СИСТЕМА КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в радиосетях широкого применения, в частности радиосетях адаптивной КВ-радиосвязи.

Известны сети, системы и узлы КВ-радиосвязи, реализующие неадаптивные и адаптивные режимы автоматизированной и неавтоматизированной радиосвязи. Например, неавтоматизированная система и узел связи, реализующие связь в радиосети через промежуточную станцию (ретранслятор), не являются адаптивными и не обеспечивают достаточно высокую живучесть системы радиосвязи при выходе из строя промежуточной станции и необходимую надежность радиосвязи [1].

Известна система радиосвязи, в которой реализовано формирователем распределителем сигналов управления централизованное от общей станции управления автоматизированное оперативное дистанционное управление техническими средствами КВ приемных и передающих трактов (территориально разнесенных приемных и передающих радиоцентров) радиоузла по каналам приемно-передающей аппаратуры радиорелейных станций (РРС) радиоцентров, соединенных с РРС станции управления по кольцевой схеме, причем в автономном режиме управления реализовано неавтоматизированное ручное управление в отдельных трактах с панели управления [2].

Однако система радиосвязи не является адаптивной и не обеспечивает непрерывный контроль и оперативную замену неисправных узлов в трактах приемного и передающего радиоцентров.

Наиболее близкой по технической сущности и большинству совпадающих существенных признаков является система коротковолновой радиосвязи, содержащая приемный и передающий радиоцентры, соединенные между собой посредством радиорелейной линии, первую и вторую станции управления, состоящие из формирователя распределителя сигналов управления, входы-выходы которого соединены с входом-выходом соответствующего приемопередатчика РРС, которая и принята за прототип [3]. Приемный радиоцентр состоит из n приемных трактов, каждый из которых состоит из коммутатора, выходы-входы которого соединены с входами-выходами приемопередатчика РРС, а передающий радиоцентр содержит n передающих трактов, каждый из которых состоит из приемопередатчика РРС. Вторая станция управления соединена с первой станцией управления посредством радиорелейной линии. Каждая станция управления состоит из аппаратуры проводной связи, входы-выходы которой подключены к вторым выходам-входам формирователя-распределителя сигналов управления. Каждый приемный тракт приемного радиоцентра содержит аппаратуру проводной связи и формирователь сигналов управления, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора, соответствующий вход-выход которого соединен с аппаратурой проводной связи. Передающий тракт передающего радиоцентра состоит из аппаратуры проводной связи и формирователя сигналов управления, причем выходы-входы аппаратуры проводной связи соединены с входами-выходами формирователей сигналов управления, соответствующие входы-выходы которых соединены с входами-выходами приемопередатчика РРС. Первая станция управления соединена с приемным радиоцентром посредством проводной связи, а вторая станция управления соединена с передающим радиоцентром посредством проводной связи.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- в описании и на чертеже рассмотрен только один узел связи, без учета работы в системе;

- не представлены цепи управления коммутатором приемного центра;

- отсутствует вход-выход системы для организации обмена данными с корреспондентами радиосети;

- отсутствует выбор вероятностно-оптимальной на данный момент времени частоты.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы коротковолновой радиосвязи, а именно:

- организация системы коротковолновой радиосвязи, состоящей из N взаимосвязанных через радиоэфир узлов связи;

- автоматическое управление работой коммутатора приемного центра с помощью вычислителя;

- выбор вероятностно-оптимальной на данный момент времени частоты с помощью сканирующего по частоте одного или нескольких из n приемных трактов, управляемого вычислителем, для адаптации системы;

- реализация принципа автоматического контроля состояния узлов системы и оперативного устранения отказов.

