система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов

Формула изобретения

1. Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, содержащая N=2^k абонентских передающих станции, где k2, и центральную приемную станцию, причем каждая абонентская передающая станция содержит генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу хронизатора, а выход хронизатора подключен к управляющему входу источника информации, передатчик, выход которого подключен к передающей антенне, а центральная приемная станция содержит приемную антенну и приемник информации, отличающаяся тем, что в каждую абонентскую передающую станцию дополнительно введен формирователь информационного сигнала, первый и второй информационные входы и тактовый вход которого подключены к выходам соответственно источника информации, хронизатора и генератора тактовых импульсов, выход формирователя информационного сигнала подключен к информационному входу формирователя кодированного сигнала, выход которого подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход которого подключен к информационному входу модулятора, выход модулятора подключен к входу передатчика, генератор псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого, где n2, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам формирователя кодированного сигнала, формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, а в центральную приемную станцию дополнительно введены генератор тактовых импульсов, демодулятор, синтезатор частот, генератор псевдослучайных чисел, селектор сигналов, блок выделения дополнительных последовательностей, двухканальный согласованный фильтр и вычитатель, n-управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к демодулирующему входу демодулятора, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, информационный вход демодулятора подключен к выходу приемной антенны, а выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам вычитателя, выход которого подключен к входу приемника информации.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что формирователь информационного сигнала состоит из элемента И, первый и второй информационные входы которого являются первым и вторым информационными входами формирователя информационного сигнала, а выход элемента И подключен к управляющему входу счетчика, выход и тактовый вход которого являются соответственно выходом и тактовым входом формирователя информационного сигнала.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что формирователь кодированного сигнала состоит из сумматора по модулю два, первый информационный вход которого является информационным входом формирователя кодированного сигнала, второй информационный вход сумматора по модулю два подключен к выходу формирователя D-кода, вход которого является тактовым входом формирователя кодированного сигнала, выход сумматора по модулю два подключен к входу инвертора, выход которого является выходом формирователя кодированного сигнала.

4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что синтезатор частот состоит из делителя с переменным коэффициентом деления, n-управляющих входов которого являются соответствующими n-управляющими входами синтезатора частот, а информационный вход делителя с переменным коэффициентом деления подключен к выходу управляемого генератора, являющемуся модулирующим выходом синтезатора частот, выход и вход делителя частоты на четыре подключены соответственно к управляющему входу фазового детектора и выходу делителя с переменным коэффициентом деления, вход управляемого генератора подключен к выходу фазового детектора, тактовый вход которого является тактовым входом синтезатора частот.

5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что селектор сигналов состоит из первого, второго, третьего и четвертого полосовых фильтров, входы которых объединены и являются входом селектора сигналов, а выходы первого, второго, третьего и четвертого полосовых фильтров являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами селектора сигналов.

6. Система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что блок выделения дополнительных последовательностей состоит из первого, второго, третьего и четвертого амплитудных детекторов, входы которых являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами блока выделения дополнительных последовательностей, выход первого амплитудного детектора подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора, вход которого подключен к выходу второго амплитудного детектора, выход третьего амплитудного детектора подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго инвертора, вход которого подключен к выходу четвертого амплитудного детектора, а выходы первого и второго сумматоров являются соответственно первым и вторым выходами блока формирования дополнительных последовательностей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи и сбора данных с множественным доступом и временным разделением каналов, использующих распространение электромагнитных волн в каналах связи с нестабильными параметрами (случайно изменяющими параметрами фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) при воздействии преднамеренных помех.

Известны системы (см., например, а.с. №1170622 СССР, МПК⁷ Н 04 В 7/02, 7/22, заявл. 02.12.80, опубл. 30.07.85 или книгу Борисова В.А. Радиотехнические системы передачи информации. М.: Радио и связь. 1990, с.227-232).

Известная система по а.с. №1170622 состоит из передающей стороны, которая содержит блок четверичного кодирования, модулятор, передатчики, антенны, и приемной стороны, которая содержит антенны, приемники, блок комбинационного суммирования, блок накопителей, блок четверичного кодирования, синхронизатор, и использует для передачи информационного сигнала частотную манипуляцию с четырьмя значениями частоты (ЧМ-4).

Недостатком такой системы является ее низкая помехозащищенность и относительно низкая достоверность при воздействии преднамеренных помех при работе системы на фиксированных частотах, а также неэффективное использование частотного ресурса, что ограничивает область применения данной системы.

Известная система, описанная в указанной книге Борисова В.А., состоит из абонентских передающих станций и центральной приемной станции и использует для передачи информационного сигнала фазовую манипуляцию с четырьмя значениями начальной фазы (ФМ-4).

Недостатком такой системы является ее низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных помех и относительно низкая достоверность в каналах связи с нестабильными параметрами (случайно изменяющимися параметрами - фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, а также невозможность совместного применения фазовой манипуляции с режимом ППРЧ и неэффективное использование мощности передатчика, что ограничивает область применения данной системы.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявленной системе аналогом (прототип), является система передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов см., патент №2012143 РФ, МПК⁷ Н 04 В 7/12, заявл. 29.03.91, опубл. 30.04.94. Известная система состоит из N=2^k, где k 2 абонентских передающих станций, каждая из которых содержит источник информации, формирователь четверично-кодированных последовательностей, передатчик, передающую антенну, хронизатор, тактовый генератор, и центральной приемной станции, которая содержит приемную антенну, блок приема четверично-кодированных радиосигналов, приемник информации.

