RU2564993C1 - System for automatic control of short-wave communication - Google Patents
System for automatic control of short-wave communication Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564993C1 RU2564993C1 RU2014151324/07A RU2014151324A RU2564993C1 RU 2564993 C1 RU2564993 C1 RU 2564993C1 RU 2014151324/07 A RU2014151324/07 A RU 2014151324/07A RU 2014151324 A RU2014151324 A RU 2014151324A RU 2564993 C1 RU2564993 C1 RU 2564993C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- radio
- computer
- stations
- communication
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дальней коротковолновой связи, использующей радиоволны, многократно отраженные от ионосферы.The invention relates to the field of long-range short-wave communication using radio waves that are repeatedly reflected from the ionosphere.
Известно устройство - аналог предложенного изобретения [1]. Оно содержит приемник с блоком измерения амплитуды тестирующих сигналов, передатчика, ЭВМ с управляющей программой, а также демодулятор сигналов, устройства оценки устойчивости сигналов во времени и устройства принятия корректного решения по знакам. Такая система с использованием однообразных тестирующих сигналов, способная передавать подтверждающие сигналы о хорошем канале (частоте), записи их в памяти ЭВМ передающей станции, с целью использования их в качестве запасных, предназначена для осуществления автоматической телеграфной связи. Она обеспечивает вступление в связь, выполняет анализ качества радиоканала и автоматически при отказе радиоканала переходит на другие частоты, т.е. адаптируется по частоте.A device is known - an analogue of the proposed invention [1]. It contains a receiver with a unit for measuring the amplitude of the testing signals, a transmitter, a computer with a control program, as well as a signal demodulator, a device for evaluating the stability of signals over time and a device for making the correct decision by signs. Such a system using uniform testing signals, capable of transmitting confirming signals of a good channel (frequency), recording them in the computer's memory of the transmitting station, in order to use them as spare ones, is intended for automatic telegraph communication. It provides entry into communication, analyzes the quality of the radio channel and automatically, if the radio channel fails, switches to other frequencies, i.e. adapts in frequency.
К недостаткам аналога следует отнести то, что при передаче тестирующих (зондирующих) сигналов, излучаемых на множестве частот KB диапазона через небольшие промежутки времени, создаются радиопомехи другим радиостанциям. Из-за отсутствия предварительного анализа помеховой обстановки в момент появления помехи или ухудшения условий распространения радиоволн радиостанция вынуждена переходить на другую частоту, и в радиоканале происходит отказ, на ликвидацию которого и приходится тратить некоторое время.The disadvantages of the analogue include the fact that when transmitting testing (probing) signals emitted at the set of frequencies of the KB range at short intervals, radio interference is created to other radio stations. Due to the lack of a preliminary analysis of the interference situation at the time of the appearance of interference or the deterioration of the propagation conditions of the radio waves, the radio station is forced to switch to a different frequency, and a failure occurs in the radio channel, and it takes some time to eliminate it.
Известна система-прототип, которая содержит устройство расчетов и адаптации канальных радиостанций к динамике ионосферы и радиопомехам, связанное с ЭВМ, устройство обучения системы связи помеховой обстановке, связанное с ЭВМ и с устройством прогнозирования отказов радиоканала, и содержит по крайней мере одну канальную радиостанцию, связанную через модем с устройством расчетов и адаптации канальных радиостанций к динамике ионосферы и радиопомехам [2]. Устройство расчетов и адаптации канальных радиостанций к динамике ионосферы и к радиопомехам может содержать устройство адаптации канальных радиостанций к динамике ионосферы, связанное с ЭВМ, устройство прогнозирования отказов радиоканалов, связанное с ЭВМ и с устройством обучения системы связи помеховой обстановке, а также связанное с устройством формирования и передачи команды корреспонденту на упреждающую смену частоты, которое в свою очередь имеет соединение с канальной радиостанцией через модем и напрямую с передатчиком тестирующих сигналов. Система автоматического управления может содержать также устройство приема и декодирования команды на упреждающую смену частоты, соединенное с ЭВМ, с канальной радиостанцией через модем, и напрямую с приемником тестирующих сигналов. Устройство обучения системы связи помеховой обстановке может содержать отдельный программно-управляемый приемник, соединенный с измерителем уровня помех, который соединен с ЭВМ и устройством прогнозирования отказов радиоканала.A known prototype system, which contains a device for calculating and adapting channel radio stations to the dynamics of the ionosphere and radio interference, is associated with a computer, a training device for a communication system of an interference environment associated with a computer and a device for predicting radio channel failures, and contains at least one channel radio associated through a modem with a device for calculating and adapting channel radio stations to the dynamics of the ionosphere and radio interference [2]. A device for calculating and adapting channel radio stations to the dynamics of the ionosphere and to radio noise may include a device for adapting channel radio stations to the dynamics of the ionosphere, connected with a computer, a device for predicting radio channel failures, connected with a computer and with a device for training a communication system in an interference environment, and also associated with a device for generating and transmitting a command to the correspondent for a proactive frequency change, which in turn has a connection to a channel radio station through a modem and directly with a test transmitter uyuschih signals. The automatic control system may also comprise a device for receiving and decoding proactive frequency change commands connected to a computer, with a channel radio station through a modem, and directly with a receiver of test signals. The training device for the communication system of the interference environment may contain a separate program-controlled receiver connected to a noise level meter, which is connected to a computer and a radio channel failure prediction device.
