RU2012143C1

RU2012143C1 - Data transmission system with multiple access and time sharing of distant stations

Info

Publication number: RU2012143C1
Authority: RU
Inventors: П.В. Гришин; В.М. Терентьев; А.В. Скоропад; Ю.В. Санин
Original assignee: Военная академия связи
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: communications, radio engineering. SUBSTANCE: system has party transmitting stations 1 wherein each has information source, 2 4-fold coded pulse former 3, transmitter 4, transmitting antenna 5, timer 6, clock generator 7, main receiving station 8, receiver antenna 9, unit 11 for receiving 4-fold coded radio signals. EFFECT: improved noise immunity. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в системах сбора данных с временным разделением корреспондентов. The invention relates to radio engineering and can be used in data acquisition systems with time division of correspondents.

Известна система передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов. Недостатком ее является низкая помехозащищенность, так как каждая абонентская станция передает радиосигналы только в отведенном для нее временном окне. Known data transmission system with multiple access with time division of correspondents. Its disadvantage is low noise immunity, since each subscriber station transmits radio signals only in the time window allocated for it.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе передачи данных является выбранная в качестве прототипа система передачи данных с множественным доступом с временным разделением корреспондентов (МДВР), которая состоит из абонентских передающих станций и центральной приемной станции, причем каждый абонент передает радиосигналы в течение специально для него отведенных интервалов времени. Система синхронна. За очередностью передачи радиосигналов в системе МДВР следит система синхронизации, с которой в каждой абонентской станции синхронизированы тактовый генератор и хронизатор. Closest to the technical nature of the claimed data transmission system is the selected as a prototype data transmission system with multiple access with time division of correspondents (TDMA), which consists of subscriber transmitting stations and a central receiving station, and each subscriber transmits radio signals during a specially for him allotted time intervals. The system is synchronous. The timing of the transmission of radio signals in the TDMA system is monitored by a synchronization system with which a clock generator and a synchronizer are synchronized in each subscriber station.

Недостатком известной системы является низкая помехозащищенность, так как каждая абонентская станция передает радиосигналы только в отведенном для нее временном окне длительностью τ. Повышение помехозащищенности путем передачи информации сложными сигналами в отведенном временном окне ведет к сокращению пропускной способности станций или увеличению скорости передачи данных. A disadvantage of the known system is the low noise immunity, since each subscriber station transmits radio signals only in the time window allocated for it with a duration of τ. Increasing noise immunity by transmitting information with complex signals in the allotted time window leads to a reduction in the throughput of stations or an increase in the data transfer rate.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности путем передачи информации сложными сигналами без сокращения пропускной способности системы и без увеличения скорости передачи данных. The aim of the invention is to increase the noise immunity by transmitting information by complex signals without reducing the throughput of the system and without increasing the data transfer rate.

Указанная цель достигается тем, что известная система передачи данных с МДВР, содержащая абонентские передающие станции и центральную приемную станцию, причем каждая абонентская передающая станция содержит источник информации, передатчик, выход которого подключен к передающей антенне, хронизатор, вход и выход которого соединены соответственно с выходом тактового генератора и управляющим входом источника информации, центральная приемная станция содержит приемную антенну и приемник информации, дополнительно снабжена в каждой абонентской станции формирователем четвертично-кодированных последовательностей, в центральной приемной станции - блоком приема четверично-кодированных радиосигналов, причем первый, второй и третий входы формирователя четвертично-кодированных последовательностей соединены с выходами соответственно источника информации, хронизатора и тактового генератора, выход формирователя четвертично-кодированных последовательностей соединен с входом передатчика, вход и выход блока приема четверично-кодированных радиосигналов соединены соответственно с выходом приемной антенны и входом приемника информации. This goal is achieved by the fact that the known system for transmitting data from TDMA containing subscriber transmitting stations and a central receiving station, each subscriber transmitting station containing an information source, a transmitter whose output is connected to the transmitting antenna, a chronizer, the input and output of which are connected respectively to the output the clock generator and the control input of the information source, the central receiving station contains a receiving antenna and an information receiver, is additionally provided in each subscriber station by a quarter-coded sequence generator, in the central receiving station by a quarter-coded radio signal receiving unit, the first, second and third inputs of the quarter-coded sequence generator are connected to the outputs of the information source, chronizer and clock, respectively, and the output of the quarter-coded sequence generator connected to the input of the transmitter, the input and output of the block receiving quadruple-coded radio signals are connected respectively continuously receiving antenna with the output and the input of the data receiver.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предложенная система передачи с МДВР отличается тем, что введены в каждую абонентскую передающую станцию формирователь четверично-кодированных последовательностей, а в центральную приемную станцию - блок приема четверично-кодированных радиосигналов, которые соответствующим образом связаны с остальными блоками системы. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the proposed TDMA transmission system differs in that a quad-coded sequence generator is introduced into each subscriber transmitting station, and a quad-coded radio signal receiving unit, which are correspondingly connected with the remaining blocks, is introduced into the central receiving station system.