При этом в каждой абонентской передающей станции последовательно соединены источник информации, формирователь четверично-кодированных последовательностей, передатчик и передающая антенна, выход тактового генератора соединен с третьим входом формирователя четверично-кодированных последовательностей и входом хронизатора, выход которого соединен с управляющим входом источника информации и вторым входом формирователя четверично-кодированных последовательностей, в центральной приемной станции последовательно соединены приемная антенна, блок приема четверично-кодированных радиосигналов и приемник информации.

Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов - прототип использует для передачи информации четверично-кодированные последовательности (Е-коды, коды Велти), не имеющие боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции.

Недостатком прототипа является низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных помех в канале радиосвязи с нестабильными параметрами (случайно изменяющимися параметрами - фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы, это обусловлено тем, что система работает на фиксированных частотах.

Целью изобретения является разработка системы передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, обеспечивающая расширение области применения за счет использования двукратной частотной манипуляции с ППРЧ, повышения помехозащищенности и достоверности при воздействии преднамеренных помех в каналах связи с нестабильными параметрами (случайно изменяющимися параметрами - фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн для систем с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом и временным разделением каналов.

Для достижения технического результата в известной системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, содержащей N=2^k абонентских передающих станций, где k 2, и центральную приемную станцию, причем каждая абонентская передающая станция содержит генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу хронизатора, а выход хронизатора подключен к управляющему входу источника информации, передатчик, выход которого подключен к передающей антенне, а центральная приемная станция содержит приемную антенну и приемник информации, дополнительно в каждую абонентскую передающую станцию введены формирователь информационного сигнала, формирователь кодированного сигнала, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, модулятор, синтезатор частот и генератор псевдослучайных чисел, а в центральную приемную станцию дополнительно введены демодулятор, селектор сигналов, блок выделения дополнительных последовательностей, двуканальный согласованный фильтр, вычитатель, синтезатор частот, генератор псевдослучайных чисел и генератор тактовых импульсов. В каждой абонентской передающей станции первый и второй информационные входы и тактовый вход формирователя информационного сигнала подключены к выходам соответственно источника информации, хронизатора и генератора тактовых импульсов. Выход формирователя информационного сигнала подключен к информационному входу формирователя кодированного сигнала, выход которого подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход которого подключен к информационному входу модулятора, выход модулятора подключен к входу передатчика. Генератор псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого, где n 1, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора. Выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам формирователя кодированного сигнала, формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел. В центральной приемной станции n-управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к демодулирующему входу демодулятора. Выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел. Информационный вход демодулятора подключен к выходу приемной антенны, а выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока выделения дополнительных последовательностей. Первый и второй выходы блока выделения дополнительных последовательностей подключены соответственно к первому и второму входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам вычитателя, выход которого подключен к входу приемника информации.

Формирователь информационного сигнала состоит из элемента И и счетчика. Первый и второй информационные входы элемента И являются первым и вторым информационным входами формирователя информационного сигнала, а выход элемента И подключен к управляющему входу счетчика, выход и тактовый вход которого являются соответственно выходом и тактовым входом формирователя информационного сигнала.

Формирователь кодированного сигнала состоит из формирователя D-кода, сумматора по модулю два и инвертора. Первый информационный вход сумматора по модулю два является информационным входом формирователя кодированного сигнала, второй информационный вход сумматора по модулю два подключен к выходу формирователя D-кода, вход которого является тактовым входом формирователя кодированного сигнала, выход сумматора по модулю два подключен к входу инвертора, выход которого является выходом формирователя кодированного сигнала.

Синтезатор частот состоит из фазового детектора, управляемого генератора, делителя частоты на четыре и делителя с переменным коэффициентом деления, n-управляющих входов делителя с переменным коэффициентом деления являются соответствующими n-управляющими входами синтезатора частот, а его информационный вход подключен к выходу управляемого генератора, являющемуся модулирующим выходом синтезатора частот. Выход и вход делителя частоты на четыре подключены соответственно к управляющему входу фазового детектора и выходу делителя с переменным коэффициентом деления. Вход управляемого генератора подключен к выходу фазового детектора, вход которого является тактовым входом синтезатора частот.

Селектор сигналов состоит из первого, второго, третьего и четвертого полосовых фильтров. Входы первого, второго, третьего и четвертого полосовых фильтров объединены и являются входом селектора сигналов. Выходы первого, второго, третьего и четвертого полосовых фильтров являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами селектора сигналов.

Блок выделения дополнительных последовательностей состоит из первого, второго, третьего и четвертого амплитудных детекторов, первого и второго инверторов и первого и второго сумматоров. Входы первого, второго, третьего и четвертого амплитудных детекторов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами блока выделения дополнительных последовательностей. Выход первого амплитудного детектора подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора, вход которого подключен к выходу второго амплитудного детектора. Выход третьего амплитудного детектора подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго инвертора, вход которого подключен к выходу четвертого амплитудного детектора. Выходы первого и второго сумматоров являются соответственно первым и вторым выходами блока формирования дополнительных последовательностей.

