способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления
Классы МПК: | H04B7/14 радиорелейные системы |
Автор(ы): | Петряев Г.В., Орлов В.И. |
Патентообладатель(и): | Петряев Герман Васильевич, Орлов Виталий Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-12-20 публикация патента:
10.01.1999 |
Предлагается способ обеспечения связи между двумя РРС, в котором каждая РРС излучает в направлении соседней РРС и принимает от нее СВЧ сигнал-переносчик информации на одной и той же несущей частоте с разделением во времени излучения и приема на данной РРС сигнала с временным уплотнением каналов. При этом на первой РРС обеспечивают временной сдвиг начала периода дискретизации периода дискретизации принимаемого сигнала относительно начала периода дискретизации излучаемого сигнала кратным длительности канального интервала. Это достигается за счет того, что измеряют задержку сигнала tз1.2, излученного первой РРС, принятого и переизлученного второй РРС в направлении первой РРС, и изменяют период дискретизации сигнала Toд на Tд1, излучаемого первой РРС, так, чтобы он отвечал одному из условий
или
где n - число канальных интервалов в периоде дискретизации и обычно n = 2l; l = 5...9; к - целое число канальных интервалов, размещающихся в остатке tз1.2 - mTд1, к = 1, 2, 3...(-1);
m = 2...4, E/ / - целая часть частного. Величина tз1.2 может быть определена априорно любым известным способом, в том числе радиотехническим. Предлагается перед началом связи измерить величину tз1.2, излучая в течение некоторого отрезка времени однократно за каждые четыре периода дискретизации канальный интервал цикловой (кадровой) синхронизации известным методом импульсной дальнометрии. Данный способ кроме возможности использования единственной несущей частоты позволяет сократить разнос одновременно принимаемых несущих частот смежных символов, упростить СВЧ приемную аппаратуру, обеспечить глубокое подавление излучаемого сигнала на входе СВЧ приемника данной РРС, что является достигаемым техническим результатом. Он реализуем при любом виде модуляции, используемой для временного уплотнения каналов, в том числе в цифровых РРС. Устройство для осуществления способа представляет систему дуплексной радиосвязи двух РРС, каждая из которых состоит из последовательно соединенных аппаратуры уплотнения, устройства И, передатчика разделительно-полосового фильтра, переключателя прием-передача с устройством защиты приемника (УЗП) и антенны, между выходом антенны и входом блока синхронизации аппаратуры уплотнения включены последовательно соединенные второй разделительно-полосовой фильтр и приемник. Между выходом генератора импульсов синхронизации аппаратуры уплотнения и управляющим входом переключателя прием-передача с УЗП включены последовательно соединенные формирователь импульсов модуляции, второй вход которого подключен к выходу блока синхронизации аппаратуры уплотнения, и инвертор, вход которого объединен с вторым входом устройства И. Кроме того, в первой РРС между выходом приемника и вторым входом блока синхронизации аппаратуры уплотнения включены последовательно соединенные селектор синхроимпульсов, устройство измерения задержки, второй вход которого объединен с входом формирователя импульсов модуляции, и устройство управления периодом дискретизации. Второй выход устройства измерения задержки подключен к второму входу формирователя импульсов модуляции. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810t.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-2t.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-3t.gif)
Формула изобретения
1. Способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями (РРС), заключающийся в том, что каждая из них излучает в направлении друг друга СВЧ сигнал-переносчик информации и каждая принимает излученный соседней РРС СВЧ сигнал, отличающийся тем, что каждая РРС излучает в направлении соседней РРС и принимает от нее СВЧ сигнал на одной и той же несущей частоте с разделением во времени излучения и приема на данной РРС сигнала с временным уплотнением каналов и обеспечивают на первой РРС временной сдвиг начала периода дискретизации принимаемого сигнала относительно начала периода дискретизации излучаемого сигнала кратным длительности канального интервала, причем измеряют задержку сигнала tз1.2, излученного первой РРС, принятого и переизлученного второй РРС в направлении первой РРС и изменяют период дискретизации сигнала T0g на Tg1, излучаемого первой РРС, так, чтобы он отвечал условиюtз1.2 = Tg1(m + k/n),