Поставленная цель достигается тем, что в систему коротковолновой радиосвязи, содержащую приемный радиоцентр, соединенный с передающим радиоцентром посредством радиорелейной линии, и первую и вторую станции управления, соединенные между собой посредством радиорелейной линии и состоящие из соответствующего формирователя распределителя сигналов управления, входы-выходы которого соединены с входом-выходом соответствующего приемопередатчика радиорелейной связи (РРС), аппаратуру проводной связи, входы-выходы которой подключены к вторым выходам-входам формирователя-распределителя сигналов управления, приемный радиоцентр состоит из n приемных трактов, каждый из которых состоит из коммутатора, выходы-входы которого соединены с входами-выходами приемопередатчика РРС, аппаратуры проводной связи и формирователя сигналов управления, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора, соответствующий вход-выход которого соединен с аппаратурой проводной связи, а передающий радиоцентр содержит n передающих трактов, каждый из которых состоит из приемопередатчика РРС, аппаратуры проводной связи и формирователя сигналов управления, причем выходы-входы аппаратуры проводной связи соединены с входами-выходами формирователей сигналов управления, соответствующие входы-выходы которых соединены с входами-выходами приемопередатчика РРС, передающая КВ аппаратура с передающими антеннами подключена к соответствующим входам-выходам формирователя сигналов управления передающего центра, причем первая станция управления соединена с приемным радиоцентром посредством проводной связи, а вторая станция управления соединена с передающим радиоцентром посредством проводной связи, введены N узлов связи, соединенных между собой по радиоэфиру, причем каждый узел связи содержит приемный радиоцентр, передающий радиоцентр, первую и вторую станции, соединенные между собой соответствующими связями, в каждый приемный радиоцентр введен вычислитель, соединенный двухсторонними связями с базой данных с внешним входом и с блоком управления и отображения, k входов вычислителя соединены с k выходами многотрактовой аппаратуры приема и обработки КВ сигналов с приемными антеннами, а его k выходов - с k входами соответствующего формирователя сигналов управления приемного центра, (k+1)-й выход вычислителя соединен с управляющим входом коммутатора приемного тракта, четвертый вход-выход вычислителя является входом-выходом системы.

Сущность изобретения поясняется чертежом блок-схемы системы коротковолновой радиосвязи, в котором, для упрощения, показаны только 2 из N узлов связи.

Система состоит из N узлов связи. Каждый узел 13 связи системы коротковолновой радиосвязи содержит приемный радиоцентр 1, соединенный с передающим радиоцентром 2 посредством радиорелейной линии, и первую и вторую станции 3 управления, соединенные между собой посредством радиорелейной линии и состоящие из формирователя распределителя 4 сигналов управления, входы-выходы которого соединены с входом-выходом соответствующего приемопередатчика 5 РРС, аппаратуры 6 проводной связи, входы-выходы которой подключены к вторым выходам-входам формирователя распределителя 4 сигналов управления, приемный радиоцентр 1 содержит n приемных трактов 7, каждый из которых содержит приемопередатчик 5 РРС, аппаратуру 6 проводной связи, коммутатор 8, выходы-входы которого соединены с входами-выходами приемопередатчика 5 РРС, и формирователь 9 сигналов управления, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора 8, соответствующий вход-выход которого соединен с аппаратурой 6 проводной связи, а передающий радиоцентр 2 содержит n передающих трактов 10, каждый из которых состоит из приемопередатчика 5 РРС, аппаратуры 6 проводной связи и формирователя 9 сигналов управления, причем выходы-входы аппаратуры 6 проводной связи соединены с входами-выходами формирователя 9 сигналов управления, соответствующие входы-выходы которого соединены с входами-выходами приемопередатчика 5 РРС, причем первая станция 3 управления соединена с приемным радиоцентром 1 посредством проводной связи, а вторая станция 3 управления соединена с передающим радиоцентром 2 посредством проводной связи, передающая КВ аппаратура 12 с передающими антеннами подключена к соответствующим входам-выходам формирователя 9 сигналов управления передающего центра 2, k выходов многотрактовой аппаратуры 11 приема и обработки КВ сигналов с приемными антеннами соединены с k входами вычислителя, N узлов 13 связи соединены между собой по радиоэфиру, в каждый приемный радиоцентр введен вычислитель 14, соединенный двухсторонними связями с базой 15 данных с внешним входом 18, формирователем 8 сигналов управления всех приемных трактов 7, многотрактовой аппаратурой 11 приема и обработки КВ сигналов с приемными антеннами и с блоком 16 управления и отображения, k выходов вычислителя 14 соединены с k входами соответствующего формирователя 9 сигналов управления приемного радиоцентра 1, (k+1)-й выход вычислителя 14 соединен с управляющим входом коммутатора 8 приемного тракта, третий вход-выход вычислителя 14 является входом-выходом 17 системы.

