RU2700392C1

RU2700392C1 - Modem for multi-directional communication

Info

Publication number: RU2700392C1
Application number: RU2018140285A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Литвиненко; Константин Николаевич Савченко
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2019-09-16

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and is intended for use in mobile and mobile communication systems. Technical result is achieved due to modem for multidirectional communication, consisting of control device, transmitting part and receiving part.EFFECT: operation of a modem in low-speed mode with code expansion, while maintaining the possibility of transmitting service voice communication and control of subscriber stations via telemetry and control channels in conditions of unfavorable interference environment, in conditions of limited allocated frequency band, as well as in communication establishment mode, when transmission of user data with preset rate is impossible, and realization of possibility of multichannel transfer of user data, service communication, telemetry data and telecontrol.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для применения в мобильных и подвижных системах связи.The invention relates to radio engineering and is intended for use in mobile and mobile communication systems.

Известен когерентный приемник модулированных сигналов (см. описание к патенту № 2254679, H04В 1/10, H04J 13/02, опубл. 20.06.2005 г.), содержащий фазовращатель на π/2, управляемый генератор, управляющие элементы, фильтр фазовой ошибки, преобразователи частоты, согласованные фильтры, аналого-цифровые преобразователи, квадратурные корреляторы, демодулятор, декодер, линии задержки, перемножители, фильтр ошибки по задержке, генератор опорных сигналов и управляемый тактовый генератор.Known coherent receiver of modulated signals (see the description of patent No. 2254679, H04B 1/10, H04J 13/02, publ. 06/20/2005), containing a phase shifter on π / 2, a controlled oscillator, control elements, a phase error filter, frequency converters, matched filters, analog-to-digital converters, quadrature correlators, demodulator, decoder, delay lines, multipliers, delay error filter, reference signal generator and controlled clock.

По сравнению с этим аналогом, предлагаемое техническое решение охватывает не только приемную часть, но и передающую и содержит адаптивную схему управления параметрами модема.Compared with this analogue, the proposed technical solution covers not only the receiving part, but also the transmitting one and contains an adaptive circuit for controlling the modem parameters.

Наиболее близким устройством к заявленному устройству по совокупности признаков является цифровой модем (см. описание к патенту № 2583715, H04L 29/00, H04L 27/34, опубл. 10.12.2014 г.), принятый за прототип, содержащий устройство управления, передающую и приёмную части. Передающая часть включает буферы LVDS передающей части, мультиплексоры передающей части, память типа FIFO (буфер FIFO), кодер блочных турбокодов (помехоустойчивый кодер), модулятор, интерполятор с фильтром нижних частот (полифазный фильтр). Приёмная часть включает буферы LVDS приёмной части, мультиплексоры приёмной части, фильтр нижних частот, демодулятор, декодер блочных турбокодов (помехоустойчивый декодер), память типа FIFO (буфер FIFO) приёмной части, устройство оценки качества каналов. Выходы устройства управления соединены с входом модулятора и входом демодулятора, вход устройства управления соединен с выходом устройства оценки качества каналов. Выходы помехоустойчивого декодера соединены с входом устройства оценки качества каналов и с входом мультиплексора приёмной части. Выход мультиплексора приёмной части соединен с входом буфера FIFO приёмной части.The closest device to the claimed device for the totality of features is a digital modem (see the description of patent No. 2583715, H04L 29/00, H04L 27/34, publ. 10.12.2014), adopted for the prototype, containing a control device transmitting and receiving part. The transmitting part includes LVDS buffers of the transmitting part, transmitting part multiplexers, FIFO memory (FIFO buffer), block turbo code encoder (noise-resistant encoder), modulator, interpolator with low-pass filter (polyphase filter). The receiving part includes LVDS receiving buffers, receiving multiplexers, a low-pass filter, a demodulator, a block turbo code decoder (noiseless decoder), a FIFO memory type (FIFO buffer) of the receiving part, and a channel quality estimator. The outputs of the control device are connected to the input of the modulator and the input of the demodulator, the input of the control device is connected to the output of the channel quality estimator. The outputs of the noise-free decoder are connected to the input of the channel quality estimator and to the input of the receiver multiplexer. The output of the receiver multiplexer is connected to the input of the FIFO buffer of the receiver.

В прототипе не предусмотрены возможность многоканальной передачи данных, обеспечение работы модема в низкоскоростном режиме для обеспечения высокой помехоустойчивости связи в условиях неблагоприятной помеховой обстановки, в режиме установки соединения и в условиях ограниченной выделяемой полосы частот.The prototype does not provide for the possibility of multi-channel data transmission, ensuring the modem operates in a low-speed mode to ensure high noise immunity in adverse interference conditions, in connection setup mode and in conditions of limited allocated frequency band.

Техническим результатом изобретения является обеспечение работы модема в низкоскоростном режиме с кодовым расширением, при сохранении возможности передачи служебной речевой связи и управления абонентскими станциями по каналам телеметрии и управления в условиях неблагоприятной помеховой обстановки, в условиях ограниченной выделяемой полосы частот, а также в режиме установки связи, когда передача пользовательских данных с заданной скоростью невозможна, и реализация возможности многоканальной передачи пользовательских данных, служебной связи, данных телеметрии и телеуправления.The technical result of the invention is to ensure that the modem operates in a low-speed mode with code extension, while maintaining the possibility of transmitting official voice communication and controlling subscriber stations via telemetry and control channels in an unfavorable interference environment, in conditions of a limited allocated frequency band, as well as in a communication setup mode, when the transmission of user data at a given speed is impossible, and the implementation of the possibility of multi-channel transmission of user data, serves bnoy communications, data telemetry and remote control.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в модем для многонаправленной связи, который содержит устройство управления, передающую часть, включающую буферы LVDS передающей части, мультиплексоры передающей части, первый буфер FIFO передающей части, первый помехоустойчивый кодер, модулятор, выход которого соединен с входом полифазного фильтра, и приёмную часть, включающую буферы LVDS приёмной части, фильтр нижних частот приёмной части, буфер FIFO приёмной части, вход которого соединен с выходом мультиплексора приёмной части, первый вход которого соединен с первым выходом первого помехоустойчивого декодера, второй выход которого соединен с первым входом устройства оценки качества каналов, первый демодулятор, первый и второй выходы устройства управления соединены с первым входом модулятора и первым входом первого демодулятора соответственно, а первый вход устройства управления соединен с выходом устройства оценки качества каналов, дополнительно введены: в передающую часть цифро-аналоговый преобразователь, формирователь кадров, генератор временных интервалов, фильтр нижних частот передающей части, последовательно соединенные второй буфер FIFO передающей части, второй помехоустойчивый кодер, блок кодового расширения, блок добавления преамбулы, в приёмную часть аналого-цифровой преобразователь, согласованный фильтр, блок предварительной синхронизации, детектор межмодемной сигнализации, второй демодулятор, блок управления многоканальным режимом, второй помехоустойчивый декодер, дефреймер, демультиплексоры. При этом третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы устройства управления соединены с первым входом формирователя кадров, с входом генератора временных интервалов, с вторым входом блока добавления преамбулы, с первым входом второго демодулятора, с первым входом блока управления многоканальным режимом и с первым входом дефреймера соответственно. Выходы буферов LVDS передающей части через мультиплексоры передающей части соединены с входами формирователя кадров, первый и второй выходы которого соединены с входами первого буфера FIFO передающей части и второго буфера FIFO передающей части соответственно. Второй вход формирователя кадров соединен с выходом генератора временных интервалов, выход первого буфера FIFO передающей части соединен с входом первого помехоустойчивого кодера, выход которого соединен с третьим входом блока добавления преамбулы, выход которого соединен с вторым входом модулятора. Выход полифазного фильтра соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с фильтром нижних частот передающей части. Выход фильтра нижних частот приёмной части соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом согласованного фильтра, выход которого соединен с входом блока предварительной синхронизации, первый, второй и третий выходы которого соединены с вторым входом первого демодулятора, с вторым входом второго демодулятора и с входом детектора межмодемной сигнализации соответственно. Первый и второй выходы детектора межмодемной сигнализации соединены со вторым входом устройства управления и с вторым входом блока управления многоканальным режимом соответственно. Первый и второй выходы блока управления многоканальным режимом соединены со вторым входом мультиплексора приёмной части и третьим входом второго демодулятора соответственно. Первый и второй выходы второго демодулятора соединены со вторым входом устройства оценки качества каналов и входом второго помехоустойчивого декодера соответственно. Первый и второй выходы первого демодулятора соединены с третьим входом устройства оценки качества каналов и входом первого помехоустойчивого декодера соответственно. Первый и второй выходы второго помехоустойчивого декодера соединены с четвертым входом устройства оценки качества каналов и вторым входом мультиплексора приёмной части соответственно. Выход буфера FIFO приёмной части соединен со вторым входом дефреймера, выходы дефреймера соединены с первыми входами демультиплексоров, вторые входы которых соединены с выходами устройства управления. Выходы демультиплексоров соединены с входами буферов LVDS приёмной части.This technical result is achieved due to the fact that in a multidirectional communication modem, which contains a control device, a transmitting part, including LVDS buffers of the transmitting part, multiplexers of the transmitting part, the first FIFO buffer of the transmitting part, the first noise-resistant encoder, a modulator, the output of which is connected to the input polyphase filter, and the receiving part, including LVDS buffers of the receiving part, the low-pass filter of the receiving part, the FIFO buffer of the receiving part, the input of which is connected to the output of the receiving part multiplexer, p the first input of which is connected to the first output of the first noise-free decoder, the second output of which is connected to the first input of the channel quality estimator, the first demodulator, the first and second outputs of the control device are connected to the first input of the modulator and the first input of the first demodulator, respectively, and the first input of the control device is connected with the output of a device for evaluating the quality of channels, the following are additionally introduced: a digital-to-analog converter, a driver, a frame generator, a time interval generator s, a low-pass filter of the transmitting part, a second FIFO buffer of the transmitting part, a second noise-resistant encoder, a code extension block, a preamble adding block, an analog-to-digital converter, a matched filter, a preliminary synchronization block, an inter-mode signaling detector, a second demodulator, multichannel control unit, second noise-tolerant decoder, defreamer, demultiplexers. The third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth outputs of the control device are connected to the first input of the frame former, to the input of the time interval generator, to the second input of the preamble adding unit, to the first input of the second demodulator, to the first input of the multichannel control unit and with the first input of the deframer, respectively. The outputs of the LVDS buffers of the transmitting part are connected through the multiplexers of the transmitting part to the inputs of the frame former, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first FIFO buffer of the transmitting part and the second FIFO buffer of the transmitting part, respectively. The second input of the frame shaper is connected to the output of the time slot generator, the output of the first FIFO buffer of the transmitting part is connected to the input of the first noise-resistant encoder, the output of which is connected to the third input of the preamble adding unit, the output of which is connected to the second input of the modulator. The output of the polyphase filter is connected to the input of the digital-to-analog converter, the output of which is connected to the low-pass filter of the transmitting part. The output of the low-pass filter of the receiving part is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the matched filter, the output of which is connected to the input of the pre-synchronization unit, the first, second and third outputs of which are connected to the second input of the first demodulator, with the second input of the second demodulator and with the input of the detector of the intermodem signaling, respectively. The first and second outputs of the intermodem signaling detector are connected to the second input of the control device and to the second input of the multichannel control unit, respectively. The first and second outputs of the multichannel control unit are connected to the second input of the receiving multiplexer and the third input of the second demodulator, respectively. The first and second outputs of the second demodulator are connected to the second input of the channel quality estimator and the input of the second noise-free decoder, respectively. The first and second outputs of the first demodulator are connected to the third input of the channel quality estimator and the input of the first noise-resistant decoder, respectively. The first and second outputs of the second noise-free decoder are connected to the fourth input of the channel quality estimator and the second input of the receiving multiplexer, respectively. The output of the FIFO buffer of the receiving part is connected to the second input of the deframer, the outputs of the deframer are connected to the first inputs of the demultiplexers, the second inputs of which are connected to the outputs of the control device. The outputs of the demultiplexers are connected to the inputs of the LVDS buffers of the receiving part.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где показана структурная схема модема для многонаправленной связи.The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a modem for multidirectional communication.

Модем для многонаправленной связи содержит устройство управления 1, передающей части, которая включает буферы LVDS 2 передающей части, мультиплексоры 3 передающей части, формирователь кадров 4, генератор временных интервалов 5, первый буфер FIFO 6 передающей части, первый помехоустойчивый кодер 7, блок добавления преамбулы 8, второй буфер FIFO 9 передающей части, второй помехоустойчивый кодер 10, блок кодового расширения 11, модулятор 12, полифазный фильтр 13, цифро-аналоговый преобразователь 14, фильтр нижних частот 15 передающей части, и приёмной части, которая включает фильтр нижних частот 16 приёмной части, аналого-цифровой преобразователь 17, согласованный фильтр 18, блок предварительной синхронизации 19, детектор межмодемной сигнализации 20, первый демодулятор 21, второй демодулятор 22, блок управления многоканальным режимом 23, устройство оценки качества каналов 24, первый помехоустойчивый декодер 25, второй помехоустойчивый декодер 26, мультиплексор 27 приёмной части, буфер FIFO приёмной части 28, дефреймер 29, демультиплексоры 30, буферы LVDS 31 приёмной части. При этом первый и второй выходы устройства управления 1 соединены с первым входом модулятора 12 и первым входом первого демодулятора 21 соответственно, а первый вход устройства управления 1 соединен с выходом устройства оценки качества каналов 24. Третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы устройства 1 управления соединены с первым входом формирователя кадров 4, с входом генератора временных интервалов 5, с вторым входом блока добавления преамбулы 8, с первым входом второго демодулятора 22, с первым входом блока управления многоканальным режимом 23 и с первым входом дефреймера 29 соответственно. Выходы буферов LVDS 2 передающей части через мультиплексоры 3 передающей части соединены с входами формирователя кадров 4, первый и второй выходы которого соединены с входами первого буфера FIFO 6 передающей части и второго буфера FIFO 9 передающей части соответственно. Последовательно соединены второй буфер FIFO 9 передающей части, второй помехоустойчивый кодер 10, блок кодового расширения 11, блок добавления преамбулы 8. Второй вход формирователя кадров 4 соединен с выходом генератора временных интервалов 5, выход первого буфера FIFO 6 передающей части соединен с входом первого помехоустойчивого кодера 7, выход которого соединен с третьим входом блока добавления преамбулы 8, выход которого соединен с вторым входом модулятора 12, выход которого соединен с входом полифазного фильтра 13. Выход полифазного фильтра 13 соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 14, выход которого соединен с фильтром нижних частот 15 передающей части. Выход фильтра нижних частот 16 приёмной части соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 17, выход которого соединен с входом согласованного фильтра 18, выход которого соединен с входом блока предварительной синхронизации 19. Первый, второй и третий выходы блока предварительной синхронизации 19 соединены со вторым входом первого демодулятора 21, с вторым входом второго демодулятора 22 и с входом детектора межмодемной сигнализации 20 соответственно. Первый и второй выходы детектора межмодемной сигнализации 20 соединены со вторым входом устройства управления 1 и с вторым входом блока управления многоканальным режимом 23 соответственно. Первый и второй выходы блока управления многоканальным режимом 23 соединены со вторым входом мультиплексора 27 приёмной части и третьим входом второго демодулятора 22 соответственно. Первый и второй выходы второго демодулятора 22 соединены со вторым входом устройства оценки качества каналов 24 и входом второго помехоустойчивого декодера 26 соответственно. Первый и второй выходы второго помехоустойчивого декодера 26 соединены с четвертым входом устройства оценки качества каналов 24 и вторым входом мультиплексора 27 приёмной части соответственно. Первый и второй выходы первого демодулятора 21 соединены с третьим входом устройства оценки качества каналов 24 и входом первого помехоустойчивого декодера 25 соответственно. Вход буфера FIFO 28 приёмной части соединен с выходом мультиплексора 27 приёмной части, первый вход которого соединен с первым выходом первого помехоустойчивого декодера 25, второй выход которого соединен с первым входом устройства оценки качества каналов 24. Выход буфера FIFO 28 приёмной части соединен со вторым входом дефреймера 29, выходы дефреймера 29 соединены с первыми входами демультиплексоров 30, вторые входы которых соединены с выходами устройства управления 1. Выходы демультиплексоров 30 соединены с входами буферов LVDS 31 приёмной части. В модеме для многонаправленной связи узлы (за исключением цифро-аналогового преобразователя 14, фильтром нижних частот 15 передающей части, фильтра нижних частот 16 приёмной части, аналого-цифрового преобразователя 17) реализованы программно, что даёт возможность введения, например новых режимов модуляции и кодирования, работы в многоканальном и одноканальном режимах, в качестве базовой либо абонентской станции, а также оперативно менять конфигурацию устройства, в зависимости от требований и задач, поставленных сети радиосвязи, в которой будет применен описываемый модем.The multidirectional communication modem comprises a transmitting part control device 1, which includes transmitting part LVDS buffers 2, transmitting part multiplexers 3, a frame shaper 4, a time slot generator 5, a first transmit part FIFO 6 buffer, a first error-correcting encoder 7, a preamble adding unit 8 , the second FIFO buffer 9 of the transmitting part, the second error-correcting encoder 10, the code extension block 11, the modulator 12, the polyphase filter 13, the digital-to-analog converter 14, the low-pass filter 15 of the transmitting part, and the receiving part, which includes a low-pass filter 16 of the receiving part, an analog-to-digital converter 17, a matched filter 18, a pre-synchronization unit 19, an intermodem signaling detector 20, a first demodulator 21, a second demodulator 22, a multi-channel mode control unit 23, a channel quality estimator 24, the first noise-resistant decoder 25, the second noise-resistant decoder 26, the multiplexer 27 of the receiving part, the FIFO buffer of the receiving part 28, the deframer 29, demultiplexers 30, the LVDS buffers 31 of the receiving part. In this case, the first and second outputs of the control device 1 are connected to the first input of the modulator 12 and the first input of the first demodulator 21, respectively, and the first input of the control device 1 is connected to the output of the channel quality estimation device 24. Third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth outputs control devices 1 are connected to the first input of the driver 4, with the input of the generator of time intervals 5, with the second input of the block for adding the preamble 8, with the first input of the second demodulator 22, with the first input of the control unit anal mode 23 and with the first input of the deframer 29, respectively. The outputs of the LVDS buffers 2 of the transmitting part are connected through the multiplexers 3 of the transmitting part to the inputs of the frame former 4, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first FIFO buffer 6 of the transmitting part and the second buffer FIFO 9 of the transmitting part, respectively. The second transmitting part FIFO buffer 9, the second error-correcting encoder 10, the code extension block 11, the preamble adding block are sequentially connected 8. The second input of the frame shaper 4 is connected to the output of the time slot generator 5, the output of the first FIFO 6 buffer of the transmitting part is connected to the input of the first error-correcting encoder 7, the output of which is connected to the third input of the preamble adding unit 8, the output of which is connected to the second input of the modulator 12, the output of which is connected to the input of the polyphase filter 13. The output of the polyphase filter 1 3 is connected to the input of a digital-to-analog converter 14, the output of which is connected to a low-pass filter 15 of the transmitting part. The output of the low-pass filter 16 of the receiving part is connected to the input of the analog-to-digital converter 17, the output of which is connected to the input of the matched filter 18, the output of which is connected to the input of the pre-synchronization unit 19. The first, second and third outputs of the pre-synchronization unit 19 are connected to the second input of the first demodulator 21, with the second input of the second demodulator 22 and with the input of the intermode signaling detector 20, respectively. The first and second outputs of the detector of the intermodem signaling 20 are connected to the second input of the control device 1 and to the second input of the control unit multi-channel mode 23, respectively. The first and second outputs of the control unit multi-channel mode 23 are connected to the second input of the multiplexer 27 of the receiving part and the third input of the second demodulator 22, respectively. The first and second outputs of the second demodulator 22 are connected to the second input of the channel quality estimator 24 and the input of the second noise-free decoder 26, respectively. The first and second outputs of the second noise-free decoder 26 are connected to the fourth input of the channel quality estimator 24 and the second input of the receiving multiplexer 27, respectively. The first and second outputs of the first demodulator 21 are connected to the third input of the channel quality estimator 24 and the input of the first noise-resistant decoder 25, respectively. The input of the FIFO buffer 28 of the receiving part is connected to the output of the multiplexer 27 of the receiving part, the first input of which is connected to the first output of the first noise-free decoder 25, the second output of which is connected to the first input of the channel quality estimator 24. The output of the buffer FIFO 28 of the receiving part is connected to the second input of the deframer 29, the outputs of the deframer 29 are connected to the first inputs of the demultiplexers 30, the second inputs of which are connected to the outputs of the control device 1. The outputs of the demultiplexers 30 are connected to the inputs of the LVDS buffers 31 of the receiving part. The nodes in the modem for multidirectional communication (except for the digital-to-analog converter 14, the low-pass filter 15 of the transmitting part, the low-pass filter 16 of the receiving part, the analog-to-digital converter 17) are implemented programmatically, which makes it possible to introduce, for example, new modulation and coding modes, work in multi-channel and single-channel modes, as a base or subscriber station, as well as quickly change the configuration of the device, depending on the requirements and tasks set by the radio communication network, in which The described modem is used.

Модем для многонаправленной связи работает следующим образом.Modem for multidirectional communication works as follows.

Во время установления соединения с новыми абонентами по команде оператора через устройство управления 1 связь устанавливается в низкоскоростном режиме. На вход модема в виде электрических сигналов в формате LVDS от абонентов поступает поток данных КСС и канала ТУ-ТС для каждого абонента по отдельному каналу. При передачи пользовательских данных от абонентов связь устанавливается в высокоскоростном режиме, и от абонентов по каждому отдельному каналу поступает поток пользовательских данных по информационным каналам, а также данных КСС и ТУ-ТС. В соответствующих каждому каналу буферах LVDS 1 выполняется их преобразование в цифровую форму. Затем эти данные в цифровой форме подаются на соответствующие каждому каналу мультиплексоры 3, где мультиплексируются в групповой поток и поступают на формирователь кадров 4. Формирователь кадров 4 по сигналу от генератора временных интервалов 5, в соответствии с внутренним счётчиком каналов по более раннему номеру в очереди выбирает один из мультиплексоров 3, из которого вычитывает данные и формирует из них блоки данных, размер которых соответствует низкоскоростному или высокоскоростному режиму работы выбранного канала. В формирователь кадров 4 с устройства управления 1 поступает служебная информация о канале, в том числе уникальный идентификатор абонента, информация о качестве и задержке в линии, которая добавляется в блок данных. Сформированный таким образом блок данных при низкоскоростном режиме передается в буфер FIFO 9, где происходит согласование скорости формирователя кадров 4 и скорости второго помехоустойчивого кодера 10, при высокоскоростном режиме поступает в буфер FIFO 6, где, соответственно, происходит согласование скорости формирователя кадров 4 и скорости первого помехоустойчивого кодера 7. Во втором помехоустойчивом кодере 10 осуществляется кодирование передаваемого блока данных большой избыточностью, что обеспечивает высокую помехоустойчивость радиообмена. Затем блок данных с второго помехоустойчивого кодера 26 поступает в блок кодового расширения 11, где поток бит данных разбивается на группы из М бит, после чего кодируется последовательностями Уолша, повторяется L раз и скремблируется. В первом помехоустойчивом кодере 7 осуществляется кодирование передаваемого блока данных с малой избыточностью. Полученная расширенная кодовая последовательность от второго помехоустойчивого кодера 10 и кодированные блоки данных от первого помехоустойчивого кодера 7 поступают на блок добавления преамбулы 8, куда с устройства управления 1 приходит информация о низкоскоростном или высокоскоростном режиме работы канала и типе модуляции, в соответствии с которым добавляется преамбула, специальным образом закодированная с помощью последовательностей Уолша. Затем поток данных поступает на модулятор 12, куда с устройства управления 1 приходит информация о типе модуляции в зависимости от скорости канала. Модулятор 12 формирует 2 потока квадратур, изменяющихся с заданной частотой, определяющей ширину спектра сигнала. С выхода модулятора два потока квадратур поступают на полифазный фильтр 13 с характеристикой корень квадратный из приподнятого косинуса, где происходит фильтрация и интерполяция отсчётов данных до частоты семплирования цифро-аналогового преобразователя 14, которые затем поступают на цифро-аналоговый преобразователь 14, где данные из цифровой преобразуются в аналоговую форму. В фильтре нижних частот 15 передающей части происходит фильтрация побочных составляющих спектра сигнала, получаемых при преобразовании цифрового сигнала в аналоговый, откуда данные поступают на антенну.During the establishment of a connection with new subscribers at the command of the operator through the control device 1, communication is established in low speed mode. At the input of the modem in the form of electrical signals in LVDS format, the data stream of the KSS and the TU-TS channel for each subscriber receives a separate channel from the subscribers. When user data is transmitted from subscribers, communication is established in a high-speed mode, and from subscribers on each separate channel a stream of user data is transmitted through information channels, as well as KSS and TU-TS data. In the LVDS 1 buffers corresponding to each channel, they are converted to digital form. Then these data are digitally fed to the multiplexers 3 corresponding to each channel, where they are multiplexed into the group stream and fed to the frame shaper 4. The frame shaper 4 selects the signal from the channel time generator 5 in accordance with the internal channel counter at an earlier number in the queue one of the multiplexers 3, from which data is read out and forms data blocks from them, the size of which corresponds to the low-speed or high-speed mode of operation of the selected channel. In the driver 4 from the control device 1 receives service information about the channel, including the unique identifier of the subscriber, information about the quality and delay in the line, which is added to the data block. The data block thus formed at low speed is transferred to the FIFO 9 buffer, where the speed of the frame shaper 4 and the speed of the second noise-resistant encoder 10 are matched, while at high speed, it goes to the FIFO 6 buffer, where, accordingly, the speed of the shaper 4 and the speed of the first error-correcting encoder 7. In the second error-correcting encoder 10, the transmitted data block is encoded with high redundancy, which ensures high noise immunity of the radio sharing. Then the data block from the second error-correcting encoder 26 enters the code extension block 11, where the data bit stream is divided into groups of M bits, after which it is encoded by Walsh sequences, repeated L times and scrambled. In the first error-correcting encoder 7, the transmitted data block is encoded with low redundancy. The obtained extended code sequence from the second error-correcting encoder 10 and the encoded data blocks from the first error-correcting encoder 7 are sent to the preamble adding unit 8, where information from the control device 1 receives information about the low-speed or high-speed channel operation mode and the type of modulation, according to which the preamble is added, specially encoded using Walsh sequences. Then the data stream enters the modulator 12, where information from the control device 1 receives information about the type of modulation depending on the channel speed. The modulator 12 generates 2 streams of quadrature, changing with a given frequency that determines the width of the spectrum of the signal. From the output of the modulator, two streams of quadrature arrive at the polyphase filter 13 with the characteristic square root of the raised cosine, where the data samples are filtered and interpolated to the sampling frequency of the digital-to-analog converter 14, which then goes to the digital-to-analog converter 14, where the data from the digital are converted into analog form. In the low-pass filter 15 of the transmitting part, the side components of the spectrum of the signal are filtered, which are obtained by converting the digital signal to analog, from where the data arrives at the antenna.

При приёме сигналы от антенны поступают на фильтр нижних частот приёмной части, откуда поступают на аналого-цифровой преобразователь 17, где из аналоговой формы данные преобразуются в цифровую, и поступают на согласованный фильтр 18 с характеристикой корень квадратный из приподнятого косинуса. После согласованного фильтра 18 данные поступают в блок предварительной синхронизации 19, где производится корреляция принимаемого сигнала с известной последовательностью, находящейся в его памяти. Момент начала пакета данных определяется пороговым детектором блока предварительной синхронизации 19, срабатывающим на корреляционный пик, превышающий заданное пороговое значение. Порог срабатывания задается адаптивно, в зависимости от качества сигнала. Из блока предварительной синхронизации 19 данные вместе с сигналом начала пакета поступает на детектор межмодемной сигнализации 20, где определяется тип принимаемого сигнала (низкоскоростной или высокоскоростной). Затем сигнал поступает на блок управления многоканальным режимом 23, где формируются управляющие импульсы, которые поступают при низкоскоростном режиме на второй демодулятор 22, при высокоскоростном режиме на первый демодулятор 21, а также сигналы на переключение в зависимости от режима работы канала поступает на мультиплексор 27. В первом демодуляторе 21 осуществляется частотная и временная синхронизация данных, оценивается и компенсируется отстройка опорного генератора и частоты несущей приёмной части относительно передающей части, обеспечивая когерентный приём сигнала. В первом декодере 25 осуществляется установление кадровой синхронизации и декодирование помехоустойчивого кода. Во втором демодуляторе 22 осуществляется символьная синхронизация, дескремблирование, сужение спектра предварительно выравненного относительно начала кадра сигнала, затем выделяется битовая последовательность, которая поступает в второй помехоустойчивый декодер 26, где осуществляется установление кадровой синхронизации и декодирование помехоустойчивого кода в соответствии с низкоскоростным режимом. Данные после декодирования с первого помехоустойчивого декодера 25 или со второго помехоустойчивого декодера 26 подаются на мультиплексор приёмной части 27 и на устройство оценки качества канала 24. Устройство оценки качества канала 24 в зависимости от метрик канала, поступающих с первого демодулятора 21 или второго демодулятора 22, и статистики коррекции ошибок, поступающей с первого помехоустойчивого декодера 25 или со второго помехоустойчивого декодера 26 соответственно, формирует оценку качества канала, которая затем передается на устройство управления 1. Мультиплексор приёмной части 27 выбирает поток данных в соответствии с информацией от блока управления многоканальным режимом 23 и формирует групповой поток. От мультиплексора приёмной части групповой поток поступает на буфер FIFO приёмной части 28, где происходит согласование скорости демодулирующей и мультиплексной частей модема. Из буфера FIFO приёмной части 28 данные поступают на дефреймер 29, где по уникальному идентификатору абонента, информация о котором поступила от устройства управления 1, определяет принадлежность абонента каналу и записывает поступающий групповой поток на выделенный, в зависимости от номера очереди, канал. Далее групповой поток в зависимости от номера канала поступает на один из демультиплексоров 30, где разделяется на информацию КСС и ТУ-ТС при низкоскоростном режиме или на пользовательскую информацию и информацию КСС, ТУ-ТС при высокоскоростном режиме. Информация поступает на один из буферов LVDS 31, где данные преобразовываются в формат LVDS и передаются абоненту. Устройство управления 1 на основании данных о качестве каналов, а также командной информации с внешнего управления осуществляет обмен между модемом и внешними устройствами, записывая командную информацию, а также информацию, содержащую текущее состояние модема, тем самым управляя работой его основными параметрами.When receiving signals from the antenna, they are transmitted to the low-pass filter of the receiving part, from where they are sent to the analog-to-digital converter 17, where the data are converted from the analog form to digital, and fed to the matched filter 18 with the characteristic square root of the raised cosine. After the matched filter 18, the data enters the pre-synchronization unit 19, where the received signal is correlated with the known sequence in its memory. The moment of the beginning of the data packet is determined by the threshold detector of the pre-synchronization unit 19, which is triggered by a correlation peak exceeding a predetermined threshold value. The response threshold is set adaptively, depending on the quality of the signal. From the pre-synchronization unit 19, the data, together with the packet start signal, is fed to the inter-modem signaling detector 20, where the type of the received signal (low-speed or high-speed) is determined. Then the signal is fed to the control unit of the multi-channel mode 23, where control pulses are generated, which are fed to the second demodulator 22 in low speed mode, and to the first demodulator 21 in high speed mode, and switching signals depending on the channel operating mode are sent to multiplexer 27. B the first demodulator 21 carries out frequency and time synchronization of data, the detuning of the reference oscillator and the frequency of the carrier receiving part relative to the transmitting part is estimated and compensated, spechivaya coherent signal reception. In the first decoder 25, frame synchronization and decoding of the error-correcting code are performed. In the second demodulator 22, symbol synchronization, descrambling, narrowing of the spectrum previously aligned with the beginning of the frame of the signal is performed, then a bit sequence is allocated, which enters the second noise-free decoder 26, where the frame synchronization and decoding of the noise-resistant code are performed in accordance with the low-speed mode. The data after decoding from the first noise-free decoder 25 or from the second noise-free decoder 26 is supplied to the receiver multiplexer 27 and to the channel quality estimator 24. The channel quality estimator 24 depending on the channel metrics from the first demodulator 21 or the second demodulator 22, and error correction statistics received from the first noise-free decoder 25 or from the second noise-free decoder 26, respectively, generates an estimate of the quality of the channel, which is then transmitted to the device GUT control receiving portion 1. The multiplexer 27 selects a data stream in accordance with information from the multi-channel mode control unit 23 and generates a multicast stream. From the receiving multiplexer, the group stream is fed to the FIFO buffer of the receiving part 28, where the speed of the demodulating and multiplex parts of the modem is matched. From the FIFO buffer of the receiving part 28, the data arrives at the defreamer 29, where, using the unique identifier of the subscriber, information about which came from the control unit 1, determines the subscriber’s affiliation to the channel and writes the incoming group stream to a dedicated channel, depending on the queue number. Next, the group stream, depending on the channel number, is fed to one of the demultiplexers 30, where it is divided into KCC and TU-TS information at low speed or to user information and KSS, TU-TS information at high speed. Information is sent to one of the LVDS buffers 31, where the data is converted to the LVDS format and transmitted to the subscriber. The control device 1, based on data on the quality of the channels, as well as command information from the external control, exchanges between the modem and external devices, recording command information, as well as information containing the current state of the modem, thereby controlling the operation of its main parameters.

Claims

A multidirectional communication modem comprising a control device, a transmitting part, which includes LVDS buffers of the transmitting part, multiplexers of the transmitting part, a first transmitting part FIFO buffer, a first noise-resistant encoder, a modulator, the output of which is connected to the input of the polyphase filter, and a receiving part, which includes buffers LVDS of the receiving part, a low-pass filter of the receiving part, a FIFO buffer of the receiving part, the input of which is connected to the output of the multiplexer of the receiving part, the first input of which is connected to the first output of the first a sound decoder, the second output of which is connected to the first input of the channel quality estimator, the first demodulator, the first and second outputs of the control device are connected to the first input of the modulator and the first input of the first demodulator, respectively, and the first input of the control device is connected to the output of the channel quality estimator the fact that it is equipped in the transmitting part with a digital-to-analog converter, a frame shaper, a time interval generator, a low-pass filter of the transmitting part, connected in series by the second FIFO buffer of the transmitting part, the second error-correcting encoder, the code extension unit, the preamble addition unit, and the receiving part by an analog-to-digital converter, a matched filter, a preliminary synchronization unit, an intermode signaling detector, a second demodulator, a multi-channel mode control unit, and a second error-resistant decoder, defreamer, demultiplexers, while the third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth outputs of the control device are not available with the first input of the frame shaper, with the input of the time slot generator, with the second input of the preamble adding unit, with the first input of the second demodulator, with the first input of the multichannel control unit and with the first input of the deframer, respectively, the outputs of the LVDS buffers of the transmitting part are connected through the multiplexers of the transmitting part with the inputs of the frame former, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first FIFO buffer of the transmitting part and the second FIFO buffer of the transmitting part, respectively, the second input the frame extender is connected to the output of the time slot generator, the output of the first FIFO buffer of the transmitting part is connected to the input of the first noise-resistant encoder, the output of which is connected to the third input of the preamble adding unit, the output of which is connected to the second input of the modulator, the output of the polyphase filter is connected to the input of the digital-to-analog converter the output of which is connected to the low-pass filter of the transmitting part, the output of the low-pass filter of the receiving part is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which It is connected to the input of a matched filter, the output of which is connected to the input of the pre-synchronization unit, the first, second and third outputs of which are connected to the second input of the first demodulator, to the second input of the second demodulator and to the input of the intermodem signaling detector, respectively, the first and second outputs of the intermodem signaling detector connected to the second input of the control device and to the second input of the multichannel control unit, respectively, the first and second outputs of the multichannel control unit are connected to the second input of the receiving part multiplexer and the third input of the second demodulator, respectively, the first and second outputs of the second demodulator are connected to the second input of the channel quality estimator and the input of the second noise-free decoder, respectively, the first and second outputs of the first demodulator are connected to the third input of the quality assessment device channels and the input of the first noise-free decoder, respectively, the first and second outputs of the second noise-free decoder are connected to four by the input of the channel quality estimator and the second input of the receiver multiplexer, respectively, the output of the receiver FIFO buffer is connected to the second input of the deframer, the outputs of the deframer are connected to the first inputs of the demultiplexers, the second inputs of which are connected to the outputs of the control device, the outputs of the demultiplexers are connected to the inputs of the LVDS buffers of the receiver parts.