N BCS with serial numbers from 1 to N is connected to the corresponding input of the block N channel demodulators, and the output of each BCS from the second N th group of other BCS with serial numbers from 1 to N connected to the corresponding input of the additional channel unit N demodulators whose outputs are connected to corresponding additional inputs of parallel-serial converter.
Каждый БКС содержит два узла фазирования, каждый из которых содержит последовательно соединенные канальный фильтр, вход которого является соответствующим входом БКС, нормирующий усилитель, первый перемножитель, измерительный фильтр и второй перемножитель, другой вход которого соединен с входом первого перемножителя, выход второго перемножителя каждого узла фазирования соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого, соединен с входом фильтра результирующего колебания, выход которого, являющийся выходом БКС, соединен через нормирующий усилитель результирующего колебания с другим входом первого перемножителя каждого узла фазирования.Each BCS contains two phasing nodes, each of which contains a channel filter connected in series, the input of which is a corresponding BCS input, a normalizing amplifier, a first multiplier, a measuring filter and a second multiplier, the other input of which is connected to the input of the first multiplier, the output of the second multiplier of each phasing node connected to the corresponding input of the adder, the output of which is connected to the input of the filter of the resulting oscillation, whose output, which is the output of the BCS, is connected through Without a normalizing amplifier of the resulting oscillation with a different input of the first multiplier of each phasing unit.
На фиг. 1 представлена схема электрическая структурная предлагаемой системы декаметровой радиосвязи; на фиг. 2 - схематическое изображение сигналов системы.In FIG. 1 is an electrical structural diagram of the proposed decameter radio communication system; in FIG. 2 is a schematic representation of system signals.
Система декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных содержит передающий комплекс 1, содержащий последовательно соединенные источник сообщений 2, кодер 3 и последовательно-параллельный преобразователь 4, выходы которого соединены с соответствующими входами блока N канальных манипуляторов 51, выход которого соединен с последовательно соединенными радиопередающим устройством 61 и передающей антенной 71, дополнительные выходы последовательно-параллельного преобразователя 4 соединены с соответствующими входами дополнительного блока N канальных манипуляторов 52, выход которого соединен с последовательно соединенными дополнительным радиопередающим устройством 62 и дополнительной передающей антенной 72, а также приемный комплекс 8, содержащий две приемные антенны 91 и 92, выход каждой из которых подключен к входу соответствующего радиоприемного устройства 101 (102), и блок N канальных демодуляторов 111, выходы которого соединены с соответствующими входами параллельно-последовательного преобразователя 12, выход которого соединен с последовательно соединенными декодером 13 и получателем сообщений 14.A decameter radio communication system with high-speed data transmission comprises a transmitting
Один вход каждого БКС 151-1,…,151-N и 152-1,…,152-N объединен с выходом одного радиоприемного устройства 101, а другой вход каждого БКС объединен с выходом другого радиоприемного устройства 102, причем выход каждого БКС из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N с порядковыми номерами от 1 до N соединен с соответствующим входом блока N канальных демодуляторов 111, а выход каждого БКС из состава второй группы из N других БКС 152-1,…,152-N с порядковыми номерами от 1 до N соединен с соответствующим входом дополнительного блока N канальных демодуляторов 112, выходы которого соединены с соответствующими дополнительными входами параллельно-последовательного преобразователя 12.One input of each BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N and 15 2-1 , ..., 15 2-N is combined with the output of one radio receiver 10 1 , and the other input of each BCS is combined with the output of another radio receiver 10 2 , moreover, the output of each BCS from the first group of N BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N with serial numbers from 1 to N is connected to the corresponding input of the block
Каждый БКС 151-1,…,151-N и 152-1,…,152-N содержит два узла фазирования 161 и 162, каждый из которых содержит последовательно соединенные канальный фильтр 17, вход которого является соответствующим входом БКС, нормирующий усилитель 18, первый перемножитель 19, измерительный фильтр 20 и второй перемножитель 21, другой вход которого соединен с входом первого перемножителя 19.Each BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N and 15 2-1 , ..., 15 2-N contains two phasing
Выход второго перемножителя 21 каждого узла фазирования 161 (162) соединен с соответствующим входом сумматора 22, выход которого соединен с входом фильтра результирующего колебания 23, выход которого, являющийся выходом БКС, соединен через нормирующий усилитель результирующего колебания 24 с другим входом первого перемножителя 19 каждого узла фазирования 161 (162).The output of the second multiplier 21 of each phasing unit 16 1 (16 2 ) is connected to the corresponding input of the
Система декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных функционирует следующим образом.The decameter radio communication system with high-speed data transmission operates as follows.
В передающем комплексе 1 передаваемый информационный поток данных от источника сообщений 2 поступает в кодер 3, задачей которого является повышение помехоустойчивости передачи данных. Кодирование, как правило, сопровождается двумя эффективными процедурами-скремблированием и перемежением. Скремблирование преобразует цифровой сигнал в квазислучайный с целью получения более равномерного энергетического спектра излучаемого радиосигнала. Простое перемежение (перестановка во времени) символов сообщения позволяет декоррелировать ошибки в канале, т.е. преобразовать пакеты ошибок большой длительности в ряд одиночных. Последняя операция существенно увеличивает эффективность кодирования [4].In the transmitting complex 1, the transmitted information data stream from the
С выхода кодера 3 двоичная последовательность со скоростью Vи=1/Ти (бит/с), где Ти - длительность двоичного элемента передаваемой последовательности, поступает на вход последовательно-параллельного преобразователя 4, который обеспечивает ее преобразование в 2kN параллельных канальных последовательностей с канальной скоростью следования двоичных символов в каждой, равной Vкан=1/2kNTи (бит/с). Здесь N - количество параллельных ортогональных канальных сигналов в составе каждого из двух передаваемых групповых сигналов, k - кратность уплотнения каждого канального сигнала.From the output of the
Первые kN параллельных канальных последовательностей с kN выходов последовательно-параллельного преобразователя 4 поступают на соответствующие входы блока N канальных манипуляторов 51 для формирования канальных сигналов первого группового сигнала, вторые kN параллельных подпоследовательностей с дополнительных kN выходов последовательно-параллельного преобразователя 4 поступают на соответствующие входы дополнительного блока N канальных манипуляторов 52 для формирования канальных сигналов второго группового сигнала.The first kN parallel channel sequences with kN outputs of the serial-
В каждом блоке N канальных манипуляторов 51 (52), состоящем из N однотипных канальных манипуляторов, например, фазовых или частотных, на k входов каждого канального манипулятора в начальный момент времени каждого тактового интервала длительностью, равной длительности канального элемента сигнала Ткан=2kNTи, подаются параллельно и синхронно k символов соответствующих k канальных последовательностей. При этом в каждом тактовом интервале каждый i-ый (i=1,…,N) манипулятор блока N канальных манипуляторов 51, формирует элементарный сигнал (посылку) на соответствующей канальной частоте , а каждый i-ый (i=1,…,N) манипулятор дополнительного блока N канальных манипуляторов 52 формирует элементарный сигнал (посылку) на соответствующей частоте , отличающейся от частоты на величину , где - частотный интервал между соседними канальными частотами [5].Each block of N channel manipulators January 5 (5 2), which consists of N similar channel manipulators, e.g., phase or frequency, at k inputs of each link arm at the initial time of each clock period of duration equal to the duration of the channel signal element T ch = 2kNT and , parallel and synchronous k symbols of the corresponding k channel sequences are supplied. Moreover, in each clock interval, every i-th (i = 1, ..., N) manipulator of the block N of channel manipulators 5 1 generates an elementary signal (package) at the corresponding channel frequency and each i-th (i = 1, ..., N) manipulator of an additional block of N channel manipulators 5 2 generates an elementary signal (package) at the corresponding frequency different from frequency by the amount where - frequency interval between adjacent channel frequencies [5].
Выходные сигналы канальных манипуляторов в каждом блоке N канальных манипуляторов 51 (52) суммируются, формируя на выходе каждого блока групповой N-канальный (частотный) групповой сигнал. Первый групповой сигнал, сформированный блоком N канальных манипуляторов 51, излучается в эфир с помощью радиопередающего устройства 61 и передающей антенны 71. Второй групповой сигнал, сформированный дополнительным блоком N канальных манипуляторов 52, излучается в эфир с помощью дополнительного радиопередающего устройства 62 и дополнительной передающей антенны 72.The output signals of the channel manipulators in each block of N channel manipulators 5 1 (5 2 ) are summed, forming at the output of each block a group N-channel (frequency) group signal. The first group signal generated by the block N of channel manipulators 5 1 is radiated using the
Антенна 71, излучающая первый групповой сигнал, представляет собой передающую антенну, излучающую электромагнитное поле горизонтальной поляризации, а дополнительная антенна 72, излучающая второй групповой сигнал, представляет собой передающую антенну, излучающую электромагнитное поле вертикальной поляризации [7].The antenna 7 1 emitting the first group signal is a transmitting antenna emitting an electromagnetic field of horizontal polarization, and the additional antenna 7 2 emitting a second group signal is a transmitting antenna emitting an electromagnetic field of vertical polarization [7].
Первый групповой сигнал, излучаемый в эфир в верхней боковой полосе (например, класс излучения J3E или R3E), представляет собой на интервале каждой посылки длительностью Ткан=2kTN сумму N гармонических колебаний с расположением частот, схематически изображенным на фиг. 2,а. Эти частоты, называемые канальными, отмечены на оси частот точками . Здесь же указаны частоты, отстоящие от несущего колебания излучаемого однополосного группового сигнала (в верхней боковой полосе шириной F=3100 Гц) на 300 и 3400 Гц, ограничивающие полосу пропускания телефонного канала. Эти граничные частоты отстоят от крайних канальных частот на величину ΔF. Частотный интервал между соседними канальными частотами, как указывалось выше, равен .The first baseband signal emitted in the air in an upper sideband (e.g., radiation class J3E or R3E), represents in each transmission interval of duration T = 2kTN amount kan N harmonic oscillations with frequencies located schematically depicted in FIG. 2 a. These frequencies, called channel frequencies, are marked with dots on the frequency axis . Frequencies far from the carrier wave are also shown here. radiated single-band group signal (in the upper sideband with a width of F = 3100 Hz) at 300 and 3400 Hz, limiting the bandwidth of the telephone channel. These boundary frequencies are separated from the extreme channel frequencies by ΔF. The frequency interval between adjacent channel frequencies, as indicated above, is equal to .
Кроме того, пунктирными линиями условно обозначены частотные спектры отдельных канальных сигналов, причем в пределах полосы частот, занимаемой спектром каждого канального сигнала, условно обозначены вертикальными линиями амплитуды основных частотных составляющих спектра сигнала, отстоящих от канальной частоты каждого канального сигнала на величину , где - частота фазовой манипуляции при скачкообразном изменении фазы круговой частоты манипуляции Ωм от 0 до π/2 [8], с. 129.In addition, the dashed lines conventionally indicate the frequency spectra of individual channel signals, and within the frequency band occupied by the spectrum of each channel signal, the amplitudes of the main frequency components of the spectrum of the signal, spaced apart from the channel frequency of each channel signal by the value where - the frequency of phase manipulation with an abrupt change in the phase of the circular frequency of manipulation Ω m from 0 to π / 2 [8], p. 129.
На фиг. 2,б схематически изображен второй однополосный групповой сигнал, излучаемый дополнительной передающей антенной 72, по структуре аналогичный, излучаемому антенной 71, за исключением того, что несущая частота однополосного сигнала смещена по частоте относительно на величину . На эту же величину смещены и канальные частоты относительно канальных частот .In FIG. 2b schematically shows a second single-band group signal emitted by an additional transmitting antenna 7 2 , similar in structure to that emitted by an antenna 7 1 , except that the carrier frequency a single-band signal is offset in frequency relative to by the amount . Channel frequencies are shifted by the same amount relative to channel frequencies .
Здесь предполагается, что мощность и направленность излучения антенн 71 и 72 одинаковы. Поскольку два групповых сигнала, излучаемые этими антеннами, фактически занимают полосу частот одного и того же телефонного канала шириной F=3100 Гц (ввиду сравнительно малой величина , которая может составлять порядка нескольких десятков герц [5]), то электромагнитные волны передаваемых групповых сигналов отражаются от одних и тех же областей ионосферы и приходят к местам приема по одним и тем же траекториям [9].It is assumed here that the power and directivity of the radiation of antennas 7 1 and 7 2 are the same. Since the two group signals emitted by these antennas actually occupy the frequency band of the same telephone channel with a width of F = 3100 Hz (due to the relatively small value , which can be on the order of several tens of hertz [5]), then the electromagnetic waves of the transmitted group signals are reflected from the same areas of the ionosphere and arrive at the receiving sites along the same trajectories [9].
Известно, что при разнесенном приеме на каждую ветвь разнесения поступает свой «образец» отраженного от ионосферы сигнала с определенной реализацией помехи [2], в нашем случае - на каждую ветвь разнесения, состоящую из последовательно соединенных приемной антенны 91 (92) и радиоприемного устройства (РПУ) 101 (102), поступает свой образец суммарного сигнала, состоящего из образцов первого и второго групповых сигналов, а также свой образец помехи (флуктуационной, сосредоточенной по спектру и др.).It is known that with diversity reception, each “diversity” branch receives its own “sample” of a signal reflected from the ionosphere with a certain implementation of interference [2], in our case, to each diversity branch, consisting of a series-connected receiving antenna 9 1 (9 2 ) and a radio receiver device (RPU) 10 1 (10 2 ), receives its own sample of the total signal, consisting of samples of the first and second group signals, as well as its own sample of interference (fluctuation, concentrated in the spectrum, etc.).
В дальнейшем, для удобства изложения образец суммарного сигнала на выходе первого РПУ 101 (первой ветви разнесения) будем называть «первый образец суммарного сигнала», а составные части этого сигнала будем называть:Further, for convenience of presentation, the sample of the total signal at the output of the first RPU 10 1 (the first diversity branch) will be called the “first sample of the total signal”, and the components of this signal will be called:
- первый образец первого группового сигнала;- the first sample of the first group signal;
- первый образец второго группового сигнала;- the first sample of the second group signal;
- первый образец i-го канального сигнала первого группового сигнала (на канальной частоте с порядковым номером i);- the first sample of the i-th channel signal of the first group signal (at the channel frequency with serial number i);
- первый образец i-го канального сигнала второго группового сигнала (на канальной частоте с порядковым номером i).- the first sample of the i-th channel signal of the second group signal (at the channel frequency with serial number i).
Другой образец суммарного сигнала на выходе второго РПУ 102 (второй ветви разнесения) будем называть «второй образец суммарного сигнала», а составные части этого сигнала будем называть:Another sample of the total signal at the output of the second RPU 10 2 (second diversity branch) will be called the "second sample of the total signal", and the components of this signal will be called:
- второй образец первого группового сигнала;- the second sample of the first group signal;
- второй образец второго группового сигнала;- the second sample of the second group signal;
- второй образец i-го канального сигнала первого группового сигнала (на канальной частоте с порядковым номером i);- the second sample of the i-th channel signal of the first group signal (at the channel frequency with serial number i);
- второй образец i-го канального сигнала второго группового сигнала (на канальной частоте с порядковым номером i).- the second sample of the i-th channel signal of the second group signal (at the channel frequency with serial number i).
В приемном комплексе 8 антенна 91, представляет собой приемную антенну, принимающую электромагнитное поле горизонтальной поляризации, а антенна 92 - приемную антенну, принимающую электромагнитное поле вертикальной поляризации [7].In the receiving complex 8, the antenna 9 1 is a receiving antenna receiving an electromagnetic field of horizontal polarization, and antenna 9 2 is a receiving antenna receiving an electromagnetic field of vertical polarization [7].