Недостатки системы-прототипа, как и аналогов, следующие:The disadvantages of the prototype system, as well as analogues, are as follows:
- в системе при расчете ее параметров, необходимых для процесса адаптации, не учитываются важнейшие характеристики распространения радиоволн в KB диапазоне, которыми являются координаты точек передачи и приема, московское декретное время, месяц года и коэффициент солнечной активности (число Вольфа) [3-5];- when calculating its parameters necessary for the adaptation process, the system does not take into account the most important characteristics of radio wave propagation in the KB range, which are the coordinates of the transmission and reception points, Moscow daylight saving time, month of the year, and solar activity coefficient (Wolf's number) [3-5] ;
- в системе существуют отдельные каналы адаптации и управления с выделенными для них радиостанциями, которые не используются для передачи информации, тем самым уменьшая ее связные ресурсы;- there are separate adaptation and control channels in the system with allocated radio stations that are not used to transmit information, thereby reducing its communication resources;
- ведомые канальные радиостанции не могут связываться между собой;- Slave channel radio stations cannot communicate with each other;
- в канальных станциях и их системах управления отсутствуют узлы, с помощью которых обеспечивается единое точное системное время.- in the channel stations and their control systems there are no nodes with the help of which a single accurate system time is provided.
Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей системы за счет исключения постоянно действующих каналов адаптации и управления с выделенными для них радиостанциями, учета характеристик распространения радиоволн в KB диапазоне, которыми являются координаты точек передачи и приема, московское декретное время, месяц года и коэффициент солнечной активности и введения узлов, с помощью которых обеспечивается единое точное системное время на всех объектах системы.The technical result of the invention is the expansion of the system’s functionality by eliminating permanent adaptation and control channels with allocated radio stations, taking into account the propagation characteristics of the radio waves in the KB range, which are the coordinates of the transmission and reception points, Moscow daylight saving time, month of the year, and solar activity coefficient and introducing nodes with the help of which a single accurate system time is provided at all objects of the system.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе автоматического управления коротковолновой связью, содержащей ведущие и ведомые канальные станции, соединенные каналами двухсторонней связи, ведущая и каждая ведомая канальные станции соединены двухсторонними связями с соответствующей системой управления при ведущей канальной станции и системой управления при ведомой канальной станции, ведущие канальные станции соединены между собой каналами наземной сети передачи данных, каждая из канальных станций содержит программноуправляемые передатчики и программноуправляемые приемники канальных радиостанций по числу каналов на станции, а каждая система управления - ЭВМ с программой управления, измеритель амплитуды тестирующих сигналов связан двухсторонними связями с программноуправляемым приемником и с ЭВМ с программой управления, устройство адаптации канальных радиостанций, устройство прогнозирования отказов радиоканалов, связанное с ЭВМ с программой управления и с устройством формирования и передачи команды корреспонденту на упреждающую смену частоты, которое, в свою очередь, имеет соединение с программноуправляемым передатчиком, а также содержит устройство приема и декодирования команды на упреждающую смену частоты, соединенное с ЭВМ с программой управления, программноуправляемый приемник соединен с измерителем уровня помех, который подключен к ЭВМ с программой управления и устройству прогнозирования отказов радиоканала, терминал, дополнительно введены устройство расчета характеристик распространения радиоволн, соединенное двухсторонними связями с ЭВМ с программой управления, генератор тактовых импульсов, синхровход которого подключен к выходу приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной, а первый выход соединен с ЭВМ с программой управления, второй выход - с соответствующим входом устройства формирования и передачи команды корреспонденту на упреждающую смену частоты, терминал, соединенный двухсторонними связями с ЭВМ с программой управления, синтезатор, соединенный с программноуправляемым передатчиком и двухсторонними связями с ЭВМ с программой управления, в каждой системе управления устройство формирования и передачи команды корреспонденту на упреждающую смену частоты, подключенное одновременно к входам всех программноуправляемых передатчиков ведомых канальных станций, ЭВМ с программой управления, соединенная двухсторонними связями с устройством адаптации канальных радиостанций, которое в свою очередь соединено двухсторонними связями с устройством расчета характеристик распространения радиоволн, измеритель уровня помех, измеритель амплитуды тестирующих сигналов, устройство приема и декодирования команды на упреждающую смену частоты, ЭВМ с программой управления имеют число входов по числу подключаемых канальных радиостанций, при этом системы управления, подключенные к ведущим канальным станциям, соединены между собой каналами наземной сети передачи данных, ведомые канальные станции соединены между собой каналами двухсторонней связи.The specified technical result is achieved by the fact that in the known system for automatic control of short-wave communication containing master and slave channel stations connected by two-way communication channels, the master and each slave channel stations are connected by two-way communications with the corresponding control system with a master channel station and a control system with a slave channel stations, leading channel stations are interconnected by channels of a terrestrial data network, each of the channel stations contains t program-controlled transmitters and program-controlled receivers of channel radio stations by the number of channels per station, and each control system is a computer with a control program, the amplitude of the test signals is connected by two-way communications with a program-controlled receiver and computer with a control program, an adaptation of channel radio stations, a device for predicting radio channel failures associated with a computer with a control program and with a device for generating and transmitting a command to a correspondent for proactive a frequency change, which, in turn, is connected to a program-controlled transmitter, and also contains a device for receiving and decoding proactive frequency change commands connected to a computer with a control program, a program-controlled receiver connected to a noise level meter, which is connected to a computer with a control program and a radio channel failure prediction device, a terminal, an additional device for calculating the propagation characteristics of radio waves, connected by two-way communication with a computer with software th control, a clock generator, the sync input of which is connected to the output of the signal receiver of global navigation satellite systems with an antenna, and the first output is connected to a computer with a control program, the second output is with the corresponding input of the device for generating and transmitting a command to the anticipatory frequency change terminal, connected by two-way communications with a computer with a control program, a synthesizer connected with a program-controlled transmitter and two-way communications with a computer with a control program, in For each control system, a device for generating and transmitting a command to a proactive frequency change correspondent, connected simultaneously to the inputs of all programmable transmitters of the slave channel stations, a computer with a control program, connected by two-way communications to an adaptation of channel radio stations, which in turn is connected by two-way communications with a device for calculating characteristics radio wave propagation, a noise level meter, an amplitude meter for testing signals, a device for receiving and for decoding proactive frequency change commands, computers with a control program have the number of inputs according to the number of connected channel radio stations, while control systems connected to the leading channel stations are interconnected by channels of a terrestrial data network, slave channel stations are interconnected by two-way communication channels.