Благодаря новой совокупности существенных признаков обеспечивается энергетическая, структурная скрытность и повышение помехозащищенности информационного сигнала при воздействии преднамеренных помех за счет использования сложных сигналов на основе четверично-кодированных последовательностей (Е-кодов, кодов Велти), не имеющих боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции, что обеспечивает возможность использования двукратной частотной манипуляции совместно с ППРЧ. Этим достигается возможность расширения области применения заявленной системы, в частности повышения помехозащищенности и достоверности при воздействии преднамеренных помех в каналах связи с нестабильными параметрами (случайно изменяющимися параметрами - фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн для систем с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом и временным разделением каналов.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное изобретение поясняется схемами

фиг.1 - структурная схема системы передачи данный с множественным доступом и временным разделением каналов;

фиг.2 - структурная схема формирователя информационного сигнала;

фиг.3 - структурная схема формирователя кодированного сигнала;

фиг.4 - эпюры, поясняющие принцип формирования четверично-кодированного радиосигнала от N - абонентских станций;

фиг.5 - структурная схема синтезатора частот;

фиг.6 - эпюры, поясняющие принцип формирования группового радиосигнала с ППРЧ, состоящего из N - абонентских радиосигналов;

фиг.7 - структурная схема селектора сигналов;

фиг.8 - структурная схема блока выделения дополнительных последовательностей;

фиг.9 - эпюры, поясняющие принцип обработки группового радиосигнала с ППРЧ, состоящего из N - абонентских радиосигналов.

Система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов, представленная на фиг.1, состоит из N=2^k (где k 2 - целое число) абонентских передающих станции и центральной приемной станции. Причем каждая абонентская передающая станция содержит генератор тактовых импульсов 1, хронизатор 2, источник информации 3, формирователь информационного сигнала 4, формирователь кодированного сигнала 5, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции 6, модулятор 7, передатчик 8, передающую антенну 9, синтезатор частот 10 и генератор псевдослучайных чисел 11. Выход генератора тактовых импульсов 1 подключен к входу хронизатора 2, а выход хронизатора 2 подключен к управляющему входу источника информации 3. Формирователь информационного сигнала 4, первый и второй информационные входы и тактовый вход которого подключены к выходам соответственно источника информации 3, хронизатора 2 и генератора тактовых импульсов 1. Выход формирователя информационного сигнала 4 подключен информационному входу формирователя кодированного сигнала 5, выход которого подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6. Выход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6 подключен к информационному входу модулятора 7, выход которого подключен к входу передатчика 8. Генератор псевдослучайных чисел 11, n-управляющих выходов которого, где n 2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот 10, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора 7. Выход модулятора подключен к входу передатчика, выход которого подключен к передающей антенне 9. Выход генератора тактовых импульсов 1 подключен к тактовым входам формирователя кодированного сигнала 5, формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6, синтезатора частот 10 и генератора псевдослучайных чисел 11. Центральная приемная станция содержит приемную антенну 12, демодулятор 13, селектор сигналов 14, блок выделения дополнительных последовательностей 15, двуканальный согласованный фильтр 16, вычитатель 17, приемник информации 18, синтезатор частот 19, генератор псевдослучайных чисел 20 и генератор тактовых импульсов 21. В генераторе псевдослучайных чисел 20 его n-управляющих выходов подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот 19, выход которого подключен к демодулирующему входу демодулятора 13. Выход генератора тактовых импульсов 21 подключен к тактовым входам синтезатора частот 19 и генератора псевдослучайных чисел 20. Информационный вход демодулятора 13 подключен к выходу приемной антенны 12, а выход демодулятора 13 подключен к входу селектора сигналов 14, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока выделения дополнительных последовательностей 15. Первый и второй выходы блока выделения дополнительных последовательностей 15 подключены соответственно к первому и второму входам двухканального согласованного фильтра 16, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам вычитателя 17, выход которого подключен к входу приемника информации 18.

Генераторы тактовых импульсов 1 в передающей части и 21 в приемной части идентичны и предназначены для формирования тактовых импульсов с требуемой частотой f_тг=В (где В - скорость передачи последовательности элементов D-кода (техническая скорость), она выражается числом посылок передаваемых за единицу времени, измеряется в бит/с). Он может быть реализован, как описано в книге Л.М.Гольденберга, Ю.Т.Бутыльского, М.Х.Поляка. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. М.: Связь, 1979, с.72-76, рис.3.14.

Хронизатор 2 предназначен для формирования разрешающего импульса за цикл работы системы (где N=2^k - число абонентских передающих станций; k 2 - целое число) в заданный интервал времени для каждой конкретной абонентской передающей станции. В качестве хронизатора может быть использована комбинация элементов, состоящая из двоичного счетчика, соединенного с дешифратором, при этом выход дешифратора соответствует номеру абонентской передающей станции q=j (где q - выход дешифратора в соответствии с его функциональной схемой; j=1,2,... , N - номер абонентской передающей станции). Данная схема может быть реализован, как описано в книге П.Г.Королев, Л.Д.Стащук. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 2. М.: Воениздат, 1984, с.267-270, рис.9.12 г.

Источник информации 3 предназначен для формирования информационного сигнала длительностью в отведенный интервал времени за цикл работы системы. В качестве источника информации может быть использованная аппаратура передачи дискретной информации с постоянной технической скоростью передачи.

