RU2530322C1 - Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation - Google Patents

Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2530322C1
RU2530322C1 RU2013125842/08A RU2013125842A RU2530322C1 RU 2530322 C1 RU2530322 C1 RU 2530322C1 RU 2013125842/08 A RU2013125842/08 A RU 2013125842/08A RU 2013125842 A RU2013125842 A RU 2013125842A RU 2530322 C1 RU2530322 C1 RU 2530322C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
information
phase
frequency
input
Prior art date
Application number
RU2013125842/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Арнольд Сергеевич Селиванов
Геннадий Андреевич Мелешков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") filed Critical Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority to RU2013125842/08A priority Critical patent/RU2530322C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2530322C1 publication Critical patent/RU2530322C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method for radio reception of high-speed information of a space radio line, in which an emitted reference signal is received when a radio wave is leaving ionospheric formation; reception of the emitted reference signal throughout the radio line, in the area of insignificant fading due to Doppler effect; reception in a working session of signals of a spectrum with two side components of the reference signal and the high-speed signal; if a decoder shows status information, compensation of parasitic shifts of spectrum components of the signal due to Doppler effect is performed by variation of phases of components of frequency decomposition by a distortion compensation operator, error-control decoding of a high-speed signal and transmission of the received information to an information recipient.
EFFECT: compensation of determined distortions caused by Doppler effect to reduce signal loss.
2 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, в частности к способу радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии и устройству для его реализации.The invention relates to space technology, in particular to a method for radio reception of high-speed information of a space radio line and a device for its implementation.

Уровень техникиState of the art

Известны способы радиоприема информации космической радиолинии (МПК H04L 27/22, H04B 1/10, H04L 27/10, H04B 1/06):Known methods for radio reception of information of a space radio link (IPC H04L 27/22, H04B 1/10, H04L 27/10, H04B 1/06):

Способ получения информации о качестве сигнала в приемнике [5], RU 2113061 опубликован в 1998 году;A method of obtaining information about signal quality in a receiver [5], RU 2113061 published in 1998;

Способ получения информации о качестве сигнала в приемнике [6], RU 2216871 опубликован в 2003 году;A method of obtaining information about signal quality in a receiver [6], RU 2216871 published in 2003;

Способ и устройство бескодового приема сигналов спутниковых навигационных систем [10], RU 2363099 опубликован в 2007 году;Method and device for codeless signal reception of satellite navigation systems [10], RU 2363099 published in 2007;

Способ устранения влияния тропосферных и ионосферных ошибок измерения в одночастотных приемниках спутниковой навигации [11], RU 2237257, опубликован в 1982 году;A way to eliminate the influence of tropospheric and ionospheric measurement errors in single-frequency receivers of satellite navigation [11], RU 2237257, published in 1982;

Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, система для его осуществления, машиночитаемый носитель и применение способа для синхронизации приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции [12], RU 2286025 опубликован в 2005 году.A method for transmitting and receiving quadrature amplitude modulation signals, a system for its implementation, a computer-readable medium and applying the method for synchronizing the reception of quadrature amplitude modulation signals [12], RU 2286025, was published in 2005.

Принцип построения и конструкция устройств для радиоприема высокоскоростной информации изложены в патентно-ассоциированной литературе, в частности в монографиях:The principle of construction and design of devices for radio reception of high-speed information are described in the patent-associated literature, in particular in monographs:

Тузов Г.И. и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. «Радио и связь», 1985;Aces G.I. and others. Interference immunity of radio systems with complex signals. Radio and Communication, 1985;

И.М. Тепляков, Б.И. Рощин, А.И. Фомин, В.А. Вейцель. Радиосистемы передачи информации. Москва, «Радио и связь», 1982;THEM. Teplyakov, B.I. Roshchin, A.I. Fomin, V.A. Weitzel. Radio transmission systems. Moscow, Radio and Communication, 1982;

Калашников Н.И. Системы связи через ИСЗ. «Связь», 1969, а также в описаниях устройств (МПК H04B 1/06), в частности:Kalashnikov N.I. Communication systems through satellite. "Communication", 1969, as well as in the descriptions of devices (IPC H04B 1/06), in particular:

Устройство радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии» [1], RU 116293 опубликован в 2011 году;Radio reception device for high-speed information of a space radio line ”[1], RU 116293 published in 2011;

Радиоприемник цифровой информации» [15], RU 2371845 опубликован в 2008 году;Digital information radio receiver ”[15], RU 2371845 published in 2008;

Устройство сдвига полосы частот [16], SU №824401, опубликовано в 1979 году.A frequency shift device [16], SU No. 824401, published in 1979.

В патентах RU 2113061 [5] и RU 2216871 [6], по статистике ошибок фазы фазомодулированных цифровых символов в зависимости от отношения сигнал/шум вырабатывают усредненную оценку ухудшения когерентного приема.In patents RU 2113061 [5] and RU 2216871 [6], according to the statistics of phase errors of phase-modulated digital symbols, an average estimate of the deterioration of coherent reception is generated depending on the signal-to-noise ratio.

Патентом RU 2113061 [5] охраняется способ получения информации о качестве сигнала, при котором принимают приемником множество М-позиционных фазомодулированных цифровых символов, вырабатывают в приемнике соответствующую оценку фазы для каждого фазомодулированного цифрового символа. Из оценки фазы определяют в приемнике соответствующий сигнал ошибки фазы. Способ содержит признаки:Patent RU 2113061 [5] protects a method for obtaining signal quality information in which a plurality of M-position phase-modulated digital symbols are received by a receiver, a corresponding phase estimate for each phase-modulated digital symbol is generated in the receiver. From the phase estimate, the corresponding phase error signal is determined at the receiver. The method contains signs of:

получения информации о качестве сигнала в приемнике, при котором принимают приемником множество М-позиционных фазомодулированных цифровых символов;obtaining information about the quality of the signal at the receiver, at which the receiver receives a plurality of M-position phase-modulated digital symbols;

вырабатывают в приемнике соответствующую оценку фазы для каждого фазомодулированного цифрового символа;generating an appropriate phase estimate for each phase-modulated digital symbol in the receiver;

определяют в приемнике, из оценки фазы, сигнал ошибки фазы.determine at the receiver, from the phase estimate, the phase error signal.

Способ обладает низкой инструментальной точностью при высоких отношениях сигнал/шум, требует для оценки качества сигнала чрезмерно большого количества символов. Эффективность использования понижается при использовании декодеров, отличных от сверточных, либо при использовании в системе передачи дискретных сообщений сигналов без помехоустойчивого кодирования, поскольку способ предлагает использование именно углового расстояния в качестве меры надежности принятого решения.The method has low instrumental accuracy at high signal-to-noise ratios; it requires an excessively large number of characters to evaluate signal quality. The efficiency of use is reduced when using decoders other than convolutional ones, or when using discrete message signals in the transmission system without error-correcting coding, since the method proposes using the angular distance as a measure of the reliability of the decision made.

Патент RU 2216871 [6] охраняет способ получения информации о качестве сигнала в приемнике. Изобретение относится к обмену дискретной информации по каналам связи с использованием цифровой фазовой модуляции (ФМ) в системах передачи дискретной информации.Patent RU 2216871 [6] protects a method for obtaining information about signal quality at a receiver. The invention relates to the exchange of discrete information over communication channels using digital phase modulation (FM) in discrete information transmission systems.

Техническое решение обеспечивает высокую инструментальную точность при всех значениях входного отношения сигнал/шум. Для возникающего отношения сигнал/шум принимаемого сигнала (М-позиционных ФМ цифровых сигналов), вырабатывают изменение второй φ2, сдвинутой на φ3=const оценки фазы φ1 фазомодулированных цифровых символов. По вычисленным первой и второй оценкам фазы цифровых символов принимают решение о соответствии первого и второго m-разрядного кода. Находят расстояние по Хэммингу между первым и вторым m-разрядными кодами. Суммируют получаемое расстояние по Хэммингу первых и вторых m-разрядных кодов. Получаемую информацию считают связанной с эквивалентной ухудшению помехоустойчивости когерентного приема на величину в отношении сигнал/шум и ухудшение помехоустойчивости когерентного приема на величину в отношении сигнал/шум.The technical solution provides high instrumental accuracy at all values of the input signal-to-noise ratio. For the resulting signal-to-noise ratio of the received signal (M-position FM digital signals), a change in the second φ 2 shifted by φ 3 = const of the phase estimate φ 1 of the phase-modulated digital symbols is generated. According to the calculated first and second estimates, the phases of the digital symbols make a decision on the correspondence of the first and second m-bit code. Find the Hamming distance between the first and second m-bit codes. The resulting Hamming distance of the first and second m-bit codes is summarized. The information obtained is considered to be associated with an equivalent deterioration in the noise immunity of coherent reception by a value in terms of signal / noise and a decrease in noise immunity of coherent reception in a value in terms of signal / noise.

Признаки RU 2216871, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения:Signs of RU 2216871, coinciding with the essential features of the claimed invention:

вырабатывают в приемнике оценку фазы;generating a phase estimate at the receiver;

определяют в приемнике сигнал ошибки фазы;determining a phase error signal in the receiver;

получают ухудшения когерентного приема от отношения сигнал/шум.receive deterioration in coherent reception from the signal-to-noise ratio.

Эффективность использования понижается при использовании декодеров, отличных от сверточных, либо при использовании в системе передачи дискретных сообщений сигналов без помехоустойчивого кодирования, поскольку способ предлагает использование именно углового расстояния в качестве меры надежности принятого решения. Способ обладает низкой инструментальной точностью при высоких отношениях сигнал/шум, требует для оценки качества сигнала чрезмерно большого количества символов. Способ учитывает шумовые составляющие радиолинии и приемного устройства и не учитывает шумовые составляющие эффекта Доплера, вызывающие глубокие замирания принимаемого высокоскоростного сигнала, дающее отношение сигнал/шум ниже порогового.The efficiency of use is reduced when using decoders other than convolutional ones, or when using discrete message signals in the transmission system without error-correcting coding, since the method proposes to use the angular distance as a measure of the reliability of the decision made. The method has low instrumental accuracy at high signal-to-noise ratios; it requires an excessively large number of characters to evaluate signal quality. The method takes into account the noise components of the radio line and the receiving device and does not take into account the noise components of the Doppler effect, causing deep fading of the received high-speed signal, giving a signal-to-noise ratio below the threshold.

В Способе RU 2363099 [10] применяются признаки:In the Method RU 2363099 [10] the following features apply:

отслеживание несущей частоты;carrier frequency tracking;

измерение доплеровских частот каналов фильтрами с многоразрядными цифровыми ФНЧ, системой ФАПЧ.measurement of Doppler frequencies of channels by filters with multi-bit digital low-pass filters, PLL system.

Признаки RU 2363099, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения:Signs of RU 2363099, coinciding with the essential features of the claimed invention:

отслеживание несущей частоты;carrier frequency tracking;

измерение доплеровских частот системой ФАПЧ.measurement of Doppler frequencies by the PLL system.

Заявителю известна причина, препятствующая получению технического результата: доплеровское смещение составляющих спектра высокоскоростного широкополосного сигнала отличается от доплеровского смещения спектральных составляющих в полосе радиочастот.The applicant knows the reason that hinders the technical result: the Doppler shift of the spectrum components of the high-speed broadband signal is different from the Doppler shift of the spectral components in the radio frequency band.

В Способе RU 2237257 [11] устраняется влияние тропосферных и ионосферных ошибок измерения в одночастотных приемниках спутниковой навигации путем учета вертикальной тропосферной и ионосферной задержек.The Method RU 2237257 [11] eliminates the influence of tropospheric and ionospheric measurement errors in single-frequency satellite navigation receivers by taking into account vertical tropospheric and ionospheric delays.

Заявителю известна причина, препятствующая получению технического результата - вертикальная задержка в ионосфере, которая не дает возможность получить оценки паразитного сдвига фаз спектра принимаемого сигнала.The applicant is aware of the reason that impedes the achievement of a technical result - a vertical delay in the ionosphere, which does not make it possible to obtain estimates of the stray phase shift of the spectrum of the received signal.

В Способе RU 2286025 [12] применяют передачу и прием сигналов квадратурной амплитудной модуляции, синхронизацию приема сигналов.In the Method RU 2286025 [12] apply the transmission and reception of quadrature amplitude modulation signals, the synchronization of signal reception.

В Способе RU 2286025 содержатся следующие признаки:The Method RU 2286025 contains the following features:

виды модуляции спутниковой связи (стр.4, 30 место описания);types of modulation of satellite communications (p. 4, 30 place of description);

использование помехоустойчивого кодирования (стр.4, 35);use of noise-resistant coding (p. 4, 35);

восстановление несущей частоты (стр.6, 5);carrier frequency recovery (p. 6, 5);

потеря способности работать при низких отношениях сигнал/шум из-за отсутствия синхронизации (стр.6, 20);loss of ability to work at low signal-to-noise ratios due to lack of synchronization (p. 6, 20);

зависимость порога демодуляции от вида модуляции и вида помехоустойчивого кодирования (стр.6, 20);dependence of the demodulation threshold on the type of modulation and the type of noise-resistant coding (p. 6, 20);

передачи (передающая сторона) и приема сигналов (на приемной стороне) по каналу связи (стр.7, 30). Причем приемная сторона, вход которой подключен к каналу связи, содержит обычные для любого приемника средства усиления, фильтрации и преобразования на промежуточную частоту, которые не показаны на фигурах, но предполагаются в наличии (стр.8, 50);transmitting (transmitting side) and receiving signals (at the receiving side) over the communication channel (p. 7, 30). Moreover, the receiving side, the input of which is connected to the communication channel, contains conventional amplifiers, filters, and converters to intermediate frequencies that are not shown in the figures, but are assumed to be available (p. 8, 50);

использование прямого преобразования Фурье (стр.9, 15), (стр.15, 30);use of direct Fourier transform (p. 9, 15), (p. 15, 30);

использование фазовой автоподстройки частоты для выделения тактовых частот (стр.9, 40);the use of phase-locked loop for the selection of clock frequencies (p. 9, 40);

применение вычислителей для нахождения разности сигналов (стр.11, 5);application of calculators for finding the difference of signals (p. 11, 5);

выделение сигнала подстройки промежуточной частоты (стр.11, 20);the selection of the intermediate frequency adjustment signal (p. 11, 20);

формирование частоты из меандрового сигнала (стр.11, 40);frequency generation from the meander signal (p. 11, 40);

нахождение суммы сигналов (стр.11, 45);finding the sum of signals (p. 11, 45);

выделение низкочастотных составляющих суммарного сигнала (стр.11, 50);the selection of low-frequency components of the total signal (p. 11, 50);

аналого-цифровые преобразования, преобразующие компоненты принимаемого сигнала в цифровые отсчеты тактовой частоты (стр.14, 45);analog-to-digital conversions that convert the components of the received signal into digital clock samples (p. 14, 45);

действия способа передачи и приема сигналов реализуют по необходимости не только в аппаратном, но и программном виде, поскольку обрабатываемый сигнал дискретизирован, оцифрован и переведен в вид двоичных отсчетов. Отсчеты обрабатывают процессором компьютера в соответствии с программой алгоритма функционирования (стр.17, 45);The actions of the method of transmitting and receiving signals are realized, if necessary, not only in hardware but also in software, since the processed signal is sampled, digitized and converted into binary samples. The samples are processed by the computer processor in accordance with the program of the functioning algorithm (p. 17, 45);

использование обратного преобразования Фурье (стр.21, 35);using the inverse Fourier transform (p. 21, 35);

преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты (стр.22, 50).conversion of m-level samples into a binary sequence of bit symbols of a clock frequency (p. 22, 50).

Аналог RU 2286025 является наиболее близким аналогом-прототипом заявляемого способа. Следующие признаки совпадают с существенными признаками заявленного изобретения:Analogue RU 2286025 is the closest analogue prototype of the proposed method. The following features coincide with the essential features of the claimed invention:

прием сигналов при передаче и приеме сигналов, состоящей из передающей стороны и приемной стороны, соединенных каналом связи. Приемное устройство содержит обычные для любого приемника средства усиления, фильтрации и преобразования на промежуточную частоту, которые не показаны на фигурах, но предполагаются в наличии;receiving signals when transmitting and receiving signals, consisting of a transmitting side and a receiving side connected by a communication channel. The receiving device contains the usual means for any receiver amplification, filtering and conversion to an intermediate frequency, which are not shown in the figures, but are assumed to be available;

использование помехоустойчивого кодирования;use of error-correcting coding;

использование фазовой автоподстройки частоты;the use of phase-locked loop;

использование прямого преобразования Фурье;use of direct Fourier transform;

использование обратного преобразования Фурье;using the inverse Fourier transform;

применение вычислителей для нахождения разности сигналов;the use of calculators to find the difference of signals;

преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты.conversion of m-level samples into a binary sequence of bit symbols of the clock frequency.

Признаки способа реализуют не только в аппаратном, но и программном виде, отсчеты обрабатывают процессором компьютера.The features of the method are implemented not only in hardware but also in software, the samples are processed by the computer processor.

Технический результат - снижение порога демодуляции, за счет обеспечения низкого порога синхронизации по несущей частоте. Результат достигается дополнением пачки из М m-уровневых символов, подстройкой частоты синхронизации, что дает возможность вплотную приблизиться к порогу Шеннона. Формула Шеннона:The technical result is a decrease in the demodulation threshold, by providing a low threshold for synchronization on the carrier frequency. The result is achieved by supplementing the pack of M m-level symbols, by adjusting the synchronization frequency, which makes it possible to closely approach the Shannon threshold. Shannon's formula:

C = B log 2 P с + P ш P ш

Figure 00000001
, C = B log 2 P from + P w P w
Figure 00000001
,

где:Where:

C - скорость передачи и приема информации,C is the speed of transmission and reception of information,

B - ширина спектра частот передаваемого сигнала в канале связи,B is the width of the frequency spectrum of the transmitted signal in the communication channel,

Pс - мощность сигнала на входе приемника,P with - signal power at the input of the receiver,

Pш - мощность шумов, приведенных к входу приемника, в полосе B частот.P W - the power of the noise brought to the input of the receiver in the frequency band B.

Расчет радиолинии с учетом этой формулы предполагает достижение заданной скорости приема при отношении сигнал/шум выше допустимого порогового в условиях компенсации доплеровского смещения несущей частоты.Calculation of the radio link taking this formula into account implies the achievement of a given reception speed at a signal-to-noise ratio above the acceptable threshold under conditions of compensation for the Doppler shift of the carrier frequency.

Порог отношения определяет максимальную величину мощности.The ratio threshold determines the maximum power value.

Причина, препятствующая получению технического результата доплеровские смещения составляющих спектра широкополосного сигнала отличаются от доплеровского смещения несущей, доплеровские смещения составляющих спектра создает замирание сигнала и уменьшение отношения сигнал/шум ниже порогового.The reason that prevents the technical result from being obtained is that the Doppler shifts of the spectrum components of the broadband signal differ from the Doppler shift of the carrier, the Doppler shifts of the spectrum components create signal fading and a decrease in the signal-to-noise ratio below the threshold.