Достигаемый технический результат поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема взаимодействия объектов системы управления и ее связи с канальной аппаратурой нескольких корреспондентов, где 1 - ведущие (или которые могут быть назначены ведущими) канальные станции в количестве к штук, 2 - ведомые канальные станции в количестве В штук, 3 - система управления при ведущей канальной станции, 4 - система управления при ведомых канальных станциях, 5 - каналы наземной сети передачи данных, 6 - каналы двухсторонней связи, построенные, например, по принципу «каждый с каждым» (при наличии между ними каналов с соответствующими характеристиками).Achievable technical result is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a diagram of the interaction of the objects of the control system and its connection with the channel equipment of several correspondents, where 1 is the leading (or which can be assigned as the master) channel stations in the number of pieces, 2 - the slave channel stations in the number of pieces, 3 - the control system for leading channel station, 4 - control system for slave channel stations, 5 - channels of the terrestrial data network, 6 - two-way communication channels, built, for example, on the principle of "each with each" (if there are channels between them with the corresponding existing characteristics).
На фиг. 2 представлена схема ведущей (или ведомой, так как по структуре они одинаковые и отличаются наличием команды управления на роль «ведущей», поданной с терминала 17 на ЭВМ 10 с программой управления) канальной станции с соответствующей системой управления системы автоматического управления KB связью в случае использования М канальных радиостанций 7 (М<к+В), в состав которых входят программноуправляемые передатчики 8 и программноуправляемые приемники 9 канальных радиостанций по числу каналов на станции. В состав каждой системы управления входят ЭВМ устройство расчета характеристик распространения радиоволн, соединенное двухсторонними связями с ЭВМ с программой управления, генератор тактовых импульсов, синхровход которого подключен к выходу приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной, первый выход которого соединен с ЭВМ с программой управления, второй выход - с соответствующим входом устройства формирования и передачи команды корреспонденту на упреждающую смену частоты, терминал соединен двухсторонними связями с ЭВМ с программой управления, синтезатор, измеритель 11 амплитуды тестирующих сигналов, связанный с программноуправляемым приемником 9 и с ЭВМ 10 с программой управления, устройство 12 адаптации канальных радиостанций, устройство 13 прогнозирования отказов радиоканалов, связанное с ЭВМ 10 с программой управления и с устройством 14 формирования и передачи команды корреспонденту на упреждающую смену частоты, устройство 15 приема и декодирования команды на упреждающую смену частоты, измеритель 16 уровня помех, терминал 17, устройство 18 расчета характеристик распространения радиоволн, генератор 19 тактовых импульсов, синхровход которого подключен к выходу приемника 20 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной, синтезатор 21. Антенны радиостанций 7 на фиг. 2 не указаны.In FIG. Figure 2 shows the scheme of the master (or slave, since they are identical in structure and differ by the presence of a control command for the role of "master", sent from terminal 17 to the
На фиг. 3 в координатах времени и частоты (t, f) представлена временная диаграмма работы радиоканала (фиг. 3, б) с прогнозом времени возникновения постепенных отказов и упреждающей сменой частот в моменты времени, жестко привязанные к меткам точного всемирного времени (фиг. 3, а), структура кадра передаваемой информации (фиг. 3, в) и процесс сканирования по выделенным частотам (на фиг. 3, г (кроме рабочей) их показано только 2, а реально их может быть больше), не затрагивая рабочую (на текущий момент времени до упреждающей смены частоты) частоту канала.In FIG. 3 in the coordinates of time and frequency (t, f) is a time diagram of the operation of the radio channel (Fig. 3, b) with a forecast of the time of the occurrence of gradual failures and a proactive change of frequencies at times that are rigidly tied to the marks of exact world time (Fig. 3, a ), the frame structure of the transmitted information (Fig. 3c) and the scanning process for the selected frequencies (in Fig. 3d (except for the working one), only 2 of them are shown, but in reality there can be more), without affecting the working one (at the moment time before proactive frequency change) channel frequency.