Принимаемые антеннами 91 и 92 образцы суммарного сигнала и аддитивных помех с выходов линейных трактов приема соответствующих РПУ 101 и 102 одновременно поступают на соответствующие два входа каждого из 2N БКС 151-1,…,151-N и 152-1…,152-N.The samples of the total signal and additive interference received by antennas 9 1 and 9 2 from the outputs of the linear reception paths of the corresponding RPUs 10 1 and 10 2 simultaneously arrive at the corresponding two inputs of each of 2N BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N and 15 2- 1 ..., 15 2-N .
В каждом БКС 151-1,…,151-N и 152-1,…,152-N канальные фильтры 17 узлов фазирования 161 и 162 идентичны, причем в первой группе из N БКС 151-1,…,151-N центральные частоты полос пропускания канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 соответствуют канальным частотам первого группового сигнала после его приема РПУ 101 и 102, а во второй группе из N других БКС 152-1,…,152-N центральные частоты полос пропускания канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 соответствуют канальным частотам второго группового сигнала после его приема РПУ 101 и 102.In each BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N and 15 2-1 , ..., 15 2-N channel filters 17
Частотная характеристика каждого из идентичных канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 каждого БКС 151-1,…,151-N и 152-1,…,152-N согласована с частотным спектром соответствующего канального сигнала первого или второго принимаемых групповых сигналов.The frequency response of each of the identical channel filters 17
Схематически частотную характеристику каждого из идентичных канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 каждого БКС из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N можно представить аналогично частотному спектру соответствующего канального сигнала первого группового сигнала, приведенного на фиг. 2,а, а частотную характеристику каждого из идентичных канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 каждого БКС из состава второй группы из N БКС 152-1,…,152-N - аналогично частотному спектру соответствующего канального сигнала второго группового сигнала, приведенного на фиг. 2,б.Schematically, the frequency response of each of the identical channel filters 17
Канальный фильтр 17 первого узла фазирования 161 любого i-го БКС 151-i с порядковым номером i (i=1,…,N) из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N отфильтровывает (пропускает на вход последующего нормирующего усилителя 18) напряжение первого образца i-го канального сигнала на канальной частоте первого группового сигнала и напряжение первого образца i-ой аддитивной межканальной помехи, создаваемой колебаниями отдельных спектральных составляющих двух соседних канальных сигналов на канальных частотах и первого образца второго группового сигнала.The channel filter 17 of the
Канальный фильтр 17 второго узла фазирования 162 любого i-го БКС 151-i с порядковым номером i (i=1,…,N) из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N отфильтровывает напряжение второго образца i-го канального сигнала на канальной частоте первого группового сигнала и напряжение второго образца i-ой аддитивной межканальной помехи, создаваемой колебаниями отдельных спектральных составляющих двух соседних канальных сигналов на канальных частотах и второго образца второго группового сигнала.Channel filter 17 of the
Канальный фильтр 17 первого узла фазирования 161 любого i-го БКС 152-i с порядковым номером i (i=1,…,N) из состава второй группы из N БКС 152-1,…,152-N отфильтровывает напряжение первого образца i-го канального сигнала на канальной частоте с порядковым номером i второго группового сигнала и напряжение первого образца i-ой аддитивной межканальной помехи, создаваемой колебаниями отдельных спектральных составляющих двух соседних канальных сигналов на частотах и первого образца первого группового сигнала.Channel filter 17 of the
Канальный фильтр 17 второго узла фазирования 162 любого i-го БКС 152-i с порядковым номером i (i=1,…N) из состава второй группы из N БКС 152-1,…,152-N отфильтровывает напряжение второго образца i-го канального сигнала на канальной частоте с порядковым номером i второго группового сигнала и напряжение второго образца i-ой аддитивной межканальной помехи, создаваемой колебаниями отдельных спектральных составляющих двух соседних канальных сигналов на канальных частотах и второго образца первого группового сигнала.Channel filter 17 of the
Кроме того, в полосу пропускания канального фильтра 17 первого и второго узлов фазирования 161 и 162 любого БКС может попадать напряжение соответствующего образца сосредоточенной по спектру канальной помехи, а также напряжение флуктуационной помехи.In addition, the voltage of the corresponding sample concentrated along the channel interference spectrum, as well as the voltage of the fluctuation interference, can fall into the passband of the channel filter 17 of the first and
Для более детального анализа работы приемного комплекса 8 предлагаемой системы связи рассмотрим процесс изменения направления поляризации радиоволн, излучаемых антеннами 71 и 72 передающего комплекса 1, после отражения их от ионосферы.For a more detailed analysis of the operation of the receiving complex 8 of the proposed communication system, we consider the process of changing the direction of polarization of the radio waves emitted by the antennas 7 1 and 7 2 of the transmitting complex 1, after reflection from the ionosphere.
Из [9], с. 276-279, известно, что попадающая в ионосферу плоско-поляризованная волна (в нашем случае электромагнитное поле (ЭМП) с горизонтальной поляризацией, излучаемое антенной 71 или ЭМП с вертикальной поляризацией, излучаемое антенной 72) под действием магнитного поля Земли расщепляется в общем случае на два эллиптически поляризованных луча, и результирующее поле в месте приема приобретает характер эллиптически - поляризованного поля с весьма вытянутым эллипсом поляризации, что наглядно иллюстрируется в [9], с. 277 (рис. 5.24).From [9], p. 276-279, it is known that a plane-polarized wave incident on the ionosphere (in our case, an electromagnetic field (EMF) with horizontal polarization, radiated by an antenna 7 1 or electromagnetic field with vertical polarization, radiated by an antenna 7 2 ) is split in general by the Earth’s magnetic field case with two elliptically polarized beams, and the resulting field at the receiving site acquires the character of an elliptically polarized field with a very elongated polarization ellipse, which is clearly illustrated in [9], p. 277 (Fig. 5.24).
Флуктуационные изменения электронной концентрации на пути распространения радиоволн проявляются в непрерывном изменении направления большой оси эллипса поляризации.Fluctuation changes in the electron concentration along the path of propagation of radio waves manifest themselves in a continuous change in the direction of the large axis of the polarization ellipse.
При этом экспериментально установлено [9], что если одновременно осуществлять прием такого поля на две антенны с различной поляризацией (в нашем случае - антенны 91 и 92), то колебания направления плоскости поляризации будут приводить к независимым замираниям сигнала на выходах соответствующих двух РПУ, подключенным к этим антеннам (в нашем случае - РПУ 101 и 102).Moreover, it was experimentally established [9] that if one simultaneously receives such a field on two antennas with different polarizations (in our case, antennas 9 1 and 9 2 ), then fluctuations in the direction of the plane of polarization will lead to independent fading of the signal at the outputs of the corresponding two RPUs connected to these antennas (in our case, RPU 10 1 and 10 2 ).
Отмечено, что увеличение уровня сигнала при приеме на вертикальную антенну сопровождается уменьшением уровня сигнала на горизонтальной антенне и наоборот, что ясно указывает на существование непрерывных колебаний ориентировки большой оси эллипса поляризации [9], с. 227. Такие замирания называют поляризационными. Образец записи уровней сигналов с выходов двух РПУ, осуществляющих прием на вертикальный и горизонтальный диполи, приведен в [9], с. 278 (рис. 5.25).It is noted that an increase in the signal level when receiving a vertical antenna is accompanied by a decrease in the signal level on a horizontal antenna and vice versa, which clearly indicates the existence of continuous fluctuations in the orientation of the major axis of the polarization ellipse [9], p. 227. Such fading is called polarization. A sample recording of signal levels from the outputs of two RPUs that receive on the vertical and horizontal dipoles is given in [9], p. 278 (Fig. 5.25).
С учетом изложенного выше рассмотрим процессы изменений уровней напряжений образцов каждого из канальных сигналов в составе образцов суммарных сигналов на выходах РПУ 101 и 102.In view of the foregoing, let us consider the processes of changes in the voltage levels of samples of each channel signals in the composition of the samples of the total signals at the outputs of the RPU 10 1 and 10 2 .
Плоскости поляризации электромагнитных полей, излучаемых антеннами 71 и 72 передающего комплекса 1 взаимно перпендикулярны. В месте приема, как указывалось выше, каждое из двух электромагнитных полей становится эллиптически поляризованным, причем малая и большая оси двух эллипсов поляризации будут также взаимоортогональными, поскольку канальные частоты первого и второго излучаемых групповых сигналов отличаются, как указывалось выше, незначительно (на несколько десятков герц).The polarization planes of the electromagnetic fields emitted by the antennas 7 1 and 7 2 of the transmitting complex 1 are mutually perpendicular. At the receiving site, as mentioned above, each of the two electromagnetic fields becomes elliptically polarized, and the small and large axes of the two polarization ellipses will also be mutually orthogonal, since the channel frequencies of the first and second emitted group signals differ insignificantly (as indicated above, by a few tens of hertz) )
При приеме этих сигналов на антенну 91 (принимающую ЭМП горизонтальной поляризации), когда в процессе непрерывных изменений большая ось эллипса поляризации ([9], с. 227), например, поля i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала, примет направление, близкое к горизонтали (при этом большая ось эллипса поляризации поля i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала, примет направление, близкое к вертикали), то электродвижущая сила (эдс), наводимая в этой антенне полем i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала будет максимальной, а эдс, наводимое полем i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала, будет минимальной (около нуля). Соответственно на выходе РПУ 101 уровень напряжения первого образца i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала будет максимальным, а уровень первого образца i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала будет минимальной (около нуля).When receiving these signals on the antenna 9 1 (receiving EMF of horizontal polarization), when in the process of continuous changes the large axis of the polarization ellipse ([9], p. 227), for example, the field of the ith channel signal at a frequency the first group signal, will take a direction close to the horizontal (in this case, the large axis of the ellipse of polarization of the field of the i-th channel signal at a frequency of the second group signal, will take a direction close to the vertical), then the electromotive force (emf) induced in this antenna by the field of the i-th channel signal at a frequency the first group signal will be maximum, and the emf induced by the field of the i-th channel signal at a frequency the second group signal will be minimal (near zero). Accordingly, at the output of the RPU 10 1 the voltage level of the first sample of the i-th channel signal at a frequency the first group signal will be maximum, and the level of the first sample of the i-th channel signal at a frequency the second group signal will be minimal (near zero).
В этом случае в процессе приема сигналов на антенну 92 (принимающую электромагнитное поле вертикальной поляризации), на выходе РПУ 102 будет наблюдаться противоположная картина: уровень напряжения второго образца i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала будет минимальным (около нуля), а уровень напряжения второго образца i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала будет максимальным.In this case, in the process of receiving signals to the antenna 9 2 (receiving the electromagnetic field of vertical polarization), the opposite picture will be observed at the output of the RPU 10 2 : the voltage level of the second sample of the i-th channel signal at a frequency the first group signal will be minimal (near zero), and the voltage level of the second sample of the i-th channel signal at a frequency the second group signal will be maximum.
Таким образом, вследствие имеющих место поляризационных замираний, в предлагаемой системе связи уровни принимаемых первых образцов канальных сигналов первого и второго групповых сигналов на выходе РПУ 101 и уровни принимаемых вторых образцов этих же канальных сигналов первого и второго групповых сигналов на выходе РПУ 102 непрерывно изменяются следующим образом:Thus, due to polarization fading, in the proposed communication system, the levels of the received first samples of channel signals of the first and second group signals at the output of the RPU 10 1 and the levels of the received second samples of the same channel signals of the first and second group signals at the output of the RPU 10 2 in the following way:
- по мере возрастания уровня напряжения первого образца i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала уменьшается уровень напряжения (до минимального значения - около нуля) первого образца i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала, одновременно уменьшается уровень напряжения (до минимального значения - около нуля) второго образца i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала и возрастает уровень напряжения (до максимального значения) второго образца i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала.- with increasing voltage level of the first sample of the i-th channel signal at a frequency of the first group signal, the voltage level decreases (to a minimum value of about zero) of the first sample of the i-th channel signal at a frequency of the second group signal, the voltage level decreases simultaneously (to the minimum value - about zero) of the second sample of the i-th channel signal at a frequency the first group signal and the voltage level increases (up to the maximum value) of the second sample of the i-th channel signal at a frequency second group signal.
Эти изменения уровней канальных сигналов можно представить и в другом виде:These changes in the levels of channel signals can be represented in another form:
- по мере возрастания уровня напряжения (до максимального значения) первого образца i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала уменьшается уровень напряжения (до минимального значения - около нуля) первого образца i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала, одновременно уменьшается уровень напряжения (до минимального значения - около нуля) второго образца 161 и 162 канального сигнала на частоте второго группового сигнала и увеличивается уровень напряжения (до максимального значения) второго образца i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала.- as the voltage level increases (up to the maximum value) of the first sample of the i-th channel signal at a frequency of the second group signal, the voltage level decreases (to a minimum value of about zero) of the first sample of the i-th channel signal at a frequency of the first group signal, the voltage level decreases simultaneously (to the minimum value - about zero) of the
Для наглядности демонстрации характера поляризационных замираний напряжений образцов i-го канального сигнала (в составе образцов суммарного сигнала), принимаемых РПУ 101 и 102 и регистрируемых на выходах канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 i-го БКС 151-ii из состава первой группы из N БКС и по аналогии с экспериментальными данными, приведенными в [9], с. 278 (рис. 5.25), на фиг. 3,а представлена модель характера замираний амплитуд U1Ci и U2Ci (по упрощенным линейным законам) напряжений образцов i-го канального сигнала на частоте первого группового сигнала, а на фиг. 3,б - модель характера замираний амплитуд U'1Ci и U'2Ci напряжений образцов i-го канального сигнала на частоте второго группового сигнала (также по упрощенным линейным законам).To illustrate the nature of the polarization fading of the voltage samples of the i-th channel signal (as part of the samples of the total signal) received RPU 10 1 and 10 2 and recorded at the outputs of the channel filters 17
Изменения амплитуд напряжений представлены в пределах определенного отрезка времени, который можно назвать «полупериодом» замираний ТП3 (0≤t≤t3) длительностью, равной 4-м условным градациям времени.Changes in the amplitudes of the voltages are presented within a certain period of time, which can be called a “half-period” of fading T P3 (0≤t≤t 3 ) with a duration equal to 4 conditional gradations of time.
Значения амплитуд напряжений образцов канальных сигналов приведены в виде нормированных (относительных) величин - U(t)/U1max. Здесь же показан характер замираний средних значений амплитуд напряжений образцов межканальной помехи в относительных единицах. Максимальное среднее значение амплитуды напряжения первого образца i-ой межканальной помехи U1МПimax на выходе канального фильтра 17 первого узла фазирования 161 i-го БКС 151-i, создаваемого напряжениями двух соседних канальных сигналов на частотах и первого образца второго группового сигнала при максимальном значении их амплитуд, здесь принято равным 10% от максимального значения амплитуды U1Cimax (фиг. 3,а), что практически может несколько превышать истинное максимальное значение величины U1МПimах, определяемое экспертным путем или экспериментально.The voltage amplitudes of the samples of channel signals are given in the form of normalized (relative) quantities - U (t) / U 1max . It also shows the nature of the fading of the average values of the stress amplitudes of the inter-channel interference samples in relative units. The maximum average value of the voltage amplitude of the first sample of the i-th inter-channel interference U 1MPimax at the output of the channel filter 17 of the first phasing unit 16 1 of the i-th BCS 15 1-i created by the voltages of two adjacent channel signals at frequencies and the first sample of the second group signal at the maximum value of their amplitudes, here it is assumed to be 10% of the maximum value of the amplitude U 1Cimax (Fig. 3, a), which can slightly exceed the true maximum value of the value U 1MPimax , determined by experts or experimentally.