К числу аналогов заявляемого устройства относятся следующие технические решения.Among the analogues of the claimed device include the following technical solutions.

RU 2371845 Радиоприемник цифровой информации [15] (опубликован 27.10.2009, автор Мелешков Г.А., патентообладатель ФГУП «РНИИ КП») может быть использован в радиосистемах с фазовым методом модуляции для приема блоков цифровой информации по каналам связи.RU 2371845 Digital information radio receiver [15] (published on 10.27.2009, author G. Meleshkov, patent holder of the Federal State Unitary Enterprise “RNII KP”) can be used in radio systems with a phase modulation method for receiving blocks of digital information via communication channels.

Достигаемый технический результат - учет и частичная компенсация паразитного смещения фазового сигнала от эффекта Доплера. Устройство содержит полосовой фильтр, согласованный фильтр, балансный модулятор, демодулятор, блок памяти цифровых отсчетов сигнала фазового детектора амплитудного, решающий блок символьный, два декодера блочных, прерыватель приема блока сигналов, блок обработки фазового сигнала, блок сдвига полосы частот, получатель информации, при этом один из входов балансного модулятора подключен к выходу генератора шумоподобных сигналов.Achievable technical result - accounting and partial compensation of stray phase signal offset from the Doppler effect. The device contains a band-pass filter, a matched filter, a balanced modulator, a demodulator, a memory block of digital samples of the amplitude phase detector signal, a decimal symbol block, two block decoders, a signal block receiving chopper, a phase signal processing block, a frequency band shift block, an information receiver, one of the inputs of the balanced modulator is connected to the output of the noise-like signal generator.

Более полно компенсация паразитного смещения фазового сигнала осуществляется в техническом решении RU 116293 Устройство радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии [1], которое является ближайшим аналогом.Compensation of the stray phase signal offset is carried out more fully in technical solution RU 116293 Radio reception device for high-speed information of a space radio link [1], which is the closest analogue.

Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии содержит: полосовой фильтр (ПФ), согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ), первый балансный модулятор (БМ), первый демодулятор (ДМ), первый декодер блочный (ДК), получатель информации (ПИ), блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМП), устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС), устройство компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФДБ), второй балансный модулятор (БМ), второй демодулятор (ДМ), второй декодер блочный (ДК), ПЭВМ блока управления (ПЭВМ), интерфейс шины ПЭВМ (интерфейс), программное обеспечение (ПО), причем входом устройства является вход ПФ, выход которого подключен к соединенным последовательно СФОБ, БМ, ДМ, ДК, ПИ, второй выход ДМ соединен с ПАМП, выход которого соединен с УК СФС и УК ССС, выходы которых соединены со вторым входом ПИ, выход БМ соединен с вторым входом образцового сигнала УК ССС, вход СФОБ соединен с входом СФДБ, выход которого подключен к входу соединенных последовательно, второму БМ, второму ДМ, второму ДК, выход которого соединен с третьим входом ПИ, ПО подключено к ПЭВМ, которая соединена интерфейсом с первый ДК, вторым ДК, ПИ, УК.A device for receiving high-speed information of a space radio link contains: a band-pass filter (PF), a matched filter for receiving a radio signal from one side (SFOB), a first balanced modulator (BM), a first demodulator (DM), a first block decoder (DK), an information receiver (PI) , memory block counts signal recipient (P PAM), the apparatus parasitic phase offset compensation signal (SPS CC), the unit shift compensation parasitic spectral components (CC CCC), a matched filter receiving a radio signal from one side (SFDB) in a second balanced modulator (BM), a second demodulator (DM), a second block decoder (DK), a PC of the control unit (PC), a PC bus interface (interface), software (software), and the device input is the PF input, the output of which is connected to SFOB, BM, DM, DK, PI connected in series, the second output of the DM is connected to the PAM P , the output of which is connected to the SFS CC and the CCC CC, the outputs of which are connected to the second PI input, the BM output is connected to the second input of the reference CCCC signal, input SFOB connected to the input SFDB, the output of which is connected to the input of the connection connected in series, to the second BM, the second DM, the second DC, the output of which is connected to the third input of the PI, the software is connected to the PC, which is connected by the interface to the first DC, the second DC, PI, CC.

Однако известное техническое решение не компенсирует в полном объеме детерминированные искажения, вызываемые эффектом Доплера (устранение глубоких замираний и искажения сигнала, прошедшего ионосферу) с целью уменьшения потери сигнала.However, the known technical solution does not fully compensate for the deterministic distortions caused by the Doppler effect (eliminating deep fading and distortion of the signal passing through the ionosphere) in order to reduce signal loss.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Заявляемый способThe inventive method

Технический результат заявляемого способа заключается в компенсации детерминированных искажений, вызываемых эффектом Доплера (устранение глубоких замираний и искажения сигнала, прошедшего ионосферу) с целью уменьшения потери сигнала.The technical result of the proposed method is to compensate for the deterministic distortions caused by the Doppler effect (elimination of deep fading and distortion of the signal passed through the ionosphere) in order to reduce signal loss.

Технический результат достигается тем, что радиоприем высокоскоростной информации выполняют после вхождения в связь и приема узкополосных сигналов на несущей частоте. В предлагаемом способе применена реконфигурация приема сигнала с двумя боковыми, сигнала с одной боковой, с компенсацией паразитного смещения фазового сигнала и компенсацией паразитных сдвигов спектральных составляющих. В радиолинии, при эффекте Доплера, на разных дальностях образуются зоны: замирания сигнала, зоны искажения сигнала и зоны, где влияние эффекта Доплера не проявляется. Зоны замирания сигнала и зоны искажения спектра сигнала выявляются декодером, когда образуется статусная информация. Если в приемнике имеется возможность принимать сигнал по нескольким конфигурациям, то конфигурация приема оказывается та, в которой декодер передал потребителю информации принятый сигнал (статусная информация не обнаружена).The technical result is achieved by the fact that radio reception of high-speed information is performed after entering into communication and receiving narrowband signals at a carrier frequency. In the proposed method, reconfiguration of receiving a signal with two lateral, a signal from one lateral, with compensation for stray phase signal displacement and compensation for stray shifts of spectral components is applied. In the radio line, with the Doppler effect, zones are formed at different ranges: signal fading, signal distortion zones and zones where the influence of the Doppler effect is not manifested. Signal fading zones and signal spectrum distortion zones are detected by the decoder when status information is generated. If the receiver has the ability to receive a signal in several configurations, then the reception configuration is the one in which the decoder transmitted the received signal to the information consumer (no status information was found).

Способ радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии, заключающийся в том, что выполняют:The method of radio reception of high-speed information of a space radio line, which consists in the following:

а) прием излученного образцового сигнала при выходе радиоволны из ионосферного образования (время распространения волны tS=t1), включающий:a) receiving the emitted reference signal when the radio wave exits the ionospheric formation (wave propagation time t S = t 1 ), including:

вхождение в связь по несущей частоте;entering into communication on a carrier frequency;

синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;synchronization of the clock frequency of the reception of bits, synchronization of reception and reception of the control frequency of the reference signal;

перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;translation of the control frequency into the frequency domain by the fast Fourier transform;

определяют в спектре фаз полное расхождение φПi1, i:=0…N-1 контрольной частоты (от ионосферы и эффекта Доплера), записывают данные в память;determine in the phase spectrum the total discrepancy φ Pi1 , i: = 0 ... N-1 of the control frequency (from the ionosphere and the Doppler effect), write the data to the memory;

оценку расхождения контрольной частоты от эффекта Доплера (прогнозированием)estimation of the discrepancy between the control frequency and the Doppler effect (prediction)

ϕ П i 11 = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ K ( N K N 0 )

Figure 00000002
, i:=0…N-1; ϕ P i eleven = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ K ( N K - N 0 )
Figure 00000002
, i: = 0 ... N-1;

оценку расхождения контрольной частоты от ионосферы φПiИОН:=modПi1Пi11), для i:=0…N-1 записывают данные в память;estimation of the difference in the control frequency from the ionosphere φ ПИИОН : = mod Пi1Пi11 ), for i: = 0 ... N-1 write data to the memory;

б) прием излученного образцового сигнала в продолжение радиолинии, в области незначительного замирания от эффекта Доплера (прогнозируемое время распространения волны tS=t2, содержащий:b) receiving the emitted reference signal in the continuation of the radio line, in the area of slight fading from the Doppler effect (predicted wave propagation time t S = t 2 , containing:

вхождение в связь по несущей частоте;entering into communication on a carrier frequency;

синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;synchronization of the clock frequency of the reception of bits, synchronization of reception and reception of the control frequency of the reference signal;

перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;translation of the control frequency into the frequency domain by the fast Fourier transform;

определение в спектре фаз полного расхождения φПi2, i:=0…N-1 контрольной частоты (от ионосферы) и запись данных в память;determination in the phase spectrum of the complete discrepancy φ Pi2 , i: = 0 ... N-1 of the control frequency (from the ionosphere) and recording data in memory;

оценку начальных искажений образцового сигнала от эффекта Доплера в случае незначительных искажений эффектом Доплера при tS=t1 после прохождения ионосферы,estimation of the initial distortions of the reference signal from the Doppler effect in the case of minor distortions by the Doppler effect at t S = t 1 after passing through the ionosphere,

φПiИОН:=modПi1Пi11), i:=0…N-1; запись данных в память;φ ПИИОН : = mod Пi1Пi11 ), i: = 0 ... N-1; writing data to memory;

в) прием в рабочем сеансе, время распространения сигнала tS, сигналов спектра с двумя боковыми образцового сигнала sобр[λ,t] и высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t],, включающий:c) reception in the working session, the propagation time of the signal t S , spectrum signals with two lateral reference signal s arr [λ, t] and high-speed signal s [λ, φ (t), t] ,, including:

помехоустойчивое декодирование сигнала s[λ,φ(t),t] и передачу принятой информации получателю информации;noise-resistant decoding of the signal s [λ, φ (t), t] and transmission of the received information to the recipient of information;

г) если декодер операции в) показал статусную информацию, то выполняют следующие действия:d) if the operation decoder c) showed the status information, then the following actions are performed:

прием сигналов sобр[λ,t] и s[λ,φ(t),t] в спектре одной боковой и запись сигналов sобр[λ,t] и s[λ,φ(t),t];receiving signals s arr [λ, t] and s [λ, φ (t), t] in the spectrum of one side and recording signals s arr [λ, t] and s [λ, φ (t), t];

помехоустойчивое декодирование сигнала s[λ,φ(t),t] и передачу принятой информации получателю информации;noise-resistant decoding of the signal s [λ, φ (t), t] and transmission of the received information to the recipient of information;

д) если декодер операции г) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного смещения уровня фазового сигнала, включающие:d) if the operation decoder d) showed the status information, then compensation for the stray offset of the phase signal level, including:

оценку фазы φ1 в начале мерного интервала по данным памяти фазовых отсчетов s[λ,φ(t),t];phase estimate φ 1 at the beginning of interval dimensional phase data memory samples s [λ, φ (t) , t];

оценку фазы φ2 конце мерного интервала;estimation of phase φ 2 at the end of the measuring interval;

определяют компенсируемую частоту Ω=(φ21+2πn)/T,determine the compensated frequency Ω = (φ 21 + 2πn) / T,

где n - число перескоков фазы на 2π;where n is the number of phase jumps by 2π;

оценку величины ошибок в работе системы, которые делят на малые (нормальные) и большие n=1, 2,…(аномальные), причем величину ошибки оценивают только для нормальных ошибок;an estimate of the errors in the system, which are divided into small (normal) and large n = 1, 2, ... (abnormal), and the error value is estimated only for normal errors;

компенсацию смешения достигают сдвигом полосы частот:mixing compensation is achieved by shifting the frequency band:

eпр(ti)=mod[ec(ti)+eг(ti)],e ol (t i ) = mod [e c (t i ) + e g (t i )],

где:Where:

ec(ti) - отсчеты сигнала из блока памяти s[λ,φ(t),t],e c (t i ) - samples of the signal from the memory block s [λ, φ (t), t],

eг(ti) - отсчеты паразитного смещения;e g (t i ) - readings of stray displacement;

преобразуют отсчеты фазового сигнала в биты информации решающим правилом (преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты);transform the samples of the phase signal into bits of information by the decisive rule (the conversion of m-level samples into a binary sequence of bit symbols of the clock frequency);

выполняют помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и принятую информацию передают получателю информации;perform noise-resistant decoding of a high-speed signal and the received information is transmitted to the recipient of information;

е) если декодер операции д) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t], с использованием данных образцового сигнала sобр[λ,t] в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:f) if the operation decoder e) showed the status information, then the stray shift of the spectral components of the recorded high-speed signal s [λ, φ (t), t] is performed using the data of the reference signal s arr [λ, t] in the working session and the initial values of the reference signal recorded in paragraph b), including:

перевод в частотную область быстрым преобразованием Фурье сигналов s[λ,φ(t),t] и sобр[λ,t]e;translation into the frequency domain by the fast Fourier transform of the signals s [λ, φ (t), t] and s arr [λ, t] e;

определение полного расхождения фаз сигнала и контрольной частоты за время распространения сигнала tS;determination of the complete discrepancy between the phases of the signal and the control frequency during the signal propagation time t S ;

определение в сетке частот i:=0…N-1 паразитных расхождений спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от малых начальных искажений φПi11 после прохождения ионосферы tS=t2 до tS determination in the frequency grid i: = 0 ... N-1 of spurious discrepancies in the signal spectrum from the distortion data of the reference signal from the Doppler effect, from small initial distortions φ Пi11 after passing through the ionosphere t S = t 2 to t S

φПi:=modПi2Пi1), для i:=0…N-1;φ Пi : = mod Пi2Пi1 ), for i: = 0 ... N-1;

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала s[λ,φ(t),t] от эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:compensation for spurious shifts of the spectral components of the signal s [λ, φ (t), t] from the Doppler effect by changing the phases of the components of the frequency decomposition by the distortion compensation operator:

Фi:=mod(arg(Yi)-φПi1), для i:=0…N-1;Ф i : = mod (arg (Y i ) -φ Пi1 ), for i: = 0 ... N-1;

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;decisive transformation of phase signal samples into bits of information;

выполнение помехоустойчивого декодирования высокоскоростного сигнала и передача принятой информации получателю информации;performing error-correcting decoding of a high-speed signal and transmitting the received information to the information recipient;

ж) если декодер операции e) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t] с использованием данных образцового сигнала sобр[λ,t] в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:g) if the decoder of operation e) showed the status information, then the stray shift of the spectral components of the recorded high-speed signal s [λ, φ (t), t] is performed using the data of the reference signal s arr [λ, t] in the working session and the initial values exemplary signal recorded in paragraph b), including:

определение паразитных расхождений в сетке частот i:=0…N-1 спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от больших начальных искажений φПi1 после прохождения ионосферы tS=t2 до tS determination of spurious discrepancies in the frequency grid i: = 0 ... N-1 of the signal spectrum from the distortion data of the reference signal from the Doppler effect, from large initial distortions φ Pi1 after passing through the ionosphere t S = t 2 to t S

φПi:=modПi2ПiИОН) для i:=0…N-1;φ Пi : = mod Пi2ПиИОН ) for i: = 0 ... N-1;

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала s[λ,φ(t),t] эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:compensation for spurious shifts of the spectral components of the signal s [λ, φ (t), t] of the Doppler effect by changing the phases of the components of the frequency decomposition by the distortion compensation operator:

Фi:=mod(arg(Yi)-φПi1)для i:=0…N-1;F i: = mod 2π (arg ( Y i) -φ Pi1) for i: = 0 ... N-1;

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;decisive transformation of phase signal samples into bits of information;

помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и передачу принятой информации получателю информации.noise-resistant decoding of a high-speed signal and transmission of the received information to the recipient of information.

Заявляемое устройствоThe inventive device

Технический результат заявляемого устройства заключается в компенсации детерминированных искажений, вызываемых эффектом Доплера (устранение глубоких замираний и искажения сигнала, прошедшего ионосферу), с целью уменьшения потери сигнала.The technical result of the claimed device is to compensate for the deterministic distortions caused by the Doppler effect (elimination of deep fading and distortion of the signal passed through the ionosphere), in order to reduce signal loss.

Технический результат достигается тем, что радиоприем высокоскоростной информации выполняют после вхождения в связь и приема узкополосных сигналов на несущей частоте. В предлагаемом устройстве применена реконфигурация приема сигнала в реальном времени в полосе частот приема:The technical result is achieved by the fact that radio reception of high-speed information is performed after entering into communication and receiving narrowband signals at a carrier frequency. In the proposed device, the reconfiguration of signal reception in real time in the reception frequency band is applied:

двух боковых;two side;

с одной боковой;with one side;

с одной боковой и записанному в память фазовому сигналу.with one side and memorized phase signal.

В зависимости от частоты Доплера период образования глубоких интерференционных замираний и искажений сигнала от паразитного детерминированного сдвига спектральных составляющих различен, время выхода волны из ионосферного образования может быть много меньше периода или близко к половине периода, когда образуется максимальный паразитный эффект от доплеровского смещения. В радиолинии, при эффекте Доплера, на разных дальностях образуются зоны: замирания сигнала, зоны искажения сигнала и зоны, где влияние эффекта Доплера не проявляется. Зоны замирания сигнала и зоны искажения спектра сигнала выявляются декодером, когда образуется статусная информация. Если в приемнике имеется возможность принимать сигнал по нескольким конфигурациям, то конфигурация приема оказывается та, в которой декодер передал ПИ принятый сигнал (статусная информация не обнаружена).Depending on the Doppler frequency, the period of formation of deep interference fading and signal distortion from a parasitic determinate shift of the spectral components is different, the wave exit time from the ionospheric formation can be much less than the period or close to half the period when the maximum spurious effect from the Doppler shift is formed. In the radio line, with the Doppler effect, zones are formed at different ranges: signal fading, signal distortion zones and zones where the influence of the Doppler effect is not manifested. Signal fading zones and signal spectrum distortion zones are detected by the decoder when status information is generated. If the receiver has the ability to receive a signal in several configurations, then the reception configuration is the one in which the decoder transmitted the received signal to the PI (no status information was found).

Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии содержащее:A device for receiving high-speed information of a space radio link comprising:

- полосовой фильтр (ПФ);- band-pass filter (PF);

- согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ);- An agreed filter for receiving a radio signal from one side (SFOB);

- первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ);- the first and second respectively balanced modulator (BM);

- первый и второй соответственно демодулятор (ДМ);- the first and second, respectively, demodulator (DM);

- получатель информации (ПИ);- recipient of information (PI);

- блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП);- memory block of phase samples of the receiver signal (PAM P );

- устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);- a device for compensating for stray phase signal displacement (CC SPS);

- согласованный фильтр приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ);- a coordinated filter for receiving a radio signal with two side (SPSB);

- процессор, выполненный с возможностью формирования команд:- a processor configured to form commands:

- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМП);- recording samples of phase signals and exemplary messages when receiving information signal respectively in the storage unit samples a signal recipient (P PAM);

- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);- inclusion of a block of the device for compensation of parasitic shift of spectral components (CC SSS);

- управления первым и вторым соответственно декодером блочным (ДК);- control the first and second, respectively, block decoder (DC);

- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;- selection of electrical circuits for FPGA, RAM, ROM, microprocessors, made in the form of boot modules for spacecraft signals with an a priori known structure and the formation of a boot module for reception in a communication session;

- отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ),- display the status of the reception of information of a space radio link at the consumer of information (PI),

причем, вход полосового фильтра (ПФ) является входом устройства, а выход соединен со входами согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ) и согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ), первый балансный модулятор (БМ), вход которого подключен к выходу согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ), а выход - соединен со входом первого демодулятора (ДМ) и первым входом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), второй вход которого подключен к выходу блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП) и второму входу устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС), причем выход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС) соединен с выходом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС) и вторым входом получателя информации (ПИ), а первый вход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС) соединен с выходом процессора, вход-выход которого соединен с входами-выходами: устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП), первого декодера (ДК) и второго декодера (ДК) соответственно декодера блочного (ДК), получателя информации (ПИ); первый и третий входы получателя информации (ПИ) соответственно соединены с выходами первого (ДК) и второго декодеров (ДК), причем вход первого декодера (ДК) соединен с выходом первого демодулятора (ДМ), а вход второго декодера (ДК) соединен с выходом второго демодулятора (ДМ), вход второго демодулятора (ДМ) соединен с выходом второго балансного модулятора (БМ), вход которого соединен с выходом согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ).moreover, the input of the band-pass filter (PF) is the input of the device, and the output is connected to the inputs of a matched filter for receiving a radio signal from one side (SFB) and a matched filter for receiving a radio signal with two side (SFB), the first balanced modulator (BM), the input of which is connected to the output of the matched filter for receiving the radio signal from one side (SOPF), and the output is connected to the input of the first demodulator (DM) and the first input of the device for compensating the stray shift of spectral components (CC CC), the second input of which is connected to ode phase signal samples of the storage unit of the recipient (AMP R) and the second input device compensation of interference offset phase signal (CC SPS), and the parasitic displacement of the phase of the signal output of the compensation unit (MC SPS) connected to the output compensation device parasitic shift spectral components (CC CCC) and the second input of the recipient of information (PI), and the first input of the device for compensating for spurious phase shift signal (CC SPS) is connected to the output of the processor, the input-output of which is connected to the inputs and outputs: Twa shift compensation parasitic spectral components (CC CCC), phase counts memory block signal recipient (P PAM), the first decoder (DC) and a second decoder (DW), respectively, the block decoder (DC), the recipient information (PI); the first and third inputs of the information recipient (PI) are respectively connected to the outputs of the first (DC) and second decoders (DC), and the input of the first decoder (DC) is connected to the output of the first demodulator (DM), and the input of the second decoder (DC) is connected to the output the second demodulator (DM), the input of the second demodulator (DM) is connected to the output of the second balanced modulator (BM), the input of which is connected to the output of the matched radio signal reception filter with two side ones (SFDB).

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Признаки и сущность заявленной группы изобретений поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами (см. Фиг.1 - Фиг.15), где показано следующее.The features and essence of the claimed group of inventions are explained in the following detailed description, illustrated by drawings (see Figure 1 - Figure 15), which shows the following.

Фиг.1. Схема устройства приема высокоскоростной информации космической радиолинии;Figure 1. Scheme of a device for receiving high-speed information of a space radio link;

Фиг.2. Схема устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала УК СФС;Figure 2. The scheme of the device for compensation of parasitic bias of the phase signal of the CC SFS;

Фиг.3. Схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих УК ССС;Figure 3. The scheme of the device for compensation of the parasitic shift of the spectral components of the CC SSS;

Фиг.4. Спектральное представление модулирующей синусоиды;Figure 4. Spectral representation of a modulating sinusoid;

Фиг.5. Векторное представление составляющих быстрого преобразования Фурье;Figure 5. Vector representation of the components of the fast Fourier transform;

Фиг.6. Схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих УК ССС;6. The scheme of the device for compensation of the parasitic shift of the spectral components of the CC SSS;

Фиг.7. Замирание от эффекта Доплера;7. Fading from the Doppler effect;

Фиг.8. Сигнал модуляции меандром;Fig. 8. Signal modulation meander;

Фиг.9. Искажение меандра Доплером;Fig.9. Square wave distortion by Doppler;

Фиг.10. Сигнал составляющих векторов;Figure 10. The signal of the component vectors;

Фиг.11. Замирание сигнала;11. Signal freeze

Фиг.12. Искажение меандра расхождением фаз составляющих частот;Fig. 12. The meander distortion by the phase difference of the component frequencies;

Фиг.13. Пример поиска конфигурации;Fig.13. Example configuration search;

Фиг.14. Лунная станция спутниковой сети связи;Fig.14. Lunar station satellite communications network;

Фиг.15. Графическое изображение последовательности операций.Fig.15. A graphical representation of the sequence of operations.

На Фиг.1 приведена схема устройства приема высокоскоростной информации космической радиолинии, содержащая:Figure 1 shows a diagram of a device for receiving high-speed information of a space radio link, containing:

1 - полосовой фильтр (ПФ);1 - band-pass filter (PF);

2 - согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ);2 - a consistent filter for receiving a radio signal from one side (SFOB);

3 - согласованный приема радиосигнала с радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ);3 - coordinated reception of a radio signal from a radio signal with two side (SFDB);

4, 5 - первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ);4, 5 - the first and second, respectively, balanced modulator (BM);

6, 7 - первый и второй соответственно демодулятор (ДМ);6, 7 - the first and second, respectively, demodulator (DM);

8, 9 - первый и второй соответственно декодеры (ДК);8, 9 - the first and second, respectively, decoders (DC);

10 - получатель информации (ПИ);10 - recipient of information (PI);

11 - блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП);11 - memory block phase samples of the receiver signal (PAM P );

12 - устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);12 is a device for compensating for stray phase signal displacement (CC SPS);

13 - устройство компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);13 is a device for compensating for stray shift of spectral components (CC SSS);

14 - процессор, выполненный с возможностью формирования команд:14 - processor, configured to generate commands:

- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМП);- recording samples of the phase signals of the message and the reference signal when receiving information, respectively, in the memory block of the samples of the signal of the recipient (PAM P );

- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);- inclusion of a block of the device for compensation of parasitic shift of spectral components (CC SSS);

- управления первым и вторым соответственно декодером блочным (ДК);- control the first and second, respectively, block decoder (DC);

- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;- selection of electrical circuits for FPGA, RAM, ROM, microprocessors, made in the form of boot modules for spacecraft signals with an a priori known structure and the formation of a boot module for reception in a communication session;

- отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ).- display the status of the reception of information of the space radio link with the consumer of information (PI).

Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии содержащее: полосовой фильтр (ПФ, 1), согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ, 2), согласованный фильтр приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ, 3), первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ, 4, 5), первый и второй соответственно демодулятор (ДМ, 6, 7), получатель информации (ПИ, 10), блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП, 11), устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12), процессор (10), выполненный с возможностью формирования команд:A device for receiving high-speed information of a space radio link containing: a band-pass filter (PF, 1), a matched filter for receiving a radio signal from one side (SFOB, 2), a matched filter for receiving a radio signal with two side (SPSB, 3), the first and second respectively balanced modulator (BM , 4, 5), the first and second, respectively, demodulator (DM, 6, 7), the receiver of information (PI, 10), the memory block of the phase samples of the receiver signal (PAM P , 11), a device for compensating for stray phase signal offset (CC SFS, 12), a processor (10) made with the ability to form teams:

- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМП, 11);- recording samples of the phase signals of the message and the reference signal when receiving information, respectively, in the memory block of the samples of the signal of the recipient (PAM P , 11);

- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13);- inclusion of a block of the device for compensation of parasitic shift of spectral components (CC SSS, 13);

- управления первым и вторым Соответственно декодером блочным (ДК, 8, 9);- control the first and second, respectively, block decoder (DK, 8, 9);

- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;- selection of electrical circuits for FPGA, RAM, ROM, microprocessors, made in the form of boot modules for spacecraft signals with an a priori known structure and the formation of a boot module for reception in a communication session;

- отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ, 10);- displaying the state of receiving information of a space radio link at the consumer of information (PI, 10);

причем, вход полосового фильтра (ПФ, 1) является входом устройства, а выход соединен со входами согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ, 2) и согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ, 3), первый балансный модулятор (БМ, 4), вход которого подключен к выходу согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ, 2), а выход - соединен со входом первого демодулятора (ДМ, 6) и первым входом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13), второй вход которого подключен к выходу блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП, 11) и второму входу устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12), причем выход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12) соединен с выходом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13) и вторым входом получателя информации (ПИ, 10), а первый вход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12) соединен с выходом процессора (14), вход-выход которого соединен с входами-выходами: устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13), блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП, 11), первого (ДК, 8) и второго (ДК) соответственно декодера блочного (ДК, 8,9), получателя информации (ПИ); первый и третий входы получателя информации (ПИ, 10) соответственно соединены с выходами первого (ДК, 8) и второго декодеров (ДК, 9), причем вход первого декодера (ДК, 8) соединен с выходом первого демодулятора (ДМ, 6), а вход второго декодера (ДК, 9) соединен с выходом второго демодулятора (ДМ, 7), вход второго демодулятора (ДМ, 7) соединен с выходом второго балансного модулятора (БМ, 5), вход которого соединен с выходом согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ, 3).moreover, the input of the band-pass filter (PF, 1) is the input of the device, and the output is connected to the inputs of the matched filter for receiving a radio signal from one side (SFOB, 2) and the matched filter for receiving a radio signal with two side (SFDB, 3), the first balanced modulator (BM , 4), the input of which is connected to the output of the matched filter for receiving the radio signal from one side (SOBF, 2), and the output is connected to the input of the first demodulator (DM, 6) and the first input of the device for compensating the stray shift of spectral components (CC SSS, 13) whose second input is The key to the output phase signal samples of the storage unit of the recipient (PAM II, 11) and the second input device compensation of interference offset phase signal (CC SPS 12), wherein the compensation device output parasitic offset phase signal (CC SPS, 12) connected to the output compensation device spurious shift of the spectral components (CC SSS, 13) and the second input of the recipient of information (PI, 10), and the first input of the parasitic bias compensation device for the phase signal (CC SFS, 12) is connected to the output of the processor (14), the input-output of which is connected the inputs-outputs: compensation device parasitic shift spectral components (CC CCC, 13) of the storage unit of phase samples addressee signals (PAM II, 11), the first (DC 8) and second (DC) respectively of the decoder block (DC 8 9), the recipient of information (PI); the first and third inputs of the information recipient (PI, 10) are respectively connected to the outputs of the first (DK, 8) and second decoders (DK, 9), and the input of the first decoder (DK, 8) is connected to the output of the first demodulator (DM, 6), and the input of the second decoder (DK, 9) is connected to the output of the second demodulator (DM, 7), the input of the second demodulator (DM, 7) is connected to the output of the second balanced modulator (BM, 5), the input of which is connected to the output of the matched filter for receiving the radio signal with two lateral (SFDB, 3).

На Фиг.2 приведена схема устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12), где обозначено:Figure 2 shows a diagram of a device for compensating for stray bias of a phase signal (CC SPS, 12), where it is indicated:

10 - получатель информации (ПИ);10 - recipient of information (PI);

11 - блок памяти фазовых отчетов сигнала получателя (ПАМП);11 - memory block phase reports of the recipient signal (PAM P );

12 - устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);12 is a device for compensating for stray phase signal displacement (CC SPS);

14 - процессор;14 - processor;

15 - вычислитель паразитного смещения сигнала (ВПС);15 - calculator stray offset signal (UPU);

16 - цифровое устройство компенсации смещения сигнала (ЦУК);16 - digital signal offset compensation device (CCU);

17 - первый решающий блок символьный (РБС);17 - the first decision block character (RBS);

18 - третий декодер блочный (ДК).18 - the third block decoder (DK).

Сигнал с процессора (14) поступает на первый вход УК СФС (12), который соединен с первыми входами ВПС (15), ЦУК (16), и вторым входом ДК (18); выход ПАМП соединен со вторым входом ВПС (15) и третьим входом ЦУК (16); второй вход ЦУК (16) соединен с выходом ВПС (15); выход ЦУК (16) соединен со входом первого РБС (17), выход которого соединен с первым входом третьего декодера блочного (ДК), выход которого является выходом УК СФС (12) и соединен со входом ПИ (10).The signal from the processor (14) is fed to the first input of the SPS CC (12), which is connected to the first inputs of the IPS (15), the CMS (16), and the second input of the DC (18); the output of the PAM P is connected to the second input of the IPN (15) and the third input of the CCU (16); the second input of the central control unit (16) is connected to the output of the IPN (15); the output of the CCU (16) is connected to the input of the first RBS (17), the output of which is connected to the first input of the third block decoder (DC), the output of which is the output of the SFS CC (12) and connected to the PI input (10).

На Фиг.3 приведена схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13), где обозначено:Figure 3 shows a diagram of a device for compensating for stray shift of spectral components (CC SSS, 13), where it is indicated:

4 - первый балансный модулятор (БМ);4 - the first balanced modulator (BM);

10 - получатель информации (ПИ);10 - recipient of information (PI);

11 - блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП);11 - memory block phase samples of the receiver signal (PAM P );

14 - процессор;14 - processor;

19 - вычислитель искажений образцового сигнала (ВИС);19 - calculator distortion reference signal (VIS);

20 - блок компенсации искажений (БКИ);20 - block distortion compensation (BKI);

21 - блок отсчетов исправленного фазового сигнала (БФС);21 is a block of samples of the corrected phase signal (BFS);

22 - второй решающий блок символьный (РБС);22 - the second decisive block character (RBS);

23 - третий декодер блочный (ДК);23 - the third block decoder (DK);

24 - блок памяти отсчетов образцового сигнала (ПАМОС);24 - memory block samples of a reference signal (PAM OS );

25 - третий демодулятор (ДМ).25 - the third demodulator (DM).

Сигнал с выхода первого балансного модулятора (4) поступает на первый вход УК ССС (13), который соединен со входом третьего демодулятора (ДМ, 25), выход которого соединен со входом ПАМОС (24), вход-выход ПАМОС соединен со входом-выходом ВИС (19), выход ВИС (19) соединен с вторым входом БКИ (20), выход БКИ (20) соединен со вторым входом БФС (21), а третий вход БКИ (20) является третьим входом УК ССС (13), который соединен с выходом ПАМП (11); первый вход БКИ (20) соединен со вторым входом УК ССС (13), который соединен с выходом процессора (14) и первым входом БФС (21), выход БФС (21) соединен со входом второго РБС (22), выход которого соединен со входом третьего декодера (ДК, 23), выход которого является выходом УК ССС (13), который соединен со входом ПИ (10).The signal from the output of the first balanced modulator (4) goes to the first input of the CCC CC (13), which is connected to the input of the third demodulator (DM, 25), the output of which is connected to the PAM OS input (24), the PAM OS input-output is connected to the input - VIS output (19), VIS output (19) is connected to the second input of the BKI (20), the output of the BKI (20) is connected to the second input of the BFS (21), and the third input of the BKI (20) is the third input of the CCC CC (13) which is connected to the output of PAM P (11); the first input of the BKI (20) is connected to the second input of the CCS CC (13), which is connected to the output of the processor (14) and the first input of the BFS (21), the output of the BFS (21) is connected to the input of the second RBS (22), the output of which is connected to the input of the third decoder (DK, 23), the output of which is the output of the CC CCC (13), which is connected to the input of the PI (10).

На Фиг.4 приведено спектральное представление модулирующей синусоиды.Figure 4 shows a spectral representation of a modulating sinusoid.

На Фиг.5 приведено векторное представление составляющих быстрого преобразования Фурье.Figure 5 shows a vector representation of the components of the fast Fourier transform.

В тексте приняты обозначения:The following notation is used in the text:

ССПД - средства связи и передачи данных;SSPD - means of communication and data transmission;

«сообщение» - высокочастотный или низкочастотный сигнал приемного устройства во временной форме или спектральном виде, несущий информацию, передаваемую потребителю (ПО);"Message" - a high-frequency or low-frequency signal of the receiving device in a temporary form or spectral form, carrying information transmitted to the consumer (software);

«образцовый сигнал» - образцовый сигнал sобр[λ,t], высокочастотный или низкочастотный сигнал приемного устройства во временной форме или спектральном виде, используемый для определения расхождения составляющих спектра от эффекта Доплера, передается в радиолинии в сумме с радиосигналом сообщения s[λ,φ(t),t] и сигналом синхронизации s1[λ,t];"Master signal" - model signal s arr [λ, t], high frequency or low frequency signal receiving apparatus in the temporary shape or the spectral form, used to determine the divergence components of the spectrum of the Doppler effect, is transmitted in the radio link in the sum with the radio signal messages s [λ, φ (t), t] and the synchronization signal s 1 [λ, t];

sфс[λ,t] - характеристики передаваемого сообщения - сигнала в блоке (начальное смещение φг и параметр Ωг линейного закона изменения смещения во времени);s fs [λ, t] - characteristics of the transmitted message — signal in the block (initial displacement φ g and parameter Ω g of the linear law of the change in time displacement);

eс(ti) - отсчеты фазового сигнала в передаваемом блоке данных.e with (t i ) - samples of the phase signal in the transmitted data block.

На Фиг.6 приведена схема устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС) 13, которая содержит:Figure 6 shows a diagram of a device for compensating for stray shift of spectral components (CC CCC) 13, which contains:

4 - первый балансный модулятор (БМ);4 - the first balanced modulator (BM);

10 - получатель информации (ПИ);10 - recipient of information (PI);

11 - блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМП);11 - memory block phase samples of the receiver signal (PAM P );

19 - вычислитель искажений образцового сигнала (ВИС);19 - calculator distortion reference signal (VIS);

20 - блок компенсации искажений (БКИ);20 - block distortion compensation (BKI);

21 - блок отсчетов исправленного фазового сигнала (БФС);21 is a block of samples of the corrected phase signal (BFS);

22 - второй решающий блок символьный (РБС);22 - the second decisive block character (RBS);

23 - третий декодер (ДК);23 - the third decoder (DK);

24 - бок памяти отсчетов образцового сигнала (ПАМОС);24 - memory side of samples of a reference signal (PAM OS );

25 - третий демодулятор (ДМ);25 - the third demodulator (DM);

26 - процессор.26 is the processor.