Работа системы автоматического управления KB связью заключается в следующем. В системе с помощью соответствующих устройств решаются задачи прогнозирования времени возникновения «постепенного» отказа радиоканала (отказа, возникающего из-за постепенного (в течение нескольких часов) изменения состояния ионосферы) и расчета характеристик распространения радиоволн в зависимости от координат точек передачи и приема, где находятся ведущая и ведомая канальные радиостанции, московского декретного времени, месяца года и коэффициента солнечной активности (число Вольфа). После расчета и оценки всех указанных характеристик будет возможно заблаговременно, еще до возникновения отказа, в пока еще действующем канале связи передать в служебной адресной части (САЧ) (фиг. 3, в) команду управления с жесткой привязкой к единому точному системному времени, известному всем абонентам системы и формируемому у каждого абонента с помощью генератора 19 тактовых импульсов, синхровход которого подключен к выходу приемника 20 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной [6], о времени упреждающей смены частот, например, привязанного к метке всемирного точного времени UTC (фиг. 3, а), а по наступлении этого срока, синхронно, по команде ЭВМ 10 с помощью соответствующей программы управления обеим абонентам одновременно перейти на новую частоту. Процедура работы предлагаемой системы показана на фиг. 3.The operation of the automatic communication control system KB is as follows. In the system, with the help of appropriate devices, the tasks of predicting the time of occurrence of a “gradual” radio channel failure (failure arising due to a gradual (within several hours) change in the state of the ionosphere) and calculating the propagation characteristics of radio waves depending on the coordinates of the transmission and reception points where they are located are solved in the system master and slave channel radio stations, Moscow daylight saving time, month of the year, and solar activity coefficient (Wolf number). After calculating and evaluating all of the indicated characteristics, it will be possible in advance, even before a failure, to transmit a control command with a tight link to a single exact system time, known to everyone, in the still-active communication channel (Fig. 3c) subscribers of the system and generated by each subscriber using a clock generator 19, the sync input of which is connected to the output of the receiver 20 signals of global navigation satellite systems with an antenna [6], often pre-shift times t, for example, tied to the UTC time stamp (Fig. 3, a), and upon the expiration of this period, synchronously, by the command of the
При включении с помощью программ управления, заложенных в ЭВМ 10, система имеет три режима: режим синхронного сканирования по известной всем абонентам системы программе с помощью программноуправляемых передатчиков 8 и программноуправляемых приемников 9 на обеих сторонах радиоканала связи по заданным частотам и определения наилучшего из них, параметры которого позволяют обеспечить заданную достоверность передачи информации, затем полученные данные с привязкой к точному системному времени запоминаются и служат исходными данными для следующих процессов: режима адаптации к динамике ионосферы, автоматического установления двухсторонней связи, режима обучения помеховой обстановке в каждом пункте приема в прямом направлении - с ведущей на ведомую канальную станцию и в обратном направлении - с ведомой на ведущую канальную станцию.When you turn on using the control programs included in the
Перед началом работы в ЭВМ 10 вводя метки точного системного времени с приемника 20 глобальных навигационных спутниковых систем, в память ЭВМ 10 с терминала 17 заносят координаты точек передачи и приема, где находятся ведущая и ведомая канальные радиостанции, московское декретное время, месяц года и коэффициент солнечной активности, если эти характеристики неизвестны или абонент подвижный, а также номинальные значения частот конкретной системы связи, на которых программноуправляемый передатчик 8 и соответствующий программноуправляемый приемник 9 синхронно по программе, заданной ЭВМ 10, осуществляет сбор информации об уровнях помех и амплитуде тестирующих радиоканал связи сигналов, путем непрерывного сканирования по этим частотам, за исключением рабочей на текущий момент времени частоты, измерения их уровня устройствами 11 и 16, усреднения и запоминания поступающих данных, например, каждые пять минут с привязкой к дню, месяцу года. Программа составляется таким образом, чтобы частоты, формируемые синтезатором, никогда бы не совпадали с частотами действующих в текущий интервал времени канальных радиостанций (фиг. 3, г). В итоге в памяти ЭВМ 10 накапливается информация о динамике средних уровней помех на каждой из сканируемых частот, на интервал времени, на котором осуществляется усреднение. Хранение данных о помехах в памяти ЭВМ 10 в форме массива данных позволяет при назначении вероятностно-оптимальной частоты (ВОЧ) в конкретный канал связи из множества частот, пригодных для связи по условиям распространения радиоволн, выбрать один из массивов, где отношение сигнал/помеха будет больше заданного, необходимого для обеспечения связи с заданным качеством.Before starting work in the
Режим адаптации к динамике ионосферы и автоматического установления двухсторонней связи в системе (фиг. 1 и фиг. 2) реализуется следующим образом. В системе управления 31 (или 32-3к) при ведущей канальной станции 11 (или 12-1к) (назовем ее СУ №1) непрерывно в каждом сообщении передатчик 8 с помощью синтезатора 21 по программе известной всем абонентам системы, в выделенном отрезке времени (фиг. 3, в) передает пакет тестирующих сигналов на одной из частот (не рабочей), выделенных конкретной системе связи и разнесенных в KB диапазоне, последовательно, например, начиная с наименьшей частоты. На приемной стороне, зная точное время передачи и частоту передаваемого радиосигнала, ЭВМ 10 по программе переключает приемник 9 в режим приема ответных тестирующих сигналов от ведущей системы управления в точно заданном интервале времени. Затем на рабочей частоте приемник 9 в передаваемом сообщении принимает САЧ и информацию (фиг. 3, в) с оценкой в узлах 11 и 16 уровня помех и амплитуды тестирующего сигнала и элементов информационного пакета. В процессе приема результаты анализа амплитуды сигналов его величину, номинальное значение тестирующей частоты с привязкой к точному системному времени записывают в память ЭВМ 10 и рассчитывают на текущее время отношение сигнал/помеха. Алгоритм сканирования выделенных частот формируется таким образом, чтобы сканируемые частоты двух разнесенных канальных станций никогда не совпадали во времени и с рабочей частотой. Для реализации этой процедуры можно, например, передавать тестирующие сигналы на сканирующей частоте не в каждом сообщении, через несколько сообщений, а тестирующие сигналы в этом случае в пропущенных сообщениях передавать на рабочей частоте - создать цикл тестирования. Аналогично анализируются параметры обратного канала - с ведомой на ведущую канальную станцию. ЭВМ 10 ведомой системы управления, используя данные анализа тестирующих и информационных сигналов от ведущей системы управления, занесенные в ее память, в устройстве 14 формирует ответный тестирующий сигнал для ведущей системы управления, содержащий, кроме стандартных данных, и сведения о значении приемной ВОЧ каждой канальной радиостанции ведомой системы управления. Затем передатчики 8 ведомой системы управления передают этот сигнал последовательно на тех же тестирующих частотах, а затем настраивает канальный приемники 9 на эту ВОЧ, сигнализируя на терминал 17 о готовности к приему. Приемник 9 ведущей системы управления, синхронно принимая радиосигналы тестирующих частот, от ведомой системы управления, устройством 15 декодирует сообщение, из которого с помощью ЭВМ 10 определяется значение ВОЧ, переданное от ведомой системы управления, а измеренный устройством 11 уровень принятого тестирующего сигнала направляется в память ЭВМ 10, где выполняются расчеты dF=Д-А и выбирается приемная ВОЧ для каждой канальной радиостанции ведущей системы управления методом, изложенным выше. Выполнив указанные действия, ведущая система управления включает канальную радиостанцию на излучение, сигнализируя о готовности к двухсторонней связи на терминале 17.The mode of adaptation to the dynamics of the ionosphere and the automatic establishment of two-way communication in the system (Fig. 1 and Fig. 2) is implemented as follows. In the control system 3 1 (or 3 2 -3 k ) with the master channel station 1 1 (or 1 2 -1 k ) (let's call it SU No. 1), the transmitter 8 is continuously in each message using the
В устройстве 12, используя данные об амплитудах тестирующих и информационных сигналов, характеристики распространения радиоволн в направлении удаленного абонента, рассчитанные в устройстве 18, с помощью ЭВМ 10, рассчитывают полосу рабочих частот для конкретной радиотрассы, пригодных для связи по условиям распространения радиоволн на время до следующего цикла тестирования всех частот, выделенных для связи. Эту полосу частот dF рассчитывают из выражения:In the
dF=Д-A, гдеdF = D-A, where
Д - верхняя граница полосы (фактическая, определенная расчетами граница максимально применимой частоты (МПЧ) на конкретное время тестирования);D is the upper border of the band (the actual, determined by the calculations, the border of the maximum applicable frequency (MUF) for a specific test time);
А - нижняя граница полосы (фактическая, определенная расчетами граница наименьшей применимой частоты (НПЧ) на конкретное время тестирования).A is the lower border of the band (the actual, determined by the calculations, the border of the lowest applicable frequency (LPC) for a specific test time).
