NO834506L - Radiosystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et radiosystem og mer bestemt radiosystemer som er innrettet til å arbeide med et minimalt energinivå under sending. Oppfinnelsen angår også fremgangsmåte til kontroll med den utsendte energi i et radiosignal.

For åfå maksimal sikkerhet mot at et utsendt signal mottas

av en uautorisert tredjemann, er det ønskelig å bruke den lavest mulige sendeenergi som muliggjør effektiv mottagning ved den ønskede mottagerstasjon. Under en normal radio-sending kan det oppstå svingende tap i signalstyrke, noe som betegnes som "fading". Slik fading kan skyldes utligning av en innkommende bølge med en annen som har forplantet seg fra senderstasjonen langs en annen bane. Det er derfor ikke tilstrekkelig bare å sette det utsendte energinivå på en passende minimal verdi, da enhver fading under sendingen vil skape feil ved mottagerstasjonen.

Oppfinnelsen går derfor ut på å komme frem til et radiosystem for samtidig digital kommunikasjon mellom to radiostasjoner der det anvendes datablokker som hver innbefatter en flerhet av biter av en melding og minst en bit som ikke har melding, der hver stasjon innbefatter midler for overvåkning av sendingen som mottas fra den annen radiostasjon og kan sette biten uten melding eller bitene uten melding,

slik at de sendes av mottagerstasjonen til sendestasjonen for å angi på sendestasjonen om den utsendte signalenergi skal økes eller reduseres for å opprettholde mottagningen og midler ved hver stasjon for føling av innstillingen av biten uten melding for justering av energien i det sendte signal.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en fremgangsmåte for anvendelse i et radiosystem der to radiostasjoner sender til hverandre for styring av den utsendte energi i et radiosignal, slik at det opprettholdes et minimalt energinivå

som sikrer effektiv mottagning, omfattende detektering ved hver stasjon av feilnivået i den mottatte sending fra den

annen stasjon og periodisk sending, til en annen stasjon av en indikasjon om den sendte energi skal økes eller reduseres, avhengig av om feilnivået som påvises like før sending av indikasjonen var over eller under en på forhånd bestemt terskal-verdi.

Feilnivået påvises i praktiske utførelsesformer ved måling

av feilhastigheten eller ved overvåkning av en faktor som er avhengig av feilhastigheten, for eksempel middeltiden mellom feil som opptrer, noe som er bedre egnet under forhold da feilhastigheten er lav.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Figur 1 viser et radiosystem i henhold til oppfinnelsen og figur 2 viser en blokk for en feilkorrigeringskode til anvendelse i radiosystemet på figur 1. Radiosystemet som er vist skjematisk på figur 1, omfatter et-par radiostasjoner 10 og 20 som er istand til å sende samtidig til hverandre. Sendebanen fra senderen i radiostasjonen 10 til mottageren i radiostasjonen 20 er betegnet med linjen 12 og på samme måte er sendebanen fra senderen i radiostasjonen 20 til mottageren i radiostasjonen 10 betegnet med linjen 14.

Radiostasjonene 10, 20 kan anvende enhver passende modulasjons-teknikk for sending av digitale data i et blokkformat. Radiostasjonene kan ha en statisk bærefrekvens eller benytte en teknikk med spektrumspredning. Den spektrumspredningsteknikk som er beskrevet i vår britiske patentansøkning nr. 82.34991 kan med fordel benyttes sammen med den foreliggende energi-reguleringsteknikk.

Signaler sendes mellom radiostasjonene 10 og 20 i digital

i digital form ved anvendelse av en feilkorrigeringskode,

for eksempel en (7, 4, 1) kode. I en slik feilkorrigeringskode blir data sendt i blokker som kan skilles fra hverandre og angis av passende synkroniseringssignaler. En typisk blokk som benyttes for sending i det foreliggende system, er vist på figur 2. Denne blokk består av åtte databitstillinger, hvorav de første syv opptas av en eller annen vanlig (7, 4, 1) feilkorreksjonskode. I en slik kode kan de første fire bitstillinger betraktes som meldingsbiter, mens de følgende tre biter innfører tilstrekkelig overskudd til å gjøre det mulig og påvise tilstedeværelse av opptil en feil i den sendte datablokk på syv biter. Enhver passende teknikk kan anvendes for å omforme en melding som skal sendes til en digital data-strøm som blir kodet med den valgte (7, 4, 1) feilkorreksjonskode og sendt som de første syv biter i hver blokk. Ved mottagerstasjonen blir de første syv databiter i den mottatte blokk dekodet ved for eksempel sammenligning med innholdene i en lagret oppslagstabell. Under dekodingsprosessen blir det mulig å bestemme om det har vært en feil i sendingn av kodeblokken. Det skal påpekes at hvis kraftigere feilkorrigerende koder med økt kapasitet anvendes, kan forholdsvis flere feil pr.-blokk påvises og/eller korrigeres avhengig av den type kode som anvendes.