Максимальное среднее значение амплитуды напряжения второго образца i-ой межканальной помехи U2МПimах на выходе канального фильтра 17 второго узла фазирования 162 i-го БКС 151-i, создаваемого напряжениями двух соседних канальных сигналов на частотах и второго образца второго группового сигнала при максимальном значении их амплитуд, принято также равным 10% от максимального значения амплитуды U2Cimах (фиг. 3,а).The maximum average voltage amplitude of the second sample of the i-th inter-channel interference U 2MPimax at the output of the channel filter 17 of the second phasing unit 16 2 of the i-BCS 15 1-i created by the voltages of two adjacent channel signals at frequencies and the second sample of the second group signal at the maximum value of their amplitudes, is also taken equal to 10% of the maximum value of the amplitude U 2Cimax (Fig. 3, a).
Аналогичным образом на фиг. 3,б представлен характер изменения средних значений амплитуд U'1МПi и U'2МПi напряжений первого и второго образцов i-ой межканальной помехи на выходах канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 i-го БКС 152-i из состава второй группы из N БКС и создаваемых напряжениями образцов двух соседних канальных сигналов на частотах и первого группового сигнала.Similarly in FIG. 3b shows the nature of the change in the average values of the amplitudes U ' 1MPi and U' 2MPi of the voltages of the first and second samples of the i-th inter-channel interference at the outputs of the channel filters 17
Рассмотрим процесс выделения напряжений канальных сигналов, например, первого группового сигнала из напряжений образцов суммарного сигнала на выходах РПУ 101 и 102 с помощью БКС из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N.Consider the process of isolating the voltage of channel signals, for example, the first group signal from the voltages of the samples of the total signal at the outputs of the RPU 10 1 and 10 2 using BCS from the first group of N BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N .
Поскольку канальные сигналы каждого группового сигнала ортогональны, т.е. независимы друг от друга, то достаточно рассмотреть процесс выделения одного из N канальных сигналов первого группового сигнала на примере выделения, например, i-го канального сигнала с канальной частотой с помощью соответствующего i-го БКС 151-i из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N.Since the channel signals of each group signal are orthogonal, i.e. independent of each other, it is enough to consider the process of selecting one of the N channel signals of the first group signal using the example of selecting, for example, the ith channel signal with a channel frequency using the corresponding i-th BCS 15 1-i from the first group of N BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N .
Проанализируем работу любого i-го БКС 151-i из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N, обеспечивающего селекцию и оптимальное когерентное сложение напряжений двух образцов i-го канального сигнала первого группового сигнала. Работу БКС будем рассматривать при приеме на любом интервале стационарности длительностью Δt, выбранном в соответствии с фиг. 3,а,б в пределах длительности условного среднего «полупериода» замираний образцов канального сигнала ТП3 (0≤t≤t3).Let us analyze the operation of any i-th BCS 15 1-i from the composition of the first group of N BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N , which provides selection and optimal coherent addition of voltages of two samples of the i-th channel signal of the first group signal. We will consider the operation of the BCS when receiving at any stationarity interval of duration Δt selected in accordance with FIG. 3, a, b within the duration of the conditional average “half-period” of fading samples of the channel signal T P3 (0≤t≤t 3 ).
Будем полагать, что амплитуды напряжений образцов канальных сигналов в пределах каждого интервала стационарности длительностью Δt не изменяются. При этом длительность каждого выбираемого интервала Δt должна быть больше постоянной времени измерительного фильтра 20 и больше постоянной времени цепи АРУ нормирующих усилителей 18 БКС 151-i, но много меньше величины ТП3.We assume that the voltage amplitudes of the samples of channel signals within each stationarity interval of duration Δt do not change. Moreover, the duration of each selected interval Δt should be greater than the time constant of the measuring
При таких условиях естественно предположить, что по окончании любого произвольно выбранного интервала стационарности длительностью Δt все переходные процессы в каждом i-ом БКС 151-i завершены с соответствующими данному интервалу Δt уровнями напряжений образцов канального сигнала и аддитивных помех на выходах канальных фильтров 17.Under such conditions, it is natural to assume that at the end of any arbitrarily chosen stationary interval of duration Δt, all transients in each i-th BCS 15 1-i are completed with the voltage levels of the channel signal samples and additive noise at the outputs of the channel filters 17 corresponding to this interval Δt.
Пусть с выходов линейных трактов РПУ 101 и 102 на первый и второй входы БКС 151-i поступают в пределах какого-либо интервала стационарности длительностью Δt, заканчивающегося, например, в условный момент времени t=1 (фиг. 3,а,б), образцы первого группового сигнала в виде:Let from the outputs of the linear paths of the RPU 10 1 and 10 2 to the first and second inputs of the BCS 15 1-i come within a stationary interval of duration Δt, ending, for example, at a conditional time t = 1 (Fig. 3, a, b), samples of the first group signal in the form of:
- на первый вход - - at the first entrance -
- на второй вход - - to the second entrance -
Здесь U1Гр(t) и U2Гр(t) - соответственно напряжения первого и второго образцов первого группового сигнала;Here U 1Gy (t) and U 2Gy (t) are the voltages of the first and second samples of the first group signal, respectively;
U1Сi(t) - напряжение первого образца i-го канального сигнала;U 1Сi (t) is the voltage of the first sample of the i-th channel signal;
U2Ci (t) - напряжение второго образца i-го канальный сигнала;U 2Ci (t) is the voltage of the second sample of the i-th channel signal;
U1Ci и ϕ1Ci - амплитуда и фаза напряжения первого образца i-го канального сигнала;U 1Ci and ϕ 1Ci - the amplitude and phase of the voltage of the first sample of the i-th channel signal;
U2Ci и ϕ2Ci - амплитуда и фаза напряжения второго образца i-го канального сигнала;U 2Ci and ϕ 2Ci - the amplitude and phase of the voltage of the second sample of the i-th channel signal;
ωCi - угловая канальная (несущая) частота напряжения i-го канального сигнала ;ω Ci is the angular channel (carrier) voltage frequency of the i-th channel signal ;
θCi(t) - функция, определяющая вид угловой манипуляции напряжения i-го канального сигнала;θ Ci (t) is a function that determines the type of angular manipulation of the voltage of the i-th channel signal;
N - количество канальных сигналов в принимаемом групповом сигнале.N is the number of channel signals in the received group signal.
Одновременно с выходов линейных трактов приема РПУ 101 и 102 на первый и второй входы БКС 151-i поступают и напряжения образцов второго группового сигнала. По аналогии с выражениями (1) и (2) образцы второго группового сигнала можно представить в виде:Simultaneously with the outputs of the linear paths of receiving the RPU 10 1 and 10 2, the first and second inputs of the BCS 15 1-i receive voltage samples of the second group signal. By analogy with expressions (1) and (2), samples of the second group signal can be represented as:
- на первом входе - - at the first entrance -
- на втором входе - - at the second entrance -
Здесь U'1Гр(t) и U'2Гр(t) - соответственно напряжения первого и второго образцов второго группового сигнала;Here U ' 1Gy (t) and U' 2Gy (t) are the voltages of the first and second samples of the second group signal, respectively;
U'1Ci(t) - напряжение первого образца i-го канального сигнала;U ' 1Ci (t) is the voltage of the first sample of the i-th channel signal;
U'2Ci (t) - напряжение второго образца i-го канальный сигнала;U ' 2Ci (t) is the voltage of the second sample of the i-th channel signal;
U'1Ci и ϕ'1Ci - амплитуда и фаза напряжения первого образца i-го канального сигнала;U ' 1Ci and ϕ' 1Ci - the amplitude and phase of the voltage of the first sample of the i-th channel signal;
U'2Ci и ϕ'2Ci - амплитуда и фаза напряжения второго образца i-го канального сигнала;U ' 2Ci and ϕ' 2Ci - the amplitude and phase of the voltage of the second sample of the i-th channel signal;
ω'Ci - угловая канальная (несущая) частота напряжения i-го канального сигнала ;ω ' Ci is the angular channel (carrier) voltage frequency of the i-th channel signal ;
θ'Ci(t) - функция, определяющая вид угловой манипуляции i-го канального сигнала;θ ' Ci (t) is a function that determines the type of angular manipulation of the i-th channel signal;
N - количество канальных сигналов во втором групповом сигнале.N is the number of channel signals in the second group signal.
Для упрощения анализа работы БКС 151-i примем, что коэффициент передачи любого из фильтров (17, 20, 24), а также сумматора 22 в составе каждого БКС 151-1,…,151-N и 152-1,…,152-N равен единице. Кроме того, ввиду того, что структура каждого БКС представляет собой замкнутую систему саморегулирования с обратной связью, задержки сигналов или изменения их начальных фаз при прохождении их через указанные фильтры БКС учитывать не будем.To simplify the analysis of the operation of BCS 15 1-i, we assume that the transmission coefficient of any of the filters (17, 20, 24), as well as the
Примем также, что на выходе канального фильтра 17 каждого узла фазирования 161 (162) максимальное значение амплитуды напряжения образца i-го канального сигнала намного превышает максимальное среднее значение амплитуды напряжения соответствующего образца межканальной помехи, т.е. U1Cimax>>U1МПimах и U2Cimax>>U2МПimах. Такие соотношения амплитуд позволяют не учитывать негативное действие напряжений образцов межканальной помехи, создаваемой вторым групповым сигналом, что может иметь место в следующих случаях:We also assume that at the output of the channel filter 17 of each phasing unit 16 1 (16 2 ), the maximum voltage amplitude of the sample of the i-th channel signal is much higher than the maximum average voltage amplitude of the corresponding inter-channel interference sample, i.e. U 1Cimax >> U 1MPimax and U 2Cimax >> U 2MPimax . Such amplitude ratios make it possible not to take into account the negative effect of the voltage of the inter-channel interference samples created by the second group signal, which can occur in the following cases:
1. Например, при использовании для передачи данных сигналов ОФТ или ДОФТ, когда в каждом канальном сигнале среднее количество скачкообразных изменений фазы несущего колебания, происходящих в единицу времени много меньше максимально возможного количества скачкообразных изменений фазы, определяемого скоростью манипуляции канального сигнала. В этом случае, когда передаваемые каждым канальным сигналом кодовые комбинации, состоящие из различного числа однотипных символов (в виде длительных «нажатий» и длительных «отжатий»), чередуются с достаточно малой средней скоростью, то спектральные составляющие канального сигнала группируются вблизи несущего колебания канального сигнала.1. For example, when using OFT or DOPT signals for data transmission, when in each channel signal the average number of abrupt changes in the phase of the carrier wave occurring per unit time is much less than the maximum possible number of abrupt changes in phase determined by the speed of channel signal manipulation. In this case, when the code combinations transmitted by each channel signal, consisting of a different number of symbols of the same type (in the form of long “taps” and long “depressions”), alternate at a fairly low average speed, the spectral components of the channel signal are grouped near the carrier wave of the channel signal .
Ширина полосы, занимаемая спектром такого канального сигнала, меньше максимально возможной величины ширины полосы, занимаемой канальным сигналом, равной (фиг. 2,а,б), и негативное действие напряжений образцов межканальной помехи можно не учитывать (даже при отсутствии поляризационных замираний, обеспечивающих существенное уменьшение негативного действия напряжений образцов межканальной помехи за счет реализации весового когерентного сложения напряжений образцов канального сигнала, при котором происходит подавление напряжения одного из образцов этой помехи в том узле фазирования 161 (162), на выходе канального фильтра 17 которого напряжение образца межканальной помехи превышает уровень напряжения соответствующего образца канального сигнала).The bandwidth occupied by the spectrum of such a channel signal is less than the maximum possible value of the bandwidth occupied by the channel signal, equal to (Fig. 2, a, b), and the negative effect of stresses of inter-channel interference samples can be ignored (even in the absence of polarization fading, which significantly reduce the negative effect of stresses of inter-channel interference samples due to the implementation of weighted coherent summation of the voltage of the channel signal samples at which suppression of the voltage of one of the samples of this interference in that phasing unit 16 1 (16 2 ), at the output of the channel filter 17 of which the voltage of the inter-channel interference sample exceeds the level voltage of the corresponding channel signal sample).
2. При увеличении кратности k канального сигнала передаваемого группового сигнала, например, при использовании фазоразностной манипуляции, что позволяет уменьшить скорость манипуляции канального сигнала до определенной величины, при которой ширина полосы канального сигнала становится существенно меньше величины .2. With an increase in the multiplicity k of the channel signal of the transmitted group signal, for example, when using phase-difference manipulation, which allows to reduce the speed of channel signal manipulation to a certain value at which the channel signal bandwidth becomes significantly less than .
С учетом вышеизложенного отфильтрованные канальными фильтрами 17 узлов фазирования 161 и 162 образцы i-го канального сигнала первого группового сигнала на входах нормирующих усилителей 18 i-го БКС 151-i можно представить в следующем виде:In view of the foregoing, samples of the i-th channel signal of the first group signal filtered at the inputs of the normalizing
- для первого узла 161 - - for the first node 16 1 -
- для второго узла 162 - - for the second node 16 2 -
Необходимо отметить, что в предлагаемой системе связи РПУ 101 и 102 должны работать в режиме отключения собственной системы автоматической регулировки усиления (АРУ), поскольку АРУ РПУ может регулировать только уровень группового сигнала, принимаемого в соответствующей широкой полосе, а не каждого канального сигнала с полосой приема в N меньшей полосы приема группового сигнала.It should be noted that in the proposed communication system, RPUs 10 1 and 10 2 should operate in the off mode of their own automatic gain control (AGC) system, since the RPU AGC can only adjust the level of a group signal received in the corresponding wide band, and not each channel signal with the reception band in N of the smaller reception band of the group signal.
Систему АРУ каждого нормирующего усилителя 18 и 24 любого БКС можно охарактеризовать коэффициентом регулирования системы АРУ. Коэффициент регулирования системы АРУ показывает, во сколько раз диапазон изменения сигнала на выходе нормирующего усилителя меньше, чем на его входе [6]:The AGC system of each normalizing
где UВХ MIN и UВЫХ MIN - минимальное входное и минимальное выходное напряжения, которые ограничивают величиной реальной чувствительности нормирующего усилителя 18 узла фазирования 161 (162), a UВХ MAX и UВЫХ MAX - ограничивают максимальной величиной входных колебаний, при которых уровень комбинационных составляющих на выходе нормирующего усилителя 18 не превышает допустимого.where U IN MIN and U OUT MIN are the minimum input and minimum output voltages, which are limited by the value of the real sensitivity of the normalizing
Для каждого из идентичных нормирующих усилителей 18 и 24 любого БКС 151-1,…,151-N и 152-1,…,152-N будем считать приемлемым, например, изменение отфильтрованного соответствующим канальным фильтром 17 сигнала на входе нормирующего усилителя 18 на 100 дБ при изменении сигнала на его выходе не более чем на 3 дБ. Системы АРУ с такими параметрами реализованы в современных РПУ [10].For each of the identical normalizing
На выходе нормирующих усилителей 18 каждого узла фазирования 161 и 162 отфильтрованные образцы i-го канального сигнала выравниваются по уровню и поступают на входы первых перемножителей 19, на другие входы которых поступает с нормирующего усилителя результирующего колебания 24 результирующий сигнал:At the output of the normalizing
где UPi, ωPi ϕPi - соответственно амплитуда, угловая частота и фаза результирующего сигнала.where U Pi , ω Pi ϕ Pi are the amplitude, angular frequency, and phase of the resulting signal, respectively.