Сигнал с выхода первого балансного модулятора (4) поступает на первый вход УК ССС (13), который соединен с входом третьего демодулятора (ДМ, 25), выход которого соединен со входом ПАМОС (24), вход-выход ПАМОС соединен со входом-выходом ВИС (19), выход ВИС (19) соединен с вторым входом БКИ (20), третий вход БКИ (20) является третьим входом УК ССС (13) и соединен с выходом ПАМП (11), а первый вход БКИ (20) соединен со вторым входом УК ССС (13), который соединен с выходом процессора (14), первым входом БФС (21) и вторым входом третьего декодера ДК (23); второй вход БФС (21) подключен к выходу БКИ (20), а выход БФС (21) соединен со входом второго РБС (22), выход которого соединен с первым входом третьего декодера (ДК, 23), выход которого является выходом УК ССС (13), который соединен со входом ПИ (10).The signal from the output of the first balanced modulator (4) is fed to the first input of the CCC CC (13), which is connected to the input of the third demodulator (DM, 25), the output of which is connected to the PAM OS input (24), the PAM OS input-output is connected to the input - VIS output (19), VIS output (19) is connected to the second input of the CCI (20), the third input of the CCI (20) is the third input of the CCC CC (13) and connected to the output of the PAM P (11), and the first input of the CCI ( 20) connected to the second input of the CCC CC (13), which is connected to the output of the processor (14), the first input of the BFS (21) and the second input of the third decoder DC (23); the second input of the BFS (21) is connected to the output of the BCI (20), and the output of the BFS (21) is connected to the input of the second RBS (22), the output of which is connected to the first input of the third decoder (DK, 23), the output of which is the output of the CCC CC ( 13), which is connected to the input of the PI (10).

На Фиг.7 приведены построенные ЭВМ в системе Delphi 3 Standart картины замирания сигнала, которые на разной дальности приема от эффекта Доплера носят периодический характер. На Фиг.7 «а» и «б» показаны боковые радиосигнала, на Фиг.7 «в» - суммарный сигнал боковых, на Фиг.7 «г» - замирание, паразитное уменьшение амплитуды до нуля в момент приема.Figure 7 shows the built-in computers in the Delphi 3 Standart system signal fading patterns, which at different reception ranges from the Doppler effect are periodic. In Fig.7 "a" and "b" shows the side of the radio signal, Fig.7 "c" - the total signal of the side, Fig.7 "g" - fading, spurious decrease in amplitude to zero at the time of reception.

На Фиг.8-11 в картинах искажения и замирания использованы схемы преобразований сигналов в приемных устройствах на векторных диаграммах комплексных сигналов [4, стр.27, 31].On Fig-11 in the distortion and fading patterns used signal conversion schemes in the receiving devices on the vector diagrams of complex signals [4, p. 27, 31].

На Фиг.8 приведен сигнал модуляции меандром. Если сдвига фаз нет, то φr=0 (Фиг.8 «б»).On Fig shows the modulation signal meander. If there is no phase shift, then φ r = 0 (Fig.8 "b").

На Фиг.9 изображено искажение меандра Доплером, сдвиг фаз составляющих векторов. Сдвига фаз нет (Фиг.9 «а»): φr=0.Figure 9 shows the distortion of the meander by Doppler, the phase shift of the component vectors. There is no phase shift (Fig. 9 “a”): φ r = 0.

На Фиг.10 изображен сигнал составляющих векторов, где: φr=0.Figure 10 shows the signal of the component vectors, where: φ r = 0.

На Фиг.11 показано замирание сигнала на выходе демодулятора, сдвиг фаз составляющих равен π, φr=π.Figure 11 shows the fading of the signal at the output of the demodulator, the phase shift of the components is π, φ r = π.

На Фиг.12 показано искажение меандра расхождением фаз составляющих частот.On Fig shows the distortion of the meander by the phase difference of the component frequencies.

На Фиг.13 приведен пример поиска конфигураций в устройстве при приеме, в зависимости от дальности приема 0-D1, D2, D3, D4, D5.Figure 13 shows an example of a search for configurations in a device during reception, depending on the reception range 0-D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5 .

На Фиг.14 приведен пример реализации заявляемого изобретения при освоении Луны и полете экспедиции на Марс.On Fig shows an example implementation of the claimed invention during the exploration of the moon and the flight of the expedition to Mars.

На Фиг.15 приведено графическое изображение последовательности блоков операций при реализации заявляемого технического решения.On Fig is a graphical representation of the sequence of blocks of operations when implementing the proposed technical solution.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Принцип работы заявленного способа радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии и устройство для его реализации заключается в следующем.The principle of operation of the claimed method of radio reception of high-speed information of a space radio link and a device for its implementation is as follows.

Устройство радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии, приведенное на Фиг.1, выполняет вхождение в связь по несущей частоте, синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием сообщения в реальном масштабе времени. Блоки ПФ (1), СФДБ (3), вторые: БМ (5), ДМ (7), ДК (9) выполняют прием сигнала с двумя боковыми. Информация от ДК 9 поступает на третий вход получателя информации (ПИ, 10). Блоки ПФ (1), СФОБ (2), первые блоки БМ (4), ДМ (6), ДК (8) выполняют прием сигнала с одной боковой. Информация от первого ДК (8) поступает на первый вход ПИ (10). Согласованные фильтры приема радиосигнала СФОБ (2) и СФДБ (3) соответственно фильтруют радиосигнал с одной и двумя боковыми частотами. Первый ДМ (6) и второй ДМ (7) выполняют аналого-цифровое преобразование фазового сигнала. Прием БМ, ДМ, ДК строится традиционным способом с использованием оптимальных схем приема и высокоэффективных схем помехоустойчивого кодирования.The radio reception device for high-speed information of a space radio link shown in FIG. 1 performs communication into a carrier frequency, synchronizes a clock frequency of receiving bits, synchronizes reception and reception of a message in real time. Blocks PF (1), SFDB (3), the second: BM (5), DM (7), DC (9) receive a signal with two side. Information from DC 9 goes to the third input of the recipient of information (PI, 10). Blocks PF (1), SFOB (2), the first blocks BM (4), DM (6), DC (8) receive a signal from one side. Information from the first DC (8) is fed to the first input of the PI (10). The matched filters for receiving the radio signal SFOB (2) and SFDB (3) respectively filter the radio signal with one and two side frequencies. The first DM (6) and the second DM (7) perform analog-to-digital conversion of the phase signal. Reception BM, DM, DC is built in the traditional way using optimal reception schemes and high-performance noise-resistant coding schemes.

Статусная информация блока данных первого декодера (ДК, 8), если ошибки обнаружены первым декодером (ДК, 8) и не исправлены, поступает на первый вход получателя информации (ПИ, 10) с входа-выхода которого поступает на вход-выход процессора (14). С входа-выхода процессора (14) отсчеты фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно поступают на вход-выход блока памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМП, 11) и записываются в ПАМП (11). Указанные отсчеты сигналов с выхода ПАМП (11) поступают на второй вход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС, 12) и второй вход устройства компенсации паразитного сигнала спектральных составляющих (УК ССС, 13). На Фиг.2 приведен пример исполнения схемы УК СФС (12). По команде процессора (14), поступающей на первый вход УК СФС (12), вычисляют параметры паразитного смещения уровня фазового сигнала по данным ПАМП (11) s[λ,φ(t),t] и компенсируют их в фазовых отсчетах сигнала ec (ti), по которым первый решающий блок символьный РБС (17) определяет биты блока данных («0» или «1»). Безошибочно принятый блок информации помехоустойчивым декодированием передается получателю информации (ПИ, 10).The status information of the data block of the first decoder (DK, 8), if errors are detected by the first decoder (DK, 8) and are not corrected, is fed to the first input of the information recipient (PI, 10) from the input-output of which goes to the input-output of the processor (14 ) From the input-output of the processor (14), the samples of the phase signals of the message and the reference signal when receiving information, respectively, go to the input-output of the memory block of the samples of the recipient signal (PAM P , 11) and are recorded in the PAM P (11). The indicated samples of the signals from the output of the PAM P (11) are fed to the second input of the device for compensating the parasitic bias of the phase signal (CC SFS, 12) and the second input of the device for compensating the parasitic signal of spectral components (CC SSS, 13). Figure 2 shows an example of the execution of the scheme of the Criminal Code SPS (12). According to the processor command (14), arriving at the first input of the SPS CC (12), the parameters of the stray phase signal level shift are calculated according to the PAM P data (11) s [λ, φ (t), t] and compensate them in the phase samples of the signal e c (t i ), according to which the first decisive block character RBS (17) determines the bits of the data block ("0" or "1"). An error-free information block received by error-correcting decoding is transmitted to the information recipient (PI, 10).

Статусная информация из третьего декодера (ДК, 18) блока УК СФС (12) поступает на выход УК СФС (12), подключенный к входу потребителя информации (ПИ, 10), вход-выход которого соединен с входом-выходом процессора (Фиг.1). С выхода процессора (14) поступает команда «Включено» (Фиг.1) на вход-выход ПАМП (11), с выхода которого команда поступает на второй вход блока УК СФС (12), который приступает к обработке сигнала.The status information from the third decoder (DK, 18) of the SFS CC unit (12) is fed to the output of the SPS CC (12) connected to the input of the information consumer (PI, 10), the input-output of which is connected to the input-output of the processor (Figure 1 ) The output of the processor (14) receives the command "Enabled" (Figure 1) to the input-output of the PAM P (11), from the output of which the command goes to the second input of the CC SPS unit (12), which proceeds to the signal processing.

На Фиг.3 и Фиг.6 приведены варианты реализации схемы УК ССС (13)Figure 3 and Figure 6 show the implementation options of the CC CCC scheme (13)

УК ССС (13) по команде процессора (14) вычисляет (Фиг.3) паразитный сдвиг спектральных составляющих в быстром преобразовании Фурье (БПФ) принимаемого сигнала, компенсирует их в спектре и преобразованием во временную область получает отсчеты фазового сигнала блока данных. Для определения искажений используется образцовый сигнал.CCC CC (13), at the command of the processor (14), calculates (Fig. 3) the stray shift of the spectral components in the fast Fourier transform (FFT) of the received signal, compensates them in the spectrum and, by converting it to the time domain, obtains samples of the phase signal of the data block. To determine the distortion, a reference signal is used.

В вычислениях паразитных искажений используются данные ПАМОС (24) и ПАМП (11). По разнице спектральных составляющих, полученных БПФ, принятого sобр[λ,t] и излученного (неискаженного эффектом Доплера) образцового сигнала, определяют паразитные искажения фаз спектральных составляющих. В спектре сигнала s[λ,φ(t),t] компенсируют паразитные искажения фаз спектральных составляющих и обратным преобразованием БПФ получают вектор отсчетов сигнала временной области.In the calculation of spurious distortions, the data of the PAM OS (24) and PAM P (11) are used. The spurious distortion of the phases of the spectral components is determined by the difference in the spectral components obtained by the FFT, the received s sample [λ, t] and the emitted (undistorted by the Doppler effect) reference signal. In the signal spectrum, s [λ, φ (t), t] compensate for spurious phase distortion of the spectral components and the inverse FFT transform produces a vector of time-domain signal samples.

Отсчеты исправленного сигнала поступают в решающее устройство, которое формирует последовательность бит блока данных (символы «0» и «1»). Декодер (ДК, 23) выполняет помехоустойчивое декодирование, принятый блок информации передается ПИ (10).The samples of the corrected signal arrive at the decisive device, which forms a sequence of bits of the data block (characters "0" and "1"). The decoder (DK, 23) performs noise-resistant decoding, the received block of information is transmitted by the PI (10).

В устройствах ВИС (19), БКИ (20), и БФС (21) применено быстрое преобразование Фурье (БПФ) для компенсации искажений. БПФ в частотной области имеет сетку частот. Сетка N частот образуется частотами ω0+ω(i), где ω0=2π·f0, ω(i)=i·Ω, i - номер частоты в сетке, i:=0, 1, 2,…N-1. Шаг частот сетки Ω неизменен. Разность соседних частот одинакова, доплеровское смещение разности соседних частот одинаково, обозначим его ΩD. При эффекте Доплера на частотной оси образуются сетка разностных частот i·ΩD и сетка расхождений i·(ΩD-Ω) при i:=0…N-1.The VIS (19), BKI (20), and BFS (21) devices use the fast Fourier transform (FFT) to compensate for distortions. The FFT in the frequency domain has a frequency grid. A grid of N frequencies is formed by frequencies ω 0 + ω (i), where ω 0 = 2π · f 0 , ω (i) = i · Ω, i is the frequency number in the grid, i: = 0, 1, 2, ... N- one. The grid frequency step Ω is unchanged. The difference in neighboring frequencies is the same, the Doppler shift of the difference in neighboring frequencies is the same, we denote it by Ω D. With the Doppler effect, a grid of difference frequencies i · Ω D and a grid of discrepancies i · (Ω D -Ω) are formed on the frequency axis for i: = 0 ... N-1.

Эффект Доплера констатирует линейность доплеровского сдвига частоты от составляющей скорости спутника или космического корабля, направленной в точке его расположения вдоль касательной к траектории волны, искривленной в случае неоднородности среды распространения.The Doppler effect ascertains the linearity of the Doppler frequency shift from the velocity component of a satellite or spacecraft, directed at the point of its location along the tangent to the wave path, curved in the case of inhomogeneous propagation medium.

Свойство линейности проявляется в изменении расстояния между частотами сетки и изменении каждой частоты сетки с коэффициентом а Д от эффекта Доплера. Возьмем две частоты сетки f1=k1·Ω, f2=k2·Ω, k1, k2 - целые числа, разностная частота F1=f2-f1, когда нет эффекта Доплера. Частоты при эффекте Доплера f1D, f2D, разностная частота F1D=f2D-f1D лежит на частотной оси, где коэффициент линейного изменения частоты от эффекта Доплера а Д, эффект Доплера для точек частотной оси позволяет записать 2πf1D=а Д2πf1, 2πf2D=а Д2πf2, расхождение частот вращения ΩrO=2π(F2D-F1D)=2π(f2D-f1D-f2+f1) образует расхождение векторов колебаний.The linearity property is manifested in a change in the distance between the grid frequencies and a change in each grid frequency with a coefficient a D from the Doppler effect. We take two grid frequencies f 1 = k 1 · Ω, f 2 = k 2 · Ω, k 1 , k 2 are integers, the difference frequency F 1 = f 2 -f 1 , when there is no Doppler effect. The frequencies with the Doppler effect f 1D , f 2D , the difference frequency F 1D = f 2D -f 1D lies on the frequency axis, where the coefficient of linear frequency change from the Doppler effect a D , the Doppler effect for points of the frequency axis allows you to write 2πf 1D = a D 2πf 1 , 2πf 2D = a D 2πf 2 , the discrepancy in the rotational frequencies Ω rO = 2π (F 2D -F 1D ) = 2π (f 2D -f 1D -f 2 + f 1 ) forms a discrepancy in the vibration vectors.

В устройстве применен образцовый сигнал с частотами из сетки частот. Гармонические частоты образцового сигнала (ОС) назовем «подстраиваемая» f1 и «контрольная» f2. ОС передается по радиолинии, выделяется из входного сигнала с выхода первого БМ (4) и поступает на вход первого демодулятора (ДМ, 6), с второго выхода (ДМ 6) поступает на первый вход ПАМП (11), где заносится в блок памяти ПАМ отсчетов образцового сигнала. Частоты ОС не выходят за границы спектра информационного сигнала. Разностная частота F1=f2-f1, когда нет эффекта Доплера.The device uses an exemplary signal with frequencies from a frequency grid. The harmonic frequencies of the reference signal (OS) are called “adjustable” f 1 and “control” f 2 . The OS is transmitted via a radio link, is extracted from the input signal from the output of the first BM (4) and goes to the input of the first demodulator (DM, 6), from the second output (DM 6) it goes to the first input of the PAM P (11), where it is entered into the memory block PAM samples of the reference signal. OS frequencies do not go beyond the spectrum of the information signal. Difference frequency F 1 = f 2 -f 1 when there is no Doppler effect.

Разностная частота F1D=f2D-f1D при эффекте Доплера.The difference frequency F 1D = f 2D -f 1D with the Doppler effect.

Расхождение ΩКП=2π(f2D-f1D-f2+f1).The discrepancy Ω KP = 2π (f 2D -f 1D -f 2 + f 1 ).

Расхождение дает паразитный фазовый сдвиг частот, порождающий искажение сигнала, зависящее от времени tS.The discrepancy gives a parasitic phase shift of frequencies, causing signal distortion, depending on the time t S.

Образцовый сигнал с выхода первого БМ (4) переносится амплитудным фазовым первым ДМ (6) в область низких частот. В устройстве частота гетеродина взята в сумме частот ω0+2πf1. В области нулевых частот достигается совмещение частоты и фазы «подстраиваемой» частоты с гетеродином системой автоподстройки, образуется сигнал разности частот ОС.An exemplary signal from the output of the first BM (4) is transferred by the amplitude phase first DM (6) to the low-frequency region. In the device, the local oscillator frequency is taken in the sum of the frequencies ω 0 + 2πf 1 . In the region of zero frequencies, a combination of the frequency and phase of the “tunable” frequency with the local oscillator is achieved by the self-tuning system, and an OS frequency difference signal is generated.

Первое преобразование первым ДМ (6) берется для свободного пространства при отсутствии доплеровского смещения, когда задержки приема нет, tS≈0, образуется колебание частоты F1. Второе преобразование выполняются в сеансе связи, где от эффекта Доплера, образуется колебание частоты F1D. Цифровые отсчеты фаз колебания частот F1 и F1D блока ОС сохраняются в ПАМП (11) отчетов образцового сигнала.The first transformation by the first DM (6) is taken for free space in the absence of Doppler shift, when there is no reception delay, t S ≈ 0, a frequency oscillation F 1 is formed . The second conversion is performed in a communication session, where the frequency fluctuation F 1D is formed from the Doppler effect. Digital samples of the phases of the oscillation of the frequencies F 1 and F 1D of the OS block are stored in the PAM P (11) reports of the model signal.

Оператор вычисления искажений образцового сигнала в ВИС 19 определяет паразитные фазовые сдвиги спектральных составляющих ОС за время от излучения до приема tS.The operator for calculating the distortion of the reference signal in the VIS 19 determines the stray phase shifts of the spectral components of the OS for the time from radiation to reception t S.

ВИС 19 переводит быстрым преобразованием Фурье (БПФ) в частотную область колебания частот F1 и F1D, по которым определяется расхождение контрольной частоты.VIS 19 translates the fast Fourier transform (FFT) into the frequency domain of the frequency fluctuations F 1 and F 1D , which determines the discrepancy of the control frequency.

Операторы преобразований БПФ известны, например [6]: cfft(Y), icfft(F), векторы преобразований Y, F. F:=cfft(Y) по аргументам xi:=i·Δ, i:=0…N-1, Δ : = T N

Figure 00000003
.FFT transformation operators are known, for example [6]: cfft (Y), icfft (F), transformation vectors Y, F. F: = cfft (Y) with respect to the arguments xi: = i · Δ, i: = 0 ... N-1 , Δ : = T N
Figure 00000003
.