Сравнение изобретения с другими техническими решениями из данной и смежных областей техники показывает, что применение сложных сигналов (которыми являются четверично-кодированные последовательности) для повышения помехозащищенности радиосистем широко известно. Однако в системах с множественным доступом применяют сложные сигналы в так называемых системах множественного доступа с кодовым разделением корреспондентов, где каждой абонентской передающей станции назначается индивидуальная адресная кодовая последовательность, имеющая малую взаимную корреляционную функцию с остальными сигналами в системе, а в центральной приемной станции имеются согласованные фильтры с каждой адресной последовательностью. При этом все абоненты излучают радиосигналы одновременно, а в центральной станции они одновременно обрабатываются в параллельных трактах приема. A comparison of the invention with other technical solutions from this and related fields of technology shows that the use of complex signals (which are four-coded sequences) to increase the noise immunity of radio systems is widely known. However, in systems with multiple access, complex signals are used in the so-called multiple access systems with code division of correspondents, where each subscriber transmitting station is assigned an individual address code sequence having a small cross-correlation function with the rest of the signals in the system, and the central receiving station has matched filters with each address sequence. Moreover, all subscribers emit radio signals at the same time, and in the central station they are simultaneously processed in parallel reception paths.

В системах МДВР каждая абонентская станция начинает передавать свой радиосигнал только в отведенное для нее время и заканчивает передавать, когда ее временное окно длительностью τ заканчивается и наступает очередь передачи другой абонентской станции. При этом в центральной приемной станции для приема радиосигналов всех абонентов используется одно и то же оборудование. В заявляемой системе МДВР предлагается передавать каждый информационный элемент от всех абонентских станций четверично-кодированной последовательностью (ЧКП) (Е-кодом), не имеющей боковых выбросов в своей апериодической автокорреляционной функции (АКФ), т. е. эта последовательность ортогональна себе при любом сдвиге по времени t ≥τ (где τ - длительность одного элемента ЧКП). Все абонентские станции начинают передавать свои радиосигналы в виде одной и той же ЧКП со сдвигом, кратным τ, поэтому радиосигналы разных абонентских станций будут ортогональны, а после корреляционной свертки в блоке приема четверично-кодированных радиосигналов на центральной станции будут разделены по времени друг от друга. In TDMA systems, each subscriber station starts transmitting its radio signal only at the allotted time for it and finishes transmitting when its time window of duration τ ends and it is the turn of the transmission to another subscriber station. At the same time, the same equipment is used in the central receiving station to receive radio signals from all subscribers. In the inventive TDMA system, it is proposed to transmit each information element from all subscriber stations in a four-coded sequence (ChKP) (E-code) that does not have side outliers in its aperiodic autocorrelation function (ACF), i.e., this sequence is orthogonal to itself at any shift in time t ≥τ (where τ is the duration of one element of the PSC). All subscriber stations begin to transmit their radio signals in the form of the same CKP with a shift that is a multiple of τ, so the radio signals of different subscriber stations will be orthogonal, and after correlation convolution in the block of quadruple-encoded radio signals at the central station, they will be separated in time from each other.