Выходной продукт первого перемножителя 19 первого узла фазирования 161, на один вход которого поступает отфильтрованное и отнормированное напряжение первого образца i-го канального сигнала, а на другой его вход - результирующий сигнал, можно представить в виде:The output product of the
где К1 - значение коэффициента передачи нормирующего усилителя 18 первого узла фазирования 161, при котором обеспечивается нормирование первого образца входного канального сигнала с амплитудой U1Ci.where K 1 is the transmission coefficient of the normalizing
Первый член в фигурных скобках легко отсеивается измерительным фильтром 20 первого узла фазирования 161, т.к. его спектр намного выше спектра второго члена.The first term in braces is easily eliminated by the measuring
Второй член в фигурных скобках выражения (7) представляет собой гармоническое колебание (без манипуляции) на разностной круговой частоте ωФi=ωCi-ωPi, совпадающей с центральной частотой измерительного фильтра 20 узлов фазирования 161 и 162. Поскольку это колебание прямо пропорционально амплитуде принимаемого сигнала U1Ci, то при отсутствии помех на входах рассматриваемого i-го БКС 151-i, на выходе измерительного фильтра 20 амплитуда этого колебания будет максимальной и соответствовать максимальному «весу» напряжения принимаемого первого образца i-го канального сигнала в нормированном колебании на выходе нормирующего усилителя 18.The second term in curly brackets of expression (7) is harmonic oscillation (without manipulation) at the difference circular frequency ω Фi = ω Ci -ω Pi , which coincides with the central frequency of the measuring
Выходное напряжение измерительного фильтра 20 первого узла фазирования 161 с учетом вышеизложенного можно представить в виде:The output voltage of the measuring
Для более точной оценки в узле фазирования 161 (162) уровня или «веса» образца канального сигнала в нормированной смеси сигнала и помехи на выходе нормирующего усилителя 18, полоса пропускания измерительного фильтра 20 каждого узла фазирования, с одной стороны, должна быть предельно малой, а с другой стороны, необходимо, чтобы эта полоса обеспечивала возможность «отслеживания» уровня сигнала при его замираниях и изменениях частоты канального сигнала в процессе его приема. При практической реализации системы связи эту полосу можно выбрать порядка (20-25) Гц.For a more accurate assessment in the phasing unit 16 1 (16 2 ) of the level or "weight" of the channel signal sample in the normalized mixture of signal and noise at the output of the normalizing
Аналогично (8) можно представить выходное напряжение измерительного фильтра 20 второго узла фазирования 162, соответствующего в данном случае также максимальному «весу» напряжения принимаемого второго образца i-го канального сигнала:Similarly to (8), one can imagine the output voltage of the measuring
где К2 - значение коэффициента передачи нормирующего усилителя 18 второго узла фазирования 162, при котором обеспечивается нормирование второго образца входного канального сигнала.where K 2 is the value of the transfer coefficient of the normalizing
Выходной продукт второго перемножителя 21 первого узла фазирования 161 будет иметь вид:The output of the second multiplier 21 of the
Аналогично запишется выходной продукт второго перемножителя 21 второго узла фазирования 162:Similarly, the output of the second multiplier 21 of the
Первые слагаемые в фигурных скобках (10) и (11) отсеиваются при дальнейшей фильтрации выходного продукта сумматора 22 фильтром результирующего колебания 23 и их можно не учитывать. Поэтому напряжение первого образца канального сигнала на выходе фильтра результирующего колебания 23, которое необходимо учитывать при суммировании в сумматоре 22 (на его первом входе) можно представить в виде:The first terms in braces (10) and (11) are eliminated during further filtering of the output product of the
Аналогичным образом можно представить напряжение второго образца канального сигнала на выходе фильтра результирующего колебания 23, которое необходимо учитывать при суммировании в сумматоре 22 (на его втором входе):Similarly, you can imagine the voltage of the second sample of the channel signal at the output of the filter of the resulting
При этом выходное напряжение фильтра результирующего колебания 23 запишется в виде:In this case, the output voltage of the filter of the resulting
Учитывая, что в узлах фазирования 161 и 162 амплитуды напряжений соответствующих образцов i-го канального сигнала выравниваются каждым из нормирующих усилителей 18 до определенной нормированной величины UCH, максимальный диапазон изменения которой не превышает 3 дБ при изменении амплитуды напряжения на входе до 100 дБ, то величину амплитуды выходного нормированного колебания UCH при ограниченном, например, до 40 дБ диапазоне изменений амплитуды входных колебаний, можно считать постоянной:Given that in the
С учетом (15) выражение (14) можно представить в виде:In view of (15), expression (14) can be represented as:
С помощью нормирующего усилителя 24 результирующее напряжение UP CiФ (t) нормируется по уровню, т.е. приводится к виду (6).Using the normalizing
Аналогичным образом производится селекция и «весовое» сложение двух образцов каждого канального сигнала на частоте с порядковым номером i второго группового сигнала с помощью i-го БКС 152-i из состава второй группы N других БКС 152-1,…,152-N.Similarly, the selection and "weight" addition of two samples of each channel signal at a frequency with serial number i of the second group signal using the i-th BCS 15 2-i from the second group N of other BCS 15 2-1 , ..., 15 2-N .
В этом случае отфильтрованные канальными фильтрами 17 узлов фазирования 161 и 162 i-го БКС 152-i образцы i-го канального сигнала второго группового сигнала будут иметь вид:In this case, the 17
- для первого узла 161 - - for the first node 16 1 -
- для второго узла 162 - - for the second node 16 2 -
Демодуляция каждого i-го результирующего канального сигнала первого группового сигнала с выхода i-го БКС151-i (из состава первой группы из N БКС) производится соответствующим канальным демодулятором блока N канальных демодуляторов 111 одним из выбранный известных способов [2], а демодуляция каждого i-го результирующего канального сигнала второго группового сигнала с выхода i-го БКС 152-i из состава второй группы из N БКС производится соответствующим канальным демодулятором дополнительного блока N канальных демодуляторов 112 аналогичным способом.The demodulation of each i-th resulting channel signal of the first group signal from the output of the i-th BCS15 1-i (from the first group of N BCS) is performed by the corresponding channel demodulator of the block
В результате на выходах блока N канальных демодуляторов 111 формируются первые kN двоичные канальные последовательности, а на выходах дополнительного блока N канальных демодуляторов 112 формируются вторые kN двоичные канальные последовательности.As a result, the first kN binary channel sequences are formed at the outputs of the block of
С помощью параллельно-последовательного преобразователя 12 все 2kN канальных последовательностей преобразуются в одну двоичную последовательность, аналогичную переданной с выхода кодера 3, которая далее после декодирования в декодере 13 поступает получателю информации 14.Using a parallel-
Таким образом, в предлагаемой системе связи амплитуды напряжений образцов любого i-го канального сигнала, как первого, так и второго группового сигнала в соответствующем i-ом БКС 151-i (152-i) возводятся в квадрат и синфазно складываются на выходе этого БКС или на входе соответствующего i-го демодулятора блока N канальных демодуляторов 111 (112). При этом скорость передачи данных увеличивается в 2 раза по отношению к прототипу [5].Thus, in the proposed communication system, the voltage amplitudes of samples of any i-th channel signal, both the first and second group signals in the corresponding i-th BCS 15 1-i (15 2-i ) are squared and summed in phase at the output of this BCS or at the input of the corresponding i-th demodulator of the block of N channel demodulators 11 1 (11 2 ). In this case, the data transfer rate increases by 2 times in relation to the prototype [5].
На основе вышеприведенного метода анализа работы любого БКС можно доказать, что амплитуды принимаемых РПУ 101 и 102 напряжений двух образцов аддитивной i-ой сосредоточенной по спектру помехи, представляющей собой (при передаче в эфир) гармоническое колебание на фиксированной частоте, попадающей в полосу частот, занимаемой i-ым канальным сигналом, например первого группового сигнала, в сумматоре 22 i-го БКС 151-i складываются геометрически.Based on the above analysis method of the operation of any BCS, it can be proved that the amplitudes of the received RPU 10 1 and 10 2 voltages of two samples of the additive i-th concentrated in the interference spectrum, which is (when broadcasting) harmonic oscillation at a fixed frequency falling into the frequency band occupied by the i-th channel signal, for example, the first group signal, in the
Причем, чем больше амплитуда напряжения образца сосредоточенной по спектру помехи на выходе канального фильтра 17, например, первого образца U1Пi (первого узла фазирования 161) по отношению к амплитуде напряжения первого образца канального сигнала U1Ci на выходе этого фильтра, тем с меньшим «весом» поступает преобразованное напряжение этого образца сосредоточенной по спектру помехи с выхода второго перемножителя 21 на первый вход сумматора 22.Moreover, the larger the voltage amplitude of the sample concentrated by the interference spectrum at the output of the channel filter 17, for example, the first sample U 1Pi (the first phasing unit 16 1 ) with respect to the voltage amplitude of the first sample of the channel signal U 1Ci at the output of this filter, the smaller weight ”the converted voltage of this sample is concentrated on the interference spectrum from the output of the second multiplier 21 to the first input of the
В результате в предлагаемой системе связи обеспечивается повышение величины соотношения напряжений сигнал/помеха на выходе любого i-го БКС 151-i (на входе i-го демодулятора блока N канальных демодуляторов 111) и на выходе любого i-го БКС 152-i (на входе i-го демодулятора дополнительного блока N канальных демодуляторов 112) по отношению к величине аналогичного соотношения сигнал/помеха на входе i-го канального демодулятора прототипа [5] при тех же условиях связи.As a result, the proposed communication system provides an increase in the signal-to-noise voltage ratio at the output of any i-th BCS 15 1-i (at the input of the i-th demodulator of the block N channel demodulators 11 1 ) and at the output of any i-th BCS 15 2- i (at the input of the i-th demodulator of an additional block of N channel demodulators 11 2 ) with respect to the value of the same signal to noise ratio at the input of the i-th channel demodulator of the prototype [5] under the same communication conditions.
Для доказательства преимущества предлагаемой системы связи - достижения более высокой помехоустойчивости приема, как первого, так и второго групповых сигналов, проведем сравнительную оценку ее помехоустойчивости по отношению к помехоустойчивости известной системы связи [5] - прототипа.To prove the advantages of the proposed communication system - to achieve higher noise immunity of reception, both the first and second group signals, we will conduct a comparative assessment of its noise immunity with respect to noise immunity of the known communication system [5] - prototype.
Для этого проанализируем работу i-го БКС 151-i из состава первой группы из N БКС 151-1,…,151-N при приеме РПУ 101 и РПУ 102 напряжений соответствующих образцов суммарного сигнала и образцов аддитивной i-ой сосредоточенной по спектру канальной помехи [6], с. 7, излучаемой в эфир сторонним (мешающим) радиопередающим устройством и представляющей собой, синусоидальное колебание на фиксированной частоте в пределах полосы частот , занимаемой спектром передаваемого i-го канального сигнала первого группового сигнала (фиг. 2,а).To do this, we analyze the work of the i-th BCS 15 1-i from the composition of the first group of N BCS 15 1-1 , ..., 15 1-N when receiving RPU 10 1 and RPU 10 2 voltages of the corresponding samples of the total signal and samples of the additive i-th concentrated along the spectrum of channel interference [6], p. 7 radiated into the air by an external (interfering) radio transmitting device and representing a sinusoidal oscillation at a fixed frequency within the frequency band occupied by the spectrum of the transmitted i-th channel signal of the first group signal (Fig. 2, a).
Синусоидальное колебание на фиксированной частоте в пределах полосы частот приема сигнала, имитирующее реальную сосредоточенную по спектру канальную помеху, часто используется для проверки помехоустойчивости РПУ в целом и его составной части - демодулятора. Такого вида i-ую сосредоточенную по спектру помеху в дальнейшем будем называть i-ой внутриполосной канальной помехой (попадающей в полосу пропускания канальных фильтров 17 i-го БКС 151-i).Sinusoidal oscillation at a fixed frequency within the frequency band of the signal reception, simulating a real channel-centered channel interference, is often used to check the noise immunity of the RPU as a whole and its component, the demodulator. This kind of i-th interference concentrated along the spectrum will be called the i-th in-band channel interference (falling into the passband channel filters 17 i-th BCS 15 1-i ).
Напряжения первого и второго образцов такой i-ой внутриполосной канальной помехи могут действовать на входах нормирующих усилителей 18 i-го БКС 151-i на любой фиксированной частоте в пределах полосы пропускания канальных фильтров 17.The voltages of the first and second samples of such an i-th in-band channel interference can act on the inputs of the normalizing
Напряжение первого образца i-ой внутриполосной канальной помехи на входе нормирующего усилителя 18 первого узла фазирования 161 i-го БКС 151-i, действующего в пределах интервала стационарности длительностью Δt, можно представить виде:The voltage of the first sample of the i-th in-band channel interference at the input of the normalizing
где U1Пi и ϕ1Пi - амплитуда и фаза первого образца помехи, являющиеся постоянными величинами в пределах интервала Δt, ωПi - угловая частота помехи.where U 1Пi and ϕ 1Пi are the amplitude and phase of the first interference sample, which are constant values within the interval Δt, ω Пi is the angular frequency of the interference.
Аналогично можно представить напряжение второго образца i-ой внутриполосной канальной помехи на входе нормирующего усилителя 18 второго узла фазирования 162 i-го БКС 151-i:Similarly, you can imagine the voltage of the second sample of the i-th in-band channel interference at the input of the normalizing
где U2Пi и ϕ2Пi - амплитуда и фаза напряжения второго образца помехи.where U 2Pi and ϕ 2Pi are the amplitude and phase of the voltage of the second interference sample.
При рассмотрении различных соотношений амплитуд напряжений образцов канальных сигналов первого и второго групповых сигналов на входах канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 величины амплитуд напряжений U1Пi и U2Пi образцов внутриполосной канальной помехи на выходах этих фильтров будем выбирать заведомо существенно большими действительных средних значений амплитуд напряжений образцов межканальной помехи U1МПi и U2МПi т.е. U1Пi>>U1МПi и U2Пi>>U2МПi.When considering various relationships of voltage amplitudes of samples of channel signals of the first and second group signals at the inputs of channel filters 17
Здесь следует отметить, что в процессе приема суммарного сигнала на любом интервале стационарности длительностью Δt величины средних значений амплитуд напряжений образцов межканальной помехи на выходах канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 зависят как от уровней соответствующих образцов канальных сигналов (в данном случае второго группового сигнала), так и от ширины спектра каждого из этих канальных сигналов, который, как отмечалось выше, может занимать полосу частот от единиц герц до максимальной величины - Гц, в зависимости от средней скорости скачкообразных изменений манипулируемого параметра канального сигнала при угловой манипуляции, определяемого функцией θCi(t) из (1), например, фазы - при ОФТ, ДОФТ или частоты - при ЧТ, ДЧТ.It should be noted here that in the process of receiving the total signal over any stationarity interval of duration Δt, the values of the average values of the voltage amplitudes of the inter-channel interference samples at the outputs of the channel filters 17 of the phasing
Реальные средние значения амплитуд напряжений образцов межканальной помехи на выходе каждого канального фильтра 17 можно определить только экспериментально или экспертным путем, поскольку в аналитическом виде такого рода помехи в технической литературе не определены.The real average values of the voltage amplitudes of the inter-channel interference samples at the output of each channel filter 17 can only be determined experimentally or expertly, since such interference in the analytical form has not been determined in the technical literature.