Система коротковолновой радиосвязи функционирует следующим образом. Узел 13 связи системы коротковолновой радиосвязи обеспечивает обмен информацией с корреспондентами радиосети и с аналогичными узлами 13 связи по КВ-каналам радиосвязи. В исходном состоянии перед началом работы системы в базе 15 данных всех узлов связи по внешнему входу 18, например, с помощью флеш-памяти вводятся планы связи для работы системы в течение заданного интервала времени и один из узлов 13 связи назначается ведущим в системе, а одна из станций 3 управления в каждом узле связи назначается ведущей, например первая станция 31, другая ведомой. С блока 16 управления и отображения через вычислитель 14, формирователь 8 сигналов управления приемного радиоцентра 1, коммутатор 9 приемного радиоцентра 1, управляемый вычислителем 14, аппаратуру 6 проводной связи на приемном радиоцентре 1 и на первой станции 31 управления - формирователь-распределитель 4 станции 31, параллельно через приемопередатчики 5 радиорелейной связи, аппаратуру 6 проводной связи первой и второй станций 31 и 32 управления, формирователь распределителя 4 сигналов управления станции 32, аппаратуру 6 проводной связи второй станции 32 управления и передающего центра 2, коммутатор 9 передающего центра 2 вводится план связи и другие необходимые для работы системы параметры в передающую КВ аппаратуру 12 с передающими антеннами. Для повышения надежности системы имеется и вторая цепочка для передачи плана связи: с блока 16 управления и отображения через вычислитель 14, формирователь 8 сигналов управления приемного радиоцентра 1, коммутатор 9 приемного радиоцентра 1, управляемый вычислителем 14, приемопередатчики 5 радиорелейной связи приемного центра 1 и передающего центра 2, коммутатор 9 передающего центра 2 на передающую КВ аппаратуру 12 с передающими антеннами. По этим двум цепям передается одинаковая информация, поэтому в передающей КВ аппаратуре 12 с передающими антеннами она проверяется известными способами на достоверность [4] и более достоверная информация используется для управления.

В составе плана связи, устанавливаемого в базу 15 данных, может быть, например, управляющая информация по режимам работы, время сеансов, рабочие частоты, число, адреса и местоположение абонентов и т.д. В соответствии с этим планом связи осуществляется автоматизированное управление приемным радиоцентром 1 и передающим радиоцентром 2, реализуя планирование загрузки приемных трактов 7 и передающих трактов 10 и производя загрузку соответствующих модулей программы связи в формирователи 9 сигналов управления трактов 7 и 10 по каналам внутриузловой связи (ВУС).

В случае выхода из строя даже двух станций 3 управления загрузка формирователей 9 сигналов управления передающих трактов 10 реализуется по второй цепочке узлов, рассмотренной выше. В соответствии с введенным в тракты планом связи узел 13 связи реализует оперативное управление в отдельных связанных между собой приемных и передающих трактах. Далее под информацией обмена будем понимать управляющую и другую информацию, которой обмениваются тракты между собой в процессе функционирования в соответствии с планом связи.

При совпадении времени начала сеанса по введенному плану связи с текущим временем часов системы единого времени (организованной, например, с помощью временных меток с выхода приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем), входящих в состав формирователей 9, с помощью вычислителя 14 и формирователей 9 производится автоматизированное управление многотрактовой аппаратурой приема и обработки КВ-сигналов в приемных трактах 7 и передающей КВ-аппаратурой в соответствующих передающих трактах 10 (установка частот приемников, передатчиков, режимов работы и обработки принимаемой информации, обмен в процессе ведения сеанса связи оперативной информацией обмена между трактами 7 и 10, связанными между собой каналами ВУС). В случае выхода из строя одного из трактов 7 или 10 ведение сеанса связи проводится резервными трактами, назначенными при планировании связи.

По окончании сеанса связи формирователи 9 трактов 7 и 10 передают результаты проведения сеанса и сигналы контроля работоспособности по обратным каналам ВУС в базу 15 данных с узлов 11 через узел 14 - со всех приемных трактов 7, с узлов 12 через узлы 9 и 6 передающего тракта 10, узлы 6, 4, 5 (два параллельно) второй станции 32 управления, узлы: 5 (два параллельно), 4, 6 первой станции 31 управления, узлы 6, 8, 9 приемных трактов 7 со всех передающих трактов 10 или по параллельной цепочке: узлы 9, 5 передающего тракта 10, узлы 5, 8, 9 приемных трактов 7, узел 14 - со всех передающих трактов 10.

Назначение вычислителя 14, выполняемого, например, на серийной ЭВМ с вычислительным ресурсом, необходимым для выполнения всех процедур обработки сигналов в системе, поддерживать автоматическое ведение КВ радиосвязи в адаптивном режиме, определение вероятностно-оптимальной на данный момент времени частоты, обслуживание заявок абонентов системы и предоставление им различных услуг, контроль работоспособности оборудования, определение отказов и оперативная замена неисправной аппаратуры.