Таким образом, каждая абонентская станция излучает непрерывно одни и те же сложные сигналы (ЧКП), но их начало у разных станций сдвинуто на время, кратное τ, т. е. начинает излучать в момент начала своего временного окна длительностью τ и продолжает излучать на протяжении всего цикла передачи. При этом на центральной приемной станции используется одно и то же оборудование, так как радиосигналы от всех абонентских станций одинаковы по форме, а после свертки сложных сигналов разделены по времени. При этом пропускная способность системы и скорость передачи данных сохраняются как в известной системе. Но абонентские станции теперь работают не в импульсном, а в непрерывном режиме, т. е. энергия каждого информационного элемента теперь передается не за его длительность τ, а как бы размазывается по времени всего цикла передачи системы, а на приемной стороне производится его корреляционная свертка и восстановление исходного информационного элемента длительностью τ, т. е. происходит увеличение базы каждого сигнала, что повышает устойчивость системы к импульсным помехам. Этим достигается повышение помехозащищенности системы без сокращения пропускной способности и без увеличения скорости передачи данных. Thus, each subscriber station continuously emits the same complex signals (CKP), but their beginning at different stations is shifted by a multiple of τ, i.e., it begins to emit at the start of its time window of duration τ and continues to emit for the entire transmission cycle. At the same time, the same equipment is used at the central receiving station, since the radio signals from all subscriber stations are identical in shape, and after convolution of complex signals are separated in time. In this case, the system capacity and data transfer rate are stored as in a known system. But subscriber stations now work not in a pulsed, but in a continuous mode, that is, the energy of each information element is now transmitted not for its duration τ, but as if smeared over the time of the entire transmission cycle of the system, and on the receiving side its correlation convolution and restoration of the initial information element of duration τ, i.e., there is an increase in the base of each signal, which increases the stability of the system to impulse noise. This helps to increase the noise immunity of the system without reducing bandwidth and without increasing the data transfer rate.

Признаки, отличающие предложенное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают соответствие критерию "существенные отличия". Signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions and, therefore, ensure compliance with the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена структурная схема системы передачи данных с МДВР; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип работы системы. In FIG. 1 is a structural diagram of a data communication system with TDMA; in FIG. 2 - stress diagrams explaining the principle of the system.

Система передачи данных с МДВР (см. фиг. 1) состоит из абонентских передающих станций 1, каждая из которых содержит источники информации 2, формирователь ЧКП 3, передатчик 4, передающую антенну 5, хронизатор 6, тактовый генератор 7, и центральной приемной станции 8, которая содержит приемную антенну 9, блок приема четверично-кодированных радиосигналов 10, приемник информации 11. The data transfer system with TDMA (see Fig. 1) consists of subscriber transmitting stations 1, each of which contains information sources 2, a frequency converter 3, a transmitter 4, a transmitting antenna 5, a clock 6, a clock 7, and a central receiving station 8 , which contains a receiving antenna 9, a block receiving quadruple-coded radio signals 10, the receiver information 11.

При этом в каждой абонентской станции 1 (см. фиг. 1) последовательно соединены источник информации 2, формирователь ЧКП 3, передатчик 4 и передающая антенна 5, выход тактового генератора 7 соединен с третьим входом формирователя ЧКП 3 и входом хронизатора 6, выход которого соединен с управляющим входом источника информации 2 и вторым входом формирователя ЧКП 3, в центральной приемной станции 8 последовательно соединены приемная антенна 9, блок приема четверично-кодированных радиосигналов 10 и приемник информации 11. At the same time, in each subscriber station 1 (see Fig. 1), the information source 2, the chopper 3, transmitter 4 and the transmitting antenna 5 are connected in series, the output of the clock 7 is connected to the third input of the chopper 3 and the input of the chronizer 6, the output of which is connected with the control input of the information source 2 and the second input of the chopper 3, in the central receiving station 8, a receiving antenna 9, a unit for receiving four-coded radio signals 10 and an information receiver 11 are connected in series.

Система передачи данных с МДВР работает следующим образом. The data transmission system with mdvr works as follows.