Вектор Y образуют: модули M i : = | Y i |

Figure 00000004
и фазы Φi:=arg(Yi).Vector Y form: modules M i : = | | | Y i | | |
Figure 00000004
and phases Φ i : = arg (Y i ).

Модули - значения отсчетов амплитуд в блоке данных фазового детектора, фазы - отсчеты фаз фазового детектора в блоке данных. Принимаются к обработке векторы отсчетов с числом элементов N=2n, недостающие элементы дополняются нулями, отсчеты через равные промежутки. В результате прямого преобразования, из вектора Y получается вектор Фурье спектра F. Составляющие вектора F: фазы ФFi:=arg(Fi) и модули M F i : = | F i |

Figure 00000005
. Обратное преобразование БПФ выполняет оператор Y:=icfft(F), F - вектор Фурье спектра. В частотной области разложение по частотам F i = ( i + 1 ) 1 T
Figure 00000006
, где i:=0…N-1. Числа комплексной формы:Modules are the values of the samples of the amplitudes in the data block of the phase detector, the phases are the samples of the phases of the phase detector in the data block. Sample vectors with the number of elements N = 2 n are accepted for processing, the missing elements are supplemented with zeros, samples at equal intervals. As a result of the direct transformation, the Fourier vector of the spectrum F is obtained from the vector Y. The components of the vector F: phases ФF i : = arg (F i ) and the modules M F i : = | | | F i | | |
Figure 00000005
. The inverse FFT transform is performed by the operator Y: = icfft (F), F is the Fourier vector of the spectrum. In the frequency domain, frequency decomposition F i = ( i + one ) one T
Figure 00000006
where i: = 0 ... N-1. Complex numbers:

- Y:=19,785j+0.1;- Y: = 19.785j + 0.1;

- Im(Y)=19.785;- Im (Y) = 19.785;

- Re(Y)=0.1;- Re (Y) = 0.1;

- |Z|=23;- | Z | = 23;

- arg(Z)=0.1;- arg (Z) = 0.1;

- J - комплексная единица.- J is a complex unit.

Расхождение фазы контрольной частоты φП=(Ω1D·tS) за время tS, в спектральном разложении радианной меры находим по выражению:Frequency control phase discrepancy φ n = (Ω 1D · t S) for the time t S in the spectral decomposition of the radian measure find the expression:

φП=nС·2π+φК, где nC - число целых колебаний (2π), φК - фаза расхождения частоты во время сеанса.φ П = n С · 2π + φ К , where n C is the number of integer vibrations (2π), φ К is the phase of frequency discrepancy during the session.

Расхождение nC=NMPA-NMP, NMP - номер максимума модуля в спектре излученного сигнала (записанный в ПАМ отчетов образцового сигнала 14), NMPA - номер максимума модуля в сеансе.The discrepancy n C = N MPA -N MP , N MP is the maximum number of the module in the spectrum of the emitted signal (recorded in the SAM of the sample signal reports 14), N MPA is the maximum number of the module in the session.

По модулям и фазам спектрального разложения NMP и NMPA трех вариантах «а», «б», «в» на Фиг.4 определяется полное расхождение фаз за время tS контрольной частоты. Вариант «А» Фиг.5 показан модуль результирующего вектора и его фаза составляющих Фиг.4. Вариант «Б», спектр разложения БПФ, показаны векторы спектральных составляющих. Число составляющих спектрального разложения быстрым преобразованием Фурье i:=0…N-1.The modules and phases of the spectral decomposition of N MP and N MPA of the three variants “a”, “b”, “c” in Figure 4 determine the total phase difference for time t S of the control frequency. Option "A" Figure 5 shows the module of the resulting vector and its phase components of Figure 4. Option B, FFT decomposition spectrum, vectors of spectral components are shown. The number of components of the spectral decomposition by the fast Fourier transform i: = 0 ... N-1.

Результирующий вектор представляется суммой N-1 векторов частотного разложения, на рисунках Фиг.5 изображены модули векторов разложения. Для определения фазы результирующего вектора будем суммировать часть составляющих векторов, достаточно полно отражающих длину результирующего вектора, например, брать сумму чисел «комплексной формы», образующих экстремум.The resulting vector is represented by the sum of N-1 frequency decomposition vectors; Fig. 5 shows the modules of the decomposition vectors. To determine the phase of the resulting vector, we will summarize a part of the component vectors that sufficiently fully reflect the length of the resulting vector, for example, take the sum of the numbers of the “complex form” that form the extremum.

Вариант «а» - период колебания содержит целое число периодов колебаний спектрального разложения, т.е. частота колебания совпадает с частотой сетки i частотного разложения БПФ, модуль M F i : = | F i |

Figure 00000007
максимален, берется NMPA=i, фаза φК=ΦFi:=arg(Fi), модули остальных составляющих равны нулю.Option "a" - the oscillation period contains an integer number of oscillation periods of the spectral decomposition, ie the oscillation frequency coincides with the frequency of the grid i frequency decomposition of the FFT, module M F i : = | | | F i | | |
Figure 00000007
maximum, N MPA = i is taken, phase φ К = ΦF i : = arg (F i ), the modules of the remaining components are equal to zero.

Вариант «б» - частота колебания отличается от частот сетки мене, чем 0,5 шага, например на 0,25 шага, модуль M F i : = | F i |

Figure 00000008
максимален, берется NMPA=i. Образуются модули соседних составляющих, убывающие по дальности расположения, фазы составляющих ФFi:=arg(Fi). Определение фазы φК делается по сумме группы составляющих «контрольной» частоты, образующих экстремум, числами «комплексной формы».Option “b” - the oscillation frequency differs from the grid frequencies by less than 0.5 steps, for example by 0.25 steps, the module M F i : = | | | F i | | |
Figure 00000008
maximum, N MPA = i is taken. Modules of neighboring components are formed, decreasing in their range, phases of the components ФF i : = arg (F i ). Determination of phase φ K is the sum of the group comprising the "control" frequency generators extremum numbers "complex shape".

Вариант «в» - частота колебания отличается от частот сетки на 0,5 шага. Модуль MFi:=0. Образуются равные модули соседних составляющих, остальные модули убывают по дальности расположения, фазы составляющих, ФFi:=arg(Fi). Результирующий вектор на грани перескока, либо влево либо вправо на 0,5 шага, считаем, что он не перескочил, остался в середине NMPA=i, где максимум модуля равен нулю. Определение фазы φК делается по сумме группы составляющих «контрольной» частоты, образующих экстремум, числами «комплексной формы». Полное расхождение фаз контрольной частоты за время tS равноOption “c” - the oscillation frequency differs from the grid frequencies by 0.5 steps. Module MF i : = 0. Equal modules of neighboring components are formed, the remaining modules decrease in terms of location, component phase, ФF i : = arg (F i ). The resulting vector is on the verge of jumping, either left or right by 0.5 steps, we believe that it did not jump, remained in the middle of N MPA = i, where the maximum modulus is zero. The determination of the phase φ K is made by the sum of the group of components of the "control" frequency, forming the extremum, by the numbers of the "complex form". The total phase difference of the control frequency for time t S is

φПК=nC·2π+φК φ PK = n C · 2π + φ K

Запишем расхождение частоты, вызывающее расхождение фазы Δφ за время Δt в виде частоты Ω = Δ ϕ Δ t

Figure 00000009
. При Δφ=φПК, Δt=tS получим Ω = ϕ П К t S
Figure 00000010
.We write the frequency discrepancy causing the phase discrepancy Δφ over time Δt as a frequency Ω = Δ ϕ Δ t
Figure 00000009
. When Δφ = φ PC , Δt = t S we get Ω = ϕ P TO t S
Figure 00000010
.

Подставляя φПК, определим расхождение на шаг сетки Ω r = n C 2 π + ϕ К t S ( N К N 0 )

Figure 00000011
.Substituting φ PC , we determine the discrepancy by the grid step Ω r = n C 2 π + ϕ TO t S ( N TO - N 0 )
Figure 00000011
.

Сетка расхождений частот ΩiD=i·Ωr, i:=0…N-1Grid of frequency discrepancies Ω iD = i · Ω r , i: = 0 ... N-1

Полное расхождение фаз φПi (паразитные смещения) за время tS спектральных составляющих ΩiD определим с использованием формулы для сетки расхождений частотThe total phase difference φ Пi (spurious displacements) during the time t S of the spectral components Ω iD is determined using the formula for the grid of frequency differences

ϕ П i = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ К ( N К N 0 )

Figure 00000012
, i:=0…N-1 ϕ P i = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ TO ( N TO - N 0 )
Figure 00000012
, i: = 0 ... N-1

БКИ 20 использует вектор φПi паразитного смещения фаз блока ВИС 19, переводит, командой ППБС 7, оператором F:=cfft(Y) вектор Y с составляющими: фазы Φi:=arg(Yi), модули M i : = | Y i |

Figure 00000013
, i:=0…N-1. Фазы - отсчеты фазового сигнала ПАМ отчетов сигнала получателя 12. Модули отсчетов полагаем единице, Mi=1. Получаем вектор F с составляющими: фазы ΦFi:=arg(Fi) и модули M F i : = | F i |
Figure 00000014
, i:=0…N-1.BKI 20 uses the vector φ Пi of the parasitic phase displacement of the VIS 19 block, translates, with the PPBS 7 command, the operator F: = cfft (Y) the vector Y with the components: phases Φ i : = arg (Y i ), modules M i : = | | | Y i | | |
Figure 00000013
, i: = 0 ... N-1. Phases - samples of the phase signal PAM reports of the signal of the recipient 12. We assume the units of samples to unity, M i = 1. To obtain the vector components F: Phase Φ Fi: = arg (F i ) and modules M F i : = | | | F i | | |
Figure 00000014
, i: = 0 ... N-1.

От эффекта Доплера в момент приема меняется только частота, модули сигналов от относительной скорости движения приемника и передатчика не изменяются, поэтому модули векторов MFi, частотного разложения при эффекте Доплера считаем неизменными. Изменения частоты за время tS учитываем полным расхождением фаз φПi составляющих частот разложения.From the Doppler effect at the time of reception, only the frequency changes, the signal modules from the relative speed of the receiver and transmitter do not change, therefore the modules of the vectors M Fi , the frequency decomposition with the Doppler effect, are considered unchanged. Frequency changes over time t S are taken into account by the complete phase difference φ Пi of the components of the decomposition frequencies.

Компенсацию искажений выполняем изменением фаз составляющих частотного разложения. Оператор компенсации искажений:Distortion compensation is performed by changing the phases of the components of the frequency decomposition. Distortion Compensation Operator:

Φi:=mod(arg(Yi)-φПi) для i:=0…N-1Φ i : = mod (arg (Y i ) -φ Пi ) for i: = 0 ... N-1

Фазы ΦFi содержат искажения.Φ Fi phases contain distortion.

Выходом блока БКИ (20) является вектор фаз ФFi и вектор модулей MFi i:=0…N-1.The output of the BKI block (20) is the phase vector Ф Fi and the vector of modules M Fi i: = 0 ... N-1.

Блок отсчетов исправленного фазового сигнала (БФС, 21) использует векторы Фi, MFi, i:=0…N-1, полученные в БКИ (20) по второму входу, преобразует сигнал частотной области во временную область оператором обратного преобразования Y:=icfft(F), где:Block samples the corrected phase signal (BFS, 21) uses vectors P i, M Fi, i: = 0 ... N-1 obtained in the BCH (20) of the second input, converts the frequency-domain signal into a time domain operator inverse transform Y: = icfft (F) where:

вектор F - вектор данных Фурье спектра с составляющими;vector F - vector of Fourier spectrum data with components;

Φi - вектора фаз;Φ i - phase vectors;

MFi - вектор модулей.M Fi is the vector of modules.

Выходом БФС (21) является вектор отсчетов фаз ΦFi=arg(Yi), i:=0…N-1.The output of the BFS (21) is the phase reference vector Φ Fi = arg (Y i ), i: = 0 ... N-1.

В операторах преобразования сигналов приемного устройства число отсчетов N не меняется, нормировка базисной системы не нарушается, что соответствует требованиям преобразований в БПФ [4, стр.224].In the signal conversion operators of the receiving device, the number of samples N does not change, the normalization of the base system is not violated, which corresponds to the requirements of transforms in the FFT [4, p. 224].

В блоке процессора 14 хранятся схемы электрические на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессорах, выполненные в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой. Процессор 14 выполняет выбор загрузочного модуля из программного обеспечения и включает конфигурации приема в сеансе связи.The processor unit 14 stores electrical circuits for FPGA, RAM, ROM, microprocessors, made in the form of loading modules for spacecraft signals with an a priori known structure. The processor 14 selects the boot module from the software and includes receive configurations in the communication session.

На Фиг.6 приведена схема УК ССС, содержащая вычислитель искажений образцового сигнала (ВИС, 19), блок компенсации искажений (БКИ, 20), блок отсчетов исправленного фазового сигнала (БФС, 21), второй решающий блок символьный (РБС, 22), третий декодер блочный (ДК, 23), выход статусной информации которого соединен с выходом УК ССС (13), блок памяти отсчетов образцового сигнала (ПАМОС, 24), третий демодулятор (ДМ, 25), вход образцового сигнала УК ССС 13-1 соединен с входом ДМ (25), выход которого соединен с ПАМОС (24), вход-выход которого соединен с входом-выходом ВИС (19), выход которой подключен ко второму входу БКИ (20), выход которого подключен к второму (сигнальному) входу БФС (21), выход которого соединен с входом второго РБС (22), выход которого подключен к первому входу третьего ДК (23), (сигнальный) выход которого является выходом УК ССС 13, третий вход (сигнала - сообщение) УК ССС 13-3 соединен с третьим входом БКИ (20), выход БКИ (20) соединен со вторым входом БФС (21), выход БФС (21) соединен с входом второго РБС (22); вход УК ССС 13-2 соединен с первым входом БКИ (20), первым входом БФС (21), отличается тем, что второй вход (сигнала статусной информации) третьего декодера ДК (23) подключен к второму входу УК ССС, соединенного с выходом процессора.Figure 6 shows the scheme of the CCC CC, containing a distortion calculator of the reference signal (VIS, 19), a distortion compensation unit (BKI, 20), a sample block of the corrected phase signal (BFS, 21), and a second decimal symbol block (RBS, 22), the third block decoder (DK, 23), the status information output of which is connected to the output of the CC SSS (13), a memory block of samples of the reference signal (PAM OS , 24), the third demodulator (DM, 25), the input of the reference signal of the CC SSS 13 -1 connected to the DM input (25), the output of which is connected to the PAM OS (24), the input-output of which is connected to the VIS input-output (1) 9), the output of which is connected to the second input of the BKI (20), the output of which is connected to the second (signal) input of the BFS (21), the output of which is connected to the input of the second EinSS (22), the output of which is connected to the first input of the third DC (23) , the (signal) output of which is the output of the CCS 13 CC, the third input (signal - message) of the CCC 13-3 is connected to the third input of the BCI (20), the output of the BCI (20) is connected to the second input of the BFS (21), the output of the BFS ( 21) connected to the input of the second EinSS (22); the input of CC CCC 13-2 is connected to the first input of the BCI (20), the first input of the BFS (21), characterized in that the second input (signal of status information) of the third decoder DC (23) is connected to the second input of the CC CCC, connected to the processor output .

Способ устранения искажений от эффекта Доплера, при прохождении радиолинией ионосферы (пояснение Фиг.15), обеспечивают достижение технического результата, который заключается в уменьшении искажения и потери сигнала в схемах с помехоустойчивым кодированием в сеансе связи, в зависимости от эффекта Доплера и содержит:A method for eliminating distortions from the Doppler effect, when passing through the ionosphere radio link (explanation of Fig. 15), ensures the achievement of a technical result, which consists in reducing distortion and signal loss in circuits with noise-resistant coding in a communication session, depending on the Doppler effect and contains:

а) прием излученного образцового сигнала при выходе радиоволны из ионосферного образования (время распространения волны tS=t1), включающий:a) receiving the emitted reference signal when the radio wave exits the ionospheric formation (wave propagation time t S = t 1 ), including:

вхождение в связь по несущей частоте;entering into communication on a carrier frequency;

синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;synchronization of the clock frequency of the reception of bits, synchronization of reception and reception of the control frequency of the reference signal;

перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;translation of the control frequency into the frequency domain by the fast Fourier transform;

определяют в спектре фаз полное расхождение φПi1, i:=0…N-1 контрольной частоты (от ионосферы и эффекта Доплера), записывают данные в память;determine in the phase spectrum the total discrepancy φ Pi1 , i: = 0 ... N-1 of the control frequency (from the ionosphere and the Doppler effect), write the data to the memory;

оценку расхождения контрольной частоты от эффекта Доплера (прогнозированием)estimation of the discrepancy between the control frequency and the Doppler effect (prediction)

ϕ П i 11 = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ К ( N К N 0 )

Figure 00000015
, i:=0…N-1; ϕ P i eleven = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ TO ( N TO - N 0 )
Figure 00000015
, i: = 0 ... N-1;

оценку расхождения контрольной частоты от ионосферы φПiИОН:=modПi1Пi11), для i:=0…N-1; записывают данные в память;estimation of the difference in the control frequency from the ionosphere φ ПИИОН : = mod Пi1Пi11 ), for i: = 0 ... N-1; write data to memory;

б) прием излученного образцового сигнала в продолжение радиолинии, в области незначительного замирания от эффекта Доплера (прогнозируемое время распространения волны tS=t2), содержащий:b) receiving the emitted reference signal in the continuation of the radio line, in the region of slight fading from the Doppler effect (predicted wave propagation time t S = t 2 ), containing:

вхождение в связь по несущей частоте;entering into communication on a carrier frequency;

синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;synchronization of the clock frequency of the reception of bits, synchronization of reception and reception of the control frequency of the reference signal;

перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;translation of the control frequency into the frequency domain by the fast Fourier transform;

определение в спектре фаз полного расхождения φПi2, i:=0…N-1 контрольной частоты (от ионосферы) и запись данных в память;determining the spectrum of the phase difference φ complete Pi2, i: = 0 ... N-1 reference frequency (the ionosphere) and writing data into memory;

оценку начальных искажений образцового сигнала от эффекта Доплера в случае незначительных искажений эффектом Доплера при tS=t1 после прохождения ионосферы,estimation of the initial distortions of the reference signal from the Doppler effect in the case of minor distortions by the Doppler effect at t S = t 1 after passing through the ionosphere,

φПi1:=modПi2Пi1), i:=0…N-1; запись данных в память; Pi1 φ: = mod (φ -φ Pi1 Pi2), i: = 0 ... N-1; writing data to memory;

в) прием в рабочем сеансе, время распространения сигнала tS, сигналов спектра с двумя боковыми образцового сигнала sобр[λ,t] и высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t], включающий:c) reception in the working session, the propagation time of the signal t S , spectrum signals with two side reference signal s arr [λ, t] and high-speed signal s [λ, φ (t), t], including:

помехоустойчивое декодирование сигнала s[λ,φ(t),t] и передачу принятой информации получателю информации;noise-resistant decoding of the signal s [λ, φ (t), t] and transmission of the received information to the recipient of information;

г) если декодер операции в) показал статусную информацию, то выполняют следующие действия:d) if the operation decoder c) showed the status information, then the following actions are performed:

прием сигналов sобр[λ,t] и s[λ,φ(t),t] в спектре одной боковой и запись сигналов sобр[λ,t] и s[λ,φ(t),t];receiving signals s arr [λ, t] and s [λ, φ (t), t] in the spectrum of one side and recording signals s arr [λ, t] and s [λ, φ (t), t];

помехоустойчивое декодирование сигнала s[λ,φ(t),t] и передачу принятой информации получателю информации;noise-resistant decoding of the signal s [λ, φ (t), t] and transmission of the received information to the recipient of information;

д) если декодер операции г) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного смещения уровня фазового сигнала, включающие:d) if the operation decoder d) showed the status information, then compensation for the stray offset of the phase signal level, including:

оценку фазы φ1 в начале мерного интервала по данным памяти фазовых отсчетов s[λ,φ(t),t];phase estimate φ 1 at the beginning of interval dimensional phase data memory samples s [λ, φ (t) , t];

оценку фазы φ2 конце мерного интервала;estimation of phase φ 2 at the end of the measuring interval;

определяют компенсируемую частоту Ω=(φ21+2πn)/T,determine the compensated frequency Ω = (φ 21 + 2πn) / T,

где n - число перескоков фазы на 2π;where n is the number of phase jumps by 2π;

оценку величины ошибок в работе системы, которые делят на малые (нормальные) и большие n=1, 2, … (аномальные), причем величину ошибки оценивают только для нормальных ошибок;an estimate of the errors in the system, which are divided into small (normal) and large n = 1, 2, ... (abnormal), and the error value is estimated only for normal errors;

компенсацию смешения достигают сдвигом полосы частот:mixing compensation is achieved by shifting the frequency band:

eпр(ti)=mod[ec(ti)+eг(ti)e ol (t i ) = mod [e c (t i ) + e g (t i )

где:Where:

ec(ti) - отсчеты сигнала из блока памяти s[λ,φ(t),t],e c (t i ) - samples of the signal from the memory block s [λ, φ (t), t],

eг(ti) - отсчеты паразитного смещения;e g (t i ) - readings of stray displacement;

преобразуют отсчеты фазового сигнала в биты информации решающим правилом (преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты);transform the samples of the phase signal into bits of information by the decisive rule (the conversion of m-level samples into a binary sequence of bit symbols of the clock frequency);

выполняют помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и принятую информацию передают получателю информации;perform noise-resistant decoding of a high-speed signal and the received information is transmitted to the recipient of information;

е) если декодер операции д) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t], с использованием данных образцового сигнала sобр[λ,t] в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:f) if the operation decoder e) showed the status information, then the stray shift of the spectral components of the recorded high-speed signal s [λ, φ (t), t] is performed using the data of the reference signal s arr [λ, t] in the working session and the initial values of the reference signal recorded in paragraph b), including:

перевод в частотную область быстрым преобразованием Фурье сигналов s[λ,φ(t),t] и sобр[λ,t]e;translation into the frequency domain by the fast Fourier transform of the signals s [λ, φ (t), t] and s arr [λ, t] e;

определение полного расхождения фаз сигнала и контрольной частоты за время распространения сигнала tS;determination of the complete discrepancy between the phases of the signal and the control frequency during the signal propagation t S ;

определение в сетке частот i:=0…N-1 паразитных расхождений спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от малых начальных искажений φПi1 после прохождения ионосферы tS=t2 до tS determination in the frequency grid i: = 0 ... N-1 of spurious discrepancies of the signal spectrum from the distortion data of the reference signal from the Doppler effect, from small initial distortions φ Pi1 after passing through the ionosphere t S = t 2 to t S

φПi:=modПi2Пi1), для i:=0…N-1;φ Pi: = mod (φ -φ Pi1 Pi2) for i: = 0 ... N-1;

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала s[λ,φ(t),t] от эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:compensation for spurious shifts of the spectral components of the signal s [λ, φ (t), t] from the Doppler effect by changing the phases of the components of the frequency decomposition by the distortion compensation operator:

Фi:=mod(arg(Yi)-φПi) для i:=0…N-1;Ф i : = mod (arg (Y i ) -φ Пi ) for i: = 0 ... N-1;

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;decisive transformation of phase signal samples into bits of information;

выполнение помехоустойчивого декодирования высокоскоростного сигнала и передача принятой информации получателю информации;performing error-correcting decoding of a high-speed signal and transmitting the received information to the information recipient;

ж) если декодер операции е) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала s[λ,φ(t),t] с использованием данных образцового сигнала sобр[λ,t] в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:g) if the decoder of operation e) showed the status information, then the stray shift of the spectral components of the recorded high-speed signal s [λ, φ (t), t] is performed using the data of the reference signal s arr [λ, t] in the working session and the initial values exemplary signal recorded in paragraph b), including:

определение паразитных расхождений в сетке частот i:=0…N-1 спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от больших начальных искажений φПi1 после прохождения ионосферы tS=t2 до tS determination of spurious discrepancies in the frequency grid i: = 0 ... N-1 of the signal spectrum from the distortion data of the reference signal from the Doppler effect, from large initial distortions φ Pi1 after passing through the ionosphere t S = t 2 to t S

φПi:=modПi2ПiИОН), для i:=0…N-1;φ Пi : = mod Пi2ПиИОН ), for i: = 0 ... N-1;

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала s[λ,φ(t),t] от эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:compensation for spurious shifts of the spectral components of the signal s [λ, φ (t), t] from the Doppler effect by changing the phases of the components of the frequency decomposition by the distortion compensation operator:

φi:=mod(arg(Yi)-φПi) для i:=0…N-1;φ i : = mod (arg (Y i ) -φ Пi ) for i: = 0 ... N-1;

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;decisive transformation of phase signal samples into bits of information;

помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и передачу принятой информации получателю информации.noise-resistant decoding of a high-speed signal and transmission of the received information to the recipient of information.

Упомянутые операции позволяют уменьшить искажения и потери сигнала в схемах с помехоустойчивым кодированием в сеансе связи, в зависимости от эффекта Доплера и дальности приема, при побитной передаче числовой информации, в свободном пространстве. Недостаток действий возникает после прохождения радиосигнала через ионосферу. Ионосфера дает паразитные фазовые сдвиги составляющих спектра сигнала s[λ,φ(t),t] и спектре образцового сигнала sобрнэд[λ,t] и sобр[λ,t] результате этих сдвигов могут усиливаться искажения сигнала s[λ,φ(t),t].These operations can reduce distortion and signal loss in circuits with error-correcting coding in a communication session, depending on the Doppler effect and reception range, with bitwise transmission of numerical information in free space. A lack of action arises after the radio signal passes through the ionosphere. The ionosphere gives spurious phase shifts of the components of the signal spectrum s [λ, φ (t), t] and the spectrum of the reference signal s obrned [λ, t] and s arr [λ, t] as a result of these shifts, signal distortions s [λ, φ (t), t].

Известны изменения параметров излучаемого радиосигнала от условий распространения сигнала в ионосфере, так для радиоволн, частоты которых превышают критические частоты ионосферных слоев (к таким частотам относится частота f=11 ГГц), известны формулы /2, стр.185/ изменения фазы волны dφ при прохождении волнами частоты f в ионосфере пути dh:Changes in the parameters of the emitted radio signal from the propagation conditions of the signal in the ionosphere are known, for radio waves whose frequencies exceed the critical frequencies of the ionospheric layers (the frequency f = 11 GHz refers to such frequencies), the formulas / 2, page 185 / change in the phase of the wave dφ when passing through waves of frequency f in the ionosphere of the path dh:

d ϕ 1 = 2 π f 1 c ε 1 d h         ( 1 ) ,

Figure 00000016
где ε 1 40,5 N Э f 2
Figure 00000017
, ε - относительная диэлектрическая проницаемость, Nэ - электронная плотность. d ϕ one = 2 π f one c ε one d h ( one ) ,
Figure 00000016
Where ε one - 40.5 N E f 2
Figure 00000017
, ε is the relative dielectric constant, N e is the electron density.

При пересечении волной ионосферы электронной плотности Nэ ср участка Δh в образцовом сигнале из колебаний f1 и f2 изменится фазовый сдвиг. Ионосферные искажения добавляют паразитные сдвиги фаз в фазы образцового сигнала, которые переносятся в фазовые сдвиги всех спектральных составляющих образцового сигнала от эффекта Доплера. Вместо устранения искажений, искажения усилятся во всех спектральных составляющих принимаемого сигнала сеанса связи, что является недостатком.When the wave of the ionosphere crosses the electron density N e sr of the region Δh in the sample signal from the oscillations f 1 and f 2, the phase shift will change. Ionospheric distortions add spurious phase shifts to the phases of the reference signal, which are transferred to the phase shifts of all spectral components of the reference signal from the Doppler effect. Instead of eliminating distortion, distortion will be amplified in all spectral components of the received signal of the communication session, which is a disadvantage.

Недостаток устраняют следующими операциями заявленного способа.The disadvantage is eliminated by the following operations of the claimed method.

Введены две оценки:Two ratings are entered:

- φПi11 оценка расхождения частот образцового сигнала от эффекта Доплера (прогнозируемая оценка контрольной частоты), за время прохождения ионосферы радиоволной tS=t1.- φ Pi11 is an estimate of the frequency difference of the reference signal from the Doppler effect (predicted estimate of the control frequency), during the transit time of the radio wave ionosphere t S = t 1 .

- φПi12 оценка расхождения частот образцового сигнала сеанса связи (оценка расхождение частот ионосферы при эффекте Доплера), оценку расхождения частот образцового сигнала находят в продолжение движения волны вдоль радиолинии (в области незначительного замирания от эффекта Доплера), tS=t2.- φ Pi12 estimate the frequency difference of the reference signal of the communication session (estimate the frequency difference of the ionosphere with the Doppler effect), estimate the frequency difference of the reference signal found during the wave along the radio line (in the region of slight fading from the Doppler effect), t S = t 2 .

Блоки: - ПФ (1), СФДБ (3), вторые блоки: БМ (5), ДМ (7), ДК (9) выполняют прием сигнала с двумя боковыми. Информация от ДК (9) поступает ПИ (10).Blocks: - PF (1), SFDB (3), second blocks: BM (5), DM (7), DC (9) receive a signal with two side ones. Information from the recreation center (9) receives PI (10).

Блоки: ПФ (1), СФОБ (2), первые блоки: БМ (4), ДМ (6), ДК (8) выполняют прием сигнала с одной боковой. Информация от второго ДК (8) поступает ПИ (10).Blocks: PF (1), SFOB (2), the first blocks: BM (4), DM (6), DC (8) receive a signal from one side. Information from the second recreation center (8) receives PI (10).

Согласованные фильтры приема радиосигнала СФОБ (2) и СФДБ (3) соответственно фильтруют радиосигнал с одной и двумя боковыми частотами.The matched filters for receiving the radio signal SFOB (2) and SFDB (3) respectively filter the radio signal with one and two side frequencies.

Первый и второй ДМ (6, 7) выполняют аналого-цифровое преобразование фазового сигнала.The first and second DMs (6, 7) perform analog-to-digital conversion of the phase signal.

Приемо-передача: БМ, ДМ, ДК строится традиционным способом с использованием оптимальных схем приема и высокоэффективных схемах помехоустойчивого кодирования. Статусная информация блока данных второго ДК (9), если ошибки обнаружены вторым декодером ДК (9) и не исправлены, поступает к потребителю информации (ПИ 10), вход-выход которого соединен с входом-выходом процессора (14). По команде процессора (14) отсчеты фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала записывается при приеме информации соответственно в устройства памяти; - отсчеты сигналов из памяти передаются в УК СФС (12) и УК ССС (13).Transmission: BM, DM, DK is built in the traditional way using optimal reception schemes and highly efficient noise-resistant coding schemes. The status information of the data block of the second recreation center (9), if errors are detected by the second decoder of the recreation center (9) and are not corrected, is sent to the consumer of information (PI 10), the input-output of which is connected to the input-output of the processor (14). At the command of the processor (14), the samples of the phase signals of the message and the reference signal are recorded when receiving information, respectively, in the memory device; - samples of signals from the memory are transmitted to the CC SFS (12) and CC SSS (13).

Устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС, 13) по команде процессора (14) вычисляет паразитный сдвиг спектральных составляющих в быстром преобразовании Фурье (БПФ) принимаемого сигнала, компенсирует их в спектре и преобразованием во временную область получает отсчеты фазового сигнала блока данных.The parasitic shift compensation device for the spectral components (CCC CC, 13), by the processor command (14), calculates the parasitic shift of the spectral components in the fast Fourier transform (FFT) of the received signal, compensates them in the spectrum and, by converting them to the time domain, obtains phase signal samples of the data block.

Для определения искажений используется образцовый сигнал. В вычислениях паразитных искажений используются данные ПАМОС (24) и ПАМП (11).To determine the distortion, a reference signal is used. In calculations of spurious distortions, the data of the PAM OS (24) and PAM P (11) are used.

По разнице спектральных составляющих, полученных БПФ, принятого sобр[λ,t] и излученного (неискаженного эффектом Доплера) образцового сигнала, определяют паразитные искажения фаз спектральных составляющих.The spurious distortion of the phases of the spectral components is determined by the difference in the spectral components obtained by the FFT, the received s sample [λ, t] and the emitted (undistorted by the Doppler effect) reference signal.

В спектре сигнала s[λ,φ(t),t] компенсируют паразитные искажения фаз спектральных составляющих и обратным преобразованием БПФ получают вектор отсчетов сигнала временной области. Отсчеты исправленного сигнала поступают в решающее устройство, которое формирует последовательность бит блока данных (символы «0» и «1»). Декодер выполняет помехоустойчивое декодирование, принятый блок информации передается потребителю информации (ПИ, 10).In the signal spectrum, s [λ, φ (t), t] compensate for spurious phase distortion of the spectral components and the inverse FFT transform produces a vector of time-domain signal samples. The samples of the corrected signal arrive at the decisive device, which forms a sequence of bits of the data block (characters "0" and "1"). The decoder performs error-correcting decoding, the received block of information is transmitted to the consumer of information (PI, 10).

В устройствах использован образцовый сигнал (ОС) с частотами из сетки частот преобразований БПФ. Гармонические частоты ОС названы «подстраиваемая» f1 и «контрольная» f2.The devices used a reference signal (OS) with frequencies from the frequency grid of the FFT transforms. OS harmonic frequencies are called “adjustable” f 1 and “control” f 2 .

ОС передается по радиолинии, выделяется из входного сигнала первым БМ (4), затем преобразуется в первом ДМ (6) и заносится в блок памяти ПАМОС (24) отсчетов образцового сигнала. Частоты ОС не выходят за границы спектра информационного сигнала. Разностная частота F1=f2-f1, когда нет эффекта Доплера. Разностная частота F1D=f2D-f1D при эффекте Доплера. Расхождение ΩКП=2π(f2D-f1D-f2+f1). Расхождение дает паразитный фазовый сдвиг частот, порождающий искажение сигнала, зависящее от времени tS.The OS is transmitted via a radio link, is extracted from the input signal by the first BM (4), then it is converted into the first DM (6) and entered into the memory block PAM OS (24) of samples of the reference signal. OS frequencies do not go beyond the spectrum of the information signal. Difference frequency F 1 = f 2 -f 1 when there is no Doppler effect. The difference frequency F 1D = f 2D -f 1D with the Doppler effect. The discrepancy Ω KP = 2π (f 2D -f 1D -f 2 + f 1 ). The discrepancy gives a parasitic phase shift of frequencies, causing signal distortion, depending on the time t S.

В устройствах БКИ 20 и БФС 21 применено быстрое преобразование Фурье (БПФ) для компенсации искажений. БПФ в частотной области образует сетку N частот, с частотами ω0+ω(i), где ω0=2π·f0, ω(i)=i·Ω, i - номер частоты в сетке, i=0, 1, 2, …N-1. Шаг частот сетки Ω неизменен. Разность соседних частот одинакова, доплеровское смещение разности соседних частот одинаково, обозначим его ΩD. При эффекте Доплера на частотной оси образуются сетка разностных частот i·ΩD и сетка расхождений i·(ΩD-Ω) при i=0, 1, 2 …N-1.The devices BKI 20 and BFS 21 used the fast Fourier transform (FFT) to compensate for distortion. The FFT in the frequency domain forms a grid of N frequencies, with frequencies ω 0 + ω (i), where ω 0 = 2π · f 0 , ω (i) = i · Ω, i is the frequency number in the grid, i = 0, 1, 2, ... N-1. The grid frequency step Ω is unchanged. The difference in neighboring frequencies is the same, the Doppler shift of the difference in neighboring frequencies is the same, we denote it by Ω D. With the Doppler effect, a grid of difference frequencies i · Ω D and a grid of discrepancies i · (Ω D -Ω) are formed on the frequency axis for i = 0, 1, 2 ... N-1.

Операторы преобразований БПФ применены [1]: cfft(Y), icfft(F), векторы преобразований Y, F. F:=cfft(Y) по аргументам xi:=i·Δ, i:=0…N-1, Δ : = T N

Figure 00000018
. Вектор Y образуют: модули M i : = | Y i |
Figure 00000019
, и фазы Фi:=arg(Yi). Модули - значения отсчетов амплитуд в блоке данных фазового детектора, фазы - отсчеты фаз фазового детектора в блоке данных. Принимаются к обработке векторы отсчетов с числом элементов N=2n, недостающие элементы дополняются нулями, отсчеты через равные промежутки. В результате прямого преобразования, из вектора Y получается вектор Фурье спектра F. Составляющие вектора F: фазы ФFi:=arg(Fi) и модули M F i : = | F i |
Figure 00000020
. Обратное преобразование БПФ выполняет оператор Y:=icfft(F), F - вектор Фурье спектра. В частотной области разложение по частотам F i = ( i + 1 ) 1 T
Figure 00000021
, где i:=0…N-1. Числа комплексной формы: Y, Im(Y), Re(Y), | Z |
Figure 00000022
, arg(Z), J.The FFT transform operators are applied [1]: cfft (Y), icfft (F), transformation vectors Y, F. F: = cfft (Y) with respect to the arguments xi: = i · Δ, i: = 0 ... N-1, Δ : = T N
Figure 00000018
. Vector Y form: modules M i : = | | | Y i | | |
Figure 00000019
, and phases Φ i : = arg (Y i ). Modules are the values of the samples of the amplitudes in the data block of the phase detector, the phases are the samples of the phases of the phase detector in the data block. Sample vectors with the number of elements N = 2 n are accepted for processing, the missing elements are supplemented with zeros, samples at equal intervals. As a result of the direct transformation, the Fourier vector of the spectrum F is obtained from the vector Y. The components of the vector F: phases ФF i : = arg (F i ) and the modules M F i : = | | | F i | | |
Figure 00000020
. The inverse FFT transform is performed by the operator Y: = icfft (F), F is the Fourier vector of the spectrum. In the frequency domain, frequency decomposition F i = ( i + one ) one T
Figure 00000021
where i: = 0 ... N-1. Complex numbers: Y, Im (Y), Re (Y), | | | Z | | |
Figure 00000022
, arg (Z), J.