где
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-13t.gif)
символ E| | означает целую часть от частного, обычно n = 2l, l = 5...9;
k - целое число канальных интервалов, размещающихся в остатке tз1.2 - m Tg1, k = 1, 2, 3, ..., (n - 1). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после измерения задержки сигнала увеличивают период дискретизации так, чтобы он отвечал условию
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-14t.gif)
где n - число канальных интервалов в периоде дискретизации;
k - целое число канальных интервалов, размещающихся в остатке tз1.2 - m
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники, а именно способам радиосвязи между неподвижными объектами. Известны способы радиосвязи, в которых в течение передачи канального интервала несколько раз скачкообразно меняют несущую частоту (см. например Клименко Н.Н., Кисель В. В. , Замарин А.И. "Сигналы с расширением спектра в системах передачи информации", Зарубежная радиоэлектроника N 11, 19, 80, Москва, Радиосвязь, стр. 50) или одновременно излучают в одном направлении (либо всенаправленно) один и тот же информационный сигнал на 2-х несущих частотах. Устройство, реализующее данный способ, описано в книге "Системы связи и радиорелейные линии" под ред. Н.И.Калашникова, Связь, М, 1977, стр. 108 и содержит на одной радиорелейной станции (РРС) последовательно соединенные первый передатчик, работающий на несущей частоте f1, первый полосовой фильтр, пропускающий сигнал на частотах f1 и f2 и антенну, излучающую обе эти частоты, а также последовательно соединенные второй передатчик, работающий на несущей частоте f2 и объединенный по входу с первым передатчиком, и второй полосовой фильтр, пропускающий сигнал на частоте f2, выход которого соединен со вторым входом первого полосового фильтра. Известен и другой, принятый за прототип, способ обеспечения дуплексной связи между двумя смежными радиорелейными станциями, например оконечный радиорелейной станции (ОРС) и базовой радиорелейной станции (БРС) или между ОРС и промежуточной радиорелейной станцией (ПРС), заключающийся в том, что каждая из них непрерывно излучает в направлении друг друга СВЧ сигнал, в том числе с временным уплотнением каналов, причем несущие частоты этих излучаемых сигналов существенно и обязательно различаются, а также каждый из них непрерывно принимает сигнал, излучаемый соседней РРС, и ослабляет при приеме сигнал, излучаемый собственной РРС, и сигналы, излучаемые другими не смежными с нею РРС. Устройство, реализующее данный способ, приведено в книге "Системы связи и радиорелейные линии" под ред. Н.И. Калашникова, Связь, М, 1977 стр. 80. Оно содержит, в частности, оконечные радиорелейные станции (РРС), каждая из которых состоит из аппаратуры уплотнения (АУ), выход которой подключен к последовательно соединенным передатчику (П), разделительно-полосовому фильтру (РПФ) и передающей антенне (А), излучающей сигнал на частоте f1, а последовательно соединенные приемная антенна (А), принимающая сигнал на частоте f2, второй разделительно-полосовой фильтр (РПФ) и приемник (ПР) подключены ко входу АУ. Данный способ, принятый за прототип, имеет ряд недостатков, основными из которых являются:- необходимость использования двух несущих частот;
- необходимость значительного разнесения этих несущих частот, составляющего несколько сотен и даже тысячи мегагерц (см. вышеупомянутую литературу стр. 217), что весьма сильно снижает скорость передачи информации или количество радиостволов (или то и другое) в выделенном диапазоне частот;
- необходимость серьезного усложнения аппаратуры для обеспечения глубокого ослабления приема мешающих сигналов, в первую очередь излучаемого собственной РРС, вследствие большого диапазона между мощностью излучаемого сигнала и чувствительностью приемника;