Формирователь информационного сигнала 4, схема которого представлена на фиг.2, предназначен для формирования удлиненного информационного сигнала длительностью N и состоит из элемента И 4.1 и счетчика 4.2. Первый и второй информационные входы элемента И 4.1 являются первым и вторым информационным входами формирователя информационного сигнала 4, а выход элемента И 4.1 подключен к управляющему входу счетчика 4.2, выход и тактовый вход которого являются соответственно выходом и тактовым входом формирователя информационного сигнала 4.

Элемент И 4.1 предназначен для формирования импульса сброса. Он может быть реализован, как описано в книге П.Г.Королев, Л.Д.Стащук. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 2. М.: Воениздат, 1984, с.47-51, рис.3.8.

Счетчик 4.2 предназначен для формирования удлиненного информационного сигнала длительностью N . При этом выход счетчика 4.2 согласован с длительностью информационного сигнала следующим соотношением s=k (где, s - выход счетчика в соответствии с его функциональной схемой). Он может быть реализован, как описано в книге П.Г.Королев, Л.Д.Стащук. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 2. М.: Воениздат, 1984, с.266-282, рис.9.13.

Формирователь кодированного сигнала 5, схема которого представлена на фиг.3, предназначен для формирования четверично-кодированного информационного сигнала длительностью N и состоит из формирователя D-кода 5.1, сумматора по модулю два 5.2 и инвертора 5.3. Первый информационный вход сумматора по модулю два 5.2 является информационным входом формирователя кодированного сигнала 5, второй информационный вход сумматора по модулю два 5.2 подключен к выходу формирователя D-кода 5.1, вход которого является тактовым входом формирователя кодированного сигнала 5, выход сумматора по модулю два 5.2 подключен к входу инвертора 5.3, выход которого является выходом формирователя кодированного сигнала 5.

Формирователь 5.1 D-кодов предназначен для формирования кодовой последовательности (D-кода) с периодом N=2^k . Его схем известна и описана в а.с. №1177910 СССР, МПК⁶ Н 03 М 5/00, заявл. 18.04.84, опубл. 07.09.85, а.с. №1805550 СССР, МПК⁶ Н 04 L 14/00, заявл. 07.02.91, опубл. 30.03.93 или в статье Roland Wilson and John Richter “Generation and Performance of Quadraphase Weiti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK” (IEEE Transactions on Communications, vol. COM-27, NO.9, September 1979, p.1296-1301, фиг.1).

Сумматор по модулю два 5.2 предназначен для кодировки удлиненного информационного сигнала сформированной кодовой последовательностью длительностью N . Он может быть реализован, как описано в книге П.Г.Королев, Л.Д.Стащук. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 2. М.: Воениздат, 1984, с.255-259, рис.9.6а.

Инвертор 5.3 предназначен для перекодировки четверично-кодированного информационного сигнала длительностью N . Он может быть реализован, как описано в книге П.Г.Королев, Л.Д.Стащук. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 2. М.: Воениздат, 1984, с.64-66, рис.4.2а.

Формирователь 6 сигналов двукратной частотной манипуляции предназначен для формирования четверично-кодированного радиосигнала. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1. М.: Воениздат, 1982, с.342-344, рис.8.42.

Модулятор 7 предназначен для псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса f=f_max-f_min (где f_max - максимальное значение выделенного частотного диапазона; f_min - минимальное значение выделенного частотного диапазона). Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1. M.: Воениздат, 1982, с.130-137, рис.4.29.

Передатчик 8 предназначен для усиления четверично-кодированного радиосигнала до требуемой мощности. В качестве передатчика может быть использован любой выпускаемой промышленностью передатчик, например передатчик, входящий в комплект радиостанции Р-161 А2М.

Передающая антенна 9 предназначена для преобразования энергии высокочастотных токов в антенно-фидерном тракте в энергию свободно распространяющихся электромагнитных волн. В качестве передающей антенны может быть использована любая передающая антенна, входящая в комплект радиостанции Р-161 А2М.

Синтезаторы частот 10 в передающей части и 19 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайного гармонического колебания с номиналом частоты f_ППРЧ=4lf_тг (где l=1,2,... ,L=2ⁿ -1 - максимальное значение псевдослучайного числа в десятичном исчислении, n 2 - число управляемых входов синтезатора частот). Вариант синтезатора частот 10, схема которого представлена на фиг.5, состоит из фазового детектора 10.1, управляемого генератора 10.2, делителя частоты на четыре 10.3 и делителя с переменным коэффициентом деления 10.4. n-управляющих входов делителя с переменным коэффициентом деления 10.4 являются соответствующими n-управляющими входами синтезатора частот 10, а его информационный вход подключен к выходу управляемого генератора 10.2, являющемуся модулирующим выходом синтезатора частот 10. Выход и вход делителя частоты на четыре 10.3 подключены соответственно к управляющему входу фазового детектора 10.1 и выходу делителя с переменным коэффициентом деления 10.4. Вход управляемого генератора 10.2 подключен к выходу фазового детектора 10.1, вход которого является тактовым входом синтезатора частот 10.

Фазовый детектор 10.1 предназначен для формирования управляющего напряжения U_фд. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1. M.: Воениздат, 1982, с.198-208, рис.5.29.

Управляемый генератор 10.2 предназначен для формирования выходного высокочастотного псевдослучайного гармонического колебания с требуемым номиналом частоты f_ППРЧ. Он может быть реализован, как описано в книге Манассевич В. Синтезаторы частот. - Теория и проектирование. M.: Связь, 1979, с.271-280 рис.6.44.

