многофункциональная система приема, демодуляции и обработки сигналов i-iv уровней иерархического уплотнения
Классы МПК: | H04J1/05 с использованием цифровой техники H04L29/02 управление передачей данных; обработка данных, поступающих с линий связи |
Автор(ы): | Гончаров А.Ф., Емельянов Р.В., Савушкин В.Т., Христианов В.Д., Тодуа Г.В., Аветисьянц В.А., Фоминченко Г.Л. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-07-30 публикация патента:
20.02.2004 |
Изобретение относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использовано в средствах связи для приема, демодуляции и обработки широкого класса сигналов на скоростях передачи информации до 270 Мбит/с. Предлагаемая система содержит последовательно соединенные антенну с приводом и системой наведения, фильтр приема, малошумящий усилитель, предварительный усилитель высокой частоты, делитель мощности; k радиоприемных устройств (k<n); коммутатор по промежуточной частоте; n демодулирующих устройств, демультиплексоры цифровых потоков IV, III, II и I уровней иерархического уплотнения, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ) с монитором и клавиатурой, выходы которой подключены ко входам всех входящих в систему устройств. Использование предлагаемой системы обеспечивает обзор панорамы и индикацию на мониторе загрузки стволов, сокращение количества радиоприемных устройств за счет перестройки РПУ полосой 72 МГц и возможности настройки демодулирующих устройств на любой сигнал в полосе 72 МГц, демодуляцию и обработку широкого круга сигналов за счет многофункциональности демодулирующих устройств и демультиплексоров IV-I уровня иерархического уплотнения, возможность адаптации системы к изменяющейся сигнальной среде программными методами, возможность размещения системы (начиная с делителя мощности и кончая демультиплексорами I уровня) в одном конструктиве типа Евроблок (21 слойный крейт типа ASMC), возможность управления системой, настройкой, проверкой работоспособности с помощью ПЭВМ с индикацией результатов на мониторе. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Многофункциональная система приема, демодуляции и обработки сигналов I-IV уровней иерархического уплотнения, содержащая последовательно соединенные антенну с приводом и системой наведения, фильтр приема, малошумящий усилитель, предварительный усилитель высокой частоты, делитель мощности, а также К-радиоприемных устройств и коммутатор по промежуточной частоте, отличающаяся тем, что в ее состав введена персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) с монитором и клавиатурой, выходы которой подключены к управляющим входам всех входящих в систему устройств, а сигнал с предварительного усилителя через делитель мощности поступает на входы К-радиоприемных устройств, далее на коммутатор по промежуточной частоте и с него на n демодулирующих устройств, цифровые потоки с демодулирующих устройств поступают на n-демультиплексоров IV уровня иерархического уплотнения, в каждом из которых происходит выделение цифровых потоков III-го уровня, которые поступают на демультиплексоры III-го уровня иерархического уплотнения, где происходит выделение цифровых потоков II-го уровня, которые поступают на демультиплексоры II-го уровня иерархического уплотнения, где происходит выделение цифровых потоков I-го уровня, которые поступаю на демультиплексоры I-го уровня иерархического уплотнения, в которых происходит выделение канальной информации, количество радиоприемных устройств, демодулирующих устройств и демультиплексоров I-IV уровней иерархического уплотнения выбирается с учетом возможности адаптации системы программными методами к изменяющейся сигнальной среде, при этом K<n.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что демультиплексоры IV уровня иерархического уплотнения содержат последовательно соединенные приемник синхросигнала на четыре входа, генераторное оборудование, а также канальный распределитель на четыре направления, информация от демодулирующих устройств по четырем каналам поступает на входы приемника синхросигнала и канального распределителя, выходы канального распределителя подключены ко входам соответствующих блоков асинхронного сопряжения, выходы которых соединены со входами объединителя потоков, при этом генераторное оборудование выполнено на оперативных запоминающих устройствах, в которые заносится модель обрабатываемого сигнала из памяти ПЭВМ и из которых считываются тактовые сигналы компонентных потоков, служебных бит, бит команд стаффинга, по которым в блоках асинхронного сопряжения производится дестаффинг в каждом канале, тактовыми импульсами от блоков асинхронного сопряжения осуществляется управление канальным распределителем.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использовано в средствах связи для приема, демодуляции и обработки широкого класса сигналов на скоростях передачи информации до 270 Мбит/с. Основными требованиями к современным спутниковым и радиорелейным линиям связи является возможность передачи максимального объема информации в ограниченной полосе частот с обеспечением высокой достоверности получения информации на приемной стороне. Для выполнения этих противоречивых требований в системах связи используются сложные преобразования сигналов, такие как:- преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму (ИКМ, дельта-модуляция);
- поэтапное формирование групповых потоков с использованием выравнивания скоростей (положительный, отрицательный, двухсторонний стаффинг);
- формирование кадров, суперкадров, сверхкадров с введением в их состав сосредоточенных или рассредоточенных синхропризнаков различной разрядности;
- аддитивное или мультипликативное скремблирование;
- использование систематических и несистематических сверточных кодов;
- дифференциальное кодирование;
- перемежение (интерливинг);
- использование кодов Рида-Соломона;
- использование фазовой модуляции различной кратности (2ФМ, 4ФМ, 4ФМС, 8ФМ, 16КАМ, 32КАМ, 64КАМ);
- использование различных манипуляционных кодов. В каждой системе связи могут использоваться различные преобразования сигналов, отдельные преобразования могут отсутствовать. Это привело к многообразию систем связи с использованием различных рекомендаций МККТТ, таких как G751-753, G707, G732-G739, G763, G766, G746, IESS-309, IESS-308, G742-G747, G711, G726, G721, ДТХ240, NCM 501 и др. Как правило, каждая система связи использует определенную последовательность преобразований на передающей стороне и обратную последовательность преобразований на приемной стороне. Поэтому под каждую систему связи разрабатывается и изготавливается конкретная аппаратура, использующая конкретные схемно-технические решения. Систему приема, демодуляции и обработки можно разделить на подсистему электромагнитного доступа (антенны, малошумящие усилители (МШУ), преобразователи, радиоприемные устройства (РПУ), делители мощности) и на подсистему информационного доступа (демодуляторы, помехоустойчивые декодеры, дескремблеры, дифференциальные декодеры, демультиплексоры, канальные демодуляторы). Подсистема электромагнитного доступа наиболее консервативна и наименее подвержена изменениям, а подсистема информационного доступа постоянно усовершенствуется как по видам преобразований, так и по структуре преобразований. Система приема, демодуляции и обработки [1, стр.83], принятая за прототип, как правило, содержит в своем составе последовательно соединенные антенну с приводом, фильтр приема, МШУ, предварительный усилитель высокой частоты (УВЧ), делитель мощности, набор n радиоприемных устройств (РПУ), коммутатор по промежуточной частоте и n канальных модемов, каждый из которых содержит демодулирующее устройство [1, стр.180-192] и набор демультиплексоров I-IV уровня с блоками асихронного сопряжения [2, стр.57]. Недостатком такой системы является ее детерминированность, т.е. возможность приема, демодуляции и обработки только тех сигналов, которые используются в данной системе связи, и невозможность работы с сигналами других систем связи, а также избыточность РПУ, т.к. на каждый сигнал задействуется одно РПУ с оптимальной фильтрацией и одно демодулирующее устройство. Целью изобретения было создание многофункциональной системы приема, демодуляции и обработки сигналов I-IV уровня иерархического уплотнения на скорости передачи информации до 270 Мбит/с с возможностью работы с широким классом сигналов, возможностью адаптации программными методами к изменяющейся сигнальной среде, а также сокращение состава устройств системы. Для достижения указанной цели предлагается система приема, демодуляции и обработки сигналов I-IV уровней иерархии, содержащая последовательно соединенные антенну с приводом и системой наведения, фильтр приема, МШУ, предварительный УВЧ, делитель мощности, набор к-РПУ, коммутатор по промежуточной частоте и n-канальных модемов, каждый из которых содержит демодулирующее устройство, обеспечивающее настройку на сигнал в полосе 72 МГц и цифровую фильтрацию, коррекцию амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и группового времени запаздывания (ГВЗ) и набор демультиплексоров IV-I уровня иерархического уплотнения, на оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ), с блоками асинхронного сопряжения, в которую дополнительно введена персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) с монитором и клавиатурой, выходы которой подключены к управляющим входам всех входящих в систему устройств. Вместо n радиоприемных устройств (как в прототипе) с фильтрацией и коррекцией АЧХ и ГВЗ по каждому сигналу включено К радиоприемных устройств (К<n) с приемом и фильтрацией в полосе 72 МГц, соответственно, максимальной скорости обрабатываемых сигналов до 270 Мбит/с. Демодулирующие устройства выполнены по схеме Костаса и содержат синхронный и квадратурный каналы демодуляции, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр низких частот (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой фильтр, цифровой корректор АЧХ и ГВЗ, а также фазовращатель на 90o, выходы которого подключены ко входам фазовых детекторов, к другим входам которых подключен входной усилитель. К выходам цифровых корректоров АЧХ и ГВЗ подключены первые и вторые входы помехоустойчивого декодера несистематических сверточных кодов (НСК), схем восстановления несущей частоты, восстановления тактовой частоты и автоматической регулировки усиления (АРУ), выход которой подключен ко второму входу входного усилителя. Выход схемы восстановления несущей частоты через синтезатор восстановления несущей частоты подключен ко входу фазового детектора синфазного канала и фазовращателю, а выход схемы восстановления тактовой частоты - ко входу синтезатора тактовой частоты, выход которого соединен с АЦП, цифровыми фильтрами, корректорами АЧХ и ГВЗ обоих каналов и помехоустойчивым декодером НСК. Выходы помехоустойчивого декодера НСК подключены к последовательно соединенным дифференциальному декодеру, дискремблеру, декодеру систематических сверточных кодов (ССК), деперемежителю, декодеру кодов Рида-Соломона; информационный выход и выход тактовой частоты которого являются выходами демодулятора. Демультиплексоры I-III уровней содержат последовательно соединенные приемник синхросигнала, входы которого являются информационным входом и входом тактовой частоты устройства, генераторное оборудование, блок асинхронного сопряжения и канальный распределитель, второй вход которого соединен со входом информации приемника синхросигнала. Генераторное оборудование выполнено на ОЗУ, в которые заносится модель обрабатываемого сигнала из памяти ПЭВМ для селекции тактовыми импульсами всех составляющих потоков входного суммарного цифрового потока. Выходы блока асинхронного сопряжения являются выходами информации 1-го компонентного потока и сопровождающей тактовой частоты, а выходы генераторного оборудования - выходами служебных битов, компонентных потоков и команд стаффинга. Демультиплексор IV уровня выполнен по четырехканальной схеме, что обеспечивает возможность обработки высокоскоростных сигналов (270 Мбит/с) на современной элементной базой (
![многофункциональная система приема, демодуляции и обработки сигналов i-iv уровней иерархического уплотнения, патент № 2224375](/images/patents/244/2224030/8776.gif)
Предлагаемое построение системы обеспечивает:
- обзор панорамы контролируемых сигналов на мониторе ПЭВМ;
- настройку системы на любой сигнал в диапазоне контролируемых частот;
- демодуляцию, помехоустойчивое декодирование широкого класса сигналов за счет многофункциональности демодулирующего устройства;
- демультиплексирование и выделение канальной информации различных систем уплотнения за счет использования ОЗУ;
- сокращение количества РПУ за счет возможности перестройки демодулирующих устройств в полосе частот одного РПУ (
![многофункциональная система приема, демодуляции и обработки сигналов i-iv уровней иерархического уплотнения, патент № 2224375](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![многофункциональная система приема, демодуляции и обработки сигналов i-iv уровней иерархического уплотнения, патент № 2224375](/images/patents/244/2224030/8776.gif)
- обзор панорамы контролируемых сигналов на экране монитора;
- настройка каждого канала системы на любой сигнал в диапазоне контролируемых частот;
- демодуляция и декодирование широкого класса сигналов за счет многофункциональности демодулирующего устройства и устройств демультиплексирования;
- демультиплексирование и выделение канальной информации сигналов различных систем уплотнения за счет использования перепрограммируемого ОЗУ;
- сокращение количества РПУ с n до к РПУ с приемом и фильтрацией сигнала полосой 72 МГц, за счет возможности настройки демодулятора на любой сигнал в полосе 72 МГц;
- сокращен состав системы, уменьшены вес и габариты, повышена надежность системы;
- возможность оперативной настройки на любой сигнал в любой системе связи за счет многообразия функций в каждом из входящих в систему устройств;
- возможность адаптации системы к изменяющейся сигнальной среде программными средствами. Система обработки одновременно двух сигналов (за исключением антенны, фильтров приема, малошумящего усилителя и предварительного усилителя высокой частоты) выполнена в конструктиве Евроблок (21-слойный крейт) и работает под управлением ПЭВМ типа Pentium (внешней или встроенной в крейт). Система изготовлена, испытана с положительными результатами. Литература
1. Дж.Спилкор. Цифровая спутниковая связь, М.: Связь, 1979 г. 2. Л.С.Левин, М.А.Плоткин. Цифровые системы передачи информации, М.: Радио и связь, 1982 г.
Класс H04J1/05 с использованием цифровой техники
Класс H04L29/02 управление передачей данных; обработка данных, поступающих с линий связи