Dataposisjonen 8 opptas av en energibit som stilles inn alt etter det feilnivå som er påvist i en sample av data som er mottatt av sendestasjonen fra mottagerstasjonen. Denne energibit er et tilbakekoblingssignal som setter stasjonen istand til å forandre den utsendte energi i avhengighet av feilnivået i sendingen slik den mottas av den annen stasjon. Verdien av energibiten bestemmes av feilnivået i en sample

av mottatte blokker tatt over et tidsintervall på for eksempel millisekund.Antall blokker som mottas i rette tidsintervall vil selvfølgelig variere avhengig av sendehastigheten. Hvis man antar at sendehastigheten er slik at seksten komplette blokker mottas i det valgte tidsintervall for

samplingen, vil feilnivået i disse seksten blokker, slik det bestemmes ved dekoding av de data som sendes under anvendelse av (7, 4, 1) feilkorrigeringskoden i mottageren, hvis det ligger over en på forhånd innstilt feiterskel føre til at energibiten som skal sendes i de neste seksten blokker som overføres fra mottagerstasjonen, vil bli innstilt på en høy verdi. Hvis det påviste feilnivå ligger under terskelen, vil energibitene som sendes i disse blokker bli innstilt på en lav verdi og hvis feilnivået faller nøyaktig på feilterskelen, kan energibitene i de neste seksten blokker stilles avvekslende på høye og lave verdier. Det skal påpekes at energibiten i en sendt blokk ikke er knyttet til feilnivået i den sending der biten inneholdes, men til den sending som blir mottatt fra den annen radiostasjon av den stasjon som sender ut energibiten. Hvis feilhastigheten i sendingen er lav, er det mulig at det ikke blir registrert noen feil i den samplingstid som står til rådighet eller når samplingstiden er for lang til at energi-målingen blir effektiv. Under slike forhold kan man i stedet for å måle antall feil som opptrer i et fast sampleintervall, overvåke middeltiden mellom feilene over en periode for å

få en indikasjon på feilnivået. Middeltiden blir sammen-lignet med en på forhånd innstilt terskal og de påfølgende energibiter blir stillt inn etter dette.

Begge radiostasjoner 10 og 20 innbefatter en energibitføler 16. Energibitføleren 16 påviser når energibiten i posisjonen

8 i hver mottatte blokk er et 0 eller et 1. Energibitføleren 16 er koblet over en energiregulerende anordning 18 ved hjelp av et stabiliserende lavpass analogfilter 17. Anordningen 18 stiller inn den sendte utgangsenergi fra radio-senderen hvis den mottatte energibit er høy og da vil den energiregulerende anordning sørge for å øke energinivået i sendingen. Den energiregulerende anordning 18 er fortrinnsvis en delta demodulator med kontinuerlig variabel steilhet som arveider slik at den kan forandre utgangsenergien kon tinuerlig og den mottatte energibit benyttes til å styre hastigheten på forandringen. Hvis således den mottatte energibit er 0, noe som angir at feilnivået i en sample som er mottatt av den annen radiostasjon, ligger under terskelen,

vil den energiregulerende anordning 18 sørge for enten å

øke den hastighet hvormed utgangsenergien faller hvis den tidligere mottatte energibit også var 0 eller hvis den tidligere energibit var 1 og utgangsenergien dermed var økende, skal anordningen nå sørge for at utgangsenergien begynner å avta. Det skal påpekes at størrelsen på hastigheten ved forandringen av utgangsenergien som kan variere under bestemte forhold, kan velges alt etter egenskapene ved den fading som måles. Tidskonstantene for de hastigheter hvormed energien øker eller reduseres, velges fortrinnsvis slik at de er forskjellige. Ytterligere økninger i hastigheten for energiens stigning eller fall, er fortrinnsvis ulineære.