При этом должны выполняться соотношения:In this case, the relations
Д=1,12fВОЧ; A=0,87fВОЧ [2], гдеD = 1.12f WOC ; A = 0.87f WOC [2], where
fВОЧ - частота, одна из группы тестирующих частот, принятая в последний цикл тестирования и на которой по результатам измерения величины амплитуды тестирующих и информационных сигналов выполняются заданные требования по достоверности и одно из приоритетов:f VOC - frequency, one of the group of testing frequencies, adopted in the last testing cycle and on which, according to the results of measuring the amplitude of the testing and information signals, the specified requirements for reliability are fulfilled and one of the priorities:
приоритет 1 - значение амплитуды тестирующих и информационных сигналов максимально, и в их тенденции наблюдается увеличение;priority 1 - the amplitude value of the testing and information signals is maximum, and an increase is observed in their tendency;
приоритет 2 - на одной из частот величина амплитуды тестирующих и информационных сигналов в двух предыдущих циклах измерения стабильна, а на остальных частотах в последнем цикле тестирования в значении величины амплитуды тестирующих и информационных сигналов наметилась тенденция к уменьшению;priority 2 - at one of the frequencies, the amplitude of the testing and information signals in the two previous measurement cycles is stable, and at the other frequencies in the last test cycle, the value of the amplitude of the testing and information signals has a tendency to decrease;
приоритет 3 - при равенстве величины амплитуды тестирующих и информационных сигналов одновременно на нескольких частотах в качестве частоты ориентира fВОЧ выбирают на следующий период времени ту из тестирующих частот, номинальное значение которой выше.priority 3 - if the amplitude values of the testing and information signals are simultaneously at several frequencies, the frequency of the test frequency, the nominal value of which is higher, is selected as the reference frequency f HF for the next period of time.
Если не на одной из заданных частот не выполняются эти требования, то с помощью ЭВМ выбирается частота с наибольшим отношением сигнал/помеха и эти сведения с данными о новой уменьшенной скорости передачи информации передаются на приемную сторону в сообщении САЧ (фиг. 3, в). Эта процедура характеризует процесс адаптации по скорости.If these requirements are not met at one of the specified frequencies, then the frequency with the highest signal / noise ratio is selected using a computer and this information with data about the new reduced information transfer rate is transmitted to the receiving side in the SAC message (Fig. 3, c). This procedure characterizes the speed adaptation process.
Определив полосу частот, оптимальных для связи по условиям распространения радиоволн в направлении всех абонентов системы на ближайший период времени, накопив данные о динамике радиопомех на частотах, выделенных системе связи, система управления переходит к назначению конкретных рабочих частот, квазиоптимальных и по условиям распространения радиоволн, и оптимальных по критерию сигнал/помеха. В устройстве 12 в пределах полосы dF=Д-А из перечня разрешенных для данной системы связи частот назначают конкретную для данного времени ВОЧ и записывают ее в память ЭВМ 10 системы управления со значением величины уровня амплитуды тестирующих и информационных сигналов, принятого и измеренного устройством 11 тестирующего сигнала. Устройство 12 совместно с устройством 18 обращаются к памяти ЭВМ 10 в массивы с данными о средних уровнях помех на частотах системы связи в заданном направлении и на определенной дальности, из которых методом перебора выбирают один массив, в котором уровень помех на ближайшее время будет соответствовать минимальному. Используя величину амплитуды тестирующих и информационных сигналов на ВОЧ, записанную в память в последний цикл адаптации, рассчитывают в ЭВМ 10 отношение сигнал/помеха. Если оно соответствует необходимому значению для заданного качества связи при данном виде модуляции, ВОЧ назначают для связи в конкретный радиоканал. Если эти условия не выполняются, в памяти ЭВМ 10 находят другую частоту (другой массив) с необходимым отношением сигнал/помеха. В итоге в памяти ЭВМ 10 накапливается информация о частотах KB диапазона, которые являются оптимальными по двум критериям. Таким образом, на момент вступления в связь с корреспондентом в памяти ЭВМ 10 на конкретный интервал времени имеются готовые номиналы частот, оптимальные по соотношению сигнал/помеха и по условиям распространения радиоволн к каждому абоненту системы.Having determined the frequency band that is optimal for communication according to the conditions of propagation of radio waves in the direction of all subscribers of the system for the nearest period of time, having accumulated data on the dynamics of radio noise at the frequencies allocated to the communication system, the control system proceeds to assign specific operating frequencies that are quasi-optimal and according to the conditions of propagation of radio waves, and optimal by criterion signal / interference. In the
Установив двухстороннюю связь с одним из абонентов (см. фиг. 1), система управления может аналогичным образом установить двухстороннюю связь и с другими. Это происходит следующим образом. Тестирующие сигналы, передаваемые с ведущей системы управления, принимают приемники всех абонентов в известный интервал времени на выделенных для связи частотах, повторяющихся циклически. Затем на каждой из ведомых систем управления выполняется весь объем действий, изложенный выше, т.е. рассчитывают dF, определяют ВОЧ для каждой канальной станции и т.