Делитель частоты 10.3 с коэффициентом деления на четыре предназначен для уменьшения частоты управляющего псевдослучайного гармонического колебания до требуемого значения Он может быть реализован, как описано в книге Манассевич В. Синтезаторы частот. - Теория и проектирование. M.: Связь, 1979, с.260-271 рис.6.24.

Делитель с переменным коэффициентом деления 10.4 предназначен для формирования управляющего псевдослучайного гармонического колебания с требуемым номиналом частоты в зависимости от псевдослучайного числа l, поступающего на его n-управляющие входы в двоичном исчислении. Он может быть реализован, как описано в книге А.В.Рыжков, В.Н.Попов. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. М.: Радио и связь, 1991, с.137-164 рис.5.3 или рис.5.4.

Генераторы псевдослучайных чисел 11 в передающей части и 20 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайных чисел l=1,2,... , L в двоичном исчислении, где максимальное псевдослучайное число L зависит от выделенного частотного ресурса f и определяется в десятичной форме по следующему выражению (где F_c=4B - эффективная ширина спектра четверично-кодированного радиосигнала; ]х[ - меньшее целое число). Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М.:Мир, 1982, с.356-359, рис.20.20.

Приемная антенна 12 предназначена для преобразования энергии свободно распространяющихся электромагнитных волн в энергию высокочастотных токов. В качестве приемной антенны может быть использована любая приемная антенна, входящая в комплект радиостанции Р-161 А2М.

Демодулятор 13 предназначен для устранения псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1. М.: Воениздат, 1982, с.130-137, рис.4.29.

Селектор 14 сигналов, схема которого представлена на фиг.7, предназначен для селекции четверично-кодированного радиосигнала и состоит из первого 14.1₁, второго 14.1 ₂, третьего 14.1₃ и четвертого 14.1 ₄ полосовых фильтров. Входы первого 14. 1₁, второго 14.1₂, третьего 14.1₃ и четвертого 14.1₄ полосовых фильтров объединены и являются входом селектора 14 сигналов, а выходы первого 14.1₁, второго 14.1₂, третьего 14.1₃ и четвертого 14.1 ₄ полосовых фильтров являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами селектора 14 сигналов.

Полосовые фильтры 14.1₁, 14.1₂, 14.1 ₃, 14.1₄, предназначены для частотной селекции строго определенного радиосигнала. Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982, с.213-216, рис.13.27.

Блок выделения дополнительных последовательностей 15, схема которого представлена на фиг.8, предназначен для выделения первой дополнительной последовательности из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов , ) и выделения второй дополнительной последовательности из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов , ), и состоит из первого 15.1₁, второго 15.1₂ , третьего 15.1₃ и четвертого 15.1₄ амплитудных детекторов, первого 15.2₁ и второго 15.2₂ инверторов и первого 15.3₂ и второго 15.3₂ сумматоров. Входы первого 15.1₁, второго 15.1 ₂, третьего 15.1₃ и четвертого 15.1₄ амплитудных детекторов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами блока выделения дополнительных последовательностей 15. Выход первого амплитудного детектора 15.1₁ подключен к первому входу первого сумматора 15.3₁, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора 15.2₁ , вход которого подключен к выходу второго амплитудного детектора 15.1₂. Выход третьего амплитудного детектора 15.1 ₃ подключен к первому входу второго сумматора 15.3 ₂, второй вход которого подключен к выходу второго инвертора 15.2₂, вход которого подключен к выходу четвертого амплитудного детектора 15.1₄. Выходы первого 15.3₁ и второго 15.3₁ сумматоров являются соответственно первым и вторым выходами блока формирования дополнительных последовательностей 15.

Амплитудные детекторы 15. 1 ₁, 15.1₂, 15.1₃, 15.1₄ , предназначены для выделения огибающей радиосигнала и устранения несущего высокочастотного колебания. Они могут быть реализованы, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк. Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1. M.: Воениздат, 1982, с.144-149, рис.5.3.

Инверторы 15.1₁, 15.2₂, предназначены для инвертирования сигнала по напряжению. Они могут быть реализованы на основе инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления, равным единица, как описано в книге У.Тице, К.Шенк Полупроводниковая схемотехника. M.: Мир, 1982, с.76-77, рис.6.13.

Сумматоры 15.3₁, 15.3₂, предназначены для суммирования сигналов по напряжению. Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк Полупроводниковая схемотехника. M.: Мир, 1982, с.137, рис.11.1.

Двухканальный согласованный фильтр 16 предназначен для сжатия дополнительных последовательностей до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности. Его схема известна и описана в а.с. №1721837 СССР, МПК⁶ Н 04 L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92.

Вычитатель 17 предназначен для вычитания отрицательного импульса напряжения, поступающего на его второй вход из положительного импульса напряжения, поступающего на его первый вход. Он может быть реализован, как описано в книге У.Тице, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982, с.137-138, рис.11.2.

Приемник информации 18 предназначен для разделения свернутой четверично-кодированной информационной последовательности (группового сигнала с временным уплотнением, состоящего из N информационных последовательностей) на отдельные N информационные последовательности. Он может быть реализован, как описано в книге М.В.Гитлиц, А.В.Лев Теоретические основы многоканальной связи. M.: Радио и связь, 1985, с.156-159, рис.7.9.