Dette gir en signatur som er vanskelig å kjenne igjen og dermed vanskeligere å oppdage med fiendens ESM utstyr. Dessuten gjør denne foranstaltning det vanskelig for en inteligent forstyrrelsesanordning å få systemet til å svinge ved den rette interferens.

Hvis de to radiostasjoner 10, 20 for eksempel ligger 30 kilometer fra hverandre, vil tiden for overføring av en sending mellom dem være omtrent 100 mikrosekunder. Man vil derfor ha en tidsforsinkelse på omtrent 1 millisekund pluss 200 mikrosekunder fra det tidspunkt da blokkene som utgjør en sample blir sendt fra en radiostasjon og til energi-

biten som gir en indikasjon på om feilnivået i den mottatte sample ligger over eller under terskelverdien blir mottatt i en blokk som sendes fra den annen radiostasjon til den stasjon signalet opprinnelig kommer fra.

I et typisk tilfelle kan fading av et utsendt signal opptre med en hastighet på 50 ganger i løpet av et sekund. Derfor vil varigheten av en signalfading være omtrent 20 millisekunder. Ved den ovennevnte forsinkelse mellom feilsampling og tidspunktet for tilbakekomst av energibiten til senderen for å muliggjøre tilfredsstillende gjenopprettelse av minimum energinivå, er det på en enkel måte mulig å følge en fading som har en varighet på 20 millisekunder med et system der den gjennomsnitlige bitfeilhastighet er av en størrelsesorden på 1 av 10 . Under en typisk fading vil hastigheten på demp-ningen hurtig kunne øke, særlig mot punktet for maksimal dempning av fadingen. For dette formål er det ønskelig å benytte den nevnte deltamodulasjon med kontinuerlig variabel steilhet. Det skal påpekes at når den gjennomsnitlige feil-hastighet i sendingen er lavere, vil den minste varighet av en målbar signalfading bli proporsjonalt lenger. En viss forbedring kan oppnås ved å påvise feilnivået ved overvåkning av den gjennomsnitlige tid mellom hver gang feil opptrer.

Under visse forhold er det ikke nødvendigvis ønskelig å følge eller måle fadinger med ekstremt kort varighet fordi de ikke normalt vil virke tilstrekkelig uheldig inn på sendingen, særlig hvis systemet benyttes til taleoverføringer. Slike korte fadinger kan f.eks. skyldes virkningen av mange baner der en bane inneholder en refleksjon av signalet fra et fly som er i hurtig bevegelse. Ved ikke å føle eller måle slike korte fadinger, holdes den totale energiutgang på et minimum og reduserer dermed mulighetene for at radiosystemet skal oppdages av fiendens ESM utstyr. Videre vil økning i energiutgangen kanskje ikke være fordelaktig når det gjelder utligning av slike kortvarige fadinger på grunn av virkningen fra mange baner, idet den økte energi da også vil være i virksomhet i begge baner og føre til fort-satt utligning av det mottatte signal.

Blokkformatet som er vist på figur 2 er ikke det eneste egnede format for anvendelse i foreliggende system. Det er således mulig å anvende en hvilken som helst type feilkorrigeringskode som gjør det mulig å overvåke feilnivået i en sample. Videre er den viste rekkefølge av databitenes posisjon ikke utslagsgivende. For eksempel kan bitposisjonene roteres i den neste påfølgende blokk slik at bit-posisjonen som inntas av energibiten forflyttes en plass i hver påfølgende blokk. Dessuten kan bitposisjonene "stokkes" etter en på forhånd bestemt pseudotilfeldig rekkefølge mellom på hverandre følgende blokker.

I et slikt system ville hver sender og mottager inneholde en rekkefølgegenerator for eksempel en EPROM med minst en egnet pseudotilfeldig rekkefølge som for eksempel har en varighet på 128 biter eller 16 blokker. Rekkefølgen ville bestemme rekken av biter for hver av disse 16 blokker. Det er også mulig for rekkefølgen å spesifisere at i noen blokker kan verdien av energibiten vendes om, det vil si fra et 0 til en 1 eller omvendt. Både sender og mottager må anvende samme rekkefølge og man må derfor ha en utgangssynkronisering. Dette kan gjøres ved hjelp av en prøvesending der senderens rekkefølgegenerator starter på et tilfeldig punkt og mottageren dekoder de mottatte data med sin rekkefølgegenerator som startet på et tilfeldig punkt og måler feilhastigheten over en prøveperiode før justering av synkroniseringen av sin egen rekkefølgegenerator og før start av en ytterligere prøveperiode. På denne måte vil mottagerens rekkefølge-generator bli trinnforskjøvet suksessivt gjennom hver mulig synkronisering. Den korrekte synkronisering vil da på