Автоматическое ведение КВ радиосвязи в адаптивном режиме предполагает не только автоматическое составление канала, но и процедуру ведения связи с гарантированной достоверностью доставки сообщения. Для реализации такого известного режима могут быть использованы, например, алгоритмы и программа, представленные в стандарте MIL-STD-188-141 [5]. Для осуществления процедуры сканирования в многотрактовой аппаратуре 11 приема и обработки КВ-сигналов выделяются один или несколько селективно сканирующих приемников с приемными антеннами, управляемых вычислителем 14. По выходным сигналам многотрактовой аппаратуры 11 приема и обработки КВ-сигналов с помощью вычислителя 14 осуществляется оценки качества каждого из k каналов, в том числе и селективно сканирующих приемников, в реальном масштабе времени, например, по величине отношения сигнал/шум. Полученные данные о значении вероятностно-оптимальной на данный момент времени частоты и других, имеющих близкое к оптимальному значению, рассылаются с помощью передающих трактов 10 на все узлы 13 связи для автоматического ведения связи с автовыбором оптимальной частоты, в одном радионаправлении и в сети. Для зондирования-вызова требуемого узла 13 связи по соответствующей команде с вычислителя 14, прошедшей по цепочке соответствующих узлов в передающей КВ аппаратуре 12, формируются, например, сигналы с полосой 3 кГц с 8-позиционной частотной манипуляцией с непрерывной фазой 8-FSK (8-ЧМн) с символьной скоростью 125 Бод (битовая скорость 375 бит/с) [5].

Обслуживание заявок абонентов системы обеспечивается с помощью вычислителя 14. При поступлении сообщения через вход-выход 17 в вычислителе анализируется адрес и местоположение получателя по сведениям из базы 15 данных или по «последней связи», определяется направление передачи и передающие средства в передающей КВ аппаратуре 12, диаграммы направленности антенн которых установлены в нужном направлении, в вычислителе 14 осуществляется кодирование, модуляция передаваемого сигнала и на вероятностно-оптимальной на данный момент времени частоте производится вызов требуемого узла 13 связи, составляется канал и организуется передача сообщения. Если требуемое направление занято, то сообщение хранится в памяти вычислителя 14 до тех пор, пока не освободится радиоканал. Принимаемый радиосигнал в многотрактовой аппаратуре 11 приема и обработки КВ-сигналов преобразуется в цифровой сигнал, например, по технологии SDR [6], демодулируется, декодируется, проверяется на достоверность в вычислителе 14 и в случае отсутствия ошибок направляется через вход-выход 17 соответствующему абоненту.

Все результаты непрерывного контроля оборудования системы поступают в вычислитель 14 и при необходимости отображаются в одном из окон на экране монитора блока 16 управления и отображения. При отказе одного из узлов системы это событие визуально представляется оператору в одном из всплывающих на экране окон и может быть сопровождено звуковым эффектом. В этом случае неисправный тракт 7 или 10 автоматически с помощью вычислителя 14 и узлов, по которым транслируются команды управления, заменяется исправным. Далее проходят указанные процедуры составления канала и прерванное сообщение повторно передается в эфир, принимается и обрабатывается на противоположной стороне. Эту процедуру может осуществить также оператор с помощью блока 16 управления и отображения, связанного с вычислителем.

Таким образом, предложенная система коротковолновой радиосвязи реализует принцип автоматического контроля состояния узлов системы и оперативного устранения отказов, адаптивную работу узлов связи системы в сети и доставку абоненту достоверных сообщений.

Литература

1. Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.К. Современная декаметровая связь. Оборудование, системы и комплексы. М.: Радиотехника, 2011, 444 с.

2. Computer Controlled HF Radio System Nachrechte chnik, 6 mbH, FR 6.

3. Патент РФ №1785409 (прототип).

4. Б.И. Кузьмин Сети и системы цифровой электросвязи, часть 1 Концепция ИКАО CNS/ATM. Москва - Санкт-Петербург: ОАО «НИИЭР», 1999, 206 с.

5. MIL-STD-188-141В. Interoperability and performance standards for medium and high frequency radio systems. Department of defense interface standard. 1 march 1999.

6. A.B. Кейстович, В.P. Милов. Виды радиодоступа в системах подвижной связи. Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2015, 278 с.