До начала передачи данных в системе тактовые генераторы 7 всех абонентских станций 1 синхронизируются по тактам, а хронизаторы 6 синхронизируются так, чтобы они выдавали разрешающие импульсы на управляющие входы источников информации 2 в заданные для конкретной станции интервалы времени. Тогда при передаче двоичной информации на выходах источников информации 2 каждой абонентской станции будут появляться информационные импульсы длительностью τ в строго определенном по времени месте в цикле Т_ц работы системы (эпюры на фиг. 2 а. . . з для примера из N= 8 абонентских станций). Формирователь ЧКП 3 каждый информационный импульс длительностью τ преобразует в ЧКП длительностью N_τ , состоящую из N элементов. Эпюры на фиг. 2 и. . . р, иллюстрируют пример следующей ЧКП:
αγβδβγβγ , в которой α= -β, γ= -δ, причем элементы αиβ ортогональны γиδ . Апериодическая АКФ этой последовательности имеет импульсный вид (не имеет боковых выбросов):
Е_АКФ= 000000080000000 С выхода формирователя 3 ЧКП поступает на вход передатчика 4, в котором радиосигнал усиливается, а затем поступает в передающую антенну 5.Prior to the start of data transmission in the system, the clock generators 7 of all subscriber stations 1 are synchronized by clock cycles, and the chronometers 6 are synchronized so that they give enable pulses to the control inputs of information sources 2 at time intervals specified for a particular station. Then, when transmitting binary information, information pulses of duration τ will appear at the outputs of information sources 2 of each subscriber station in a place strictly defined in time in the cycle T _c of the system operation (diagrams in Fig. 2 a. Z for an example of N = 8 subscriber stations ) The ChKP shaper 3 converts each information pulse of duration τ into a ChKP of duration N _τ , consisting of N elements. The plots in FIG. 2 and. . . p, illustrate an example of the following PSC:
αγβδβγββγ in which α = -β, γ = -δ, and the elements α and β are orthogonal to γ and δ. The aperiodic ACF of this sequence has a pulsed appearance (does not have side emissions):
E _ACF = 000000080000000 From the output of the shaper 3, the chopper goes to the input of the transmitter 4, in which the radio signal is amplified, and then fed to the transmitting antenna 5.

На антенну 9 центральной приемной станции 8 поступает совокупность четве- рично-кодированных радиосигналов от всех N абонентских станций. Для рассматриваемого примера это сумма напряжений по эпюрам на фиг. 2 и. . . р. Этот групповой радиосигнал поступает на вход блока приема четверично-кодированных радиосигналов 10, который представляет из себя согласованный фильтр (СФ) для передаваемого в системе четверично-кодированного радиосигнала. После свертки в СФ сигналы всех абонентских станций вследствие импульсного вида АКФ ЧКП и их временного сдвига разделяются по времени (см. фиг. 2, с). Групповая информационная последовательность приобретает вид, как в системе МДВР-прототипе, но только задержана на время (Т_ц- τ ), и поступает в приемник информации 11.The antenna 9 of the central receiving station 8 receives a set of quad-coded radio signals from all N subscriber stations. For the example in question, this is the sum of the stresses along the diagrams in FIG. 2 and. . . R. This group radio signal is fed to the input of the quadruple-coded radio signals receiving unit 10, which is a matched filter (SF) for the quad-coded radio signal transmitted in the system. After convolution in the SF, the signals of all subscriber stations due to the pulsed form of ACF ChKP and their time shift are separated by time (see Fig. 2, c). The group information sequence takes the form, as in the mdvr prototype system, but is only delayed for a while (T _c - τ), and enters the information receiver 11.

Таким образом, применение для передачи в системе МДВР сложных сигналов, имеющих апериодическую АКФ без боковых выбросов, например ЧКП, позволяет каждой абонентской станции передавать информацию сложными сигналами без сокращения пропускной способности и без увеличения скорости передачи данных. Этим достигается увеличение помехозащищенности системы с МДВР. Thus, the use of complex signals with an aperiodic ACF without lateral emissions, for example, CKP, for transmitting complex signals in a TDMA system allows each subscriber station to transmit information with complex signals without reducing bandwidth and without increasing the data transfer rate. This achieves an increase in the noise immunity of a system with TDMA.

Claims

MULTIPLE ACCESS DATA TRANSMISSION SYSTEM WITH TEMPORARY DIVISION OF CORRESPONDENTS, comprising subscriber transmitting stations and a central receiving station, each subscriber transmitting station containing an information source, a transmitter whose output is connected to a transmitting antenna, the chronizer, the input and output of which are connected respectively and the control input of the information source, the Central receiving station contains a receiving antenna and an information receiver, characterized in that, with In order to increase the noise immunity of the system by transmitting information with complex signals without reducing bandwidth and without increasing the data transfer rate, a quarter-coded sequence generator is introduced into each subscriber transmitting station, the first, second and third inputs of the quarter-encoded sequence generator are connected to the outputs of the information source, respectively , chronizer and clock generator, output of a shaper of quarter-coded sequences connected to the input of the transmitter, and a quarter-coded radio signal receiving unit is introduced into the central receiving station, the input and output of the quarter-coded radio signal receiving unit being connected respectively to the output of the receiving antenna and the input of the information receiver.