Система передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов (фиг.1) работает следующим образом.

При включении в передающей абонентской станции (N=2^k, где k 2 - целое число; j=1,2,... ,N - номер абонентской станции) генератор тактовых импульсов 1 с частотой f_тг формирует последовательность тактовых импульсов со скважностью равной единице. Каждый элемент этой последовательности с высоким уровнем "1" будем считать нечетным, а с низким уровнем "0" - четным.

До начала передачи данных в системе передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов тактовые генераторы 1 всех абонентских станций синхронизируются по тактам, а хронизаторы 2 синхронизируются по тактам так, чтобы они выдавали разрешающие импульсы на управляющие входы источников информации 3 в заданные для конкретных абонентских станций интервалы времени. Тогда при передаче двоичной информации на выходах источников информации 1 каждой абонентской станции будут появляться информационные импульсы длительностью (в строго определенном по времени месте в цикле Т_ц работы системы (эпюры на фиг.4 а... з для примера из N=8 абонентских передающих станций).

Информационный импульс длительностью с выхода источника информации 3 поступает на первый информационный вход формирователя информационного сигнала 4 (фиг.2), который является первым информационным входом элемента И 4.1. На второй информационный вход формирователя информационного сигнала 4, который является вторым информационным входом элемента И 4.1, поступает синхроимпульс с синхронизатора 2. На выходе элемента И 4.1 формируется импульс сброса. С выхода элемента И 4.1 импульс сброса поступает на управляющий вход счетчика 4.2. На тактовый вход формирователя информационного сигнала 4, который является тактовым входом счетчика 4.2, поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг с выхода генератора тактовых импульсов 1. При этом выход счетчика 4.2 согласован с длительностью информационного сигнала следующим соотношением s=k (где s - выход счетчика в соответствии с его функциональной схемой). На выходе счетчика 4.2, который является выходом формирователя информационного сигнала 4, формируется удлиненный информационный импульс длительностью N (эпюры на фиг.4 и... п).

Таким образом, при поступлении с выхода источника информации 3 информационного импульса на первый информационный вход элемента И 4.1, который соответствует логической "1", на выходе элемента И 4.1 формируется сбрасывающий импульс, который сбрасывает счетчик 4.2 в исходное состояние, то есть на выходе счетчика 4.2 будет формироваться удлиненный информационный сигнал, соответствующий логической "1", длительностью N . При поступлении с выхода источника информации 3 информационного импульса на первый информационный вход элемента И 4.1, который соответствует логическому "0", на выходе элемента И 4.1 не будет формироваться сбрасывающий импульс, то есть счетчик будет продолжать вести счет, а на выходе счетчика 4.2 будет формироваться удлиненный информационный сигнал, соответствующий логическому "0", длительностью N .

Сформированный удлиненный информационный сигнал длительностью N с выхода формирователя информационного сигнала 4 поступает на информационный вход формирователя кодированного сигнала 5 (фиг.3), который является первым информационным входом сумматора по модулю два 5.2. На тактовый вход формирователя кодированного сигнала 5, который является тактовым входом формирователя D-кода 5.1, поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f _тг с выхода генератора тактовых импульсов 1. В формирователе D-кода 5.1 по тактовым импульсам формируется исходная четверично-кодированная комбинация с периодом N=2^k (где N - число элементов в четверично-кодированная комбинации; k 2 целое число). В качестве примера показана на эпюрах фиг.4 следующая исходная четверично-кодированная комбинация при числе элементов N=8:

,

в которой =- , =- . Апериодическая АКФ этой комбинации имеет импульсный вид (не имеет боковых выбросов):

U_АКФ=000000080000000.

Сформированная исходная четверично-кодированная комбинация, состоящая из N элементов длительностью N , поступает на второй информационный вход сумматора по модулю двa 5.2. В сумматоре по модулю два 5.2 происходит кодировка удлиненного информационного сигнала четверично-кодированной комбинацией, сформированной в формирователе D-кода 5.1. С выхода сумматора по модулю два 5.2 четверично-кодированный удлиненный информационный сигнал длительностью N поступает на вход инвертора 5.3, где происходит перекодировка четверично-кодированного удлиненного информационного сигнала. Следовательно, на выходе инвертора 5.3 формируется четверично-кодированный информационный сигнал длительностью N (эпюры на фиг.4 р... ч).

Таким образом, под действием логической "1" на первый информационный вход сумматора по модулю два 5.2 на выходе инвертора 5.3 формируется исходная четверично-кодированная комбинация, а под действием логического "0" на первый информационный вход сумматора по модулю два 5.2 на выходе инвертора 5.3 формируется инвертированная исходная четверично-кодированная комбинация.

С выхода формирователя кодированного сигнала 5 четверично-кодированная информационная последовательность поступает на информационной вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6, а на тактовый вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 6 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг с выхода генератора тактовых импульсов 1. В формирователе сигналов двукратной частотной манипуляции 6 четверично-кодированная информационная последовательность длительностью N преобразуется в четверично-кодированный радиосигнал (эпюры на фиг.4 ш... я). В четверично-кодированном радиосигнале , передают нечетные элементы D-кода, а , - четные элементы D-кода, причем элементы и четверично-кодированного радиосигнала ортогональны по частоте и .