Анализ работы i-го БКС 151-i при действии напряжений образцов i-ой внутриполосной канальной помехи, амплитуды которых существенно превышают средние значения амплитуд напряжений соответствующих образцов межканальной помехи, позволит произвести оценку соотношения напряжений сигнал/помеха на выходе каждого i-го БКС 151-i (определяющего помехоустойчивость приема каждого i-го канальный сигнала) при более тяжелых условиях связи, чем при действии реальных значений напряжений образцов межканальной помехи. Соответственно при таких значениях U1Пi и U2Пi влияние межканальных помех на помехоустойчивость приема можно не учитывать, а рассматривать помехоустойчивость приема только от воздействия внешней i-ой внутриполосной канальной помехи.Analysis of the operation of the i-th BCS 15 1-i under the action of the voltage of samples of the i-th in-band channel interference, the amplitudes of which significantly exceed the average voltage amplitudes of the corresponding samples of inter-channel interference, will allow us to evaluate the signal-to-noise voltage ratio at the output of each i-th BCS 15 1-i (which determines the noise immunity of the reception of each i-th channel signal) under more severe communication conditions than under the action of real voltage values of inter-channel interference samples. Accordingly, at such values of U 1Pi and U 2Pi, the influence of inter-channel interference on the reception noise immunity can be ignored, and reception noise immunity can only be considered from the influence of the external i-th in-band channel interference.
Таким образом, на выходе канального фильтра 17 первого узла фазирования 161 i-го БКС 151-i будут действовать два колебания - первого образца i-го канального сигнала U1Ci(t) и первого образца i-ой внутриполосной канальной помехи U1Пi(t), определяемые выражениями (3) и (19) соответственно:Thus, at the output of the channel filter 17 of the first phasing unit 16 1 of the i-th BCS 15 1-i , two oscillations will act - the first sample of the i-th channel signal U 1Ci (t) and the first sample of the i-th in-band channel interference U 1Pi ( t) defined by expressions (3) and (19), respectively:
На выходе канального фильтра 17 второго узла фазирования 162 БКС 151-i также будут действовать два колебания - второго образца i-го канального сигнала U2Ci(t) и второго образца i-ой внутриполосной канальной помехи U2Пi(t), определяемые выражениями (4) и (20) соответственно:At the output of the channel filter 17 of the
Аналитического выражения, описывающего с высокой точностью сумму двух колебаний типа (21) и (22) в технической литературе не найдено. Однако, если учесть, что в выражениях (21) и (22) расстройка |Δω|=|ωCi-ωПi| является малой величиной по сравнению со средней круговой частотой (ωCi+ωПi)/2, а также то, что с определенной вероятностью возможны ситуации, когда функция θCi(t), определяющая вид угловой манипуляции i-го канального сигнала, скачкообразно изменяет свое значение в пределах интервала стационарности длительностью Δt относительно редко, или остается постоянной величиной (что может иметь место при передаче по i-му частотному каналу первого группового сигнала, например, в режиме ОФТ или ЧТ сигнала «нажатие» в виде серии двоичных символов «1», передаваемых в пределах интервала Δt), то каждое результирующее колебание можно считать узкополосным процессом [11].An analytical expression describing with high accuracy the sum of two oscillations of type (21) and (22) was not found in the technical literature. However, taking into account that in expressions (21) and (22), the detuning | Δω | = | ω Ci -ω Пi | is a small quantity compared to the average circular frequency (ω Ci + ω Пi ) / 2, and also, with a certain probability, situations are possible when the function θ Ci (t), which determines the type of angular manipulation of the ith channel signal, changes stepwise its value within the stationary interval of duration Δt is relatively rare, or remains constant (which can occur when the first group signal is transmitted via the i-th frequency channel, for example, in the OFT or CHT mode, the signal is “pressed” as a series of binary symbols “1 ", Ne edavaemyh within Δt interval), then each resulting oscillation can be considered narrowband process [11].
Для оценки помехоустойчивости приема i-го канального сигнала, которая характеризуется величиной соотношения напряжений сигнал/помеха на выходе i-го БКС 151-i при различных соотношениях напряжений образцов канального сигнала и внутриполосной помехи, рассмотрим процесс приема суммарного сигнала и внутриполосной канальной помехи в пределах каждого из обозначенных на фиг. 3,а,б интервалов времени.To assess the noise immunity of the reception of the i-th channel signal, which is characterized by the value of the signal-to-noise voltage ratio at the output of the i-BCS 15 1-i for various voltage ratios of the samples of the channel signal and in-band interference, we consider the process of receiving the total signal and in-band channel interference within each of those indicated in FIG. 3, a, b time intervals.
1. Прием на любом интервале стационарности длительностью Δt, выбираемом в пределах временного интервала T1 (0<t<t1).1. Reception on any stationarity interval of duration Δt, selected within the time interval T1 (0 <t <t 1 ).
В пределах этого интервала на выходе канального фильтра 17 первого узла фазирования 161 i-го БКС 151-i амплитуда напряжения первого образца внутриполосной канальной помехи U1Пi превышает амплитуду напряжения первого образца i-го канального сигнала U1Ci и существенно превышает среднюю амплитуду напряжения первого образца межканальной помехи U1МПi, т.е. U1Ci<U1Пi>>U1МПi.Within this interval, at the output of the channel filter 17 of the first phasing unit 16 1 of the i-th BCS 15 1-i, the voltage amplitude of the first sample of in-band channel interference U 1Pi exceeds the voltage amplitude of the first sample of the i-th channel signal U 1Ci and significantly exceeds the average voltage amplitude of the first inter-channel interference sample U 1MPi , i.e. U 1Ci <U 1Pi >> U 1MPi .
При этом амплитуда напряжения второго образца i-го канального сигнала U2Ci в пределах интервала времени T1 (0<t<t1) в соответствии с фиг. 3,а превышает амплитуду напряжения второго образца внутриполосной канальной помехи U2Пi, которая, в свою очередь, существенно превышает среднюю амплитуду напряжения второго образца межканальной помехи U2МПi, т.е. U2Ci>U2Пi>>U2МПi.In this case, the voltage amplitude of the second sample of the i-th channel signal U 2Ci within the time interval T1 (0 <t <t 1 ) in accordance with FIG. 3a exceeds the voltage amplitude of the second sample of in-band channel interference U 2Pi , which, in turn, significantly exceeds the average voltage amplitude of the second sample of inter-channel interference U 2MPi , i.e. U 2Ci > U 2Pi >> U 2MPi .
Огибающую U1T1(t) результирующего колебания (21), представляющего собой узкополосный процесс на интервале времени T1, можно с определенной степенью точности представить согласно [11], с. 119, в виде:The envelope U 1T1 (t) of the resulting oscillation (21), which is a narrow-band process in the time interval T1, can be represented with a certain degree of accuracy according to [11], p. 119, in the form:
где M1iT1=U1Ci/U1Пi - i-ое канальное соотношение амплитуд напряжений сигнал/помеха на выходе канального фильтра 17 первого узла фазирования 161 на любом интервале стационарности длительностью Δt, заканчивающимся в рассматриваемый момент времени t и выбираемом в пределах первого (в соответствии с фиг. 3,а,б) интервала времени T1, при M1iT1<1 и ωCi-ω1Пi=Δω>0.where M 1iT1 = U 1Ci / U 1Пi is the i-th channel ratio of signal amplitudes of the signal to noise at the output of the channel filter 17 of the
При этом результирующее колебание (21) на входе нормирующего усилителя 18 первого узла фазирования 161 с учетом (23) будет иметь вид [11]:In this case, the resulting oscillation (21) at the input of the normalizing
где θ(t) - функция, описывающая изменения фазы результирующего колебания с центральной частотой внутриполосной канальной помехи ωПi при U1Пi>U1Ci [11].where θ (t) is the function that describes the phase changes of the resulting oscillation with the center frequency of the in-band channel interference ω Pi at U 1Pi > U 1Ci [11].
Для второго узла фазирования 162 огибающую U2iT1(t) узкополосного процесса (22) на входе нормирующего усилителя 18 второго узла фазирования 162 аналогично (23) можно представить в виде:For the
где R2iT1=U2Пi/UCi - i-oe канальное соотношение амплитуд напряжений помеха/сигнал на выходе канального фильтра 17 второго узла фазирования 162 на интервале стационарности длительностью Δt при R2iT1<1.where R 2iT1 = U 2Pi / U Ci is the i-oe channel ratio of the amplitudes of the interference voltage / signal at the output of the channel filter 17 of the
Результирующее колебание (22) на входе нормирующего усилителя 18 второго узла фазирования 162 с учетом (25) будет иметь вид [11]:The resulting oscillation (22) at the input of the normalizing
где θ'(t) - функция, описывающая изменения фазы результирующего колебания с центральной частотой сигнала ωCi при U2Ci>U2Пi [11].where θ '(t) is the function that describes the phase changes of the resulting oscillation with the central frequency of the signal ω Ci for U 2Ci > U 2Пi [11].
Постоянная времени системы АРУ нормирующих усилителей 18 должна быть больше периода изменения огибающей результирующего колебания (биений) с частотой Δω и, в тоже время, меньше интервала Δt.The time constant of the AGC system of normalizing
Из (24) и (26) следует, что в пределах конкретного интервала стационарности длительностью Δt средние значения амплитуд результирующих колебаний на входах нормирующих усилителей 18 узлов фазирования 161 и 162 с учетом максимального и минимального значений переменной величины cosΔωt будут иметь вид:From (24) and (26) it follows that, within a specific interval of stationarity of duration Δt, the average values of the amplitudes of the resulting oscillations at the inputs of the normalizing
Определим в выражении (27) значение второго сомножителя числителя (в скобках):Define in expression (27) the value of the second factor of the numerator (in brackets):
Здесь учтено, что при извлечении корня квадратного каждое из двух слагаемых должно быть больше нуля при M1iT1<1.It is taken into account that when extracting the square root, each of the two terms must be greater than zero for M 1iT1 <1.
Соответственно и в выражении (28) значение второго сомножителя числителя также будет равно: Accordingly, in the expression (28), the value of the second factor of the numerator will also be equal to:
Таким образом, выражения (27) и (28) принимают следующий вид:Thus, expressions (27) and (28) take the following form:
Учитывая, что АРУ нормирующего усилителя 18 каждого из узлов фазирования 161 и 162 реагирует на среднее значение амплитуды входного колебания, среднее значение амплитуды нормированного результирующего колебания на выходе нормирующего усилителя 18 первого узла фазирования 161 с учетом (15) и (27') будет равно:Given that the AGC of the normalizing
Здесь К1 - значение коэффициента передачи нормирующего усилителя 18 первого узла фазирования 161, при котором его выходной уровень нормируется системой АРУ до известной величины UCH, определяемой выражением (15).Here K 1 is the value of the transfer coefficient of the normalizing
Из (29) определим величину К1 на конкретном интервале стационарности Δt в пределах первого (в соответствии с фиг. 3,а,б) временного интервала T1, на котором величина M1iT1<1 принимает соответствующее значение:From (29) we determine the value of K 1 on a specific interval of stationarity Δt within the first (in accordance with Fig. 3, a, b) time interval T1, on which the value M 1iT1 <1 takes the corresponding value:
Используя принцип суперпозиции на выбранном интервале стационарности длительностью Δt, выходной продукт первого перемножителя 19 первого узла фазирования 161 в этом случае будет иметь вид:Using the principle of superposition on a selected stationarity interval of duration Δt, the output product of the
Здесь первое слагаемое, характеризующее напряжение первого образца канального сигнала на выходе первого перемножителя 19 первого узла фазирования 161 можно представить аналогично выражению (7): Here, the first term characterizing the voltage of the first sample of the channel signal at the output of the
При этом измерительный фильтр 20 первого узла фазирования 161, выделит из суммы двух колебаний только гармоническое колебание с центральной частотой этого фильтра ωфi=ωCi-ωPi, которое по аналогии с (8) и с учетом (30) можно представить в виде:In this case, the measuring
Второе слагаемое в (31), характеризующее напряжение первого образца внутриполосной канальной помехи на выходе первого перемножителя 19 первого узла фазирования 161, будет иметь вид:The second term in (31), which characterizes the voltage of the first sample of in-band channel interference at the output of the
Из рассмотрения (34) следует, что в первом перемножителе 19 гармоническое колебание помехи U1Пi(t) преобразуется в два колебания с угловой манипуляцией: на верхней несущей частоте ωв=ωПi+ωPi (первое слагаемое в круглых скобках) и на нижней несущей частоте ωн=ωПi-ωPi (второе слагаемое в круглых скобках).From consideration (34) it follows that in the
Спектральные составляющие первого колебания с угловой манипуляцией на несущей частоте ωв намного выше центральной частоты ωФi измерительного фильтра 20 и легко им отсеиваются, а отдельные спектральные составляющие второго фазоманипулированного сигнала на несущей частоте ωн могут попасть в полосу пропускания измерительного фильтра 20.The spectral components of the first oscillation with angular manipulation at the carrier frequency ω are much higher than the center frequency ω Фi of the measuring filter 20 and are easily eliminated by them, and individual spectral components of the second phase-manipulated signal at the carrier frequency ω n can fall into the passband of the measuring
Однако, учитывая, что полоса пропускания измерительного фильтра 20 много меньше полосы пропускания канального фильтра 17, соответствующей спектру принимаемого сигнала, реакцию узкополосного измерительного фильтра 20 на указанные выше отдельные спектральные составляющие помехи с угловой манипуляцией можно не учитывать ввиду малых уровней этих составляющих.However, taking into account that the passband of the measuring
Таким образом, выходное напряжение измерительного фильтра 20 при приеме смеси сигнала и внутриполосной канальной помехи с определенной степенью точности будет соответствовать выражению (33), т.е. выходное напряжение этого фильтра будет определять «вес» канального сигнала в смеси сигнала и помехи:Thus, the output voltage of the measuring
Используя принцип суперпозиции, выходной продукт второго перемножителя 21 первого узла фазирования 161 с учетом (35) будет иметь вид:Using the principle of superposition, the output of the second multiplier 21 of the
Первое слагаемое в (36), определяет напряжение первого образца канального сигнала на выходе второго перемножителя 21 первой ветви фазирования 161. По аналогии с (10) и с учетом (30) и (35) это слагаемое можно записать в виде:The first term in (36) determines the voltage of the first channel signal sample at the output of the second multiplier 21 of the
Учитывая, что первое слагаемое в (37) отсеивается при дальнейшей фильтрации, будем учитывать, как и ранее, только второе слагаемое на первом входе сумматора 22, характеризующее напряжение первого образца канального сигнала:Considering that the first term in (37) is eliminated during further filtering, we will take into account, as before, only the second term at the first input of
со средним значением амплитуды with average amplitude
Второе слагаемое в (36) определяет напряжение внутриполосной канальной помехи на первом входе сумматора 22. С учетом (19), (30) и (35) это слагаемое будет иметь вид:The second term in (36) determines the voltage of the in-band channel interference at the first input of the
По аналогии с (37) в (39) будем учитывать только второе слагаемое на первом входе сумматора 22, характеризующего напряжение первого образца внутриполосной канальной помехи:By analogy with (37) in (39), we will take into account only the second term at the first input of
где ω'Пi=ωCi-ωPi-ωПi, ψ1=ϕ1Ci-ϕPi-ϕ1Пi.where ω ' Пi = ω Ci- ω Pi -ω Пi , ψ 1 = ϕ 1Ci -ϕ Pi -ϕ 1Пi .