- многократное усложнение ситуации при увеличении количества стволов (или одновременно излучаемых данной РРС в одном направлении рабочих частот). Предлагаемый способ в определенной мере свободен от всех указанных недостатков. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в данной РРС излучают сигнал с временным уплотнением каналов в направлении соседней РРС и принимают сигнал от последней не непрерывно, а с разделением во времени (т. е. квазинепрерывно со скважностью
Q
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124005/8776.gif)
где
Q = Tд/Tизл,
Tд - период дискретизации излучаемого сигнала,
Tизл - суммарное время, затраченное на излучение за период дискретизации). Помимо этого, во время излучения прием на данной РРС прекращают (блокируют) и осуществляют его после прекращения излучения передаваемого сигнала. Для реализации такого попеременного чередования передачи и приема на обеих соседних РРС сразу обеспечивают на каждой РРС временной сдвиг между началом периода дискретизации излучаемого и началом периода дискретизации принимаемого сигналов кратным длительности канального интервала. В свою очередь, чтобы добиться кратности сдвига периода дискретизации принимаемого сигнала относительно периода дискретизации излучаемого сигнала на первой РРС длительности канального сигнала измеряют время задержки при распространении сигнала от первой РРС к другой и переизлученного обратно и принимаемого первой РРС (или, что одно и то же, дальность между первой и второй РРС) любым известным способом, в том числе радиотехническим. В предлагаемом изобретении предлагается измерение задержки и, следовательно, дальности при распространении сигнала от его излучения первой РРС в сторону другой РРС возврата от нее и приема на первой РРС. Для этого в самом начале работы от первой РРС в течение 18...40 мс один раз за несколько (для состояния на настоящее время достаточно четырех, что соответствует задержке 600 мкс (180 км) при распространении в одном направлении или примерно 90 км при распространении туда и обратно) периодов дискретизации (циклов), равных Toд= 125 мкс, излучают лишь импульсы цикловой синхронизации. По второй РРС принимают этот сигнал, выделяют его и переизлучают синхросигнал в сторону первой РРС (см. Г.И. Колесниченко, В.С. Сперанский "Радиотехнические системы передачи информации, учебн. пособие, Мин.связи СССР Моск.институт связи, М., 1991, стр. 23). В случае некратности измеренной задержки дальности канального интервала изменяют период дискретизации так, чтобы он отвечал условию
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-5t.gif)
где
Tд1 - новое значение периода дискретизации;
n - общее число канальных интервалов за период дискретизации (обычно n = 2l, где l = 5,6...L);
к - число канальных интервалов, составляющих дробную часть частного от деления измеренной задержки tз1.2 на период дискретизации, к = 1,2,3...(n-1);
m - целая часть от деления измеренной задержки tз1.2 на период дискретизации. Очевидно, что дискрет изменения периода дискретизации
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-6t.gif)
В некоторых случаях может оказаться желательным или необходимым, чтобы выходной сигнал имел период дискретизации T
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-7t.gif)
где символ E [ ] означает целую часть от частного,
n - число канальных интервалов в периоде дискретизации,
к - 1,2...n. Дискрет изменения периода повторения, как и в предыдущем случае, отвечает условию
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-8t.gif)
Такой выбор Tд1 всегда обеспечивает условие Tд1>T
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
Следовательно, в АУ всегда можно выполнить преобразование коммутации в пространстве и времени с частотой дискретизации T
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-9t.gif)
Предлагаемый способ дуплексной связи имеет следующие преимущества:
1. Использование для дуплексной связи лишь одной несущей частоты. Это достигается за счет синхронизированного разделения во времени излучения канальных сигналов в направлении соседней РРС попеременно с приемом ее канальных сигналов. 2. Возможность обеспечения большего числа стволов. Это достигается тем, что все канальные сигналы каждого ствола излучаются одновременно, равно как и все канальные сигналы всех стволов принимаются одновременно. При излучении сигнала на единственной несущей частоте, для защиты приемного устройства используют такие меры, как запирание входа приемника под воздействием падающей мощности проникающего сигнала передатчика, невзаимное затухание сигнала в тракте приема в зависимости от направления поступления мощности или поляризации поступающего сигнала, внесение управляемого детерминированного затухания в тракт приема. Эти операции реализуются такими устройствами, как разрядники, циркуляторы, поляризационные фильтры и ферритовые или диодные устройства защиты, или аттенюаторы. Последние позволяют обеспечить ослабление падающей мощности излученного СВЧ сигнала на 100...120 и на 60...80 дБ КВ - сигнала с временем переключения 30...100 нс. В случае снижения вносимого затухания время переключения может быть получено еще меньшим. 3. Инвариантность к количеству используемых стволов достигается за счет того, что ослабление, даже без учета иных мер, является достаточным, чтобы отсутствовало какое-либо заметное влияние излучаемого сигнала на приемник. Даже десять одновременно излучающих передатчиков равной мощности не окажут заметного влияния на приемник или приемники без дополнительных мер для ослабления падающей мощности излучаемых сигналов. 4. Возможность значительного увеличения рабочих частот в выделенном диапазоне. Оно достигается вследствие того, что разнос несущих частот может быть весьма небольшим и в основном определяется воздействием на приемник (приемники) принятых сигналов с соседней и более отдаленных РРС. Поскольку для цифровых методов передачи практически можно пренебречь любым мешающим сигналом с уровнем, меньшим уровня полезного сигнала на 20 дБ и более (см. вышеупомянутую книгу Системы связи и радиорелейные линии, стр. 247), а на вход приемника воздействуют лишь существенно более слабые сигналы, чем сигналы, излучаемые собственной РРС, достаточно ослабить внеполосные сигналы, излученные соседней и возможно более далеко удаленными РРС на 20...30 дБ, чтобы решить проблему помехозащищенности данного ствола от воздействия сигналов других стволов при существенно меньшей расстройке (в 10...30 раз), чем в прототипе. Это в несколько раз превышает сокращение
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124005/8776.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
Фиг. 1б - tз1.2= T
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
Фиг. 1в - tз1.2= T
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-10t.gif)
tз1.2= Tд1+
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
Ц.С. - цикловый синхросигнал
С.С. - канал служебной связи
К.С. - канальный сигнал
На фиг. 2 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство состоит из:
1. Аппаратуры уплотнения (АУ)
2. Устройства И (логического сумматора)
3. Передатчика. 4. Первого разделительно-полосового фильтра (РПФ)
5. Переключателя "прием-передача" с устройством защиты приемника (ППП с УЗП)
6. Антенны
7. Инвертора
8. Формирователя импульсов модуляции
9. Приемника
10. Второго разделительно-полосового фильтра (РПФ)
11. Селектора синхроимпульсов (ССИ)
12. Устройства измерения задержки (УИЗ)
13. Устройства управления периодом дискретизации (УУПД)
Способ реализуется следующим образом (при описании подразумевается использование цифровых РРС). В первой РРС цифровые сигналы уплотняют во времени в аппаратуре уплотнения 1 и через логический сумматор (схема И) 2 подают в передатчик 3, с выхода которого СВЧ сигнал частотой f1 с импульсно кодовой модуляцией через последовательно соединенные разделительно-полосовой фильтр 4 и переключатель "прием-передача" (ППП) с устройством защиты приемника (УЗП) 5 подают на антенну 6 и посредством ее излучают в направлении второй РРС со скважностью, равной
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124005/8776.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-11t.gif)
где обозначение E [ ] означает целую часть от частного. Для этого перед началом штатной работы излучают один раз в течение четырех периодов дискретизации T
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124023/176.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124810/2124810-12t.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
![способ обеспечения связи между двумя радиорелейными станциями и система для его осуществления, патент № 2124810](/images/patents/347/2124057/964.gif)
Класс H04B7/14 радиорелейные системы