д. Полученные результаты заносят в память ЭВМ 10. Далее, в соответствии с установленным графиком работы системы управления каждая из ведомых систем управления последовательно выполняет цикл обратного тестирования для ведущей системы управления, которая последовательно принимает (от каждой ведомой системы управления) эти тестирующие сигналы на ВОЧ для каждой канальной радиостанции. Затем выполняются все необходимые расчеты, по методу, изложенному выше, определяются передающие ВОЧ для каждой ведущей канальной станции, и по времени (согласно расписанию работы системы управления) устанавливают двухстороннюю связь с каждой из ведомых канальных станций и при необходимости ведомых канальных станций между собой аналогичным образом.Having established two-way communication with one of the subscribers (see Fig. 1), the control system can similarly establish two-way communication with others. This happens as follows. Testing signals transmitted from the leading control system are received by receivers of all subscribers in a known time interval at frequencies allotted for communication that are repeated cyclically. Then, on each of the slave control systems, the entire scope of the actions described above is performed, i.e. calculate dF, determine the RFC for each channel station, etc. The results are stored in the memory of the
Анализ вида автокорреляционных функций суточного изменения амплитуды принимаемых сигналов позволяет утверждать, что в пределах среднеширотных радиотрасс при нормальном состоянии ионосферы (при отсутствии вспышки поглощения радиоволн) медленная динамика сигналов, принятых на радиотрассах большой протяженности, обладает свойствами инерции (следствие инерции ионосферы), и если при наблюдении сигнала в его динамике наметилась какая-либо тенденция, например, увеличения, то эта тенденция будет устойчиво сохраняться и в интервале времени не менее 5 минут. Это свойство инерционности ионосферы (а, следовательно, и принимаемых сигналов) можно использовать для экстраполяции данных таких наблюдений, т.е. прогнозировать эти тенденции [2].An analysis of the type of autocorrelation functions of the daily change in the amplitude of the received signals allows us to state that, within the mid-latitude radio paths, in the normal state of the ionosphere (in the absence of an outbreak of radio waves), the slow dynamics of signals received on long-distance radio paths have inertia properties (due to inertia of the ionosphere) When a signal is observed in its dynamics, a tendency has been outlined, for example, an increase, then this tendency will be stably maintained in the time interval not less than 5 minutes. This property of the inertia of the ionosphere (and, consequently, of the received signals) can be used to extrapolate the data of such observations, i.e. predict these trends [2].
Далее система автоматического управления коротковолновой связью переключается в режим прогнозирования времени наступления постепенного отказа связи по критерию сигнал/помеха (см. фиг. 3, б). В этом режиме при двухсторонней связи в канальной аппаратуре 71-7м, где М - число радиостанции в соответствующей канальной станции, приемник 9 переключается в режим измерения амплитуды тестового и информационного сигнала на ВОЧ канального приемника 9 абонента с целью прогнозирования времени наступления отказа в канале и циклично, с заданным периодом, например, в 5 минут, выполняет подряд, например, 8-10 замеров. С целью повышения точности измерения уровня принимаемого сигнала, в условиях быстрых замираний, эти замеры усредняют в ЭВМ 10 и заносят в ее память. На усредненный момент цикла замеров величина амплитуды тестового или информационного сигнала в устройстве 13 сравнивается с величиной уровня помех на этот же момент, занесенной в память ЭВМ 10 в период обучения, и выполняется расчет отношения сигнал/помеха. Если это соотношение больше заданного для данного вида модуляции, то устройство 13 с помощью ЭВМ 10 выполняет экстраполяцию усредненной величины амплитуды тестового или информационного сигнала на период, например, 5 минут, и на каждый период вновь выполняет аналогичное сравнение. Если отношение сигнал/помеха на момент измерения будет меньше или равно заданному, то из памяти ЭВМ 10 назначается новая ВОЧ. Если же на новой частоте это соотношение больше заданного, выполняется расчет на прогнозируемые периоды, например, 5 и более минут. Момент выполнения прогнозируемого отношения сигнал/помеха, равного заданному порогу, считают моментом возникновения отказа в радиоканале. Устройство 14 с помощью ЭВМ 10 рассчитывает время упреждающей смены частоты (или интервал времени работы на данной частоте) Tиi (см. фиг. 3, б) в радиоканале, формирует сигнал о смене частоты с привязкой к метке точного системного времени и по действующему каналу связи (до возникновения прогнозируемого отказа в нем) передает абоненту сигнал, состоящий из сведений о номинале новой ВОЧ и точном времени ее смены. С наступлением заданного момента (по прошествии требуемого времени работы на данной частоте) Tиi абоненты одновременно меняют частоты. Прогнозирование отказов в каждом из радиоканалов с канальными станциями может выполняться также циклично с разнесением по времени циклов контроля амплитуды тестового или информационного сигнала от каждой из этих канальных станций.Next, the automatic short-wave communication control system switches to the mode of predicting the time of the onset of a gradual communication failure according to the signal / noise criterion (see Fig. 3, b). In this mode, with two-way communication in channel equipment 7 1 -7 m , where M is the number of radio stations in the corresponding channel station, receiver 9 switches to the mode of measuring the amplitude of the test and information signal at the VCH channel receiver 9 of the subscriber in order to predict the time of failure in the channel and cyclically, with a given period, for example, 5 minutes, performs in a row, for example, 8-10 measurements. In order to improve the accuracy of measuring the level of the received signal, in the conditions of fast fading, these measurements are averaged in the
ЭВМ 10 в системе выполняет функции:The
- формирование единой (системной) временной шкалы;- the formation of a single (system) timeline;
- проведение расчетов по данным устройств 10, 11, 16, 18;- carrying out calculations according to
- управление режимами работы 8, 9 и 21;- management of