Аналогичные операции выполним и для определения результирующего колебания на выходе второго перемножителя второго узла фазирования 162, которое подается на второй вход сумматора 22.We perform similar operations to determine the resulting oscillation at the output of the second multiplier of the
В этом случае на выбранном интервале стационарности длительностью Δt среднее значение амплитуды нормированного результирующего колебания на выходе нормирующего усилителя 18 второго узла фазирования 162 с учетом (15) и (28') будет равно:In this case, on the selected stationarity interval of duration Δt, the average value of the amplitude of the normalized resulting oscillation at the output of the normalizing
Здесь К2 - значение коэффициента передачи нормирующего усилителя 18 второго узла фазирования 162, при котором его средний выходной уровень нормируется системой АРУ до известной величины UCH (15).Here, K 2 is the value of the transfer coefficient of the normalizing
Из (41) определим величину К2, являющуюся постоянной в пределах интервала стационарности Δt, заканчивающегося в рассматриваемый момент времени t:From (41) we determine the value of K 2 , which is constant within the stationarity interval Δt ending at the considered time t:
Используя принцип суперпозиции, выходной продукт первого перемножителя 19 второго узла фазирования 162 в этом случае будет иметь вид:Using the principle of superposition, the output product of the
Здесь первое слагаемое, характеризующее напряжение второго образца i-го канального сигнала первого группового сигнала на выходе первого перемножителя 19 второго узла фазирования 162, которое по аналогии с (32) можно представить в виде:Here, the first term characterizing the voltage of the second sample of the i-th channel signal of the first group signal at the output of the
При этом измерительный фильтр 20 второго узла фазирования 161, выделит из суммы двух колебаний только гармоническое колебание с центральной частотой этого фильтра ωфi=ωCi-ωPi, которое по аналогии с (9) и с учетом (42) можно представить в виде:In this case, the measuring
Второе слагаемое в (43), характеризующее напряжение помехи на выходе первого перемножителя 19 второго узла фазирования 162 будет иметь вид:The second term in (43), which characterizes the interference voltage at the output of the
Аналогично ранее рассмотренному, в первом перемножителе второго узла фазирования 162 гармоническое колебание помехи U2Пi(t) преобразуется в два сигнала с угловой манипуляцией: на верхней несущей частоте ωв=ωПi+ωPi (первое слагаемое в круглых скобках) и на нижней несущей частоте ωн=ωПi-ωPi (второе слагаемое в круглых скобках).Similarly to the previously considered, in the first multiplier of the
Спектральные составляющие первого сигнала с угловой манипуляцией на несущей частоте ωв намного выше центральной частоты ωФi измерительного фильтра 20 и легко им отсеиваются, а отдельные спектральные составляющие второго фазоманипулированного сигнала на несущей частоте ωн могут попасть в полосу пропускания измерительного фильтра 20.The spectral components of the first signal with angular manipulation at the carrier frequency ω are much higher than the center frequency ω Фi of the measuring filter 20 and are easily eliminated by it, and individual spectral components of the second phase-manipulated signal at the carrier frequency ω n can fall into the passband of the measuring
Однако, учитывая, как и в первом узле фазирования 161, что полоса пропускания измерительного фильтра 20 много меньше полосы пропускания канального фильтра 17, реакцию узкополосного измерительного фильтра 20 на указанные выше отдельные спектральные составляющие сигнала с угловой манипуляцией можно не учитывать.However, taking into account, as in the
Таким образом, выходное напряжение измерительного фильтра 20 при приеме смеси канального сигнала и внутриполосной помехи с определенной степенью точности будет соответствовать выражению (45):Thus, the output voltage of the measuring
Используя принцип суперпозиции на выбранном интервале стационарности Δt, выходной продукт второго перемножителя 21 второго узла фазирования 162 будет иметь вид:Using the principle of superposition on the selected interval of stationarity Δt, the output product of the second multiplier 21 of the
Первое слагаемое в (48), определяет напряжение второго образца i-го канального сигнала первого группового сигнала на выходе второго перемножителя 21 второго узла фазирования 162. По аналогии с (37) и с учетом (42) и (47) это слагаемое можно записать в виде:The first term in (48) determines the voltage of the second sample of the i-th channel signal of the first group signal at the output of the second multiplier 21 of the
Учитывая, что первое слагаемое в (49) отсеивается при дальнейшей фильтрации, будем учитывать как и ранее только второе слагаемое на втором входе сумматора 22, характеризующее напряжение второго образца канального сигнала:Considering that the first term in (49) is eliminated during further filtering, we will take into account, as before, only the second term at the second input of
со средним значением напряжения амплитудыwith average amplitude voltage
Второе слагаемое в (48) определяет напряжение помехи на втором входе сумматора 22. С учетом (42) и (47) это слагаемое будет иметь вид:The second term in (48) determines the interference voltage at the second input of the
По аналогии с (39) в (51) будем учитывать только второе слагаемое на втором входе сумматора 22, характеризующего напряжение помехи:By analogy with (39) in (51), we will take into account only the second term at the second input of
где ω'Пi=ωCi-ωPi-ωПi, ψ2=ϕ2Ci-ϕPi-ϕ2Пi.where ω ' Пi = ω Ci -ω Pi -ω Пi , ψ 2 = ϕ 2Ci -ϕ Pi -ϕ 2Пi .
В сумматоре 22 амплитуды первого и второго образцов канального сигнала первого группового сигнала с выходов вторых перемножителей узлов фазирования 161, 162 и определяемые выражениями (38) и (50), складываются алгебраически как синфазные колебания. Результирующее напряжение канального сигнала на выходе i-го БКС 151-i, реализующего оптимальное сложение образцов этого сигнала, будет иметь вид:In the
со средним значением амплитуды результирующего напряжения канального сигнала в виде:with the average value of the amplitude of the resulting voltage of the channel signal in the form:
Амплитуды напряжений образцов внутриполосной канальной помехи, определяемые выражениями (40) и (52), в сумматоре 22 складываются геометрически, как колебания с одной и той же частотой ω'Пi=ωCi-ωPi-ωПi и различными фазами: ψ1=ϕ1Ci-ϕPi-ϕ1Пi и ψ2=ϕ2Ci-ϕPi-ϕ2Пi.The voltage amplitudes of the samples of in-band channel interference defined by expressions (40) and (52) in the
Результирующее напряжение внутриполосной канальной помехи на выходе i-го БКС 151-i будет равно [12], с. 185:The resulting voltage of the in-band channel interference at the output of the i-th BCS 15 1-i will be equal to [12], p. 185:
где - амплитуда результирующего напряжения внутриполосной канальной помехи;Where - the amplitude of the resulting voltage in-band channel interference;
Δψ=ψ2-ψ1;Δψ = ψ 2 -ψ 1 ;
Определим среднее значение амплитуды UPOПiT1(Δψ) результирующего напряжения внутриполосной канальной помехи.We determine the average value of the amplitude U POPiT1 ( Δψ ) of the resulting in-band channel noise voltage.
С учетом максимального и минимального значений величины cos(ψ2-ψ1), характеризующей разность фаз между напряжениями двух образцов внутриполосной канальной помехи, которая может изменяться произвольным образом, в том числе и в пределах любого из выбираемых интервалов стационарности длительностью Δt, среднее значение величины UPOПiT1(Δψ) будет равно:Taking into account the maximum and minimum values of cos (ψ 2 -ψ 1 ), which characterizes the phase difference between the voltages of two samples of in-band channel interference, which can vary arbitrarily, including within any of the selected stationary intervals of duration Δt, the average value of U POPiT1 ( Δψ ) will be equal to:
при условии, что M1iT1>R2iT1, илиprovided that M 1iT1 > R 2iT1 , or
при условии, что R2iT1>M1iT1.provided that R 2iT1 > M 1iT1 .
Результирующее канальное соотношение средних значений результирующих амплитуд напряжений сигнал/помеха на выходе i-го БКС 151-i (на входе i-го канального демодулятора блока канальных демодуляторов 111) при оптимальном (весовом) сложении разнесенных образцов i-го канального сигнала на любом интервале стационарности длительностью Δt, выбираемом в пределах временного интервала T1 (0<t<t1) в соответствии с фиг. 3,а,б, с учетом (53') и (55) будет равно:The resulting channel ratio of the average values of the resulting amplitudes of the signal / noise voltages at the output of the i-th BCS 15 1-i (at the input of the i-th channel demodulator of the channel demodulator block 11 1 ) with optimal (weighted) addition of spaced samples of the i-th channel signal at any a stationary interval of duration Δt selected within the time interval T1 (0 <t <t 1 ) in accordance with FIG. 3a, b, taking into account (53 ') and (55) it will be equal to:
Или с учетом (56):Or considering (56):
2. Прием на любом интервале стационарности длительностью Δt, выбираемом в пределах временного интервала Т2 (t1<t<t2).2. Reception at any stationarity interval of duration Δt, selected within the time interval T2 (t 1 <t <t 2 ).
В данном случае в пределах временного интервала Т2 имеют место неравенства: 1) U1Пi/U1Ci=R1iT2<1 и 2) U2Пi/U2Ci=R2iT2<1.In this case, the following inequalities occur within the time interval T2: 1) U 1Pi / U 1Ci = R 1iT2 <1 and 2) U 2Pi / U 2Ci = R 2iT2 <1.
Следовательно, напряжение первого образца канального сигнала на выходе второго перемножителя 21 первого узла фазирования 161 или на первом входе сумматора 22 с учетом идентичности узлов фазирования 161 и 162 и в соответствии с выражениями (50), (50') запишется в виде:Therefore, the voltage of the first sample of the channel signal at the output of the second multiplier 21 of the
со средним значением напряжения амплитудыwith average amplitude voltage
Аналогичным образом запишется напряжение второго образца канального сигнала на втором входе сумматора 22:Similarly, the voltage of the second sample of the channel signal at the second input of the
со средним значением напряжения амплитудыwith average amplitude voltage
В сумматоре 22 средние значения амплитуд первого и второго образцов канального сигнала первого группового сигнала, определяемые выражениями (59') и (60'), складываются алгебраически как синфазные колебания.In
Напряжение результирующего канального сигнала на выходе i-го БКС 151-i, реализующего оптимальное сложение образцов этого сигнала, с учетом (59') и (60') будет иметь вид:The voltage of the resulting channel signal at the output of the i-BCS 15 1-i , which implements the optimal addition of samples of this signal, taking into account (59 ') and (60'), will look like:
со средним значением амплитуды результирующего напряжения канального сигналаwith the average value of the amplitude of the resulting voltage of the channel signal
Не трудно показать, что напряжение первого образца внутриполосной канальной помехи на первом входе сумматора 22 по аналогии с выражением (52) будет иметь вид:It is not difficult to show that the voltage of the first sample of in-band channel interference at the first input of
где ω'Пi=ωCi-ωPi-ωПi, ψ'1=ϕ'1Ci-ϕ'Pi-ϕ'1Пi.where ω ' Пi = ω Ci -ω Pi -ω Пi , ψ' 1 = ϕ ' 1Ci -ϕ' Pi -ϕ ' 1Пi .
Здесь, как и ранее, имеется ввиду, что каждая из величины R1iT2, ψ'1, ϕ'1Ci, ϕ'Pi, ϕ'1Пi принимает конкретное численное значение на каждом выбираемом интервале стационарности длительностью Δt в пределах временного интервала Т2 (t1<t<t2).Here, as before, it is understood that each of the values of R 1iT2 , ψ ' 1 , ϕ' 1Ci , ϕ ' Pi , ϕ' 1Pi takes a specific numerical value on each selectable stationary interval of duration Δt within the time interval T2 (t 1 <t <t 2 ).
Аналогичный вид будет иметь и напряжение второго образца внутриполосной канальной помехи на втором входе сумматора 22:The voltage of the second sample of the in-band channel interference at the second input of the
где ψ'2=ϕ'2Ci-ϕ'Pi-ϕ'2Пi.where ψ ' 2 = ϕ' 2Ci -ϕ ' Pi -ϕ' 2Пi .
Амплитуды напряжений образцов внутриполосной канальной помехи, определяемые выражениями (62) и (63), в сумматоре 22 складываются геометрически, как колебания с одной и той же частотой ω'Пi=ωCi-ωPi-ωПi и различными фазами.The voltage amplitudes of the samples of in-band channel interference defined by expressions (62) and (63) in the
Результирующее напряжение внутриполосной канальной помехи на выходе i-го БКС 151-i аналогично выражению (54) будет равно:The resulting voltage of the in-band channel interference at the output of the i-th BCS 15 1-i, similar to expression (54), will be equal to:
где -Where -
- амплитуда результирующего напряжения внутриполосной канальной помехи; Δψ'=ψ'2-ψ'1;- the amplitude of the resulting voltage in-band channel interference; Δψ '= ψ' 2 -ψ '1;
Определим среднее значение амплитуды UPOПiT2(Δψ') результирующего напряжения внутриполосной канальной помехи (64).Let us determine the average value of the amplitude U POPiT2 ( Δψ ') of the resulting voltage of the in-band channel interference (64).
С учетом максимального и минимального значений величины cos(ψ'2-ψ'1), характеризующей разность фаз между напряжениями двух образцов внутриполосной канальной помехи, которая может изменяться произвольным образом, в том числе и в пределах любого из выбираемых интервалов стационарности Δt на временном интервале T2, среднее значение величины UPOПiT2(Δψ') будет аналогично выражению (56) равно:Given the maximum and minimum values of cos (ψ ' 2 -ψ' 1 ), which characterizes the phase difference between the voltages of two samples of in-band channel interference, which can vary arbitrarily, including within any of the selected stationarity intervals Δt in the time interval T2, the average value of U POПiT2 ( Δψ ') will be similar to expression (56) equal to:
при условии R1iT2>R2iT2, или:provided that R 1iT2 > R 2iT2 , or:
Таким образом, при ведении радиосвязи на любом интервале стационарности Δt в пределах временного интервала T2 результирующее канальное соотношение средних амплитуд сигнал/помеха на выходе i-го БКС 151-i или на входе i-го канального демодулятора блока канальных демодуляторов 111 при оптимальном (весовом) сложении разнесенных образцов i-го канального сигнала с учетом (61') и (65) будет равно:Thus, when conducting radio communications on any stationarity interval Δt within the time interval T2, the resulting channel ratio of the average signal / noise amplitudes at the output of the i-th BCS 15 1-i or at the input of the i-th channel demodulator of the
Или с учетом (66):Or considering (66):
3. Прием на любом интервале стационарности длительностью Δt, выбираемом в пределах временного интервала Т3 (t2<t<t3).3. Reception at any stationarity interval of duration Δt, selected within the time interval T3 (t 2 <t <t 3 ).
В данном случае в пределах временного интервала Т3 имеют место неравенства: 1) U1Пi/U1Ci=R1iT3<1 и 2) U2Ci/U2Пi=M2iT3<1.In this case, the following inequalities occur within the time interval T3: 1) U 1Pi / U 1Ci = R 1iT3 <1 and 2) U 2Ci / U 2Pi = M 2iT3 <1.
Таким образом, условия приема суммарного сигнала на интервале Т3 фактически аналогичны условиям приема на интервале T1 и отличаются в основном тем, что на входах узлов фазирования 161 и 162 соотношения напряжений сигнал/помеха и помеха/сигнал, каждое из которых меньше единицы, поменялись местами. Соответственно с учетом идентичности узлов фазирования результирующее канальное соотношение средних амплитуд напряжений сигнал/помеха на выходе i-го БКС 151-i или на входе i-го канального демодулятора блока канальных демодуляторов 111 при оптимальном (весовом) сложении разнесенных образцов i-го канального сигнала по аналогии с (57) будет равно:Thus, the conditions for receiving the total signal in the interval T3 are actually similar to the conditions for receiving in the interval T1 and differ mainly in that at the inputs of the phasing
Или аналогично (58):Or similarly (58):
Проведем оценку помехоустойчивости приема i-го канального сигнала первого группового сигнала (фиг. 2,а) в виде соотношения сигнал/помеха на выходе соответствующего устройства линейного сложения (на входе i-го демодулятора) известной системой связи - прототипа [5].Let us evaluate the noise immunity of the reception of the i-th channel signal of the first group signal (Fig. 2, a) in the form of the signal-to-noise ratio at the output of the corresponding linear addition device (at the input of the i-th demodulator) by the known prototype communication system [5].