Полное расхождение фаз φПi (паразитные смещения) за время tS спектральных составляющих ΩiD определяют с использованием формулы для сетки расхождений частотThe total phase difference φ Пi (spurious displacements) during the time t S of the spectral components Ω iD is determined using the formula for the grid of frequency differences

ϕ П i = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ К ( N К N 0 )

Figure 00000023
, i:=0…N-1 ϕ P i = ( Ω i D t S ) = i n S 2 π + ϕ TO ( N TO - N 0 )
Figure 00000023
, i: = 0 ... N-1

определяют расхождение спектральных составляющих для образцового сигнала, прошедшего ионосферу, tS=t2, получают расхождения от эффекта Доплера.the discrepancy of the spectral components for the reference signal passing through the ionosphere, t S = t 2 is determined, the discrepancies from the Doppler effect are obtained.

Расхождения от эффекта Доплера могут образовывать замирания и искажения сигналов. В картинах искажения и замирания на Фиг.8-11 использованы схемы преобразований сигналов в приемных устройствах на векторных диаграммах комплексных сигналов [4, стр.27, 31]. Картины замирания Фиг.7 построены ЭВМ в системе Delphi 3 Standart. Замирания сигнала на разной дальности приема от эффекта Доплера носят периодический характер.Discrepancies from the Doppler effect can form fading and distortion of signals. In the distortion and fading patterns in Figs. 8-11, signal conversion schemes in the receiving devices on the vector diagrams of complex signals are used [4, p. 27, 31]. The fading patterns of Fig. 7 are built by a computer in the Delphi 3 Standart system. Signal fading at different reception ranges from the Doppler effect is periodic.

Расхождение двух когерентных частот гармонических колебаний с соотношением частот f2=kf1 [2, стр.185] образуют расхождение fr=Δfи-Δf, где Δf=f2-f1 - разностная частота в свободном пространстве до прохождения ионосферы, Δfи - разностная частота после прохождения ионосферы. Расхождение возникает и от эффекта Доплера. Разностные частоты Δf и Δfд, где разность Δf=f2-f1, когда нет эффекта Доплера; Δfд, был эффект Доплера, образуют расхождение fr=Δfд-Δf. Расхождение fr образует сдвиг фаз колебаний φr, за время t распространения сигнала до приема, φr=mod2π·fr·t. Значения φr могут быть разные, в том числе ноль и π, с периодом круговой частоты расхождения ΩD=2π·fr.The discrepancy between the two coherent frequencies of harmonic oscillations with the frequency ratio f 2 = kf 1 [2, p. 185] form the discrepancy f r = Δf and -Δf, where Δf = f 2 -f 1 is the difference frequency in free space before the ionosphere passes, Δf and - difference frequency after passing through the ionosphere. The discrepancy also arises from the Doppler effect. The difference frequencies Δf and Δf d , where the difference Δf = f 2 -f 1 when there is no Doppler effect; Δf d , there was a Doppler effect, form a discrepancy f r = Δf d -Δf. The discrepancy f r forms a phase shift of the oscillations φ r , during the time t of the signal propagation before reception, φ r = mod · f r · t. The values of φ r can be different, including zero and π, with a period of circular discrepancy frequency Ω D = 2π · f r .

Расхождение частот и изменение формы сигнала можно видеть при модуляции несущей частоты меандром случай излучения колебания в одной боковой полосе частот, ω0+Ω=2π·fH, ω0+kΩ=2π·fB, k=3.The discrepancy between the frequencies and the change in the waveform can be seen when the carrier frequency is modulated by the meander, the case of radiation emission in one side frequency band, ω 0 + Ω = 2π · f H , ω 0 + kΩ = 2π · f B , k = 3.

При приеме сигнала в отсутствии доплеровских смещений, форма принятого сигнала показана на Фиг.4 «в». Размерность значений частот Гц (далее по тексту).When receiving a signal in the absence of Doppler offsets, the shape of the received signal is shown in Figure 4 "c". Dimension of frequency values Hz (hereinafter).

Пример, несущая частота f0=11000×106, составляющие fH=11000×106+5×106, fB=11000×106+15×106, разностная частота Δf=fB-fH=10*106. Доплеровское смещение несущей частоты 50×103, f=11000×106+50×103.Example, the carrier frequency f 0 = 11000 × 10 6 , the components f H = 11000 × 10 6 + 5 × 10 6 , f B = 11000 × 10 6 + 15 × 10 6 , the difference frequency Δf = f B -f H = 10 * 10 6 . Doppler shift of the carrier frequency 50 × 10 3 , f = 11000 × 10 6 + 50 × 10 3 .

Расхождение когерентно излученных частот приводит к образованию сдвига фазы φr=π, получаем tS=11 мс. За 11 мс волна проходит путь 3,3 тыс. км. Фаза колебаний рисунка «б» Фиг.9 изменилась относительно «б» Фиг.8. Расхождение составляющих частот меандра на дальности приема 3,3 тыс. км дало искажение на Фиг.9 «в».The discrepancy in the coherently radiated frequencies leads to the formation of a phase shift φ r = π, we obtain t S = 11 ms. For 11 ms, the wave travels 3.3 thousand km. The oscillation phase of figure "b" Fig.9 has changed relative to "b" Fig.8. The divergence of the component frequencies of the meander at a reception range of 3.3 thousand km gave a distortion in Fig.9 "c".

Зеркальные частоты. Изменение величины сигнала (замирание) от доплеровского смещения частот, при приеме радиосигнала с составляющими колебаний верхней боковой полосы частот ω0+Ω=fB и нижней боковой полосы частот ω0-Ω=fH.Mirror frequencies. Change in the signal value (fading) from the Doppler frequency shift when receiving a radio signal with vibrational components of the upper side frequency band ω 0 + Ω = f B and the lower side frequency band ω 0 -Ω = f H.

Несущая частота f0=11000×106 Carrier frequency f 0 = 11000 × 10 6

Модулирующая частота Ω=15×106 Modulating frequency Ω = 15 × 10 6

Разностная частота составляющих частот Δf равна Δf=fB-fH=30×106.The difference frequency of the component frequencies Δf is Δf = f B -f H = 30 × 10 6 .

Эффект Доплера. Доплеровское смещение несущей частоты 50×103.Doppler effect. Doppler shift of the carrier frequency 50 × 10 3 .

Разностная частота ΔfД=fВД-fНД=30×106+136,36The difference frequency Δf D = f VD -f ND = 30 × 10 6 +136.36

Расхождение частот fr=ΔfД-Δf=136,36.The discrepancy between the frequencies f r = Δf D -Δf = 136.36.

На Фиг.10 изображен сигнал демодулятора, когда сдвига фаз частотных составляющих сигнала меандра не было.Figure 10 shows the signal of the demodulator when the phase shift of the frequency components of the signal of the meander was not.

Расхождение частот fr приводит к образованию сдвига фаз φr в плоскости Pl(t=0+tS) от времени φr=mod[2πfrtS]. Определяем tS, при сдвиге фаз π, получаем tS=3,7 мс. За 3,7 мс волна проходит путь 1,1 тыс. км.The discrepancy in the frequencies f r leads to the formation of a phase shift φ r in the plane Pl (t = 0 + t S ) versus time φ r = mod [2πf r t S ]. We determine t S , with a phase shift π, we obtain t S = 3.7 ms. For 3.7 ms, the wave travels the path of 1.1 thousand km.

При сдвиге фаз на π амплитуда сигнала уменьшилась и стала равной нулю, Фиг.11, возникло замирание сигнала.With a phase shift of π, the signal amplitude decreased and became equal to zero, Fig. 11, the signal fading.

Замирание сигнала - паразитное уменьшение амплитуды до нуля в момент приема иллюстрируется на Фиг.7 «г», на Фиг.12 показано искажение меандра расхождением фаз составляющих частот, где смещение частоты при моделировании учитывалось коэффициентом Δω/ω=0.015. Графики, приведенные на Фиг.7 и Фиг.12, построены на ЭВМ в системе Delphi 3 Standart.Signal fading - a parasitic decrease in amplitude to zero at the time of reception is illustrated in Fig. 7 "d", Fig. 12 shows the meander distortion by the phase difference of the component frequencies, where the frequency offset during modeling was taken into account by the coefficient Δω / ω = 0.015. The graphs shown in Fig.7 and Fig.12, built on a computer in the Delphi 3 Standart system.

В радиолинии, при эффекте Доплера, на разных дальностях образуются зоны: замирания сигнала, зоны искажения сигнала и зоны, где влияние эффекта Доплера не проявляется. Зоны замирания сигнала и зоны искажения спектра сигнала выявляются декодером, когда образуется статусная информация. Если в приемнике имеется возможность принимать сигнал по нескольким конфигурациям, то конфигурация приема оказывается та, в которой декодер передал ПИ принятый сигнал (статусная информация не обнаружена).In the radio line, with the Doppler effect, zones are formed at different ranges: signal fading, signal distortion zones and zones where the influence of the Doppler effect is not manifested. Signal fading zones and signal spectrum distortion zones are detected by the decoder when status information is generated. If the receiver has the ability to receive a signal in several configurations, then the reception configuration is the one in which the decoder transmitted the received signal to the PI (no status information was found).

В зависимости от частоты Доплера период образования глубоких интерференционных замираний и искажений сигнала от паразитного детерминированного сдвига спектральных составляющих различен, время выхода волны из ионосферного образования может быть много меньше периода или близко к половине периода, когда образуется максимальный паразитный эффект от доплеровского смещения.Depending on the Doppler frequency, the period of formation of deep interference fading and signal distortion from a parasitic determinate shift of the spectral components is different, the wave exit time from the ionospheric formation can be much less than the period or close to half the period when the maximum spurious effect from the Doppler shift is formed.

Для реализации изобретения используют смену конфигураций. Пример смены конфигураций в устройстве при приеме, от дальности приема D, показан на Фиг.13.To implement the invention, a change of configurations is used. An example of a configuration change in the device during reception, from the reception range D, is shown in Fig.13.

Первая конфигурация «а» - прием в реальном времени, радиосигнал с двумя боковыми. Отмечены зоны 0-D1, D2-D3, D4-D5 незначительного замирания, где искажений сигнала от КПИС не наблюдается, и зоны D1, -D2, D3, - D4 - зоны замирания сигнала, где отношение PС/PШ уменьшается и достигает пороговое значение вследствие уменьшения мощности принимаемого сигнала, выявляются декодером по сигналу статусной информации. Реконфигурация приема по статусной информации декодера на дальности D1-D2, D3-D4.The first configuration “a” is real-time reception, a radio signal with two side signals. Zones 0-D 1 , D 2 -D 3 , D 4 -D 5 are marked with slight fading, where distortion of the signal from the CPIS is not observed, and zones D 1 , -D 2 , D 3 , - D 4 are signal fading zones, where the ratio P С / P Ш decreases and reaches a threshold value due to a decrease in the power of the received signal; Reconfiguration of reception according to the status information of the decoder at a range of D 1 -D 2 , D 3 -D 4 .

Вторая конфигурация «б» - прием в реальном времени, радиосигнал с одной боковой. Искажения от эффекта Доплера не наблюдается на дальности до D1, от D2 до D3. Выявляются искажения по статусной информации декодера на дальности D1-D2. Реконфигурация приема по статусной информации декодера на дальности от D1 до D2.The second configuration “b” - real-time reception, a radio signal from one side. Distortion from the Doppler effect is not observed at a range of up to D 1 , from D 2 to D 3 . Distortions are detected by the status information of the decoder at a range of D 1 -D 2 . Reconfiguration of reception according to the status information of the decoder at a range from D 1 to D 2 .

Третья конфигурация «в» - компенсации паразитного смещения фазового сигнала φг, обработка фазового сигнала из блока памяти ПАМ, радиосигнал с одной боковой. Искажения от эффекта Доплера не наблюдается на дальности до D1, от D2 до D3. Выявляются искажения по статусной информации декодера на дальности D1-D2. Реконфигурация приема по статусной информации декодера на дальности от D1 до D2.The third configuration “c” is the compensation of the parasitic displacement of the phase signal φ g , the processing of the phase signal from the PAM memory block, the radio signal from one side. Distortion from the Doppler effect is not observed at a range of up to D 1 , from D 2 to D 3 . Distortions are detected by the status information of the decoder at a range of D 1 -D 2 . Reconfiguration of reception according to the status information of the decoder at a range from D 1 to D 2 .

Четвертая конфигурация «г» - компенсация паразитных сдвигов спектральных составляющих от эффекта Доплера в фазовом сигнале блока памяти ПАМ, радиосигнал с одной боковой. Изображена реализация приема, когда на дальности приема в пределах расчетной дальности, при декодировании блока данных, ошибок в информации обнаружено не было или все ошибки были исправлены.The fourth configuration “g” is the compensation of spurious shifts of the spectral components from the Doppler effect in the phase signal of the PAM memory block, a radio signal from one side. Implementation of the reception is depicted when, at the reception range within the estimated range, when decoding the data block, no errors were found in the information or all errors were corrected.

Влияние ионосферы и доплеровского смещения принимаемых радиочастот на качество приема передаваемой информации в космическом сегменте свойственно Земле, окруженной ионосферой. Ионосфера Земли приводит к потере мощности, дает изменение поляризации волны и замирания, вносит ошибки в определение угловых координат космических кораблей и спутников [2, стр.222]. Использование геостационарных спутников Земли в спутниковой сети связи для ретрансляции сигналов позволяет исключить доплеровское смещение частоты на линии передачи от источника излучения с Земли, тем самым исключить влияние эффекта Доплера в ионосфере. Использование геостационарного спутника, в канале связи имеет недостаток нестабильного пространственного положения. Другой вариант исключения доплеровского смещение частоты в ионосфере Земли - использование Луны. Расположенный на дальности 384405 км от Земли спутник Луна без ионосферы и указанный недостаток не проявляется при использовании станции космической связи на Луне.The influence of the ionosphere and Doppler shift of received radio frequencies on the quality of reception of transmitted information in the space segment is characteristic of the Earth surrounded by the ionosphere. The Earth’s ionosphere leads to loss of power, gives a change in wave polarization and fading, introduces errors in determining the angular coordinates of spacecraft and satellites [2, p. 222]. The use of geostationary Earth satellites in a satellite communication network for relaying signals eliminates the Doppler frequency shift on the transmission line from the radiation source from the Earth, thereby eliminating the influence of the Doppler effect in the ionosphere. The use of a geostationary satellite in the communication channel has the disadvantage of an unstable spatial position. Another option to eliminate the Doppler frequency shift in the Earth’s ionosphere is to use the moon. Located at a distance of 384,405 km from Earth, the Moon satellite without the ionosphere and this drawback does not occur when using the space communications station on the Moon.

Научные исследования Луны, Марса и Венеры привели к созданию программы практического использования Лунных станций в космонавтике (на Фиг.14 - Лунная станция спутниковой сети связи, данные ТВ канала РОССИЯ К), введение в действие которых намечено на 2019 год.Scientific studies of the Moon, Mars, and Venus led to the creation of a program for the practical use of Lunar Stations in astronautics (Fig. 14 shows the Lunar Station of the satellite communications network, data from the TV channel RUSSIA K), the introduction of which is scheduled for 2019.

В выявленных источниках информации, известных из уровня техники, не описаны технические решения полностью идентичные предложенному авторами способу и устройству, не установлена известность отличительных признаков на достигаемый технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствие группы изобретений условиям патентоспособности «промышленная применимость», «изобретательский уровень» и «новизна».The identified sources of information known from the prior art do not describe technical solutions that are completely identical to the method and device proposed by the authors, the distinguishing features are not known for the achieved technical result, which allows us to conclude that the group of inventions meets the patentability conditions “industrial applicability”, “inventive step” "And" novelty. "

Список литературыBibliography

1. Устройство радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии, RU 116293, 20.12.2011.1. Radio reception device for high-speed information of a space radio line, RU 116293, 12.20.2011.

2. Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. Москва, «Высшая школа», 1975.2. Grudinskaya G.P. Propagation of radio waves. Moscow, Higher School, 1975.

3. Калашников Н.И. Системы связи через ИСЗ. «Связь», стр.167, 1969.3. Kalashnikov N.I. Communication systems through satellite. “Communication”, p. 167, 1969.

4. Трахтман A.M. Введение в обобщенную спектральную теорию сигналов. Москва, «Советское радио», 1972.4. Trakhtman A.M. Introduction to the generalized spectral theory of signals. Moscow, "Soviet Radio", 1972.

5. Способ получения информации о качестве сигнала в приемнике, RU 2113061, 10.06.1998.5. A method of obtaining information about the quality of the signal in the receiver, RU 2113061, 10.06.1998.

6. Способ получения информации о качестве сигнала в приемнике, RU 2216871, 20.11.2003.6. A method of obtaining information about the quality of the signal in the receiver, RU 2216871, 20.11.2003.

7. Г. Хан, С. Шапиро. «Статистические модели в инженерных задачах», издательство «МИР», М. 1969.7. G. Khan, S. Shapiro. "Statistical models in engineering problems", publishing house "MIR", M. 1969.

8. Леонид Невдяев, CDMA: борьба с замираниями, размещена в сети Интернет, «Сети/network world», №09, 2000.8. Leonid Nevdyaev, CDMA: the fight against fading, posted on the Internet, "Networks / network world", No. 09, 2000.

9. Приемник, RU 2441319, 13.01.2010.9. The receiver, RU 2441319, 01/13/2010.

10. Способ и устройство бескодового приема сигналов спутниковых навигационных систем, RU 2363099, 12.03.2007.10. Method and device for codeless reception of signals from satellite navigation systems, RU 2363099, 03/12/2007.

11. Способ устранения влияния тропосферных и ионосферных ошибок измерения в одночастотных приемниках спутниковой навигации», RU 2237257, 1982.11. A way to eliminate the influence of tropospheric and ionospheric measurement errors in single-frequency receivers of satellite navigation ", RU 2237257, 1982.

12. Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, система для его осуществления, машиночитаемый носитель и применение способа для синхронизации приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, RU 2286025, 15.06.2005.12. A method for transmitting and receiving quadrature amplitude modulation signals, a system for its implementation, a computer-readable medium, and applying a method for synchronizing the reception of quadrature amplitude modulation signals, RU 2286025, 15.06.2005.

13. Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, система для его осуществления, машиночитаемый носитель и применение способа для синхронизации приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, RU 2286025, 15.06.2005.13. A method for transmitting and receiving quadrature amplitude modulation signals, a system for its implementation, a computer-readable medium, and applying a method for synchronizing reception of quadrature amplitude modulation signals, RU 2286025, 15.06.2005.