- прием вводимых с терминала 17 необходимых исходных данных и выдачу на терминал 17 информации для отображения;- receiving input from the terminal 17 of the necessary source data and the issuance of information to the terminal 17 for display;
- декодирование принятой команды на упреждающую смену частоты и передачу ее на передатчик 8 (или приемник 9) с учетом того, чтобы он переключился на новую частоту в заданное этой командой время;- decoding the received command to proactively change the frequency and transmit it to the transmitter 8 (or receiver 9), taking into account that he switched to a new frequency at the time specified by this command;
- формирование структуры передаваемого сообщения (фиг. 3, в) с привязкой к точной единой системной шкале времени тестирующего сигнала сканируемой частоты, САЧ, информационного сообщения;- formation of the structure of the transmitted message (Fig. 3, c) with reference to the exact unified system time scale of the test signal of the scanned frequency, SAS, information message;
- адаптация по скорости (ее уменьшение) при величине отношения сигнал/шум, равной заданной, и наметившейся тенденции к ее снижению, формирование соответствующей команды на приемную сторону, а также трансформация скоростей передачи в требуемый ряд, например, 75, 150, 300, 1200, 2400, 4800, 9600 бит/с.- adaptation according to speed (its decrease) with a signal-to-noise ratio equal to a given one and a tendency towards its decrease, the formation of an appropriate command to the receiving side, as well as the transformation of transmission speeds into the required series, for example, 75, 150, 300, 1200 , 2400, 4800, 9600 bps.
Использование в системе цифровых программноуправляемых передатчиков 8 и программноуправляемых приемников 9 канальных радиостанций 7 позволяет проводить наращивание числа радиосредств, их модернизацию и введение новых режимов работы программными методами.The use of digital programmable transmitters 8 and programmable receivers 9 channel radios 7 in the system allows increasing the number of radio facilities, upgrading them and introducing new modes of operation using program methods.
Узлы системы могут быть реализованы следующим образом. Узлы 1-17 общие с прототипом. Программноуправляемые передатчики 8 и программноуправляемые приемники 9 канальных радиостанций 7 могут быть выполнены по технологии SDR «программируемое радио» [7]. В узлах 8, 9 и 21 все функции обработки сигнала, включая прием и формирование радиосигнала, модуляцию/демодуляцию, помехоустойчивое кодирование и декодирование, построение фильтров основной селекции управление выбором рабочих частот, уровнем излучаемой мощности, скоростью передачи информационных сообщений выполняются программным путем. Это обеспечивает формирование любого канала связи в KB диапазоне программным способом. В таком варианте построения узлов 8 и 9 приемные тракты и тракты формирования сигнала являются цифровыми и выполнены, например, на блоке цифровой обработки сигналов и цифровых приемовозбудителей Б-70, широко используемого в современных бортовых комплексах связи.The nodes of the system can be implemented as follows. Knots 1-17 are common with the prototype. Program-controlled transmitters 8 and program-controlled receivers 9 of channel radio stations 7 can be performed using SDR “programmable radio” technology [7]. In
Генератор тактовых импульсов 19 и устройство 18 расчета характеристик распространения радиоволн могут быть выполнены аппаратно на ИМС и программно.The clock generator 19 and the device 18 for calculating the propagation characteristics of radio waves can be performed hardware on the IC and software.
Приемник 20 сигналов глобальной навигационной спутниковой системы может быть выполнен, например, на устройстве типа Jupiter 12 GPS Receiver TU 35-D410.The receiver 20 signals of the global navigation satellite system can be performed, for example, on a device such as
Изобретение может быть использовано для создания системы дальней связи KB диапазона со стационарными и подвижными абонентами с использованием радиоканалов высокой надежности, автоматически адаптирующихся к сложнейшим динамическим процессам в ионосфере Земли.The invention can be used to create a long-range communication system in the KB range with stationary and mobile subscribers using high-reliability radio channels that automatically adapt to the most complex dynamic processes in the Earth’s ionosphere.
Сравнение заявляемой системы с другими аналогами показывает, что вновь введенные узлы известны специалистам в области техники связи, что показывают приведенные ссылки. Данное устройство существенно отличается от известных аналогов в области техники связи, явным образом не следует из уровня техники, является нетрадиционным, поэтому соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия». Введенные узлы: устройство расчета характеристик распространения радиоволн, генератор тактовых импульсов, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с антенной, синтезатор с их связями характеризуют наличие критерия «новизна». Заявляемая система может быть реализована программно с применением существующих серийных устройств, используемых в технике связи и вычислительной технике, и является промышленно применимой.Comparison of the claimed system with other analogues shows that the newly introduced nodes are known to specialists in the field of communication technology, which are shown in the links. This device is significantly different from the known analogues in the field of communication technology, it does not explicitly follow from the prior art, is non-traditional, therefore it meets the patentability condition “inventive step”. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences". The introduced nodes: a device for calculating the propagation characteristics of radio waves, a clock generator, a receiver of signals from global navigation satellite systems with an antenna, a synthesizer with their connections characterize the presence of the criterion of "novelty." The inventive system can be implemented in software using existing serial devices used in communications and computer engineering, and is industrially applicable.