Изменение высокочастотного колебания четверично-кодированного радиосигнала, сформированного в формирователе сигналов двукратной манипуляции, можно 6 описать, например, следующим правилом:

где f₁<f₂<f₃<f ₄ или f₁>f₂>f₃ >f₄; f₁=| f₁-f₂| , f₂=| f₂-f₃( f₃=| f₃-f₄| - частотный сдвиг между соседними частотами; f₁=nB, f₂=mB, f₃=mB; x=1,2,... . - целое число; m=1,2,... . - целое число; z=1,2,... . - целое число.

Четверично-кодированный радиосигнал, сформированный в формирователе двукратной частотной манипуляции 6, поступает на информационный вход модулятора 7.

На вход генератора псевдослучайных чисел 11 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг с генератора тактовых импульсов 1. В генераторе псевдослучайных чисел 11 последовательность тактовых импульсов преобразуется в псевдослучайную последовательность, которая поступает на n-управляющие выходы генератора псевдослучайных чисел 11 с временным сдвигом на один такт на каждом выходе генератора псевдослучайных чисел 11 в двоичной форме. Генератор псевдослучайных чисел 11 имеет разрядность L=2ⁿ-1 в зависимости от выделенного частотного ресурса f. Генераторы псевдослучайных чисел 11 всех абонентских станций формируют одинаковую псевдослучайную последовательность.

Псевдослучайная последовательность в двоичной форме с n-управляющих выходов, где n 2 - число выходов генератора псевдослучайного числа 11, поступает соответственно на n-управляющие входы синтезатора частот 10 (фиг.5), где n 2 - число входов синтезатора частот 10, которые являются n-управляющими входами делителя с переменным коэффициентом деления 10.4, где n 1 - число входов делителя с переменным коэффициентом деления 10.4.

В делителе с переменным коэффициентом деления 10.4 формируется управляющее псевдослучайное гармоническое колебание с требуемым номиналом частоты f_упр в зависимости от номинала псевдослучайного числа l, поступающего на n-управляющие входа делителя с переменным коэффициентом деления 10.4 в двоичной форме.

Сформированное управляющее псевдослучайное гармоническое колебание f_упр поступает на делитель частоты с коэффициентом деления на четыре 10.3, где происходит уменьшение частоты управляющего псевдослучайного гармонического колебания до требуемого значения f_ф.

Сформированное управляющее псевдослучайное гармоническое колебание f_ф поступает на управляющий вход фазового детектора 10.1, а на тактовый вход фазового детектора 10.1 поступает последовательность тактовых импульсов с частотой f_тг с генератора тактовых импульсов 10. На выходе фазового детектора 10.1 формируется управляющее напряжение U _фд. Управляющее напряжение U_фд с выхода фазового детектора 10.1 поступает на управляемый генератор 10.2.

Управляемый генератор 10.2 формирует псевдослучайное гармоническое колебание с требуемым номиналом частоты f_ППРЧ в зависимости от номинала псевдослучайного числа 1, поступающего на n-управляющие входы делителя с переменным коэффициентом деления 10.4 в двоичной форме.

Сформированное псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом f_ППРЧ (эпюры на фиг.6 а для примера при L=4) поступает на информационный вход делителя с переменным коэффициентом деления 10.4. Таким образом, формируются частоты в системе ФАПЧ.

Кроме этого сформированное псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом f_ППРЧ (фиг.6 а) поступает на модулирующий вход модулятора 7. На выходе модулятора 7 при x=m=z=1 и f₁= f₂= f₃ формируется четверично-кодированные радиосигналы с ППРЧ в пределах выделенного частотного ресурса f.

Четверично-кодированный радиосигнал с выхода модулятора 7 поступают на вход передатчика 8, в котором радиосигнал усиливается, а затем поступает на вход передающей антенны 9. Передающая антенна 9 преобразует энергию высокочастотных токов в антенно-фидерном тракте в энергию свободно распространяющихся электромагнитных волн.

Частотно-временная матрица четверично-кодированных радиосигналов с ППРЧ (группового радиосигнала) при L=4 и N=S представлена на фиг.6б, где цифрами (1, 2, 3, 4) показано наличие и значение амплитуды элемента группового сигнала.

На приемную антенну 12 приемной части центральной станции поступает совокупность четверично-кодированных радиосигналов от всех N абонентских станций (групповой радиосигнал фиг.6б). Приемная антенна 12 преобразует энергию свободно распространяющихся электромагнитных волн в энергию высокочастотных токов. С выхода приемной антенны 12 совокупность четверично-кодированных радиосигналов от всех N абонентских станций поступает на вход демодулятора 13.

Генератор тактовых импульсов 21, генератор псевдослучайных чисел 20 и синтезатор частот 19 приемной части центральной станции работают и формируют псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом f_ППРЧ аналогично передающей части абонентских станций. Следовательно, на выходе синтезатора частот 19 формируется псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом f_ППРЧ, которое поступает на демодулирующий вход демодулятора 13.

В демодуляторе 13 за счет синтезатора частот 19 управляемого генератором псевдослучайных чисел 20 скачки рабочей частоты устраняются f_ППРЧ в результате информационные символы четверично-кодированной последовательности переносятся на первоначальные выбранные частоты.