Учитывая, что приемные комплексы сравниваемых систем связи должны работать в одних и тех же условиях, т.е. вести разнесенный прием на две антенны, принимающие электромагнитные волны, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях, то и замирания двух образцов принимаемого группового сигнала на выходах двух РПУ как предлагаемой системы связи, так и прототипа, должны быть одинаковы.Given that the receiving complexes of the compared communication systems should work under the same conditions, i.e. to conduct diversity reception on two antennas receiving electromagnetic waves polarized in mutually perpendicular directions, then the fading of two samples of the received group signal at the outputs of two RPUs of both the proposed communication system and the prototype should be the same.
Как уже отмечалось выше, при линейном сложении сигналов двух ветвей разнесения выдвигаются жесткие требования к обеспечению равенства коэффициентов усиления в ветвях разнесения, т.е. антенны, а также РПУ ветвей разнесения должны быть строго идентичны по коэффициентам усиления [6]. Предположим, что это условие выполняется.As noted above, when linearly adding signals of two diversity branches, stringent requirements are put forward to ensure equal gain in the diversity branches, i.e. antennas, as well as RPUs of diversity branches should be strictly identical in gain [6]. Assume that this condition is met.
Аналогично вышеизложенному будем рассматривать работу известной системы связи - прототипа, при приеме двух образцов каждого i-го канального сигнала, подверженных поляризационным замираниям в соответствии моделью характера замираний, приведенной на фиг. 2,а.Similarly to the foregoing, we will consider the operation of the well-known communication system - the prototype, when receiving two samples of each i-th channel signal subject to polarization fading in accordance with the model of the nature of fading shown in Fig. 2 a.
Пусть, как и ранее, образцы группового сигнала U1C(t) и U2C(t) вида (3) и (4), а также образцы внутриполосной синусоидальная канальной помехи U1Пi(t) и U2Пi(t) вида (17) и (19) с выходов линейных трактов соответствующих РПУ приемного комплекса известной системы связи поступают в пределах любого из временных интервалов стационарности длительностью Δt на N канальных блоков (КБ), каждый из которых рассчитан на сдвоенный прием и состоит из двух идентичных активных фильтров [5].Let, as before, the samples of the group signal U 1C (t) and U 2C (t) of the form (3) and (4), as well as the samples of the in-band sinusoidal channel noise U 1Пi (t) and U 2Пi (t) of the form (17 ) and (19) from the outputs of the linear paths of the corresponding RPMs of the receiving complex of the known communication system, they arrive within any of the stationary time intervals of duration Δt for N channel blocks (KB), each of which is designed for dual reception and consists of two identical active filters [5 ].
Выделенные фильтрами i-го канального блока напряжения образцов i-го канального сигнала и i-й внутриполосной канальной помехи на входах устройства линейного сложения (УЛС) в составе блока вычисления разности фаз (БВРФ) можно представить аналогично (21) и (22) в виде:The voltage of the samples of the i-th channel signal and the i-th in-band channel noise at the inputs of the linear addition device (ULS) as part of the phase difference calculation unit (BVRF) allocated by the filters of the i-channel channel block can be represented similarly to (21) and (22) in the form :
- на первом входе - - at the first entrance -
- на втором входе - - at the second entrance -
Здесь и в дальнейшем будем считать, что коэффициент передачи каждого активного фильтра и каждого УЛС равен 1.Hereinafter, we will assume that the transmission coefficient of each active filter and each ULS is 1.
Следует отметить, что при любом виде линейного сложения сигналов частотные составляющие спектра каждого из образцов i-го канального сигнала ветвей разнесения не должны быть подвержены селективным искажениям при их сложении. Из этого следует, что линейное сложение напряжений образцов i-ой внутриполосной канальной помехи должно осуществляться по такому же закону, что и линейное сложение напряжений образцов i-го канального сигнала.It should be noted that for any type of linear signal addition, the frequency components of the spectrum of each of the samples of the i-th channel signal of the diversity branches should not be subject to selective distortion during their addition. From this it follows that the linear addition of the voltage of the samples of the i-th in-band channel interference should be carried out according to the same law as the linear addition of the voltage of the samples of the i-th channel signal.
Используя принцип суперпозиции, результат некогерентного линейного сложения напряжений двух образцов i-го канального сигнала и с учетом (71) и (72) можно представить в виде:Using the principle of superposition, the result of incoherent linear addition of voltages of two samples of the i-th channel signal and taking into account (71) and (72) can be represented as:
Как отмечалось выше, аналитического выражения, описывающего с высокой точностью сумму двух колебаний типа (73) в технической литературе не найдено. Однако, если учесть, что в выражениях (73) растройка |Δω|=|ωCi-ωПi| является малой величиной по сравнению со средней круговой частотой (ωCi+ωПi)/2, а также то, что с определенной вероятностью возможны ситуации, когда функция θCi(t), определяющая вид угловой манипуляции i-го канального сигнала, скачкообразно изменяет свое значение в пределах интервала стационарности длительностью Δt относительно редко, или остается постоянной величиной (что может иметь место при передаче по i-му частотному каналу первого группового сигнала, например, в режиме ОФТ или ЧТ сигнала «нажатие» в виде серии двоичных символов «1», передаваемых в пределах интервала Δt), то результирующее колебание можно считать узкополосным процессом [11].As noted above, no analytical expression describing with high accuracy the sum of two oscillations of type (73) was found in the technical literature. However, if we take into account that in expressions (73) the pattern | Δω | = | ω Ci -ω Пi | is a small quantity compared to the average circular frequency (ω Ci + ω Пi ) / 2, and also, with a certain probability, situations are possible when the function θ Ci (t), which determines the type of angular manipulation of the ith channel signal, changes stepwise its value within the stationary interval of duration Δt is relatively rare, or remains constant (which can occur when the first group signal is transmitted via the i-th frequency channel, for example, in the OFT or CHT mode, the signal is “pressed” as a series of binary symbols “1 ", Ne edavaemyh within Δt interval), the resulting oscillation can be considered narrowband process [11].
С достаточной для проведения необходимых расчетов точностью выражение (73) в соответствии с [11], с. 185 можно записать в виде:With sufficient accuracy for the necessary calculations, expression (73) in accordance with [11], p. 185 can be written as:
где огибающую UРЛCi и фазу ϕРЛCi результирующего напряжения канального сигнала на любом из интервалов стационарности длительности Δt можно определить в виде:where the envelope U РЛCi and phase ϕ РЛCi of the resulting voltage of the channel signal at any of the stationary intervals of duration Δt can be determined in the form:
Определим среднее значение амплитуды UРЛCi (74) результирующего напряжения канального сигнала после линейного сложения.Let us determine the average value of the amplitude U РЛCi (74) of the resulting voltage of the channel signal after linear addition.
С учетом максимального и минимального значений величины cos(ϕ2Ci-ϕ1Ci), характеризующей разность фаз между напряжениями двух образцов канального сигнала, которая может изменяться произвольным образом, в том числе и в пределах любого из выбираемых интервалов стационарности Δt на каком либо временном интервале Т, среднее значение величины UРЛCi аналогично выражению (55) будет равно:Taking into account the maximum and minimum values of cos (ϕ 2Ci -ϕ 1Ci ), which characterizes the phase difference between the voltages of two samples of the channel signal, which can vary arbitrarily, including within any of the selected stationarity intervals Δt at any time interval T , the average value of U РЛCi, similar to expression (55), will be equal to:
при условии U1Ci>U2Ci, или:provided that U 1Ci > U 2Ci , or:
Аналогичным образом с учетом (71) и (72) можно получить результат некогерентного линейного сложения напряжений двух образцов i-ой внутриполосной канальной помехи:Similarly, taking into account (71) and (72), we can obtain the result of incoherent linear addition of voltages of two samples of the i-th in-band channel noise:
где результирующее значение напряжения амплитуды UРЛПi и результирующее значение фазы ϕРЛПi внутриполосной канальной помехи на любом из интервалов Δt стационарности в соответствии с [12], с. 185 определяются в виде:where the resulting value of the voltage amplitude U RLPi and the resulting value of the phase ϕ RLPi of the in- band channel interference at any of the stationary intervals Δt in accordance with [12], p. 185 are defined as:
Среднее значение амплитуды результирующего напряжения внутриполосной канальной помехи после линейного сложения напряжений двух ее образцов можно записать аналогично (76) и (77) в виде:The average value of the amplitude of the resulting voltage of the in-band channel interference after linear addition of the voltages of its two samples can be written similarly to (76) and (77) in the form:
либо в виде:either in the form:
Соответственно, при приеме образцов первого группового сигнала и внутриполосной канальной помехи, действующей в пределах полосы частот i-го канального сигнала, результирующее канальное соотношение средних значений амплитуд напряжений сигнал/помеха на выходе i-го устройства линейного сложения или на входе i-го канального демодулятора известной системы связи [5] будет равно:Accordingly, when receiving samples of the first group signal and in-band channel interference operating within the frequency band of the i-th channel signal, the resulting channel ratio of the average values of the signal / noise voltage amplitudes at the output of the i-th linear addition device or at the input of the i-th channel demodulator known communication system [5] will be equal to:
1. При приеме на любом интервале стационарности длительностью Δt в пределах первого временного интервала T1 (0<t<t1) и первой половины временного интервала T2 (t1<t<2), где U2Ci>U1Ci и U1Пi>U2Пi и с учетом (77) и (81):1. When receiving at any stationarity interval of duration Δt within the first time interval T1 (0 <t <t 1 ) and the first half of the time interval T2 (t 1 <t <2), where U 2Ci > U 1Ci and U 1Пi > U 2Pi and taking into account (77) and (81):
2. При приеме на любом интервале стационарности длительностью Δt в пределах второй половины второго временного интервала Т2 (2<t<t2) и третьего временного интервала Т3 (t2<t<t3), где U1Ci>U2Ci и U2Пi>U1Пi и с учетом (76) и (82):2. When receiving at any stationarity interval of duration Δt within the second half of the second time interval T2 (2 <t <t 2 ) and the third time interval T3 (t 2 <t <t 3 ), where U 1Ci > U 2Ci and U 2Пi > U 1Pi and taking into account (76) and (82):
Таким образом, приведенные выше выражения позволяют производить оценку результирующих канальных соотношений сигнал/помеха на выходе любого i-го устройства сложения (оптимального и линейного) разнесенных образцов i-го канального сигнала (или на входе i-го канального демодулятора) каждой из сравниваемых систем связи в зависимости от исходного канального соотношения сигнал/помеха на выходе линейного тракта каждого из РПУ 101 и 102 системы связи.Thus, the above expressions allow us to estimate the resulting channel signal-to-noise ratios at the output of any i-th addition device (optimal and linear) of spaced samples of the i-th channel signal (or at the input of the i-th channel demodulator) of each of the compared communication systems depending on the initial channel signal-to-noise ratio at the output of the linear path of each of the RPU 10 1 and 10 2 communication systems.
Однако, при сравнении величин НPioпт и HPiлин необходимо знать критическое значение соотношения сигнал/помеха (внутриполосная) на входе каждого демодулятора Нкр.=UC/UП, ниже которого происходит сбой его работы. Поскольку ранее мы условились, что демодуляторы сравниваемых систем связи идентичны, то величина Нкр. для сравниваемых систем связи должна быть одинаковой, т.е. Нкр.лин=Нкр.опт.However, when comparing the values of H Piopt and H Pilin, it is necessary to know the critical value of the signal-to-noise ratio (in-band) at the input of each demodulator H cr. = U C / U P , below which its operation fails. Since we previously agreed that the demodulators of the compared communication systems are identical, the value of N cr. for the compared communication systems should be the same, i.e. N cr.lin = N cr.opt .
Численное значение величины Нкр для промышленного демодулятора телеграфных сигналов, например, для демодулятора (блок Б5-72) из состава РПУ 3-го поколения Р-160П [10] составляет Нкр<1,66 для режимов работы ЧТ и Hкр<2 для режимов ОФТ.The numerical value of N cr for an industrial demodulator of telegraph signals, for example, for a demodulator (block B5-72) from the 3rd generation RPU R-160P [10], is N cr <1.66 for operating modes of CT and H cr <2 for OFT modes.
Расчетные данные соотношений HPiлин и НPioпт, вычисленных по формулам (57), (67), (68), (69), (83), (84) при различных значениях величин U1Ci, U1Пi, U2Ci, U2Пi, фиксируемых в относительные моменты времени t в соответствии с фиг. 2,а, приведены в таблице.The calculated data of the relations H Pilin and H Piopt calculated according to formulas (57), (67), (68), (69), (83), (84) for different values of U 1Ci , U 1Pi , U 2Ci , U 2Pi fixed at relative times t in accordance with FIG. 2a are shown in the table.
Из анализа таблицы следует, что предлагаемая система высокоскоростной декаметровой радиосвязи существенно превосходит известную систему радиосвязи - прототип, по помехоустойчивости приема любого i-го канального сигнала при одновременном действии на входе (выходе) линейного тракта каждого из двух РПУ 101 и 102 соответствующего образца внутриполосной канальной помехи с частотой в пределах полосы частот, занимаемой спектром i-го канального сигнала.From the analysis of the table it follows that the proposed high-speed decameter radio communication system significantly exceeds the well-known radio communication system - the prototype, in noise immunity of receiving any i-th channel signal while simultaneously acting on the input (output) of the linear path of each of the two RPUs 10 1 and 10 2 of the corresponding in-band sample channel interference with a frequency within the frequency band occupied by the spectrum of the i-th channel signal.
Кроме того, поскольку при расчетах помехоустойчивости приема любого i-го канального сигнала принималось условие, что на выходах канальных фильтров 17 узлов фазирования 161 и 162 величины амплитуд напряжений U1Пi и U2Пi образцов внутриполосной канальной помехи выбраны заведомо существенно большими действительных средних значений амплитуд напряжений образцов межканальной помехи U1МПi и U2МПi т.е. U1Пi>>U1МПi и U2Пi>>U2МПi, то помехоустойчивость приема любого i-го канального сигнала, характеризующаяся соотношением HPioпт=UPO ср CiTX/UPOcpПiTX на конкретном временном интервале ТХ (Т1,Т2,Т3) в соответствии с фиг. 3,а, в основном определяется величинами амплитуд напряжений образцов внутриполосной канальной помехи и фактически не зависит от действия напряжений образцов межканальной помехи.In addition, since when calculating the noise immunity of the reception of any i-th channel signal, it was assumed that the output amplitudes of the channel filters 17 of the phasing
Следует также отметить, что в предлагаемой системе связи при одной и той же длительности канальной посылки сигнала Ткан, что и у известной системы связи (прототипа) [5], общая скорость передачи двоичной информации в 2 раза выше. Поэтому для сравнении величин соотношений сигнал/помеха НPiопт и НPiлин предлагаемой системы связи и прототипа при их работе в абсолютно одинаковых условиях, необходимо в прототипе скорость передачи увеличить в 2 раза, например, путем увеличения кратности уплотнения k сигнала в каждом частотном канале группового сигнала (фиг. 2,а).It should also be noted that in the proposed communication system when the same duration T ch channel sending signal as that of the known connection system (prior art) [5], the total bit rate is 2 times higher. Therefore, to compare the signal-to-noise ratios H Piopt and H Pilin of the proposed communication system and the prototype when they work under absolutely identical conditions, it is necessary to increase the transmission speed in the prototype by 2 times, for example, by increasing the multiplexing factor k of the signal in each frequency channel of the group signal (Fig. 2, a).
Например, при проведении сравнения в предлагаемой системе связи в каждом из 2N частотных каналов можно использовать сигналы ОФТ или ЧТ при k=1, а в прототипе (при той же скорости манипуляции канальных сигналов) - сигналы ДОФТ или ДЧТ при k=2, обеспечивающих скорость передачи двоичной информации в 2 раза выше, чем сигналами ОФТ или ЧТ. При этом данные расчета соотношений сигнал/помеха HPiлин и НPioпт на входе каждого i-го демодулятора сравниваемых систем (приведенные в таблице) не изменятся. Изменится только величина Нкр.лин для каждого i-го демодулятора известной системы в сторону больших значений при использовании сигналов ДОФТ или ДЧТ, т.е. Нкр.лин>Нкр.опт или Нкр.лин=L Нкр.опт, где коэффициент L>1. Соответственно выигрыш в помехоустойчивости предлагаемой системы связи по отношению к прототипу в действительности должен возрасти дополнительно в L раз, т.е. выигрыш Q по помехоустойчивости можно определить в виде:For example, when comparing the proposed communication system in each of the 2N frequency channels, you can use OFT or CT signals at k = 1, and in the prototype (at the same speed of channel signal manipulation), you can use DOFT or DCT signals at k = 2, providing speed binary information transmission is 2 times higher than OFT or CT signals. In this case, the data of calculating the signal-to-noise ratios H Pilin and H Piopt at the input of each i-th demodulator of the compared systems (given in the table) will not change. Only the value N cr.lin for each i-th demodulator of the known system will change towards higher values when using DOPT or DCT signals, i.e. N cr.lin > N cr.opt or N cr.lin = L N cr.opt , where the coefficient L> 1. Accordingly, the gain in noise immunity of the proposed communication system in relation to the prototype should actually increase by an additional L times, i.e. the gain Q in noise immunity can be determined in the form:
где значения НPioпт и HPiлин при различных относительных единицах времени t приведены в таблице.where the values of H Pipt and H Pilin for various relative units of time t are given in the table.
Из приведенного выше анализа следует, что преимущество предлагаемой системы связи по отношению к прототипу по помехоустойчивости приема каждого i-го канального сигнала при действии i-ой сосредоточенной по спектру помехи достигается за счет того, что при повышении групповой скорости передачи данных в 2 раза скорость передачи данных по каждому из 2N частотных каналов не повышается, кроме того, при осуществлении разнесенного сдвоенного приема на две антенны 91 и 92, принимающие волны, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях, используется оптимальное (весовое) сложение напряжений двух образцов каждого из 2N канальных сигналов, которое, в свою очередь, обеспечивает увеличение канального соотношения сигнал/помеха на входе соответствующего канального демодулятора блока канальных демодуляторов 111 или 112.From the above analysis it follows that the advantage of the proposed communication system with respect to the prototype for the noise immunity of reception of each i-th channel signal under the action of the i-th interference concentrated in the spectrum is achieved due to the fact that when the group data transfer rate is 2 times higher data on each of the 2N frequency channels does not increase, in addition, when performing dual diversity reception on two antennas 9 1 and 9 2 , receiving waves polarized in mutually perpendicular directions, the optimal (weighted) summation of the voltages of two samples of each of the 2N channel signals is used, which, in turn, provides an increase in the channel signal-to-noise ratio at the input of the corresponding channel demodulator of the
Поскольку канальные сигналы каждого группового сигнала ортогональны, т.е. независимы друг от друга, то помехоустойчивость приема любого i-го канального сигнала первого и второго групповых сигналов не зависит от помехоустойчивости приема любого другого канального сигнала. Соответственно достигается выигрыш и по помехоустойчивости приема суммарного сигнала в целом в условиях мешающего воздействия как одной сосредоточенной по спектру канальной помехи, так и при одновременном действии G сосредоточенных по спектру канальных помех (G≤N), каждая из которых попадает в полосу частот , занимаемую одним из 2N канальных сигналов первого и второго групповых сигналов.Since the channel signals of each group signal are orthogonal, i.e. are independent of each other, then the noise immunity of receiving any i-th channel signal of the first and second group signals does not depend on the noise immunity of receiving any other channel signal. Accordingly, a gain is also achieved in the noise immunity of receiving the total signal as a whole under interfering effects of one channel interference concentrated in the spectrum of interference, and with the simultaneous action of G channel interference concentrated in the spectrum (G≤N), each of which falls into the frequency band occupied by one of the 2N channel signals of the first and second group signals.
Выигрыш по помехоустойчивости приема будет достигаться и при наличия мешающего действия флуктуационных помех, действующих в пределах полос частот, занимаемых канальными сигналами, за счет того, что в каждом БКС образцы канального сигнала складываются алгебраически, как синфазные колебания, а флуктуационные помехи (шумы) складываются геометрически.The gain in noise immunity of the reception will also be achieved if there is an interfering effect of fluctuation interference acting within the frequency bands occupied by the channel signals, due to the fact that in each BCS the samples of the channel signal are added algebraically as in-phase oscillations, and the fluctuation interference (noise) is added geometrically .
С практической точки зрения все составные части системы декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных реализуемы, более того, большинство составных частей системы (за исключением передающих антенн 71, 72, приемных антенн 91, 92 и усилителей мощности в составе радиопередающих устройств 61, 62) могут быть реализованы с использованием методов цифровой обработки сигналов [10].From a practical point of view, all the components of a decameter radio communication system with high-speed data transmission are realizable, moreover, most of the components of the system (with the exception of transmitting antennas 7 1 , 7 2 , receiving antennas 9 1 , 9 2 and power amplifiers as part of
В заключение следует отметить, что реализация предлагаемого изобретения - системы декаметровой радиосвязи с высокоскоростной передачей данных позволит достичь следующих преимуществ по отношению к известным системам [1], [4], [5]:In conclusion, it should be noted that the implementation of the present invention is a decameter radio communication system with high-speed data transmission will achieve the following advantages in relation to the known systems [1], [4], [5]:
1. Увеличить групповую скорость передачи данных в 2 раза фактически без расширения полосы частот при передаче и приеме групповых сигналов.1. To increase the group data transfer rate by 2 times without actually expanding the frequency band when transmitting and receiving group signals.
2. Повысить помехоустойчивость приема двоичной информации как при мешающем воздействии сосредоточенных по спектру (синусоидальных) помех, так и флуктуационных помех.2. To increase the noise immunity of the reception of binary information both under the interfering effect of spectrum-focused (sinusoidal) noise and fluctuation noise.
3. Расширить функциональные возможности по отношению к известной системе [5] в части передачи и приема более широкого класса канальных сигналов с угловой манипуляцией: как с фазоразностной, так и с частотной манипуляцией при любой кратности k уплотнения канальных сигналов.3. To expand the functionality with respect to the known system [5] in terms of transmission and reception of a wider class of channel signals with angular manipulation: both with phase difference and frequency manipulation for any multiplex k of channel signal multiplexing.
Источники информацииInformation sources
1. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. Учебник для вузов. М.: Связь, 1973, 376 с.1. Klovsky D.D. Theory of signal transmission. Textbook for high schools. M .: Communication, 1973, 376 p.
2. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970, 728 с.2. Fink L.M. Theory of discrete message transmission. M .: Soviet Radio, 1970, 728 p.
3. Кловский Д.Д., Николаев Б.И. Инженерная реализация радиотехнических схем (в системах передачи дискретных сообщений в условиях межсимвольной интерференции). М.: Связь, 1975, 200 с.3. Klovsky D. D., Nikolaev B. I. Engineering implementation of radio circuits (in discrete message transmission systems under conditions of intersymbol interference). M .: Communication, 1975, 200 p.
4. Киселев A.M., Махотин В.В., Рыжов Н.Ю., Шаталова Г.В. Способ реализации высокоскоростного параллельного модема // Техника радиосвязи. 2006. Вып. 11. С. 5-15.4. Kiselev A.M., Mahotin V.V., Ryzhov N.Yu., Shatalova G.V. A method for implementing a high-speed parallel modem // Radio engineering. 2006. Issue. 11. S. 5-15.
5. Гинсбург В.В., Гиршов B.C., Заездный A.M., Каган Б.Д., Кустов О.В., Окунев Ю.Б. и др. Аппаратура передачи дискретной информации МС-5 / Под редакцией Заездного A.M. и Окунева Ю.Б. - М.: Связь, 1970, 152 с.5. Ginsburg VV, Girshov B.C., Zayezny A.M., Kagan BD, Kustov OV, Okunev Yu.B. and other equipment for the transmission of discrete information MS-5 / Edited by Zaezdny A.M. and Okuneva Yu.B. - M .: Communication, 1970, 152 p.
6. Н.А. Сартасов, В.М. Едвабный, В.В. Грибин. Коротковолновые магистральные радиоприемные устройства. М.: Связь, 1971, 288 с.6. N.A. Sartasov, V.M. Edvabny, V.V. Mushroom. Short-wave trunk radio receivers. M .: Communication, 1971, 288 p.
7. Г.З. Айзенберг, С.П. Белоусов, Э.М. Журбенко, Г.А. Клигер, А.Г. Курашов. Коротковолновые антенны / Под редакцией Г.З. Айзенберга. - 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985, 536 с.7. G.Z. Eisenberg, S.P. Belousov, E.M. Zhurbenko, G.A. Kliger, A.G. Kurashov. Shortwave antennas / Edited by G.Z. Eisenberg. - 2nd, rev. and add. - M.: Radio and Communications, 1985, 536 p.
8. М.В. Назаров, Б.И. Кувшинов, О.В. Попов. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1970, 368.8. M.V. Nazarov, B.I. Kuvshinov, O.V. Popov. Theory of signal transmission. M.: Communication, 1970, 368.
9. М.П. Долуханов. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972. 336 с.9. M.P. Dolukhanov. Propagation of radio waves. M .: Communication, 1972.336 s.
10. Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.К. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. – М.: Радиотехника, 2011, 444 с.10. Berezovsky V.A., Dulkeit I.V., Savitsky O.K. Modern decameter radio communication: equipment, systems and complexes / Ed. V.A. Berezovsky. - M.: Radio Engineering, 2011, 444 p.
11. И.С. Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Сов. радио, 1977, 608 с.11. I.S. Honorovsky. Radio circuits and signals. Textbook for high schools. Ed. 3rd, rev. and add. M .: Sov. Radio 1977, 608 pp.
12. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Физ.-матем. литература, 1962, 608 с.12. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Math reference. M .: Fiz.-mat. literature, 1962, 608 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015120056A RU2608569C2 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | System of decametric radio communication with high-speed data transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015120056A RU2608569C2 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | System of decametric radio communication with high-speed data transmission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015120056A RU2015120056A (en) | 2016-12-20 |
| RU2608569C2 true RU2608569C2 (en) | 2017-01-23 |
Family
ID=57759163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015120056A RU2608569C2 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | System of decametric radio communication with high-speed data transmission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2608569C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737763C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-12-02 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Decametric radio communication system |
| RU2743233C1 (en) * | 2020-01-28 | 2021-02-16 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" | Method of transmitting and receiving discrete messages in complex of decametric radio communication |
| RU2795268C1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-05-02 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Radio transmitting device with automatic adjustment of radio signal spectrum parameters |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5416767A (en) * | 1993-02-08 | 1995-05-16 | U.S. Philips Corporation | Method of transmitting a data stream, transmitter and receiver |
| US5535239A (en) * | 1990-06-25 | 1996-07-09 | Qualcomm Incorporated | Data burst randomizer |
| RU2188516C1 (en) * | 2001-05-21 | 2002-08-27 | Военный университет связи | Quaternary-coded radio signal transmission system |
| RU2305368C2 (en) * | 2005-09-20 | 2007-08-27 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс"(ФНПЦ ОАО "НПО "Марс") | Data transfer system with multi-access and time division of channels |
| RU2315428C9 (en) * | 2006-06-23 | 2008-04-27 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" | System for transmitting data with multi access and time division of channels |
-
2015
- 2015-05-27 RU RU2015120056A patent/RU2608569C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5535239A (en) * | 1990-06-25 | 1996-07-09 | Qualcomm Incorporated | Data burst randomizer |
| US5416767A (en) * | 1993-02-08 | 1995-05-16 | U.S. Philips Corporation | Method of transmitting a data stream, transmitter and receiver |
| RU2188516C1 (en) * | 2001-05-21 | 2002-08-27 | Военный университет связи | Quaternary-coded radio signal transmission system |
| RU2305368C2 (en) * | 2005-09-20 | 2007-08-27 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс"(ФНПЦ ОАО "НПО "Марс") | Data transfer system with multi-access and time division of channels |
| RU2315428C9 (en) * | 2006-06-23 | 2008-04-27 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" | System for transmitting data with multi access and time division of channels |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737763C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-12-02 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Decametric radio communication system |
| RU2743233C1 (en) * | 2020-01-28 | 2021-02-16 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" | Method of transmitting and receiving discrete messages in complex of decametric radio communication |
| RU2795268C1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-05-02 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Radio transmitting device with automatic adjustment of radio signal spectrum parameters |
| RU2811564C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-01-15 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Radio link with automatic adjustment of radio signal spectrum parameters |
| RU2825314C1 (en) * | 2023-10-30 | 2024-08-23 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Method for noise-immune decametre radio communication with high-speed data transmission |
| RU2826048C1 (en) * | 2023-10-30 | 2024-09-03 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Noise-immune decameter radio communication system with high-speed data transmission |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015120056A (en) | 2016-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5471497A (en) | Method and apparatus for variable rate signal transmission in a spread spectrum communication system using coset coding | |
| JP4607939B2 (en) | Carrier interferometry coding and multicarrier processing | |
| Enge et al. | Spread-spectrum multiple-access performance of orthogonal codes: Linear receivers | |
| US5621752A (en) | Adaptive sectorization in a spread spectrum communication system | |
| US7907512B1 (en) | OFDM and SC-OFDM QLM | |
| Chen et al. | OFDM-modulated dynamic coded cooperation in underwater acoustic channels | |
| DE10114052C1 (en) | Radio transmission method in the interior area for parallel radio transmission of digital partial data streams and mobile radio transmission system | |
| EA031912B1 (en) | Combined amplitude-time modulation and phase modulation | |
| CN113454919A (en) | Satellite communication system | |
| Wu et al. | Modulation detection of underwater acoustic communication signals through cyclostationary analysis | |
| Temim et al. | An LR-FHSS receiver for a massive IoT connectivity | |
| RU2608567C2 (en) | Method of decametric radio communication with high-speed data transmission | |
| RU2608569C2 (en) | System of decametric radio communication with high-speed data transmission | |
| CN113475046A (en) | Method and apparatus for modulation using a zadoff-chu sequence | |
| Wu et al. | Ultra narrow band transmission system with orbital angular momentum | |
| RU2608554C2 (en) | High-speed decametric radio communication system | |
| JPH08256082A (en) | Communication method and equipment | |
| RU2825314C1 (en) | Method for noise-immune decametre radio communication with high-speed data transmission | |
| RU2826048C1 (en) | Noise-immune decameter radio communication system with high-speed data transmission | |
| RU2720215C1 (en) | Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method | |
| JP2002208980A (en) | Method for transmitting stream of digital data value | |
| RU2663240C1 (en) | Method of protection of narrow channels of data transmission under conditions of multipath radio signal propagation and complex of means for its implementation | |
| RU2846136C1 (en) | System for diversity reception of a signal transmitted over a multibeam channel | |
| RU2809479C1 (en) | Method of information transmission using mimo scheme in hypercomplex space | |
| RU2809552C1 (en) | Multichannel radio communication device |