ЛитератураLiterature
1. Патент США №4555806 CI, 455/62 от 11/1985 г.1. US patent No. 4555806 CI, 455/62 from 11/1985
2. Патент РФ №2154910, М., кл. Н04В 17/00, 2000 (прототип).2. RF patent No. 2154910, M., class. HB04 17/00, 2000 (prototype).
3. Комарович В.Ф., Сосунов В.Н. Случайные радиопомехи и надежность KB связи. М.: «Связь», 1977.3. Komarovich V.F., Sosunov V.N. Random radio interference and KB communication reliability. M .: "Communication", 1977.
4. Ишкова Л.М. Сб. «Вопросы распространения коротких радиоволн», И3-МИРАН, М.: 1973, ч. 1, 151 с.4. Ishkova L.M. Sat “Issues of the propagation of short radio waves”, I3-MIRAN, Moscow: 1973,
5. Носова Г.Н. Геомагнетизм и аэрономия, М.: 1974, 750 с.5. Nosova G.N. Geomagnetism and aeronomy, Moscow: 1974, 750 p.
6. GPS - глобальная система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.6. GPS - a global positioning system. - M .: PRIN, 1994, 76 p.
7. Кейстович А.В., Комяков А.В. Системы и техника радиосвязи в авиации: учеб. пособие. - Нижний Новгород: НГТУ, 2012. - 236 с.7. Keystovich A.V., Komyakov A.V. Radio communication systems and equipment in aviation: textbook. allowance. - Nizhny Novgorod: NSTU, 2012 .-- 236 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151324/07A RU2564993C1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | System for automatic control of short-wave communication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151324/07A RU2564993C1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | System for automatic control of short-wave communication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2564993C1 true RU2564993C1 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=54289755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014151324/07A RU2564993C1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | System for automatic control of short-wave communication |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2564993C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2611606C1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-02-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of adaptation of modes of transmitting information over satellite communication channels in conditions of atmospheric disturbances and device for its implementation |
| CN109246712A (en) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 陕西烽火实业有限公司 | A kind of frequency management system and method suitable for short-wave radio set |
| RU2685286C1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Формик" | Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system |
| RU2719551C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-04-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Shortwave communication automatic control system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4309773A (en) * | 1980-04-18 | 1982-01-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus and method for radio channel selection |
| US4555806A (en) * | 1982-03-27 | 1985-11-26 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | System for the automatic establishment of a shortwave telegraphy signal connection |
| RU2154910C2 (en) * | 1997-03-18 | 2000-08-20 | Жданов Борис Борисович | Computer-aided short-wave communications control system |
| RU2516239C2 (en) * | 2012-05-10 | 2014-05-20 | Российская Федерация,от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации. | Method of determining maximum usable frequency for ionospheric radio communication |
-
2014
- 2014-12-17 RU RU2014151324/07A patent/RU2564993C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4309773A (en) * | 1980-04-18 | 1982-01-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus and method for radio channel selection |
| US4555806A (en) * | 1982-03-27 | 1985-11-26 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | System for the automatic establishment of a shortwave telegraphy signal connection |
| RU2154910C2 (en) * | 1997-03-18 | 2000-08-20 | Жданов Борис Борисович | Computer-aided short-wave communications control system |
| RU2516239C2 (en) * | 2012-05-10 | 2014-05-20 | Российская Федерация,от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации. | Method of determining maximum usable frequency for ionospheric radio communication |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2611606C1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-02-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of adaptation of modes of transmitting information over satellite communication channels in conditions of atmospheric disturbances and device for its implementation |
| RU2685286C1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Формик" | Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system |
| CN109246712A (en) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 陕西烽火实业有限公司 | A kind of frequency management system and method suitable for short-wave radio set |
| RU2719551C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-04-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Shortwave communication automatic control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102198492B1 (en) | Positioning system | |
| AU2010304862B2 (en) | Improvements in or relating to radio positioning | |
| EP1377093B1 (en) | A method and apparatus for increasing accuracy for locating cellular mobile station in urban area | |
| US7729707B2 (en) | Method and system for synchronization offset reduction in a TDOA location system | |
| EP3956683A1 (en) | Ultra-wideband location systems and methods | |
| US7515092B2 (en) | Sub-frame synchronized residual radar | |
| RU2564993C1 (en) | System for automatic control of short-wave communication | |
| CN108810920B (en) | Measurement parameter configuration method and device | |
| US10084537B2 (en) | Method and apparatus for synchronization | |
| WO2013125993A1 (en) | Method and arrangement for determining a beam parameter of an antenna in a wireless communications system | |
| US20140133479A1 (en) | System and Method for Synchronizing Phases and Frequencies of Devices in Multi-User, Wireless Communications Systems | |
| Djaja-Josko et al. | A new transmission scheme for wireless synchronization and clock errors reduction in UWB positioning system | |
| JP2021081200A (en) | Communication device and communication method | |
| EP4282087A1 (en) | Measurement gaps for synchronization signal block measurement time configuration windows in non-terrestrial networks | |
| CN113922859B (en) | Beam hopping control method and device for transparent forwarding satellite | |
| US10327161B2 (en) | Wireless communication between an access network and a terminal in range of a plurality of base stations of half-duplex type of said access network | |
| CN111869123A (en) | Communication device for efficient beam management | |
| RU103046U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| KR102386229B1 (en) | Method and appatus of interference measurement in wireless communication system | |
| RU2719551C1 (en) | Shortwave communication automatic control system | |
| WO2020139180A1 (en) | Adaptation of a beam sweep in a communications network | |
| JP2020527909A (en) | How to distribute data | |
| RU2154910C2 (en) | Computer-aided short-wave communications control system | |
| CN115812329A (en) | Calibrating beam orientation errors to improve positioning | |
| EP4054246A1 (en) | Neighboring cell measurement method and apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181218 |