С выхода демодулятора четверично-кодированный радиосигнал поступает на вход селектора сигналов 14 (фиг.7). В селекторе сигналов 14 четверично-кодированный радиосигнал одновременно поступает на вход первого 14.1₁, второго 14.1 ₂, третьего 14.1₃ и четвертого 14.1₄ полосовых фильтров. Полосовые фильтры 14.1₁, 14.1 ₂, 14.1₃, 14.1₄ осуществляет частотную селекцию строго определенных высокочастотных радиосигналов четверично-кодированного радиосигнала.

На первом, втором, третьем и четвертом выходах селектора сигналов 14 соответственно формируются первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы (эпюры фиг 9 а... г).

Первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы (эпюры фиг 9 а... г) с соответствующих выходов селектора сигналов 14 соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый входы блока выделения дополнительных последовательностей 15 (фиг.8).

Первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы с соответствующих входов блока выделения дополнительных последовательностей 15 поступают на вход соответствующих амплитудных детекторов. Амплитудные детекторы 15.1₁, 15.1₂, 15.1₃ , 15.1₄ осуществляют соответственно выделение огибающей из первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов и устранение несущих высокочастотных колебаний. Первый сигнал с выхода первого 15.1₁ амплитудного детектора поступает на первый вход первого 15.3₁ сумматора. Второй сигнал с выхода второго 15.1₂ амплитудного детектора поступает на вход первого инвертора 15.2₁, а с выхода первого 15.2₁ инвертора инвертированный сигнал поступает на второй вход первого сумматора 15.3₁. Третий сигнал с выхода третьего 15.1₃ амплитудного детектора поступает на первый вход второго 15.3₃ сумматора. Четвертый сигнал с выхода четвертого 15.1₄ амплитудного детектора поступает на вход второго инвертора 15.2₃, а с выхода второго 15.2₂ инвертора инвертированный сигнал поступает на второй вход второго сумматора 15.3₂. На выходах первого 15.3₁ и второго 15.3₂ сумматоров соответственно формируется первая и вторая дополнительные последовательности (эпюры на фиг.9д, е). При этом первая дополнительная последовательность формируется из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов , ), а вторая дополнительная последовательность из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов , ).

Сформированные дополнительные последовательности поступают на первый и второй входа двухканального согласованного фильтра 16 соответственно. В двухканальном согласованном фильтре 16 дополнительные последовательности сворачиваются, а на его первом и втором выходах формируются первая и вторая свернутые дополнительные последовательности соответственно (эпюры на фиг.9ж, з). Первая и вторая свернутые дополнительные последовательности поступают на первый и второй входа вычитателя 17 соответственно.

В вычитателе 17 обеспечивается вычитание импульсов второй свернутой дополнительной последовательности, поступающей на второй вход вычитателя 17 из импульсов первой свернутой дополнительной последовательности, поступающей на первый вход вычитателя 17. На выходе вычитателя 17 будет формироваться импульсы с напряжением в N=2к раз больше амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности (эпюры на фиг.9 и). В результате осуществляется свертка четверично-кодированной последовательности (кодов Велти или E-кодов), отличающейся тем, что она не имеет боковых выбросов в апериодической АКФ. Свернутая четверично-кодированная информационная последовательность (свернутый групповой сигнал) приобретает вид, как в системе МДВР - прототипе и также задерживается на время (Т_ц- ).

Свернутая четверично-кодированная информационная последовательность с выхода вычитателя 17 поступают на вход приемника информации 18, при этом сигналы всех абонентских передающих станций вследствие импульсного вида АКФ четверично-кодированной последовательности и их временного сдвига в приемнике информации 18 разделяются по времени.

В заявленной системе передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов предлагается передавать информационный сигнал с абонентской передающей станции четверично-кодированной последовательностью (Е-кодом), не имеющей боковых выбросов в своей апериодической автокорреляционной функции, т.е. эта последовательность ортогональна себе при любом сдвиге по времени .

Передача сложного сигнала (четверично-кодированной последовательности) у разных абонентских передающих станций сдвинуто на время, кратное , но при одинаковой величине ППРЧ f_ППРЧ, т.е. абонентские передающие станции начинают излучать в строго определенном по времени месте в цикле Т _ц работы системы. При этом абонентские передающие станции теперь работают не в импульсном, а в непрерывном режиме, что позволяет эффективнее использовать мощность передатчика, т.е. энергия каждого информационного сигнала теперь передается не за длительность , а за длительность Т_ц=N , то есть увеличивается в N раз.

На центральной приемной станции используется одно и то же оборудование для обработки группового сигнала, так как радиосигналы от всех абонентских передающих станций одинаковы по форме и имеют одинаковую величину ППРЧ f_ППРЧ. После устранения ППРЧ и корреляционной свертки сложного сигнала происходит восстановление информационного сигнала длительностью , при этом происходит увеличение напряжения информационного сигнала в N раз. Этим обеспечивается повышение помехозащищенности системы без сокращения пропускной способности и без увеличения скорости передачи данных при воздействии преднамеренным помехам.

Таким образом, предлагаемая система передачи данных с множественным доступом и временным разделением каналов обеспечивает расширение области применения благодаря повышению помехозащищенности и достоверности при воздействии преднамеренных помех в каналах связи с нестабильными параметрами (фазой, амплитудой и поляризации) метрового и декаметрового диапазонов волн за счет применения ППРЧ, например, в системах с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом.