RU2713507C1 - Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system - Google Patents

Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system Download PDF

Info

Publication number
RU2713507C1
RU2713507C1 RU2019122370A RU2019122370A RU2713507C1 RU 2713507 C1 RU2713507 C1 RU 2713507C1 RU 2019122370 A RU2019122370 A RU 2019122370A RU 2019122370 A RU2019122370 A RU 2019122370A RU 2713507 C1 RU2713507 C1 RU 2713507C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
receiving
channel
radio
frequency
Prior art date
Application number
RU2019122370A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Михайлович Орощук
Михаил Викторович Соловьев
Алексей Анатольевич Гаврилов
Андрей Николаевич Сучков
Original Assignee
Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) filed Critical Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток)
Priority to RU2019122370A priority Critical patent/RU2713507C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713507C1 publication Critical patent/RU2713507C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communication.
SUBSTANCE: invention relates to radio communication and can be used in construction of adaptive systems and complexes of SW radio communication. Method is based on step-by-step adaptation of a radio channel of a slave and a master station, performing route probing, interference environment testing, finding values of optimized parameters of a radio communication system, transmitting values of selected parameters to a master station, adjusting the receiving and transmitting paths to new optimized parameters, establishing and maintaining communication, wherein a second receiving channel is additionally introduced, consisting of identical to the first receiving channel of the receiving antenna, an antenna-feeder device and a high-frequency amplifier, as well as two-channel synchronous analogue-to-digital converter, which is connected in parallel to both receiving channels, in which amplified radio signals digitization is performed.
EFFECT: technical result consists in improvement of interference immunity and capacity of adaptive communication system with OFDM-signals under conditions of influence of narrow-band station and natural interference.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области радиосвязи и может использоваться для повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивных систем и комплексов КВ радиосвязи, использующих OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов) технологию в условиях влияния узкополосных станционных и естественных помех.The invention relates to the field of radio communications and can be used to increase the noise immunity and throughput of adaptive systems and HF radio systems using OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) technology under the influence of narrow-band station and natural interference.

Известен способ и система адаптивной КВ радиосвязи, обеспечивающий защиту от узкополосных помех, описанный в (Патент US9,008,594B2 США, МПК H04B 7/02 ,H04B L/707,H04B 1/69, H04L 25/03, H04L 5/06, H04L 5/00 (2006.01). Способ и система адаптивной радиосвязи в КВ диапазоне, опубл. 14.04.2015), в котором снижение влияния указанных помех осуществляется методом исключения каналов, в которых присутствуют помехи. В качестве недостатков данного способа и системы можно указать сложность практической реализации, невозможность создания отдельного устройства, подключаемого к входу приемного устройства, а также необходимость использования фильтров с высокой избирательностью (селекцией).A known method and system of adaptive HF radio communication that provides protection against narrow-band interference described in (US Patent US9,008,594B2, IPC H04B 7/02, H04B L / 707, H04B 1/69, H04L 25/03, H04L 5/06, H04L 5/00 (2006.01). Method and adaptive radio communication system in the HF band, published on 04/14/2015), in which the influence of these interference is reduced by eliminating channels in which interference is present. The disadvantages of this method and system can indicate the complexity of the practical implementation, the impossibility of creating a separate device connected to the input of the receiving device, as well as the need to use filters with high selectivity (selection).

Известен способ адаптации КВ радиосвязи с использованием технологий OFDM (Патент 2639657 РФ, МПК H04 5/00, H04L 27/26 (2006.01). Способ адаптации системы КВ радиосвязи с OFDM-сигналами; опубл. 21.12.2017, бюл. № 36). С целью повышения пропускной способности адаптивной системы связи с OFDM-сигналами в указанном способе дополнительно вводят параметр - величину разнесения по частоте соседних поднесущих OFDM-сигнала. Оценку состояния канала связи проводят по величинам частотного и временного рассеяния, а также по отношению сигнал/шум, которые измеряются в процессе приема сигналов трассового зондирования. Значения сгруппированных пар оптимизируемых параметров системы связи определяют по заранее подготовленным таблицам соответствия.A known method of adaptation of HF radio communication using OFDM technologies (Patent 2639657 of the Russian Federation, IPC H04 5/00, H04L 27/26 (2006.01). Method of adaptation of HF radio system with OFDM signals; publ. 12/21/2017, bull. No. 36). In order to increase the throughput of an adaptive communication system with OFDM signals, the method additionally introduces a parameter — the frequency diversity value of neighboring OFDM signal subcarriers. Assessment of the state of the communication channel is carried out by the values of frequency and time scattering, as well as by the signal-to-noise ratio, which are measured in the process of receiving signals of path sounding. The values of the grouped pairs of optimized parameters of the communication system are determined by pre-prepared correspondence tables.

К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

- низкая оперативность установления связи из-за сложности процесса адаптации, связанная с расчетом таблиц соответствия;- low efficiency of establishing communication due to the complexity of the adaptation process associated with the calculation of conformity tables;

- отсутствие мониторинга состояния канала связи в процессе ведения связи;- lack of monitoring of the state of the communication channel in the process of communication;

- отсутствие возможности компенсации влияния узкополосных станционных помех;- the lack of the ability to compensate for the effect of narrow-band station interference;

- отсутствие возможности передачи широкополосных сигналов, обеспечивающей возможность повышения пропускной способности радиоканала;- the inability to transmit broadband signals, providing the ability to increase the bandwidth of the radio channel;

- отсутствие возможности поддержания постоянной средней скорости передачи информации.- lack of ability to maintain a constant average speed of information transfer.

Известен способ адаптации системы КВ радиосвязи, реализованный в адаптивной системе «Редан-Пирс» (комплекс технических средств адаптивной передачи данных и речи по КВ радиоканалам модификации «Редан-Пирс», https://www.rimr.ru/catalog/rzhd/avtomatizirovannyy-adaptivnyy-komp-leks-tekhnicheskikh-sredstv-redan-pirs/), основанный на применении OFDM технологий. Данный способ является наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению и выбран в качестве прототипа. В указанном способе применяется многопараметрическая адаптация к условиям распространения радиоволн и помеховой обстановке путем целенаправленного изменения рабочих частот, скорости передачи информации (в пределах 300-9600 бит/с) и кодовой скорости (от 0,4 до 0,8).A known method of adaptation of the HF radio communication system, implemented in the adaptive system "Redan-Pierce" (a set of technical means for adaptive data and speech transmission on HF radio channels of the modification "Redan-Pierce", https://www.rimr.ru/catalog/rzhd/avtomatizirovannyy -adaptivnyy-komp-leks-tekhnicheskikh-sredstv-redan-pirs /) based on the use of OFDM technologies. This method is the closest in technical essence to the claimed invention and is selected as a prototype. In this method, a multi-parameter adaptation is applied to the propagation conditions of the radio waves and the interference environment by purposefully changing the operating frequencies, the information transfer rate (within 300-9600 bit / s) and the code rate (from 0.4 to 0.8).

За счет активного трассового зондирования на всех этапах ведения связи осуществляется оценка параметров радиоканала (анализ многолучевости, оценка сигнально-помеховой обстановки и расчет количества обнаруженных кодом ошибок), в результате чего автоматически производится выбор оптимальной рабочей частоты и составления предварительного частотного расписания.Due to active route sounding at all stages of communication, the parameters of the radio channel are evaluated (multipath analysis, estimation of the signal-noise situation and calculation of the number of errors detected by the code), as a result of which the optimal operating frequency is selected and a preliminary frequency schedule is compiled.

К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

- отсутствие возможности компенсации влияния узкополосных станционных помех;- the lack of the ability to compensate for the effect of narrow-band station interference;

- отсутствие возможности передачи широкополосных сигналов, обеспечивающей повышение пропускной способности радиоканала;- the lack of the ability to transmit broadband signals, providing increased throughput of the radio channel;

- отсутствие возможности поддержания постоянной средней скорости передачи информации.- lack of ability to maintain a constant average speed of information transfer.

На устранение указанных недостатков направлено заявленное изобретение «Способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы КВ радиосвязи», технической задачей которого является повышение помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы связи с OFDM-сигналами, в условиях узкополосных станционных и естественных помех.To address these shortcomings, the claimed invention is directed “A method for increasing the noise immunity and bandwidth of an adaptive HF radio communication system”, the technical task of which is to increase the noise immunity and bandwidth of an adaptive communication system with OFDM signals, in the conditions of narrow-band station and natural interference.

Реализация поставленной задачи позволяет достичь следующий суммарный технический результат:The implementation of the task allows to achieve the following total technical result:

- возможность обеспечения заданной помехоустойчивости в КВ радиоканале при малых соотношениях сигнал/шум в условиях узкополосных станционных и естественных помех;- the ability to provide a given noise immunity in the HF radio channel at low signal-to-noise ratios in the conditions of narrow-band station and natural interference;

- возможность передачи широкополосных сигналов (более 40 кГц) для обеспечения повышенной скорости передачи информации;- the ability to transmit broadband signals (more than 40 kHz) to provide an increased information transfer rate;

- возможность поддержания постоянной средней скорости передачи информации.- the ability to maintain a constant average speed of information transfer.

Для достижения указанного технического результата предложен «Способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы КВ радиосвязи», использующий OFDM технологию, основанный на поэтапной адаптации радиоканала ведомой и ведущей станций, выполняющий процедуры трассового зондирования, тестирования помеховой обстановки, нахождения значений оптимизируемых параметров системы радиосвязи, передачи значений выбранных параметров на ведущую станцию, перестройки приемного и передающего трактов на новые оптимизированные параметры, установления и ведения связи.To achieve the indicated technical result, a “Method for increasing the noise immunity and throughput of an adaptive HF radio communication system” is proposed, using OFDM technology based on phased adaptation of the radio channel of the slave and master stations, performing routing sounding procedures, testing the interference environment, finding values of optimized parameters of the radio communication system, transmission values of the selected parameters to the master station, tuning the receiving and transmitting paths to new optimized ny parameters, establishing and maintaining communication.

Принципиальным отличием заявленного изобретения от прототипа является то, что в приемный тракт дополнительно вводят второй приемный канал, состоящий из идентичных первому приемному каналу приемной антенны (антенно-фидерного устройства) и усилителя высокой частоты, а также дополнительно вводят параллельно соединенный с обоими приемными каналами двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь, в котором синхронно выполняют оцифровку усиленных радиосигналов. Далее выполняют пространственно-корреляционную обработку сигналов в блоке обработки сигналов вычислительного устройства, где производят вычисление взаимной корреляции сигналов, представленных параллельным кодом, несущих информацию об отдельных символах с объемом выборки, равным длине кода Баркера. Далее осуществляют формирование информационной последовательности, представленной параллельным кодом, путем сравнения вычисленных значений взаимной корреляции с пороговым числом. При этом в блоке формирования сигнала вычислительного устройства каждый бит информации, поступающей с терминала, кодируют шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера, имеющей автокорреляционную функцию, близкую к дельта-функции, повышающей помехоустойчивость радиоканала. Далее выполняют процедуру межсимвольного перемежения. Кроме этого проводят тестирование тестовыми сигналами №№ 1-3 для оценки состояния радиоканала. Далее по результатам тестирования в блоке адаптивного управления радиоканалом вычислительного устройства для поддержания заданной пропускной способности радиоканала выполняют адаптацию частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала путем распределения по частоте поднесущих OFDM-сигнала.The fundamental difference between the claimed invention and the prototype is that an additional receiving channel is additionally introduced into the receiving path, consisting of a receiving antenna (antenna-feeder device) identical to the first receiving channel and a high-frequency amplifier, and also a two-channel synchronous input connected to both receiving channels is additionally introduced An analog-to-digital converter, in which the amplified radio signals are digitized synchronously. Next, spatial-correlation processing of the signals is performed in the signal processing unit of the computing device, where the cross-correlation of the signals represented by the parallel code is carried out, carrying information about individual symbols with a sample size equal to the length of the Barker code. Next, an information sequence represented by a parallel code is generated by comparing the calculated cross-correlation values with a threshold number. Moreover, in the signal generation block of the computing device, each bit of information coming from the terminal is encoded with a Barker noise-like binary code sequence having an autocorrelation function close to a delta function that increases the noise immunity of the radio channel. Next, perform the procedure of intersymbol interleaving. In addition, testing with test signals No. 1-3 is carried out to assess the state of the radio channel. Further, according to the results of testing in the adaptive radio channel control unit of the computing device to maintain a given radio channel capacity, the frequency-code structure of the OFDM signal is adapted by frequency distribution of the OFDM signal subcarriers.

Введение в приемный тракт второго приемного канала и двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя позволяют производить пространственно-корреляционную обработку сигналов в вычислительном устройстве, обеспечивающую повышение помехоустойчивости радиоканала.Introduction to the receiving path of the second receiving channel and a two-channel synchronous analog-to-digital converter allow spatial-correlation processing of signals in a computing device, providing increased noise immunity of the radio channel.

Для выполнения пространственно-корреляционной обработки сигналов в заявленном способе расстояние между приемными антеннами должно составлять не менее, чем половины длины волны (λ/2) друг от друга.To perform spatial correlation processing of the signals in the claimed method, the distance between the receiving antennas should be at least half the wavelength (λ / 2) from each other.

Для адаптации частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала исключают поднесущие OFDM-сигнала, на которых возникает большое число ошибок при тестировании и где уровень помех превышает средний уровень помех во всей полосе тестового сигнала более чем на 30 %, с переносом пораженных поднесущих на края исходного OFDM-сигнала в пределах расширенной полосы тестового сигнала.To adapt the frequency-code design of the OFDM signal, OFDM signal subcarriers are excluded, where a large number of test errors occur and where the interference level exceeds the average noise level in the entire test signal band by more than 30%, with the affected subcarriers being transferred to the edges of the original OFDM -signal within the extended band of the test signal.

Предложенный способ реализуется в устройстве, содержащем блок сопряжения 1, последовательно соединенный с информационным выходом терминала, выход которого последовательно соединен с информационным входом блока формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2.The proposed method is implemented in a device containing a pairing unit 1, connected in series with the information output of the terminal, the output of which is connected in series with the information input of the signal conditioning unit 2.1 of computing device 2.

Сигнальный выход блока формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 последовательно соединен с широкополосным усилителем мощности 3.1 передающего тракта 3, выход которого последовательно соединен с антенной передающего тракта 3.The signal output of the signal conditioning unit 2.1 of the computing device 2 is connected in series with a broadband power amplifier 3.1 of the transmission path 3, the output of which is connected in series with the antenna of the transmission path 3.

Обе антенны приемного тракта 4 последовательно соединены с соответствующими сигнальными входами усилителей высокой частоты 4.1.1 и 4.2.1 приемных каналов 4.1 и 4.2 приемного тракта 4, сигнальные выходы которых последовательно соединены с сигнальными входами двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4.3 приемного тракта 4. Сигнальные выходы двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4.3 последовательно соединены с двумя входами блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2, а информационный выход блока обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2 последовательно соединен с блоком сопряжения 1. Далее выход блока сопряжения 1 последовательно соединен с информационным входом терминала.Both antennas of the receiving path 4 are connected in series with the corresponding signal inputs of high-frequency amplifiers 4.1.1 and 4.2.1 of the receiving channels 4.1 and 4.2 of the receiving path 4, the signal outputs of which are connected in series with the signal inputs of a two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 of the receiving path 4. Signal the outputs of the two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 are connected in series with two inputs of the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, and the information output the signal processing unit 2.3 of the computing device 2 is connected in series with the interface unit 1. Next, the output of the interface unit 1 is connected in series with the information input of the terminal.

Дополнительно блок обработки сигнала 2.3 вычислительного устройства 2 последовательно соединен через управляющие вход и выход с блоком адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2. Также блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 последовательно соединен через управляющий выход с блоком формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2.Additionally, the signal processing unit 2.3 of the computing device 2 is connected in series through the control input and output to the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of the computing device 2. Also, the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of the computing device 2 is connected in series through the control output to the signal generation unit 2.1 of the computing device 2.

Принципиальным отличием заявленного изобретения от прототипа является то, что в устройстве используются два идентичных приемных канала, соединенные с двухканальным синхронным аналого-цифровым преобразователем, позволяющие выполнять пространственно-корреляционную обработку сигналов.The fundamental difference between the claimed invention and the prototype is that the device uses two identical receive channels connected to a two-channel synchronous analog-to-digital converter, which allows performing spatial-correlation signal processing.

Такое конструктивное решение изобретения за счет отличительных признаков дало новые технические эффекты:Such a constructive solution of the invention due to the distinguishing features gave new technical effects:

1. Повышение помехоустойчивости в КВ радиоканале в условиях естественных помех и замираний, возникающих в ионосферном радиоканале за счет перемежения символов информационного сигнала, расширения базы сигнала и использования пространственно-корреляционной обработки сигналов. Перемежение символов информационного сигнала рассеивает группирующиеся ошибки, возникающие в ионосферном КВ радиоканале, что позволяет использовать корректирующие коды с минимальной избыточностью, тем самым обеспечивая максимальную канальную и информационную скорость в радиоканале. Расширение базы сигнала и пространственно-корреляционная обработка сигналов позволяют дополнительно повысить помехоустойчивость радиоканала, обеспечивая возможность приема сигнала с заданной помехоустойчивостью при соотношении сигнал/шум.1. Improving noise immunity in the HF radio channel under conditions of natural interference and fading occurring in the ionospheric radio channel due to the interleaving of the symbols of the information signal, expanding the signal base and the use of spatial correlation signal processing. The alternation of the symbols of the information signal scatters the grouping errors that occur in the ionospheric HF radio channel, which allows the use of correction codes with minimal redundancy, thereby ensuring maximum channel and information speed in the radio channel. The expansion of the signal base and spatial-correlation signal processing can further increase the noise immunity of the radio channel, providing the ability to receive a signal with a given noise immunity at a signal to noise ratio.

2. Повышение помехоустойчивости в КВ радиоканале в условиях влияния узкополосных станционных помех за счет использования пространственно-корреляционного способа обработки сигналов и обеспечения равномерности спектра интерференционного поля станционных помех в пределах полосы приемного тракта путем адаптации параметров радиоканала к помеховой обстановке в КВ диапазоне, основанной на исключении поднесущих частот «пораженных» узкополосными помехами. Исключение «пораженных» поднесущих частот производится в случаях, когда уровень узкополосных помех превышает средний уровень остальных узкополосных помех более чем на 30 % и где наблюдается наибольшее число ошибок при тестировании помеховой обстановки.2. Improving noise immunity in the HF radio channel under the influence of narrow-band station interference by using the spatial correlation method of signal processing and ensuring the uniformity of the interference field spectrum of the station interference within the receive path band by adapting the parameters of the radio channel to the interference situation in the HF band based on the exclusion of subcarriers frequencies "struck" by narrow-band interference. The “affected” subcarrier frequencies are excluded when the level of narrow-band interference exceeds the average level of the remaining narrow-band interference by more than 30% and where the largest number of errors is observed when testing the interference environment.

3. Поддержание средней скорости передачи информации за счет постоянного количества поднесущих в OFDM-сигнале путем переноса поднесущих частот «пораженных» узкополосными помехами на края «непораженных» участков расширенного спектра OFDM-сигнала в пределах полосы всего приемного тракта.3. Maintaining the average information transmission rate due to the constant number of subcarriers in the OFDM signal by transferring the frequency subcarriers "affected" by narrow-band interference to the edges of the "unaffected" sections of the extended spectrum of the OFDM signal within the entire receiving path band.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых изображены:The claimed method is illustrated by drawings, which depict:

Фиг. 1. Функциональная схема устройства передачи и приема OFDM-сигнала в КВ радиоканале.FIG. 1. Functional diagram of a device for transmitting and receiving an OFDM signal in a HF radio channel.

Фиг. 2. Типовая зависимость коэффициента взаимной корреляции станционных помех от полосы пропускания приемного тракта.FIG. 2. Typical dependence of the cross-correlation coefficient of station interference on the passband of the receive path.

Фиг. 3. Спектр типового OFDM-сигнала.FIG. 3. The spectrum of a typical OFDM signal.

Фиг. 4. Спектры последовательно передаваемых сигналов, используемые для тестирования уровней сигнала и помех (тестовый сигнал №2).FIG. 4. Spectra of sequentially transmitted signals used to test signal levels and interference (test signal No. 2).

Фиг. 5. Принцип формирования оптимальной частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала:FIG. 5. The principle of forming the optimal frequency-code design of the OFDM signal:

а) пояснение анализа помеховой обстановки в тестируемой полосе частот;a) an explanation of the analysis of the interference environment in the tested frequency band;

б) пояснение переноса пораженных частотных участков OFDM-сигнала.b) an explanation of the transfer of the affected frequency sections of the OFDM signal.

Фиг. 6. Пояснение к формированию тестового сигнала для оценки временного рассеяния в радиоканале (тестовый сигнал №3).FIG. 6. An explanation of the formation of a test signal for evaluating the temporal scattering in the radio channel (test signal No. 3).

Для осуществления заявленного способа необходимо наличие двух идентичных по составу станций А и Б.For the implementation of the claimed method requires the presence of two identical in composition of stations A and B.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства передачи и приема радиосигналов КВ диапазона.In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for transmitting and receiving HF radio signals.

На схеме представлено:The diagram shows:

Станция А в составе:Station A consisting of:

1. Блок сопряжения. 1. The interface unit.

2. Вычислительное устройство.2. Computing device.

2.1. Блок формирования сигнала.2.1. Signal conditioning unit.

2.2. Блок адаптивного управления радиоканалом.2.2. Adaptive radio channel control unit.

2.3. Блок обработки сигнала.2.3. Signal processing unit.

3. Передающий тракт.3. The transmission path.

3.1. Широкополосный усилитель мощности.3.1. Broadband power amplifier.

Антенна (антенно-фидерное устройство).Antenna (antenna feeder device).

4. Приемный тракт.4. The receiving path.

4.1. Первый приемный канал.4.1. The first receiving channel.

4.1.1. Усилитель высокой частоты.4.1.1. High frequency amplifier.

Антенна.Antenna.

4.2. Второй приемный канал.4.2. The second receiving channel.

4.2.1. Усилитель высокой частоты.4.2.1. High frequency amplifier.

Антенна.Antenna.

4.3. Двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь.4.3. Two-channel synchronous analog-to-digital converter.

Станция Б.Station B.

Все конструктивные элементы в блоке сопряжения 1, в вычислительном устройстве 2, в блоке формирования сигнала 2.1, в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2, в блоке обработки сигнала 2.3, в широкополосном усилителе мощности 3.1 передающего тракта 3, в усилителях высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 и 4.2.1 второго приемного канала 4.2, в двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 соединены электрическими связями.All structural elements in the interface unit 1, in the computing device 2, in the signal conditioning unit 2.1, in the adaptive control unit of the radio channel 2.2, in the signal processing unit 2.3, in the broadband power amplifier 3.1 of the transmitting path 3, in the high-frequency amplifiers 4.1.1 of the first receiving channel 4.1 and 4.2.1 of the second receiving channel 4.2, in a two-channel synchronous analog-to-digital Converter 4.3 of the receiving path 4 are connected by electrical connections.

На Фиг. 2. представлена типовая зависимость коэффициента взаимной корреляции интерференционного поля узкополосных станционных помех (ρna) от полосы пропускания приемного тракта (Δƒ), полученная в результате экспериментальных исследований. Результаты эксперимента показали возможность снижения взаимной корреляции станционных помех, попадающих в полосу обрабатываемых сигналов, с расширением полосы пропускания приемного тракта. Это позволяет выполнять компенсацию влияния узкополосных станционных помех при использовании пространственно-корреляционной обработки сигналов, обеспечивая возможность передачи информации в широкой полосе частот на фоне помех с заданной помехоустойчивостью.In FIG. 2. A typical dependence of the cross-correlation coefficient of the interference field of narrow-band station interference (ρ na ) on the passband of the receive path (Δƒ) obtained as a result of experimental studies is presented. The experimental results showed the possibility of reducing the mutual correlation of station interference falling into the band of the processed signals, with the expansion of the passband of the receiving path. This allows you to compensate for the effect of narrow-band station interference when using spatial-correlation signal processing, providing the ability to transmit information in a wide frequency band against interference with a given noise immunity.

На фиг. 3. представлен спектр типового OFDM-сигнала с использованием кода Баркера для расширения базы сигнала.In FIG. 3. presents a spectrum of a typical OFDM signal using a Barker code to expand the signal base.

На фиг. 4. представлены спектры последовательно передаваемых сигналов, используемые для тестирования уровней сигнала и помех (тестовый сигнал №2).In FIG. 4. Spectra of sequentially transmitted signals used for testing signal levels and interference are presented (test signal No. 2).

На фиг. 5: представлен принцип формирования оптимальной частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала, с пояснением анализа помеховой обстановки в тестируемой полосе частот и способа переноса пораженных частотных участков OFDM-сигнала.In FIG. 5: the principle of generating the optimal frequency-code design of the OFDM signal is presented, with an explanation of the analysis of the interference situation in the tested frequency band and the method of transferring the affected frequency sections of the OFDM signal.

На фиг. 6. показан принцип формирования тестового сигнала №3, используемого для оценки временного рассеяния в радиоканале.In FIG. 6. shows the principle of formation of test signal No. 3, used to estimate the temporal scattering in the radio channel.

Осуществление способаThe implementation of the method

Для осуществления заявленного способа исходящий информационный сигнал с терминала поступает в блок сопряжения 1, в котором выполняется его преобразование в формат работы вычислительного устройства 2.To implement the claimed method, the outgoing information signal from the terminal enters the interface unit 1, in which it is converted into the format of the computing device 2.

Далее в блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 последовательно выполняются операции:Next, in the signal conditioning unit 2.1 of the computing device 2, the following operations are sequentially performed:

- кодирование каждого бита информации шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера;- coding of each bit of information with a noise-like binary Barker code sequence;

- избыточное кодирование корректирующим кодом;- excessive coding corrective code;

- межсимвольное скремблирование (перемежение) информационных кодовых комбинаций;- intersymbol scrambling (interleaving) of information code combinations;

- формирование OFDM-сигнала с установленными частотным разносом поднесущих и частотно-кодовой конструкцией (фиг. 3).- the formation of the OFDM signal with the established frequency spacing of the subcarriers and the frequency-code design (Fig. 3).

Сформированный OFDM-сигнал поступает на широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором он подается на антенно-фидерное устройство, осуществляющее излучение электромагнитных волн в направлении приемной станции (фиг. 1).The generated OFDM signal is fed to a broadband power amplifier 3.1 of the transmission path 3, after amplification in which it is fed to an antenna-feeder device that emits electromagnetic waves in the direction of the receiving station (Fig. 1).

Принимаемый радиосигнал поступает на две идентичные антенны, пространственно-разнесенные на расстоянии не менее половины длины волны (d > λ/2) друг от друга, спозиционированные ортогонально передающей станции. Радиосигнал с выходов антенн поступает на два идентичных усилителя высокой частоты 4.1.1 и 4.2.1 приемных каналов 4.1 и 4.2 приемного тракта 4, после усиления в которых радиосигнал поступает на входы двухканального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4.3 приемного тракта 4. Двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь 4.3 приемного тракта 4 выполняет оцифровку усиленных радиосигналов, которые поступают на два входа блока обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2, в котором при приеме информационных сигналов последовательно выполняются операции:The received radio signal arrives at two identical antennas, spatially spaced at least half the wavelength (d> λ / 2) from each other, positioned orthogonally to the transmitting station. The radio signal from the antenna outputs is fed to two identical high-frequency amplifiers 4.1.1 and 4.2.1 of the receiving channels 4.1 and 4.2 of the receiving path 4, after amplification in which the radio signal is fed to the inputs of the two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 of the receiving path 4. The two-channel synchronous analog- the digital Converter 4.3 of the receiving path 4 digitizes the amplified radio signals that are fed to the two inputs of the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, in which when receiving information signals after ovatelno operations are performed:

- демодуляция OFDM-сигнала;- demodulation of the OFDM signal;

- вычисление взаимной корреляции демодулированных сигналов на интервале кода Баркера;- calculation of cross-correlation of demodulated signals on the interval of the Barker code;

- формирование информационной последовательности путем сравнения вычисленной суммы значений взаимной корреляции с пороговым значением;- the formation of an information sequence by comparing the calculated sum of the cross-correlation values with a threshold value;

- дескремблирование принятых информационных последовательностей в обратном порядке межсимвольного перемежения;- descrambling of the received information sequences in the reverse order of intersymbol interleaving;

- декодирование принятых избыточных кодовых комбинаций с исправлением обнаруженных ошибок. - decoding received redundant code combinations with the correction of detected errors.

Принятый информационный сигнал поступает на блок сопряжения 1, в котором осуществляется преобразование информационного сигнала в формат работы терминала.The received information signal is fed to the interface unit 1, in which the information signal is converted to the terminal operation format.

При тестировании временного рассеивания сигнала в радиоканале в блоке обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2 производится демодуляция амплитудно-модулированного тестового сигнала №3.When testing the temporal dispersion of the signal in the radio channel in the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, the amplitude-modulated test signal No. 3 is demodulated.

Для установления оптимальных параметров радиоканала на этапах установления и ведения связи, используется блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2, который выполняет функции:To establish the optimal parameters of the radio channel at the stages of establishing and maintaining communication, the adaptive control unit of radio channel 2.2 of computing device 2 is used, which performs the functions of:

- трассовое зондирование радиоканала;- route sounding of the radio channel;

- тестирование помеховой обстановки.- testing of jamming conditions.

В радиоканале осуществляется поэтапная адаптация параметров канала ведомой и ведущей станций.A phased adaptation of the channel parameters of the slave and master stations is carried out in the radio channel.

При адаптации параметров ведомой станцией производится все этапы тестирования: трассовое зондирование радиоканала и тестирование помеховой обстановки.When parameters are adapted by the slave station, all stages of testing are performed: route sounding of the radio channel and testing of the jamming environment.

Для тестирования используется тестовые сигналы №1, №2 и №3.For testing, test signals No. 1, No. 2 and No. 3 are used.

Тестовый сигнал №1 представляет собой узкополосный OFDM-сигнал, содержащий все поднесущие частоты Δ f тест1 = 0,25 Δ f OFDM

Figure 00000001
. Использование узкополосного тестового сигнала обосновано снижением влияния на работу других станций в процессе трассового зондирования. Тестовый сигнал №1 формируется путем подачи кодовой комбинации «11111…1» с блока адаптивного управления радиоканалом 2.2 на блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2, в котором выполняется его OFDM-модуляция.Test signal No. 1 represents narrowband OFDM signal containing all subcarriers Δ f test1 = 0.25 Δ f OFDM
Figure 00000001
. The use of a narrow-band test signal is justified by a decrease in the effect on the operation of other stations in the process of path sounding. Test signal No. 1 is generated by applying the code combination “11111 ... 1” from the adaptive control unit of radio channel 2.2 to the signal conditioning unit 2.1 of computing device 2, in which its OFDM modulation is performed.

Тестовый сигнал №2 представляет собой чередующиеся поднесущие и свободные полосы частот. Они формируются на основе двух инверсных кодовых комбинаций «01010101…1» и «1010101…10» с длиной, превышающей в 1,25 раза число поднесущих OFDM-сигнала (фиг. 4). Эти кодовые комбинации поступают в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2, на основе которых синтезируются последовательно передаваемые тестовые сигналы, в результате чего формируется тестовый сигнал №2, спектр которого представляет собой две смещенные последовательности поднесущих и свободных полос частот в общей полосе тестируемого сигнала Δ f тест

Figure 00000002
(фиг. 4).Test signal No. 2 is alternating subcarriers and free frequency bands. They are formed on the basis of two inverse code combinations "01010101 ... 1" and "1010101 ... 10" with a length exceeding 1.25 times the number of subcarriers of the OFDM signal (Fig. 4). These code combinations enter the signal generation block 2.1 of computing device 2, on the basis of which sequentially transmitted test signals are synthesized, as a result of which test signal No. 2 is generated, the spectrum of which is two offset sequences of subcarriers and free frequency bands in the common band of the tested signal Δ f test
Figure 00000002
 (Fig. 4).

Тестовый сигнал №3 представляет собой последовательность амплитудно-модулированных импульсов с большой скважностью (фиг. 6), длительность которых определяется шириной спектра тестирующего сигнала

Figure 00000003
.Test signal No. 3 is a sequence of amplitude-modulated pulses with a high duty cycle (Fig. 6), the duration of which is determined by the spectral width of the test signal
Figure 00000003
.

Трассовое зондирование выполняет следующие операции адаптации радиоканала:Track sounding performs the following operations of adaptation of the radio channel:

- выбор поддиапазона рабочих частот по условиям прохождения радиоволн КВ диапазона: максимальная и наименьшая применимые частоты (МПЧ - НПЧ);- selection of a sub-band of operating frequencies according to the conditions of passage of HF radio waves: maximum and lowest applicable frequencies (MFC - NFC);

- определение оптимальной рабочей частоты и частотного рассеяния в выбранном поддиапазоне рабочих частот;- determination of the optimal operating frequency and frequency dispersion in the selected sub-range of operating frequencies;

- выбор оптимального частотного разноса поднесущих OFDM-сигнала по результатам оценки временного рассеяния тестового сигнала.- selection of the optimal frequency spacing of the subcarriers of the OFDM signal according to the results of the estimation of the temporal scattering of the test signal.

С целью снижения влияния радиоканала на работу других станций при трассовом зондировании определение поддиапазона рабочих частот осуществляется после предварительного расчета долгосрочного прогноза частот по координатам станций с помощью известных программ (например, VOACAP (http://www.voacap.com/)). По результатам долгосрочного прогноза (МПЧ - НПЧ) выполняется последовательное излучение тестового сигнала №1 в расширенном диапазоне рабочих частот, начиная с наиболее высокой частоты, равной 1,3МПЧ до НПЧ, соответствующей минимальному соотношению уровней сигнал/шум. Для этого в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 используется тестовый сигнал №1, который передается в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. В этом блоке производится OFDM-модуляция тестового сигнала №1 на последовательно изменяемых рабочих частотах. Эти сформированные тестовые сигналы последовательно передаются в широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором эти сигналы подаются на антенно-фидерное устройство, откуда производится излучение радиосигнала в направлении ведомой станции.In order to reduce the influence of the radio channel on the work of other stations during route sounding the determination of the operating frequency sub-range is carried out after preliminary calculation of the long-term frequency prediction according to the coordinates of the stations using known programs (for example, VOACAP (http://www.voacap.com/). According to the results of the long-term forecast (MFR - LFN), the test signal No. 1 is sequentially emitted in an extended operating frequency range, starting from the highest frequency equal to 1.3 MFP to the LFN, which corresponds to the minimum signal-to-noise ratio. To do this, in the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of the computing device 2, test signal No. 1 is used, which is transmitted to the signal generation block 2.1 of the computing device 2. In this block, OFDM modulation of the test signal No. 1 is carried out at sequentially changing operating frequencies. These generated test signals are sequentially transmitted to the broadband power amplifier 3.1 of the transmission path 3, after amplification in which these signals are fed to the antenna-feeder device, from which the radio signal is emitted in the direction of the slave station.

В приемном тракте ведомой станции осуществляется прием зондирующего тестового сигнала №1 в одном из каналов приемного тракта. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2, где производится измерение уровней сигналов на всех поднесущих частотах узкополосного OFDM-сигнала. Результаты измерений уровней сигналов во всех поддиапазонах поступают в блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2, по которым определяется текущий диапазон рабочих частот (МПЧ - НПЧ). МПЧ определяется наличием сигнала на наиболее высокой частоте (Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн. - М: Радио и связь, 1984 г., 272 с.), а НПЧ определяется минимальным уровнем сигнала, соответствующим известной чувствительности приемника. Информация о выбранном диапазоне рабочих частот передается на ведущую станцию по каналу обратной связи на соответствующих частотах зондирования КВ поддиапазонов. Данная информация сохраняется в памяти блоков адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 каждой станции.In the receiving path of the slave station, a probing test signal No. 1 is received in one of the channels of the receiving path. After amplification and digitization of the test signal in the high-frequency amplifier 4.1.1 of the first receiving channel 4.1 of the receiving path 4 and in the connected two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 of the receiving path 4, the received probe signal is fed to one input of the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, where the measurement of signal levels at all subcarrier frequencies of a narrowband OFDM signal. The results of measurements of signal levels in all sub-bands are received in the adaptive control unit of radio channel 2.2 of computing device 2, which determines the current operating frequency range (MFC - NPC). MUF is determined by the presence of a signal at the highest frequency (Cherenkova E.L., Chernyshev O.V. Propagation of radio waves. - M: Radio and communications, 1984, 272 p.), And MUF is determined by the minimum signal level corresponding to the known sensitivity of the receiver . Information about the selected range of operating frequencies is transmitted to the master station via a feedback channel at the corresponding sensing frequencies of the HF subbands. This information is stored in the memory of the adaptive control blocks of the radio channel 2.2 of the computing device 2 of each station.

Определение оптимальной рабочей частоты и частотного рассеяния сигнала осуществляется путем последовательного зондирования выбранного поддиапазона рабочих частот в пределах от МПЧ до НПЧ. Для этого в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 формируется тестовый сигнал №2, который передается в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. В блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 производится OFDM-модуляция тестового сигнала №2 на последовательно изменяемых рабочих частотах с шагом частотной сетки, равной ширине спектра тестового сигнала №2 (фиг. 4).Determination of the optimal operating frequency and frequency scattering of the signal is carried out by sequentially sensing the selected sub-range of operating frequencies in the range from MFP to LF. To do this, in the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of the computing device 2, a test signal No. 2 is generated, which is transmitted to the signal conditioning unit 2.1 of the computing device 2. In the signal conditioning unit 2.1 of the computing device 2, OFDM modulation of the test signal No. 2 is performed at successively changing operating frequencies with step of the frequency grid equal to the width of the spectrum of the test signal No. 2 (Fig. 4).

Модулированные тестовые сигналы на разных рабочих частотах поступают в широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором эти сигналы подаются на антенно-фидерное устройство, откуда производится излучение радиосигнала в направлении ведомой станции.Modulated test signals at different operating frequencies are fed to a broadband power amplifier 3.1 of the transmission path 3, after amplification in which these signals are fed to an antenna-feeder device, from which the radio signal is emitted in the direction of the slave station.

В приемном тракте ведомой станции осуществляется прием зондирующего тестового сигнала №2 в одном из каналов приемного тракта. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2, где производится демодуляция тестового OFDM-сигнала. Далее демодулированный сигнал поступает в блок адаптивного управления каналом 2.2 вычислительного устройства 2, где производится оценка его частотного рассеяния и сравнение принятой кодовой последовательности с известным тестовым сигналом №2, по которому определяется количество ошибок в принятой кодовой последовательности. Результаты оценки частотного рассеяния и количество ошибок на всех рабочих частотах тестируемого поддиапазона частот, сохраняется в памяти блока адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2. Далее по минимуму частотного рассеяния и количества ошибок производится выбор наилучших рабочих частот, обеспечивающих наибольшую пропускную способность и помехоустойчивость радиоканала. По данному критерию производится рейтинговое распределение рабочих частот. В этом случае оптимальной является рабочая частота, с наименьшим числом ошибок и минимальным частотным рассеянием.In the receiving path of the slave station, a probing test signal No. 2 is received in one of the channels of the receiving path. After amplification and digitization of the test signal in the high-frequency amplifier 4.1.1 of the first receiving channel 4.1 of the receiving path 4 and in the connected two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 of the receiving path 4, the received probe signal is fed to one input of the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, where demodulation of the OFDM test signal is performed. Next, the demodulated signal enters the adaptive control unit of channel 2.2 of computing device 2, where its frequency scattering is evaluated and the received code sequence is compared with the known test signal No. 2, which determines the number of errors in the received code sequence. The results of the frequency scattering estimation and the number of errors at all operating frequencies of the tested frequency sub-range are stored in the memory of the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of computing device 2. Next, to minimize the frequency scattering and the number of errors, the best operating frequencies are selected that provide the highest bandwidth and noise immunity of the radio channel. According to this criterion, a rating distribution of operating frequencies is made. In this case, the operating frequency is optimal, with the least number of errors and the minimum frequency scattering.

После рейтингового распределения наилучшая рабочая частота выбирается в качестве основной, а оставшиеся - в качестве резервных частот. Резервные частоты используются в соответствии с долгосрочным прогнозом частот и в случаях изменения помеховой обстановки в рейтинговом порядке. Информация об основной и резервных оптимальных рабочих частотах передается на ведущую станцию по каналу обратной связи на всех частотах зондирования в пределах выбранного поддиапазона частот. Данная информация сохраняется в памяти блока адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2.After the rating distribution, the best operating frequency is selected as the primary, and the remaining ones as backup frequencies. The reserve frequencies are used in accordance with the long-term forecast of frequencies and in cases of changing interference in the rating order. Information about the primary and backup optimal operating frequencies is transmitted to the master station via a feedback channel at all sensing frequencies within the selected frequency sub-band. This information is stored in the memory of the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of the computing device 2.

Выбор оптимального частотного разноса поднесущих OFDM-сигнала осуществляется путем зондирования тестовым сигналом №3 на оптимальной рабочей частоте. Для этого в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 формируется последовательность одиночных импульсов с большой скважностью, которая передается в блок формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2. В блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 производится амплитудная модуляция тестового сигнала №3, который после усиления в широкополосном усилителе мощности 3.1 передающего тракта 3 подается на антенно-фидерное устройство, откуда производится излучение радиосигнала в направлении ведомой станции.The optimal frequency spacing of the subcarriers of the OFDM signal is selected by probing with test signal No. 3 at the optimal operating frequency. For this, in the adaptive control unit of the radio channel 2.2 of the computing device 2, a sequence of single pulses with a high duty cycle is generated, which is transmitted to the signal conditioning unit 2.1 of the computing device 2. In the signal conditioning unit 2.1 of the computing device 2, the amplitude modulation of test signal No. 3 is performed, which after amplification in broadband power amplifier 3.1 of the transmission path 3 is fed to the antenna-feeder device, from which the radiation of the radio signal in the direction slave station.

В приемном тракте ведомой станции осуществляется прием зондирующего сигнала в одном из каналов приемного тракта. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2, где производится демодуляция амплитудно-модулированного тестового сигнала №3. Далее демодулированный сигнал поступает в блок адаптивного управления каналом 2.2 вычислительного устройства 2, где производится оценка временного рассеяния, по которому определяется максимальная ширина спектра поднесущей частоты. In the receiving path of the slave station, a sounding signal is received in one of the channels of the receiving path. After amplification and digitization of the test signal in the high-frequency amplifier 4.1.1 of the first receiving channel 4.1 of the receiving path 4 and in the connected two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 of the receiving path 4, the received probe signal is fed to one input of the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, where demodulation of amplitude-modulated test signal No. 3 is performed. Next, the demodulated signal enters the adaptive control unit of channel 2.2 of computing device 2, where the time scattering is estimated, which determines the maximum spectral width of the subcarrier frequency.

Далее по результатам оценки частотного и временного рассеяния определяется оптимальный частотный разнос поднесущих OFDM-сигнала.Next, the optimal frequency spacing of the OFDM signal subcarriers is determined from the results of the frequency and time scattering estimation.

Информация об оптимальном частотном разносе OFDM-сигнала передается на ведомую станцию по каналу обратной связи на оптимальной рабочей частоте. Данная информация сохраняется в памяти блоков адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 каждой станции.Information about the optimal frequency separation of the OFDM signal is transmitted to the slave station through a feedback channel at the optimal operating frequency. This information is stored in the memory of the adaptive control blocks of the radio channel 2.2 of the computing device 2 of each station.

В результате выполнения трассового зондирования в радиоканале в направлении от ведущей к ведомой станции устанавливается оптимальная рабочая частота и разнос поднесущих OFDM-сигнала.As a result of performing path sounding in the radio channel in the direction from the master to the slave station, the optimal operating frequency and the subcarrier spacing of the OFDM signal are established.

Тестирование помеховой обстановки осуществляется после трассового зондирования и в процессе передачи информации для формирования оптимальной частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала. Для этого на выбранной оптимальной рабочей частоте в блоке адаптивного управления радиоканалом 2.2 и блоке формирования сигнала 2.1 вычислительного устройства 2 формируется тестовый сигнал №2.Interference Testing It is carried out after trace sounding and during the transmission of information to form the optimal frequency-code design of the OFDM signal. To do this, at the selected optimal operating frequency in the adaptive control unit of the radio channel 2.2 and the signal generation unit 2.1 of the computing device 2, a test signal No. 2 is generated.

Сформированный тестовый сигнал поступает в широкополосный усилитель мощности 3.1 передающего тракта 3, после усиления в котором подается на антенно-фидерное устройство с последующим излучением в эфир.The generated test signal enters the broadband power amplifier 3.1 of the transmission path 3, after amplification in which it is fed to the antenna-feeder device, followed by radiation into the air.

В приемном тракте 4 ведомой станции при тестировании используется один из каналов приемного тракта усиления. После усиления и оцифровки тестового сигнала в усилителе высокой частоты 4.1.1 первого приемного канала 4.1 приемного тракта 4 и в подключенном к нему двухканальном синхронном аналого-цифровом преобразователе 4.3 приемного тракта 4 принятый зондирующий сигнал поступает на один вход блока обработки сигналов 2.3 вычислительного устройства 2, где выполняется демодуляция и измерение уровней помех на всех поднесущих частотах тестового сигнала. Демодулированный тестовый сигнал и результаты измерений уровней помех поступают в блок адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2.In the receiving path 4 of the slave station during testing, one of the channels of the receiving gain path is used. After amplification and digitization of the test signal in the high-frequency amplifier 4.1.1 of the first receiving channel 4.1 of the receiving path 4 and in the connected two-channel synchronous analog-to-digital converter 4.3 of the receiving path 4, the received probe signal is fed to one input of the signal processing unit 2.3 of the computing device 2, where demodulation and measurement of interference levels are performed at all subcarrier frequencies of the test signal. The demodulated test signal and the results of measurements of noise levels are received in the adaptive control unit of radio channel 2.2 of computing device 2.

В блоке адаптивного управления 2.2 вычислительного устройства 2 осуществляется сравнение принятого с известным тестовым сигналом, на основе чего определяются ошибки на соответствующих поднесущих частотах тестового сигнала. Также в этом блоке выполняется оценка среднего уровня помех на всех поднесущих тестового сигнала и выделение поднесущих частот, уровень которых превышает средний уровень помех во всей полосе пропускания приемного тракта U i  подн >1 ,3  U ¯ тест

Figure 00000004
(фиг. 5 а).In the adaptive control unit 2.2 of the computing device 2, the received signal is compared with a known test signal, based on which errors are determined at the corresponding subcarrier frequencies of the test signal. This block also evaluates the average level of interference on all subcarriers of the test signal and the allocation of subcarriers of frequencies whose level exceeds the average level of interference in the entire passband of the receive path U i raised > 1 , 3 U ¯ test
Figure 00000004
(Fig. 5 a).

По результатам тестирования формируется оптимальная частотно-кодовая конструкция OFDM-сигнала, путем исключения поднесущих, на которых возникает большее число ошибок при тестировании, и в частотных полосах понесущих, где уровень помех превышает средний уровень этих помех во всей полосе тестового сигнала Δ f тест

Figure 00000005
более чем на 30 %.Based on the test results, the optimal frequency-code design of the OFDM signal is formed by eliminating subcarriers on which a greater number of testing errors occur and in the carrier frequency bands, where the interference level exceeds the average level of these interference in the entire test signal band Δ f test
Figure 00000005
more than 30%.

Для поддержания средней скорости передачи информации, «пораженные» поднесущие равномерно переносятся на края исходного OFDM-сигнала, в пределах расширенной полосы тестового сигнала (фиг. 5 б). Информация об оптимальной частотно-кодовой конструкции передается на оптимальной рабочей частоте по каналу обратной связи в направлении ведомой станции. В результате информация о частотно-кодовой конструкции сохраняется в блоках адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2 обеих станций. После этого на обеих станциях, блоками адаптивного управления радиоканалом 2.2 вычислительного устройства 2. устанавливается соответствующая частотно-кодовая конструкция сигнала, до очередного тестирования.To maintain the average information transfer rate, the “affected” subcarriers are uniformly transferred to the edges of the original OFDM signal, within the extended band of the test signal (Fig. 5 b). Information about the optimal frequency-code design is transmitted at the optimal operating frequency via the feedback channel in the direction of the slave station. As a result, information about the frequency-code design is stored in the adaptive control units of radio channel 2.2 of the computing device 2 of both stations. After that, at both stations, the adaptive control units of the radio channel 2.2 of computing device 2. sets the corresponding frequency-code signal design, before the next test.

После адаптации параметров ведомой и ведущей станций осуществляется обмен информацией, в процессе которого производится периодическое тестирование с целью поддержания требуемой помехоустойчивости радиоканала. Для этого используется процедура тестирования помеховой обстановки, по которой выполняется адаптация частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала. В случаях невозможности формирования полной частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала на текущей рабочей частоте, при изменении помеховой обстановки или условий распространений радиоволн, для поддержания средней скорости передачи информации производится переход на резервные рабочие частоты, на которых определяется оптимальная частотно-кодовая конструкция OFDM-сигнала. При невозможности формирования полной кодовой конструкции на всех резервных частотах, радиоканал переходит в режим последовательного выполнения операций трассового зондирования и тестирования помеховой обстановки.After adapting the parameters of the slave and master stations, information is exchanged, during which periodic testing is performed in order to maintain the required noise immunity of the radio channel. To do this, use the procedure for testing the interference environment, according to which the adaptation of the frequency-code structure of the OFDM signal is performed. In cases where it is impossible to form a full frequency-code structure of the OFDM signal at the current operating frequency, when the interference environment or the conditions of propagation of radio waves are changed, in order to maintain the average information transfer rate, a transition to the reserve operating frequencies is performed, at which the optimal frequency-code structure of the OFDM signal is determined . If it is impossible to form a complete code structure at all reserve frequencies, the radio channel switches to the sequential mode of performing routing sounding and testing the jamming environment.

Таким образом, заявленный «Способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы КВ радиосвязи», является новым способом повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы связи с OFDM-сигналами, в условиях узкополосных станционных и естественных помех.Thus, the claimed "Method for improving the noise immunity and bandwidth of an adaptive HF radio communication system" is a new way to increase the noise immunity and bandwidth of an adaptive communication system with OFDM signals, in the conditions of narrow-band station and natural interference.

Заявленный способ промышленно применим, так как для его осуществления используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.The claimed method is industrially applicable, since its implementation uses widespread components and products of the radio industry and computer technology.

Claims (3)

1. Способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности адаптивной системы КВ радиосвязи, использующий OFDM технологию, основанный на поэтапной адаптации радиоканала ведомой и ведущей станций, выполняющий процедуры трассового зондирования, тестирования помеховой обстановки, нахождения значений оптимизируемых параметров системы радиосвязи, передачи значений выбранных параметров на ведущую станцию, перестройки приемного и передающего трактов на новые оптимизированные параметры, установления и ведения связи, отличающийся тем, что в приемный тракт дополнительно вводят второй приемный канал, состоящий из идентичных первому приемному каналу приемной антенны, антенно-фидерного устройства и усилителя высокой частоты, а также дополнительно вводят параллельно соединенный с обоими приемными каналами двухканальный синхронный аналого-цифровой преобразователь, в котором синхронно выполняют оцифровку усиленных радиосигналов, далее выполняют пространственно-корреляционную обработку сигналов в блоке обработки сигналов вычислительного устройства, где производят вычисление взаимной корреляции сигналов, представленных параллельным кодом, несущих информацию об отдельных символах с объемом выборки, равным длине кода Баркера, далее осуществляют формирование информационной последовательности, представленной параллельным кодом, путем сравнения вычисленных значений взаимной корреляции с пороговым числом; при этом в блоке формирования сигнала вычислительного устройства каждый бит информации, поступающей с терминала, кодируют шумоподобной двоичной кодовой последовательностью Баркера, имеющей автокорреляционную функцию, близкую к дельта-функции, повышающей помехоустойчивость радиоканала; далее выполняют процедуру межсимвольного перемежения; кроме этого, проводят тестирование тестовыми сигналами №№ 1-3 для оценки состояния радиоканала; далее по результатам тестирования в блоке адаптивного управления радиоканалом вычислительного устройства для поддержания заданной пропускной способности радиоканала выполняют адаптацию частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала путем распределения по частоте поднесущих OFDM-сигнала.1. A method of increasing the noise immunity and throughput of an adaptive HF radio communication system using OFDM technology, based on the phased adaptation of the radio channel of the slave and master stations, performing routing sounding procedures, testing interference conditions, finding the values of optimized parameters of the radio communication system, transmitting the values of the selected parameters to the master station , restructuring the receiving and transmitting paths to new optimized parameters, establishing and maintaining communications, characterized in that a second receiving channel is additionally introduced into the receiving path, consisting of a receiving antenna identical to the first receiving channel, an antenna-feeder device and a high-frequency amplifier, and a two-channel synchronous analog-to-digital converter is simultaneously introduced in parallel with both receiving channels, in which they digitize synchronously amplified radio signals, then perform spatial-correlation signal processing in the signal processing unit of the computing device, where you perform calculating the cross-correlation of signals represented by a parallel code carrying information about individual symbols with a sample size equal to the length of the Barker code, then the information sequence represented by the parallel code is formed by comparing the calculated cross-correlation values with a threshold number; at the same time, in the signal generation block of the computing device, each bit of information coming from the terminal is encoded with a Barker noise-like binary code sequence having an autocorrelation function close to a delta function that increases the noise immunity of the radio channel; then perform the procedure of intersymbol interleaving; in addition, testing with test signals No. 1-3 is carried out to assess the state of the radio channel; Further, according to the results of testing in the adaptive radio channel control unit of the computing device to maintain a given radio channel throughput, the frequency-code structure of the OFDM signal is adapted by frequency distribution of the OFDM signal subcarriers. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между приемными антеннами делают не менее половины длины волны (λ/2) друг от друга.2. The method according to p. 1, characterized in that the distance between the receiving antennas make at least half the wavelength (λ / 2) from each other. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для адаптации частотно-кодовой конструкции OFDM-сигнала исключают поднесущие OFDM-сигнала, на которых возникает большое число ошибок при тестировании и где уровень помех превышает средний уровень помех во всей полосе тестового сигнала более чем на 30 %, с переносом пораженных поднесущих на края исходного OFDM-сигнала в пределах расширенной полосы тестового сигнала.3. The method according to p. 1, characterized in that to adapt the frequency-code design of the OFDM signal exclude subcarriers of the OFDM signal, which cause a large number of errors during testing and where the interference level exceeds the average noise level in the entire test signal band more than by 30%, with the transfer of the affected subcarriers to the edges of the original OFDM signal within the extended band of the test signal.
RU2019122370A 2019-07-12 2019-07-12 Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system RU2713507C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122370A RU2713507C1 (en) 2019-07-12 2019-07-12 Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122370A RU2713507C1 (en) 2019-07-12 2019-07-12 Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713507C1 true RU2713507C1 (en) 2020-02-05

Family

ID=69624879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122370A RU2713507C1 (en) 2019-07-12 2019-07-12 Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713507C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733802C1 (en) * 2020-04-03 2020-10-07 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) Method for improving the operational efficiency of an adaptive decametric radio communication system
CN112654057A (en) * 2020-12-16 2021-04-13 西安烽火电子科技有限责任公司 Bandwidth and rate self-adaptive communication method based on channel detection
RU2749877C1 (en) * 2020-06-01 2021-06-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Method for forming structurally secretive, noise-immune single-sideband modulation radio signals using barker codes
RU2777281C1 (en) * 2021-06-15 2022-08-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» Method for forming a modified barker code sequence in an sw radio communication system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237586A (en) * 1992-03-25 1993-08-17 Ericsson-Ge Mobile Communications Holding, Inc. Rake receiver with selective ray combining
RU2011300C1 (en) * 1991-03-14 1994-04-15 Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола Multiparametric adaptive digital radio-communication system
JP2004153591A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Hitachi Kokusai Electric Inc Confidential communication method and transmitter/receiver therefor
US7164649B2 (en) * 2001-11-02 2007-01-16 Qualcomm, Incorporated Adaptive rate control for OFDM communication system
RU2423002C1 (en) * 2010-04-16 2011-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Цифровые решения" Device to receive and send ofdm-signals with high noise immunity
RU2422994C1 (en) * 2010-03-29 2011-06-27 ОАО "Научно-производственное объединение измерительной техники" Transmitting and receiving method of telemetric and command information in one range of radio frequencies of multistream radio system, and device for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011300C1 (en) * 1991-03-14 1994-04-15 Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола Multiparametric adaptive digital radio-communication system
US5237586A (en) * 1992-03-25 1993-08-17 Ericsson-Ge Mobile Communications Holding, Inc. Rake receiver with selective ray combining
US7164649B2 (en) * 2001-11-02 2007-01-16 Qualcomm, Incorporated Adaptive rate control for OFDM communication system
JP2004153591A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Hitachi Kokusai Electric Inc Confidential communication method and transmitter/receiver therefor
RU2422994C1 (en) * 2010-03-29 2011-06-27 ОАО "Научно-производственное объединение измерительной техники" Transmitting and receiving method of telemetric and command information in one range of radio frequencies of multistream radio system, and device for its implementation
RU2423002C1 (en) * 2010-04-16 2011-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Цифровые решения" Device to receive and send ofdm-signals with high noise immunity

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733802C1 (en) * 2020-04-03 2020-10-07 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) Method for improving the operational efficiency of an adaptive decametric radio communication system
RU2749877C1 (en) * 2020-06-01 2021-06-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Method for forming structurally secretive, noise-immune single-sideband modulation radio signals using barker codes
CN112654057A (en) * 2020-12-16 2021-04-13 西安烽火电子科技有限责任公司 Bandwidth and rate self-adaptive communication method based on channel detection
CN112654057B (en) * 2020-12-16 2023-08-11 西安烽火电子科技有限责任公司 Bandwidth and rate self-adaptive communication method based on channel detection
RU2777281C1 (en) * 2021-06-15 2022-08-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» Method for forming a modified barker code sequence in an sw radio communication system
RU2817766C1 (en) * 2023-03-24 2024-04-22 Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт автоматизированных систем и комплексов связи "Нептун" Adaptive sw band transmission system with phased array based on sdr technology
RU2809982C1 (en) * 2023-04-25 2023-12-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Method for organizing radio communication with spatial adaptation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2713507C1 (en) Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system
JP3400371B2 (en) Interference detection for spread spectrum systems
Lundén et al. Collaborative cyclostationary spectrum sensing for cognitive radio systems
JP4681068B2 (en) Communication system inspection method and apparatus
CN101083471B (en) Signal frequency band detection device
KR101231399B1 (en) Adaptive received power control method and apparatus for antenna wireless channel measurement equipments
US20160127056A1 (en) Power line communication operating frequency band selection apparatus, systems and methods
US8849209B2 (en) Communications device with selective spectrum assignment and related methods
AU2004310536B2 (en) Signal interference measurement
KR100669964B1 (en) Method and system for implementing smart antennas and diversity techniques
EP2628340B1 (en) System and method for selective channel removal in multi-channel receivers
JP6685485B1 (en) Transmitter, receiver, communication device, wireless communication system, control circuit, and storage medium
RU2521084C1 (en) Differential-range method of determining coordinates of radio-frequency source
Damsaz et al. Channel modeling and performance of Zigbee radios in an industrial environment
RU2733802C1 (en) Method for improving the operational efficiency of an adaptive decametric radio communication system
RU2706939C1 (en) Method of estimating parameters of a wireless channel fading model as per law by x-rays based on a multifrequency signal
EP3063993B1 (en) Systems and methods for acquiring service using multiple channels
US20150244475A1 (en) Radio communication apparatus and interference detection method
KR200214818Y1 (en) Adaptive Wideband and Subband Jamming Signal Generators
KR20080095685A (en) Method for detecting spectrum in wireless communication system
KR20180124501A (en) Apparatus and method for estimating hopping frequency
Salous Chirp sounder measurements for broadband wireless networks and cognitive radio
Celik et al. A software defined radio based data link design for VHF band wireless sensor networks
Shafi Statistical analysis/simulation of a three ray model for multipath fading with applications to outage prediction
KR20000015270U (en) Adaptive Pulse and Tone Jamming Signal Generators