en enkel måte fremkomme når det bare finnes en prøveperiode der feilhastigheten ikke er ekstremt høy. Resynkronisering kan være nødvendig etter en langvarig drift eller hvis systemet ikke har vært i aktivitet over en viss tid. En resynkroniseringsoperasjon kan også startes opp hvis feilhastigheten overskrider et på forhånd innstilt nivå når dette sannsynligvis skyldes synkroniseringsfeil i stedet for overføringsforholdene. For å få til ennå større evne til å motstå inteligent forstyrrelse, kan hver rekkefølge-generator inneholde flere rekkefølger som kan velges med taster og som kan benyttes og forandres etter behov. Den spesielle rekkefølge som velges og enhver forandring må være

kjent både av senderen og mottageren.

Videre skal det påpekes at selv om det her er beskrevet

et samplesystem med 16 blokker, kan en hvilken som helst samplestørrelse anvendes, under forutsetning av at den til-bakesendte energibit representerer det mottatte feilnivå. Dessuten ville det være mulig å benytte overlappende sampler av blokker for derved å unngå at et for stort antall iden-tiske energibiter blir sendt.

Claims (10)

1. Radiosystem for samtidig digital kommunikasjon mellom to radiostasjoner som anvender datablokker der hver disse innbefatter et antall meldingsbiter og minst en bit uten melding, karakterisert ved at hver radiostasjon (10, 20) har midler for overvåkning av den sending som mottas fra den annen radiostasjon (10, 20) og for innstilling av biten eller bitene uten melding som skal sendes tilbake fra mottagerstasjonen (20) til sendestasjonen (10) for å angi til sendestasjonen (10) om den sendte signalenergi skal økes eller reduseres for å opprettholde mottagningen, og midler (16, 17, 18) ved hver stasjon (10,20) for føling av innstillingen av biten uten melding til regulering av energien i det sendte signal.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver datablokk omfatter et antall biter som utgjør en feilkorrigeringskode beregnet på å påvise tilstedeværelse av minst en feil i det mottatte antall biter i hver blokk, mens overvåkningsmidlene omfatter midler til utnyttelse av koden for å bestemme feilnivået i en sample av de mottatte blokker i forhold til en på forhånd bestemt terskelverdi og for innstilling av den nevnte bit uten melding i en blokk som skal sendes fra mottagerstasjonen (20) på en verdi for å angi at den sendte signalenergi skal økes hvis feilnivået overskrider den på forhånd bestemte terskelverdi .

3. System som angitt i krav 2, karakterisert ved at feilnivået bestemmes ved overvåkning av middeltiden mellom opptreden av feil.

4. System som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at den feilkorrigerende kode er en (7, 4, 1) kode.

5. System som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at føleranordningene (16, 17, 18) omfatter en delta demodulator med kontinuerlig variabel steilhet til bestemmelse av den hastighet hvormed den sendte energi skal reguleres i avhengighet av innstillingen for de mottatte biter som er uten melding.

6. System som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at midlene (18) til regulering av energien er slik innrettet at tidskonstanten for økning i energien er forskjellig fra tidskonstanten for reduksjon av energien.

7. Fremgangsmåte for anvendelse i et radiosystem der to radiostasjoner sender til hverandre, for regulering av den sendte energi i et radiosignal slik at det minste energinivå som er sikret effektiv mottagning .opprettholdes, karakterisert ved at den omfatter påvisning ved hver stasjon (10, 20) av energinivået i den mottatte sending fra den annen stasjon (10, 20) og periodisk sending til den annen stasjon (10, 20) av en indikasjon på om den sendte energi skal økes eller reduseres i avhengighet om energinivået som blir påvist like før sendingen av indikasjonen, lå over eller under en på forhånd bestemt verdi.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at digitale signaler sendes mellom stasjonene under anvendelse av en feilkorrigeringskode, der hver blokk i koden følges av en bit som er stillt inn for å gi den nevnte indikasjon.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at hastigheten og retningen av forandringen i utsendt energi bestemmes av den mottatte indikasjon.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, 8 eller 9, karakterisert ved at påvisningen av feilnivået omfatter overvåkning av den gjennomsnitlige tid mellom opptreden av feil.