14. И.М. Тепляков и др. «Радиосистемы передачи информации», М., «Радио и связь», 1982, с.69-83, 230-234.14. I.M. Teplyakov et al. "Radio transmission systems", M., "Radio and Communications", 1982, p.69-83, 230-234.

15. Радиоприемник цифровой информации, RU 2371845, 30.06.2008.15. Radio receiver of digital information, RU 2371845, 06/30/2008.

16. Устройство сдвига полосы частот, SU 824401, 31.10.1979.16. The device shift the frequency band, SU 824401, 10.31.1979.

Claims (2)

1. Способ радиоприема высокоскоростной информации космической радиолинии, заключающийся в том, что выполняют:
а) прием излученного образцового сигнала при выходе радиоволны из ионосферного образования (время распространения волны
Figure 00000024
), включающий:
вхождение в связь по несущей частоте;
синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;
перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;
определяют в спектре фаз полное расхождение
Figure 00000025
контрольной частоты (от ионосферы и эффекта Доплера), записывают данные в память;
оценку расхождения контрольной частоты от эффекта Доплера (прогнозированием)
Figure 00000026

оценку расхождения контрольной частоты от ионосферы
Figure 00000027
для
Figure 00000028
записывают данные в память;
б) прием излученного образцового сигнала в продолжение радиолинии, в области незначительного замирания от эффекта Доплера (прогнозируемое время распространения волны
Figure 00000029
), содержащий:
вхождение в связь по несущей частоте;
синхронизацию тактовой частоты приема бит, синхронизацию приема и прием контрольной частоты образцового сигнала;
перевод контрольной частоты в частотную область быстрым преобразованием Фурье;
определение в спектре фаз полного расхождения
Figure 00000030
контрольной частоты (от ионосферы) и запись данных в память;
оценку начальных искажений образцового сигнала от эффекта Доплера в случае незначительных искажений эффектом Доплера при
Figure 00000031
после прохождения ионосферы,
Figure 00000032
запись данных в память;
в) прием в рабочем сеансе, время распространения сигнала tS, сигналов спектра с двумя боковыми образцового сигнала
Figure 00000033
и высокоскоростного сигнала
Figure 00000034
, включающий:
помехоустойчивое декодирование сигнала
Figure 00000035
и передачу принятой информации получателю информации;
г) если декодер операции в) показал статусную информацию, то выполняют следующие действия:
прием сигналов
Figure 00000033
и
Figure 00000036
в спектре одной боковой и запись сигналов
Figure 00000033
и
Figure 00000037

помехоустойчивое декодирование сигнала
Figure 00000036
и передачу принятой информации получателю информации;
д) если декодер операции г) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного смещения уровня фазового сигнала, включающие:
оценку фазы φ1 в начале мерного интервала по данным памяти фазовых отсчетов
Figure 00000038

оценку фазы φ2 конце мерного интервала;
определяют компенсируемую частоту
Figure 00000039

где n - число перескоков фазы на 2π;
оценку величины ошибок в работе системы, которые делят на малые (нормальные) и большие n=1, 2,…(аномальные), причем величину ошибки оценивают только для нормальных ошибок;
компенсацию смешения достигают сдвигом полосы частот:
Figure 00000040

где:
Figure 00000041
- отсчеты сигнала из блока памяти
Figure 00000042

Figure 00000043
- отсчеты паразитного смещения;
преобразуют отсчеты фазового сигнала в биты информации решающим правилом (преобразование m-уровневых отсчетов в двоичную последовательность битовых символов тактовой частоты);
выполняют помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и принятую информацию передают получателю информации;
е) если декодер операции д) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала
Figure 00000044
с использованием данных образцового сигнала
Figure 00000033
в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала,
записанных в пункте б), включающие:
перевод в частотную область быстрым преобразованием Фурье сигналов
Figure 00000045
и
Figure 00000046

определение полного расхождения фаз сигнала и контрольной частоты за время распространения сигнала tS;
определение в сетке частот
Figure 00000047
паразитных расхождений спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от малых начальных искажений
Figure 00000048
после прохождения ионосферы tS=t2 до tS
Figure 00000049
для
Figure 00000050

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала
Figure 00000051
от эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:
Figure 00000052
для
Figure 00000053

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;
преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;
выполнение помехоустойчивого декодирования высокоскоростного сигнала и передача принятой информации получателю информации;
ж) если декодер операции е) показал статусную информацию, то выполняют компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих записанного высокоскоростного сигнала
Figure 00000051
с использованием данных образцового сигнала
Figure 00000054
в рабочем сеансе и начальных значений образцового сигнала, записанных в пункте б), включающие:
определение паразитных расхождений в сетке частот
Figure 00000055
спектра сигнала по данным искажений образцового сигнала от эффекта Доплера, от больших начальных искажений
Figure 00000048
после прохождения ионосферы tS=t2 до tS
Figure 00000056
для
Figure 00000053

компенсацию паразитных сдвигов спектральных составляющих сигнала
Figure 00000051
эффекта Доплера путем изменения фаз составляющих частотного разложения оператором компенсации искажений:
Figure 00000057
для
Figure 00000053

преобразование решающим правилом отсчетов фазового сигнала в биты информации;
помехоустойчивое декодирование высокоскоростного сигнала и передачу принятой информации получателю информации.
1. The method of radio reception of high-speed information of a space radio line, which consists in the following:
a) reception of the emitted reference signal when the radio wave leaves the ionospheric formation (wave propagation time
Figure 00000024
), including:
entering into communication on a carrier frequency;
synchronization of the clock frequency of the reception of bits, synchronization of reception and reception of the control frequency of the reference signal;
translation of the control frequency into the frequency domain by the fast Fourier transform;
determine the total discrepancy in the phase spectrum
Figure 00000025
control frequency (from the ionosphere and the Doppler effect), write data to memory;
estimation of the discrepancy between the control frequency and the Doppler effect (prediction)
Figure 00000026

estimation of the discrepancy of the control frequency from the ionosphere
Figure 00000027
for
Figure 00000028
write data to memory;
b) reception of the emitted reference signal in the continuation of the radio line, in the region of slight fading from the Doppler effect (predicted wave propagation time
Figure 00000029
) containing:
entering into communication on a carrier frequency;
synchronization of the clock frequency of the reception of bits, synchronization of reception and reception of the control frequency of the reference signal;
translation of the control frequency into the frequency domain by the fast Fourier transform;
determination of the complete discrepancy in the phase spectrum
Figure 00000030
control frequency (from the ionosphere) and writing data to memory;
estimation of the initial distortions of the reference signal from the Doppler effect in the case of slight distortions by the Doppler effect at
Figure 00000031
after passing through the ionosphere,
Figure 00000032
writing data to memory;
c) reception in a working session, signal propagation time t S , spectrum signals with two side reference signal
Figure 00000033
and high speed signal
Figure 00000034
including:
noiseless signal decoding
Figure 00000035
and transmitting the received information to the recipient of the information;
d) if the operation decoder c) showed the status information, then the following actions are performed:
receiving signals
Figure 00000033
and
Figure 00000036
in the spectrum of one side and recording signals
Figure 00000033
and
Figure 00000037

noiseless signal decoding
Figure 00000036
and transmitting the received information to the recipient of the information;
d) if the operation decoder d) showed the status information, then compensation for the stray offset of the phase signal level, including:
estimation of phase φ 1 at the beginning of the measuring interval according to the data of the phase samples
Figure 00000038

estimation of phase φ 2 at the end of the measuring interval;
determine the compensated frequency
Figure 00000039

where n is the number of phase jumps by 2π;
an estimate of the errors in the system, which are divided into small (normal) and large n = 1, 2, ... (abnormal), and the error value is estimated only for normal errors;
mixing compensation is achieved by shifting the frequency band:
Figure 00000040

Where:
Figure 00000041
- samples of the signal from the memory block
Figure 00000042

Figure 00000043
- counts of parasitic displacement;
transform the samples of the phase signal into bits of information by the decisive rule (the conversion of m-level samples into a binary sequence of bit symbols of the clock frequency);
perform noise-resistant decoding of a high-speed signal and the received information is transmitted to the recipient of information;
e) if the operation decoder e) showed the status information, then compensation for the stray shift of the spectral components of the recorded high-speed signal
Figure 00000044
using reference signal data
Figure 00000033
in the working session and the initial values of the reference signal,
recorded in paragraph b), including:
frequency domain translation by fast Fourier transform of signals
Figure 00000045
and
Figure 00000046

determination of the complete discrepancy between the phases of the signal and the control frequency during the signal propagation t S ;
grid definition
Figure 00000047
spurious discrepancies of the signal spectrum from the distortion data of the reference signal from the Doppler effect, from small initial distortions
Figure 00000048
after passing through the ionosphere t S = t 2 to t S
Figure 00000049
for
Figure 00000050

compensation for spurious shifts of the spectral components of the signal
Figure 00000051
from the Doppler effect by changing the phases of the components of the frequency decomposition by the distortion compensation operator:
Figure 00000052
for
Figure 00000053

decisive transformation of phase signal samples into bits of information;
decisive transformation of phase signal samples into bits of information;
performing error-correcting decoding of a high-speed signal and transmitting the received information to the information recipient;
g) if the decoder of operation e) showed the status information, then compensation for the stray shift of the spectral components of the recorded high-speed signal
Figure 00000051
using reference signal data
Figure 00000054
in the working session and the initial values of the reference signal recorded in paragraph b), including:
determination of spurious discrepancies in the frequency grid
Figure 00000055
spectrum of the signal according to the distortion data of the reference signal from the Doppler effect, from large initial distortions
Figure 00000048
after passing through the ionosphere t S = t 2 to t S
Figure 00000056
for
Figure 00000053

compensation for spurious shifts of the spectral components of the signal
Figure 00000051
Doppler effect by changing the phases of the components of the frequency decomposition by the distortion compensation operator:
Figure 00000057
for
Figure 00000053

decisive transformation of phase signal samples into bits of information;
noise-resistant decoding of a high-speed signal and transmission of the received information to the recipient of information.
2. Устройство приема высокоскоростной информации космической радиолинии, содержащее:
- полосовой фильтр (ПФ);
- согласованный фильтр приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ);
- первый и второй соответственно балансный модулятор (БМ);
- первый и второй соответственно демодулятор (ДМ);
- получатель информации (ПИ);
- блок памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМп);
- устройство компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС);
- согласованный фильтр приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ);
- процессор, выполненный с возможностью формирования команд:
- записи отсчетов фазовых сигналов сообщения и образцового сигнала при приеме информации соответственно в блок памяти отсчетов сигнала получателя (ПАМп);
- включения блока устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС);
- управления первым и вторым соответственно декодером блочным (ДК);
- выбора схем электрических на ПЛИС, ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, выполненных в виде загрузочных модулей под сигналы КА с априорно известной структурой и формирование загрузочного модуля для приема в сеансе связи;
отображения состояния приема информации космической радиолинии у потребителя информации (ПИ),
причем вход полосового фильтра (ПФ) является входом устройства, а выход соединен со входами согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ) и согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ), первый балансный модулятор (БМ), вход которого подключен к выходу согласованного фильтра приема радиосигнала с одной боковой (СФОБ), а выход соединен со входом первого демодулятора (ДМ) и первым входом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), второй вход которого подключен к выходу блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМп) и второму входу устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС), причем выход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС) соединен с выходом устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС) и вторым входом получателя информации (ПИ), а первый вход устройства компенсации паразитного смещения фазового сигнала (УК СФС) соединен с выходом процессора, вход-выход которого соединен с входами-выходами: устройства компенсации паразитного сдвига спектральных составляющих (УК ССС), блока памяти фазовых отсчетов сигнала получателя (ПАМп), первого декодера (ДК) и второго декодера (ДК) соответственно декодера блочного (ДК), получателя информации (ПИ); первый и третий входы получателя информации (ПИ) соответственно соединены с выходами первого (ДК) и второго декодеров (ДК), причем вход первого декодера (ДК) соединен с выходом первого демодулятора (ДМ), а вход второго декодера (ДК) соединен с выходом второго демодулятора (ДМ), вход второго демодулятора (ДМ) соединен с выходом второго балансного модулятора (БМ), вход которого соединен с выходом согласованного фильтра приема радиосигнала с двумя боковыми (СФДБ).
2. A device for receiving high-speed information from a space radio link, comprising:
- band-pass filter (PF);
- An agreed filter for receiving a radio signal from one side (SFOB);
- the first and second respectively balanced modulator (BM);
- the first and second, respectively, demodulator (DM);
- recipient of information (PI);
- memory block of phase samples of the receiver signal (PAMP);
- a device for compensating for stray phase signal displacement (CC SPS);
- a coordinated filter for receiving a radio signal with two side (SPSB);
- a processor configured to form commands:
- recording samples of the phase signals of the message and the reference signal when receiving information, respectively, in the memory block of the samples of the signal of the recipient (PAM p );
- inclusion of a block of the device for compensation of parasitic shift of spectral components (CC SSS);
- control the first and second, respectively, block decoder (DC);
- selection of electrical circuits for FPGA, RAM, ROM, microprocessors, made in the form of boot modules for spacecraft signals with an a priori known structure and the formation of a boot module for reception in a communication session;
displaying the state of receiving information of a space radio link at the consumer of information (PI),
moreover, the input of the band-pass filter (PF) is the input of the device, and the output is connected to the inputs of a matched filter for receiving a radio signal from one side (SFB) and a matched filter for receiving a radio signal with two side (SFB), the first balanced modulator (BM), the input of which is connected to the output a matched filter for receiving a radio signal from one side (SOPF), and the output is connected to the input of the first demodulator (DM) and the first input of the device for compensating for stray shift of spectral components (CC SSS), the second input of which is connected to the output to the memory block of the phase samples of the recipient signal (PAMp) and the second input of the device for compensating the stray phase shift signal (UK SPS), and the output of the device for compensating stray phase signal (UK SPS) is connected to the output of the device for compensating stray shift of spectral components (UK SSS) and the second input of the recipient of information (PI), and the first input of the device for compensating for stray phase signal offset (CC SPS) is connected to the output of the processor, the input-output of which is connected to the inputs and outputs of: devices and compensation for the stray shift of the spectral components (CCC CC), the memory block of the phase samples of the recipient signal (PAMP), the first decoder (DC) and the second decoder (DC), respectively, a block decoder (DC), information receiver (PI); the first and third inputs of the information recipient (PI) are respectively connected to the outputs of the first (DC) and second decoders (DC), and the input of the first decoder (DC) is connected to the output of the first demodulator (DM), and the input of the second decoder (DC) is connected to the output the second demodulator (DM), the input of the second demodulator (DM) is connected to the output of the second balanced modulator (BM), the input of which is connected to the output of the matched radio signal reception filter with two side ones (SFDB).
RU2013125842/08A 2013-06-04 2013-06-04 Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation RU2530322C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125842/08A RU2530322C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125842/08A RU2530322C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2530322C1 true RU2530322C1 (en) 2014-10-10

Family

ID=53381616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125842/08A RU2530322C1 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2530322C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2286025C1 (en) * 2005-06-15 2006-10-20 Игорь Борисович Дунаев Method for transmitting and receiving signals of quadrature amplitude modulation, system for realization of method, machine-readable carrier and method for using method for synchronization of receipt of signals of quadrature amplitude modulation
US7593474B2 (en) * 2004-01-27 2009-09-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Digital broadcast transmitting/receiving system having an improved receiving performance and signal processing method thereof
RU2371845C1 (en) * 2008-06-30 2009-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" Radio receiver of digital information
RU116293U1 (en) * 2011-12-20 2012-05-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") RADIO RECEIVER OF HIGH SPEED INFORMATION OF SPACE RADIO LINE
RU2011112863A (en) * 2011-04-05 2012-10-10 Геннадий Андреевич Мелешков (RU) DEVICE AND METHOD FOR TRANSMISSION OF BROADBAND INFORMATION OF SPACE RADIO LINE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7593474B2 (en) * 2004-01-27 2009-09-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Digital broadcast transmitting/receiving system having an improved receiving performance and signal processing method thereof
RU2286025C1 (en) * 2005-06-15 2006-10-20 Игорь Борисович Дунаев Method for transmitting and receiving signals of quadrature amplitude modulation, system for realization of method, machine-readable carrier and method for using method for synchronization of receipt of signals of quadrature amplitude modulation
RU2371845C1 (en) * 2008-06-30 2009-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" Radio receiver of digital information
RU2011112863A (en) * 2011-04-05 2012-10-10 Геннадий Андреевич Мелешков (RU) DEVICE AND METHOD FOR TRANSMISSION OF BROADBAND INFORMATION OF SPACE RADIO LINE
RU116293U1 (en) * 2011-12-20 2012-05-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") RADIO RECEIVER OF HIGH SPEED INFORMATION OF SPACE RADIO LINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107425922B (en) Inter-satellite optical communication carrier frequency offset compensation circuit and method
US9960857B2 (en) System and method for blind frequency recovery
EP2930867A1 (en) Light-receiving device and phase cycle slip reduction method
JP5335134B2 (en) Frequency offset estimation method and frequency offset estimation apparatus
Nowsheen et al. Design of a high frequency FPGA acoustic modem for underwater communication
JPWO2011099589A1 (en) Phase deviation / carrier frequency deviation compensation apparatus and phase deviation / carrier frequency deviation compensation method
EP3465938A1 (en) Resilient virtual ground receivers
KR20210104714A (en) Systems and methods for processing signals using feed forward carrier and timing recovery
JPH0569471B2 (en)
US9923752B2 (en) Method for demodulation and demodulator
US10527663B2 (en) Kalman filter for phase noise tracking
JPS644707B2 (en)
RU116293U1 (en) RADIO RECEIVER OF HIGH SPEED INFORMATION OF SPACE RADIO LINE
RU2530322C1 (en) Method for radio reception of high-speed information of space radio line, and device for its implementation
Arend et al. Implementing polarization shift keying over satellite–system design and measurement results
JP5064412B2 (en) Code synchronization circuit, delay time measuring apparatus, control method, control program, and computer-readable recording medium
Yarlykov The statistical characteristics of navigation cosine binary offset carrier modulated signals (CosBOC signals)
JP5309135B2 (en) Method for transmitting and receiving quadrature amplitude modulation signals, system for performing the same, machine readable medium, and use of methods for synchronizing reception of quadrature amplitude modulation signals
Kokhanov et al. Single sideband Hartley amplitude modulation
RU92272U1 (en) DIGITAL SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM
US20240171287A1 (en) Method and a device for carrier recovery
RU2638572C1 (en) Method of determining coordinates of object
Finocchiaro et al. Improving deep space telecommunications during solar superior conjunctions
RU2636577C2 (en) Modem qpsk, modified with purpose of significant improvement of receiver sensitivity
Patel et al. Characterization of phase and amplitude quantization effects in a direct digital synthesis-based waveform generator for future software-defined GPS payloads